一、項目介紹
1.生產計划現狀
某PCBA企業（以下簡稱A企業）的產品生產是典型的多品種、小批量、多變化的生產模式。其中產品種類有1000多種，主流的200多種，每個月數百個生產訂單，分解到工序以后的工單達數千個。
該企業的計划采用了計划部、生產管理部、車間調度三級模式。計划、排程、下達、報工、調度基本依賴於人工、會議、紙質方式，每周兩次調度會；每天下達兩次計划，計划、排程、調度工作異常繁重、粗放，對人的能力、經驗要求極高。
生產管理部下達生產訂單給每個車間以后，每個車間調度計划員根據車間原有計划執行情況、資源情況、關聯車間的計划等進行詳細計划排程。由於各個車間的計划有前后關聯性，車間調度計划員根據需要進行溝通，對車間級計划進行排程和調整。
2.業務需求難點
PCBA企業的生產標准工藝路線為：“（燒程）-SMT-（成型）-插件-波峰焊-壓接-測試-老化”，通過需求調研，確定APS排程的工序模型為：“SMT-波峰焊-測試-老化”。排程的需求難點如下：
（1）SMT工序
SMT稱為表面貼裝或表面安裝技術。它是一種將無引腳或短引線表面組裝元器件安裝在印制電路板（PCB）的表面或其它基板的表面上，通過回流焊或浸焊等方法加以焊接組裝的電路裝連技術。
SMT車間有多條生產線，每一條生產線可以生產多種不同類型的設備，排計划需要考慮如下因素：
- 線體負荷均衡：綜合考慮各線體之間的負載平衡生產，盡量保證各個線體最終的完工時間一致。
- 連續生產：盡量保證生產線連續生產，設備充分利用，線體不能有較長時間的產能空閑。
- 副資源-鋼網限制：每種產品的生產都需要使用到對應的鋼網資源，每個鋼網可以配合不同的線生產，使用相同鋼網的訂單受鋼網制約不能同時生產。
- 減少換模時間：當天生產的訂單，若使用相同的鋼網副資源，盡量排在一起連續生產，減少鋼網切換所需的時間。
- 訂單交貨期：需要根據訂單的需求交貨期安排計划，保證交期。
- SMT線體區別：生產線有快線和非快線之分，能在快線生產的訂單需優先考慮安排在快線體生產。
- 自動排程：固化排程約束規則后，計划的制定能一鍵智能排產，自動排程響應計划調整。
- 生產異常：設備停機、維修、保養；生產延期、缺料、緊急插單都會影響訂單的生產，在出現異常的情況應該保持之前已下發鎖定的訂單生產順序的不變，快速響應異常調整計划。
- 滾動排程：計划需考慮生產實績的情況，滾動進行計划的調整。
- 物料計划：能確定每個訂單准確的開工時間，物流部門根據開工時間進行物料准備和配送，減少停機待料，降低在制品或線邊庫存。
（2）波峰焊工序
波峰焊是指將熔化的軟釺焊料（鉛錫合金），經電動泵或電磁泵噴流成設計要求的焊料波峰，亦可通過向焊料池注入氮氣來形成，使預先裝有元器件的印制板通過焊料波峰，實現元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機械與電氣連接的軟釺焊。
波峰焊工序的載具為專用模具，每種產品的模具依據布板不同加開。由於模具的制造成本很高，考慮訂單的成本約束不能制作足夠的模具；另外大部分模具也不具備通用型，同一個產品的模具基本特定。所以在波峰焊生產上就有了混流需求：在同一生產線能夠多種產品混合組合生產（如下圖所示）。
產品如果要能混流生產，必須符合以下一定的規則：
- 工藝特性如溫度等屬性必須相同
- 模具的寬度必須相同
- 模具的數量不足才考慮混流
- 一些特殊的產品不能混流
- 當產品混流生產時，節拍時間取決於當前混流的模具數量，非固定值，需動態計算
在生產計划排產時，需要考慮如下因素：
- 混流生產：當天能混流的訂單盡量混流排程
- 動態工時計算：混流因為模具的限制，訂單的制造時間不能簡單的以單個通過時間進行累加計算。
- 委外最小：保證交期前提下，優先內制盡量不委外生產。
- 資源均衡：優先滿足快線；盡量保證線體均衡生產
- 工序銜接：保證從上一道SMT先生產完的訂單先進行波峰焊，減少等待時間
（3）測試工序
測試工序需同時考慮測試人員和測試平台的約束。在生產計划排程時，需要考慮測試人員的資源量，不同的產品對應不同的測試平台。
並且由於測試周期較長，因此需要按照當日的產能對訂單進行進行拆分轉序，分批完成后續的測試-老化的工序，分批入庫。
（4）老化工序
老化工序是該企業PCBA的最后一道工序，每個訂單的老化需要在對應老化房的對應資源上進行老化；不同產品的老化方式基本相同，老化時間基本一致，老化房在老化過程中也可以加入新的產品進行老化，以A老化設備為例，其老化房資源與子框、槽位的對應關系描述如下圖：
老化生產排產需要考慮的問題點：
- 產品組合生產：每個子框老化的時候需要有一定產品類別比例組合，如A設備的子框必須要有類別1（2）+類別2（2）+類別3（1）+類別4（1）才能進行老化，如果沒有相應的訂單可以從其他地方借對於的樣品進行組合老化。
- 不同的訂單在按照老化要求組成一批訂單老化的時候，是要求同時開始、同時結束，中間不能被打斷
