APS 与排程

急单插进来之后:为什么给几套方案,由人来拍板

急单插进来时,保急单交期、少动已承诺的订单、少换型、整体产出几件事互相牵制。本文结合排程研究里关于重排与计划稳定性的讨论,说明为什么把几种取舍连同代价并排摆出来、由人选定并留下记录,更适合车间的实际。

发布于 更新于 青岛艾普仕

先说结论

  • 插一张急单,是在急单交期、已承诺订单的交期、换型次数和整体产出之间取舍;这几件事彼此牵制,没有一个对所有工厂都对的答案。
  • 更贴近现场的做法,是按保交期、紧凑产出、最小扰动、少换型几种典型取向各算一套方案,把每套方案的代价标清楚,并排比较。
  • 已承诺的计划要尽量稳住:把已经下发的任务锁住,急单先在锁外找位置;确实要动锁住的订单,由计划员明确解锁并说明原因。
  • 选哪一套由人拍板:模型只知道写进去的东西,取舍的后果由人承担;方案下发前经相关部门评审,并留下记录,便于事后复盘。

周三下午,销售走进计划室:一位老客户要一批货,下周一必须发出。计划员打开排产表,第一个问题往往是:插在哪儿?

这个问题看上去是排程技术问题,落到现场,其实是一次取舍。本文想说清楚三件事:急单插进来时到底在取舍什么;为什么把几种取舍并排摆出来,比只给一个答案更合适;为什么已经答应出去的计划要尽量稳住,最后由人拍板并留下记录。

至于这几套方案怎么算出来、为什么交给约束求解器来算,前一篇《排程为什么交给确定性求解内核,大模型只在外围工作》已经讲过,本文不再重复。

为什么说急单是排程里的常客?

排程研究把这类情况放在「重排」(rescheduling)下面讨论:生产系统是动态的,意外事件发生后,需要对已有的生产计划做更新。一篇系统梳理重排研究的论文在列举打乱计划的扰动时,把急单与设备故障、加工延期、质量问题、缺料并列 [1]。另一篇关于动态排程的综述说得更直接:现实中的排程是一个持续应对的过程,按估计数据排出的近似最优计划,下发到车间时可能已经过时 [2]。

所以,急单来了要重排,这件事本身并不稀奇。值得想清楚的是:重排的时候,您最想保住的是什么。

插一张急单,要在哪些目标之间取舍?

假设急单要占用一台关键机台大约一个班的时间。把它插进去,通常会同时碰到下面几件事:

  • 急单自己的交期:越早排进去,越有把握按期交付。
  • 已承诺订单的交期:急单占掉的时间,要从别的订单那里挪出来。挪谁、挪多少,决定了哪些客户的货会晚。
  • 换型次数:为了让急单尽快上机,可能要打断一批同模具的连续生产,多换一两次模、多清一次料。
  • 整体产出:插单之后机台有没有空等,整批订单什么时候全部做完。

这几件事彼此牵制。想让急单最早完工,就要把它插到最前面,挤动的订单最多,还可能打断正在连续生产的同模具批次;想少挤动别的订单,急单只能往后排,交期就悬了;想少换型,就得等当前批次做完,急单又被往后推;想整体产出最高,排法可能和前面几种都不一样。

排程研究里有一个专门的方向讨论多个目标同时优化,叫多目标排程,「帕累托最优」是其中的基本概念之一 [3]。用车间的话说:如果几套方案都处在「某一项想再好一点,另一项就得变差」的边界上,它们之间就没有谁绝对更好,只有取舍不同。

为什么没有一个对所有工厂都对的插单答案?

同样一张急单,不同工厂会做出不同选择,而且各有道理:

  • 提急单的是关键客户,晚一天可能影响后续合作:您大概会优先保急单,其他订单能协商的去协商。
  • 会被挤动的订单里有几张违约条款很严,或者客户刚为交期提过意见:您可能宁可让急单晚半天,也不去动这几张单。
  • 换一次模要大半个班,还要试模、报废一些料:少换型本身就是在省钱。
  • 月底要赶产值,或者后面还压着不少订单:整体产出可能排在前面。

这些判断依赖的信息,大多在排产表之外:客户关系、合同条款、刚才那通电话里客户的态度、车间今天的人手。一套系统如果只给一个「最优解」,等于替您先把这些目标的轻重定好了。定得合适,省事;定得不合适,您拿到的是一张「算出来的」计划,却很难看出它牺牲了什么。

怎样把几种取舍并排摆出来比较?

