热处理/炉资源/锻造/批处理工序的APS计划排产

在离散制造领域，各行业生产设备千差万别，总结起来主要分为流水生产和批次生产两种方式。批次生产设备的生产排程，因为要计算批次大小，需要合炉生产，传统的手工排程方式会更加困难。

本文探讨流水生产与批次生产设备的排程需求及云筹APS的解决方案。

流水生产：

流水生产设备，产品是一个个制造出来。单件生产的加工设备，虽然没有排成流水线，因为产品是单件制造，我们也将其归于流水设备。一个工单在工序上的生产时间计算如下：

生产时间 = 节拍时间 * 数量

部分设备有小批次产出，例如成型行业中有一模多穴，每模次产出多个产品，在实际排程中，因为批次较小，且不能拼合不同产品，通常也做为流水设备处理。

我们常见的机械加工设备、成型机器、SMT生产线、组装生产线等，都属于流水生产设备。

流水生产工序控制：

如果相邻工序都为流水生产设备，工序之间在时间上常常有重叠。如下：

两条橙色线之间的时间，我们称之为工序缓冲。工序缓冲可以在APS模型中定义，需要考虑运输批次、安全缓冲等实际需求。

如果前后工序时间差异很大，如果治具、模具的辅助资源允许，也会将生产时间较长的工序分开平行生产，这样可以缩短工序间的WIP时间。例如：

人工排程难题：

如上图中所示，如果要使工序间时间紧密，需要计算后工序应该何时开始。在工单数量和产线众多的情况下，如果采用人工排程方式，因计算量太大，很难执行。

计划员通常会加大工序间缓冲时间来简化计算，很多厂以12或24小时为基本缓冲时间，前后工序分开两班或两天作业，这样就不需要精确计算后面工序的开工时间，只需要考虑产能。此种方式的缺点是在制品过多，很多半品堆积在产线旁。但是使用人工排程方式，很难避免此弊端。

导入APS缩短工序延迟：

在导入APS系统后，其中一个重要的收益是缩短工序间延迟，系统使用严格的缓冲时间排程，在制品数量大大减少，产品的整个生产周期缩短。

批次生产方式：

一个批次是指同时投料在一个大的容器中生产，最后分装的一批产品。在化工、食品、制药、饮料等行业中最为常见。

在离散制造业也有批次生产设备，常常是流水生产和批次生产混合交替的。例如机械加工行业，数控加工属于单件生产，酸洗、淬火等，属于批次生产，各种设备交替作业。 磁控溅射、真空蒸镀等都属于典型的批次生产，而蒸镀前和蒸镀后又包括多道单件作业工序。

批次生产排程的特点：

1.  每批次的容量是一定的。在工艺允许的情况下，应尽量合炉生产，提高设备利用率
2. 批次生产方式下，生产过程不能中断。大部分流水生产设备，遇到休息时间可中断，任务会被拉长。批次生产设备，遇到休息时间也要连续完成，不能拉长。

批次生产方式的设备，炉次容积是确定的，而工单批量差异很大，为了提高效率，在编制生产计划时，大的工单拆分为多炉，小单则合炉生产。

不同的设备，炉次大小计算方式也不同。我们遇到过的项目，主要分为三类：

•  固定数量：例如真空蒸镀设备， 工件盘上的孔位数量是固定的。如果产品大小是一样的，只需要考虑数量即可。
•  按设备容量计算：生产时每个产品不需要使用特定的治具，只需要考虑总的容量，例如大烤箱、加热炉等设备。但由于产品尺寸有大小，要根据产品的尺寸计算每批次容纳的产品。

此类设备可以定义设备总容量，并为产品定义尺寸参数。根据设备容量、产品尺寸、工单数量等参数，拼合生产。

示例：

假设一个加热炉，按标准尺寸产品计算，容量为500 ，即产品尺寸为1，可放置500个。如果产品尺寸定义为2，则可以放置250个。假设一炉中已经放置了200个尺寸为1的产品，剩余容量可以再放置150个尺寸为2的产品。

产品大小的定义不一定是整数，也可以定义为小数，可以放置的产品数量 = 总容量/ 产品大小。

•  按设备可安装的治具计算，如下图为4个工件盘拼为一炉，每个工件盘上有多个孔位，每个孔位可安装一个治具，每个治具可安装1个或多个产品。

此种模式拼炉计算比较复杂。比较简单的方式是将4个同类的工件盘拼为一炉。

拼炉条件： 如果不同的产品要拼为一炉生产，还要满足生产参数相同、需要的生产时间一样等条件。另外前工序完成时间、交货时间等也是约束条件。

下图为炉次生产中数量和时间的关系

APS中炉次的拆分合并示例

• 如果一个工单的量与炉次大小不匹配，将几个工单任务拼为一炉生产。炉资源排产效果如下图所示

如上图中，工业烤箱容量为100，几个工单合为一炉生产

• 流水与批次生产混合，或几个批次设备的容量不同，工单会自动拆分合并

如上图，热处理与电抛光均为批次处理设备，流水生产与批次生产混合，工序间有拆分与合并