- 成批拆分：老化設備運行，需要考慮不同老化設備N個子框成環組網進行老化。
- 抽樣生產：老化數量以訂單的老化比例進行抽樣老化。
- 可開工時間段限制：老化工序產品的上下架由老化員操作，需考慮老化員一般白天上班，但是老化設備24小時包括周末都可以老化。因此上架和老化是連續的，下架和老化可以間斷。如周五下午上架，系統自動老化，周一上班的時候下板是可以執行的
（5）分段排程和全工序排程
項目過渡階段，需要一級調度（生管理部）和二級調度（車間調度）並行：車間的二級調度負責某一工序的排程及異常問題維護處理，一級調度可以串排查看完整訂單的排程結果且具備全工序排程權限，因此系統必須支持單工序獨立排程，但排程結果能傳遞到下一序段完成串聯。
二、解決方案
針對該企業的生產計划排程需求，易普優APS（高級計划排程系統）設計並提供了對應的解決方案：
1.排程整體流程設計
流程說明：
1)生產計划部生產訂單計划員在ERP下達生產訂單；
2）APS排程計划員在MES維護基礎數據，通過數據導入模板（使用易普優 APS的智能數據集成平台根據集成需求做好的模板）一鍵獲取排程所需基礎數據和訂單數據；
3）進行APS一鍵排程，並評估排程結果，若不滿意可調整排程參數進行重排，直到結果符合預期；
4）確定是否外協，如需外協在ERP下達外協訂單；若不需要直接下達計划到車間，按計划生產；
5）收集生產實績反饋到APS中進行滾動排程。
2.系統建模與排程結果
易普優APS針對各個工序的約束和排程期望進行系統建模，分工序通過了業務的邏輯與功能驗證，用真實的數據單工序滾動驗證，然后全工序串聯，確保計划實際指導生產。
（1）SMT工序排程：
- 易普優APS同時考慮生產線和鋼網限制等主副資源約束，進行建模，制造BOM舉例如下：
- 由於同一訂單不同工序的排程約束和期望差異，易普優固化計划員的排程經驗，使用易普優APS靈活的排程策略設置和資源評估參數設置，針對SMT工序的工作進行單獨設置，定義對應的排程策略進行排程，如：完工時間最小化、相同鋼網優先、時間間隔最小化、資源優先度等等。
- 考慮插單、設備異常、生產延期實績對計划的調整，確保已經計划的順序不變
滾動排程，排程結果如下：
備注說明：
① 同種顏色代表同一天下達訂單，帶紅色下划線圖塊表示完工的工作，藍色下划線表示開工的工作，無下划線表示計划完畢待開工的工作。
② 排程結果符合線體相對均衡，連續生產，設備不閑置的排程目標。且滿足快線優先生產，緊急訂單優先排產，同種鋼網一起連續生產的約束。對於生產異常能響應同步調整，錄入實績后重排，不改變訂單原有的計划生產順序和對應的資源。
（2）波峰焊工序
易普優APS考慮生產線和模具的主副資源制約，根據產品混流規則的參數，計算產品動態加工時長；根據混流需求，設計混流算法滿足混流排程需求
排程結果:能混流生產訂單的都混流生產，資源負載均衡，優先滿足了快線（THT4）生產的訂單。
（3）測試工序：設置動態的拆分條件，按照測試工序不同設備的日產能進行拆分，設置EES接續方式，完成分批轉序。
（4）老化工序：
易普優APS，訂單按照抽樣老化需求設置工作數量表達式，按照槽位限制，按照槽位和子框成環組網需求進行拆分進行排程建模，且同時開始同時結束，完成老化。
（5）分段排程與全工序排程：
根據工序設置分段排程策略和全工序聯排策略，可一鍵進行全工序排程，也可以進行分工序排程，采取漸進方式逐漸完成計划模式的變更和過渡，保證項目實施效果。
三、應用效果
1.通過易普優高級計划排程系統導入實施，計划制定從excel及現場會議溝通人工化轉為信息化，計划員可一鍵進行自動排程，計划制定的時間縮短75%，通過系統進行計划的調整和響應，降低三層計划體系溝通成本，計划調度人員減少，提高了計划體系整體的效率。
2. 針對每個工序的差異性需求，固化計划員的排程經驗，制定不同工段的排程策略和解決方案，排程結果能指導車間的生產和物流部門的物料准備和配送，減少對人員的經驗依賴。
3. 通過APS系統生成的准確的工序級計划，指導物流部門根據准確的開工時間進行物料准備，減少停機待料，降低在制品或線邊庫存
4通過與MES集成，獲取MES實時采集的生產實績信息，對計划進行滾動排程和異常調整，確保計划的准確性，指導生產，對車間的生產過程管控更加透明化。
5. 通過易普優高級計划排程系統的可視化及分析功能，實現了基於資源約束的排程，通過優化瓶頸資源，實現均衡生產，提高資源設備的利用率，減少了訂單逾期。
6. 實現了波峰焊的混流生產，充分利用產能，提高了設備利用率，節省了現有產品的接近200W的開模成本和降低每年因為產品種類增加需開模的費用。
7. 在小批量、多品種、短交貨期、多變化的生產環境中，利用APS高速運行排程工具來縮短制造提前期、提高了工廠對於交貨期要求。
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