更贴近现场的做法,是按几种典型取向各算一套方案,把每套方案的代价标清楚,放在一起比较:

方案取向优先照顾可能要付出的代价
保交期急单和其他订单尽量不误交期挤动的订单可能较多,换型可能增加
紧凑产出机台排满,整批尽早完工个别订单的交期可能靠后
最小扰动已排好的计划尽量不动急单完工可能偏晚
少换型同模具的活排在一起急单可能要等当前批次做完
表格可左右滑动

每套方案后面,最好跟着一组可以横向比较的数字:急单什么时候完工,有几张订单被挤晚,整体准时率多少,换型几次,全部订单什么时候做完。

这样做有几个好处:

  • 取舍看得见。除了结论,您还能看到「保急单交期,要让哪几张订单晚多久」。
  • 便于和其他部门商量。销售可以拿着「哪几张单会晚」去和客户沟通,车间可以看着换型次数安排人手。
  • 允许「都不满意」。如果几套方案都不能接受,这本身就是一个有用的信号:可能要加班、外协,或者回头和提急单的客户重新商量交期。

需要说明的是,几套方案覆盖的是几种典型取向,并非所有可能的排法。方案给多了,人反而难选;给少了,可能漏掉您真正想要的那种折中。

已承诺的计划,为什么要尽量稳住?

在这几项取舍里,有一项常被低估:计划本身的稳定。

排程研究用「计划稳定性」衡量一张计划在执行过程中被改动的次数或幅度;与之相对的「计划紧张度」(英文 nervousness)最早出现在物料需求计划(MRP)的讨论里,指计划频繁、大幅地变动。前面提到的那篇重排论文指出,计划频繁变动的系统缺少可预期性;重排的代价既包括计算上的工作量,也包括对已有计划的扰动 [1]。另有研究把「稳定的计划」描述为:输入条件发生变化时,只需要小幅改动的计划 [4]。

落到车间,这些概念对应的是很具体的事:原料已经按计划备好,模具已经领出来,班组长已经排好了明天的人,销售已经把发货日期告诉了客户。计划每变一次,这些安排都要跟着变;变得多了,车间会慢慢不再依照计划,各自凭经验安排,计划也就失去了作用。

研究里对几种重排方法的比较,也说明了这一点 [1]:

  • 整体重排:受影响和不受影响的工序全部重新排,能得到更好的计划,但计划紧张度最高、稳定性最低。
  • 局部重排:只重排受扰动直接或间接影响的工序,尽量保留原计划,稳定性更好。
  • 整体顺延:把后续工序按耽误的时间整体往后推,稳定性最高。

同一篇论文还介绍了两项相关结果 [1]:一项单机研究把总工期和稳定性同时作为目标,得到的计划比较稳定,总工期仍接近最优;另一项研究发现,急单到达时重排是有用的,但更频繁地重排并没有显著改善系统表现。这说明在一些问题上,稳住计划不一定要以明显牺牲效率为代价,重排的次数也并非越多越好。

所以,「少动已承诺的计划」值得作为一个明确的取向摆上桌面,让它的代价和其他取向放在一起比较。一个配套的办法是:把已经下发、车间已经开干或即将开干的任务锁住,急单先在锁外的空间里找位置;确实要动锁住的订单,由计划员明确解锁,并说明原因。

《权力与预测》一书讲过一个相近的现象,作者叫它 AI 长鞭效应:一处用更准的预测把决策做得更灵活,却让它对上下游变得更难预期;书里的例子是餐厅按需求预测调整订货量,供应商的订单跟着大起大落,一路传到种植户 [5]。插单也是这样,排程越灵活,采购、外协和仓库越难预期。书里给的应对有两条:加强协调,让相关的人看到同一份信息、一起调整;或者用模块隔开,让一处的变化传不到别处。把已下发的任务锁住,是第二条;下面说的评审,是第一条。

为什么最后由人来拍板?

几套方案摆出来之后,选哪一套,我们认为应该由人来定。理由有三条。

第一,模型只知道写进去的东西。客户能不能商量交期、哪位师傅明天请假、某台机今天状态不稳,这些往往不在数据里,计划员和车间主任知道。

第二,取舍的后果由人承担。让哪张订单晚交、要不要加班、要不要和客户重新商量交期,涉及客户关系和成本,属于经营判断,责任在人。

第三,急单往往牵涉多个部门。被挤晚的订单关系到销售,多出来的换型和加班关系到车间,临时缺的料关系到采购。让相关的人在下发前看一眼、表个态,比计划员一个人扛下来更稳妥。

研究里也记录过计划员与排程软件协作生成计划的系统实例 [1]。软件负责把方案算出来、把代价算清楚,人负责在这些方案之间做选择,这是一种自然的分工。

《权力与预测》把一个决策拆成两半:预测,即各种结果发生的可能和后果;判断,即对这些结果各看重多少 [5]。几套方案并排摆出来,算的是预测;选哪一套,做的是判断。系统也可以按事先定好的规则标出一套推荐,比如准时率最高的那一套,但这条规则本身也是人定下的判断;最后选哪一套,仍由人来定。

评审和留痕是为了什么?

「由人拍板」要落到实处,需要两样东西。

  • 评审:方案下发前,相关的车间、计划、销售、采购各自确认;有人不同意,可以写明意见,由计划员调整后重新发起。评审没有通过之前,车间正在执行的计划保持不变。
  • 留痕:记下是哪张急单、当时给了哪几套方案、各自的代价、谁选了哪一套、谁在什么时候批准。

留痕的用处多在事后。月底复盘交期时,可以看出哪些订单是因为急单被推晚的;同类急单再来时,可以参考上一次的选择和结果;出现分歧时,有记录可查,不必凭记忆争论。它也让「被挤的那张单为什么晚了」成为一个能回答的问题。

这套做法有哪些代价与局限?

这套做法也有代价,照实列出:

  • 多一道环节。评审要等人回复,比计划员自己改表多一步。急单本来就急,评审需要设回复时限,超时怎么处理要事先约定。
  • 方案质量取决于数据。标准工时、换型时间、物料到货日期不准,算出来的代价也不准,几套方案之间的比较就会失真。
  • 几套方案不等于全部。几种典型取向覆盖不了所有折中,现场有时还需要在某套方案上手工微调。
  • 一味求稳也有代价。前面那篇重排论文提到,定期重排比随时重排更稳定,但系统状态变化很大时仍按原计划执行,可能损害整体表现 [1]。锁住多大范围、锁多久,要按行业和工艺来定。
  • 人的判断也会出错。留痕有助于事后复盘,不能保证每一次都选对。

以下是我们的看法

以下内容是我们的观点,供您参考。

第一,急单重排的难点,很大一部分在取舍,计算只是其中一环。计算可以交给软件,各个目标孰轻孰重,应该由了解客户和现场的人来定。

第二,把代价摆在桌面上,比只给一个结论更有用。一张「最优」计划如果看不出它牺牲了什么,计划员很难放心下发,也很难向销售和车间解释。

第三,已承诺的计划值得认真保护。它背后是已经备好的料、排好的人和告诉客户的日期;每一次改动都应该是有意识的选择,并且能说清楚为什么。

第四,这套做法需要配套的规则:谁参与评审、多长时间内必须回复、锁住多大范围、超时怎么处理。这些规则因厂而异,需要在使用中逐步磨合。

我们的排程产品 APSer-Aps 按这个思路设计:急单进来时,默认按保交期、紧凑产出、最小扰动、少换型四种取向各算一套方案,并列出总工期、准时率、换型次数、被挤晚的生产订单数和急单完工时间;已下发的计划默认锁住,要动由计划员解锁;选定的方案可以发起评审,相关车间和部门全部确认后再下发,过程留有记录。

参考来源

  1. Guilherme E. Vieira, Jeffrey W. Herrmann, Edward Lin. Rescheduling Manufacturing Systems: A Framework of Strategies, Policies, and Methods. Journal of Scheduling, 6(1), 2003, Springer;作者稿全文(马里兰大学系统研究所)
  2. Djamila Ouelhadj, Sanja Petrovic. A survey of dynamic scheduling in manufacturing systems. Journal of Scheduling, 12(4), 2009, Springer
  3. Vincent T'kindt, Jean-Charles Billaut. Multicriteria Scheduling: Theory, Models and Algorithms(第二版). Springer, 2006
  4. Roel Leus, Willy Herroelen. Scheduling for stability in single-machine production systems. Journal of Scheduling, 10(3), 2007, Springer
  5. Ajay Agrawal, Joshua Gans, Avi Goldfarb. Power and Prediction: The Disruptive Economics of Artificial Intelligence. Harvard Business Review Press, 2022;中文版《权力与预测:人工智能的颠覆性经济学》,何凯译,中信出版集团,2024