面向負荷生產控制方法概述
面向負荷生產控制方法取代了通常所使用的生產計畫和控制步驟：“計畫倒排”、“有限載入”、“能力平衡”和“任務排序”。它使用統一的基於流量圖或漏斗模型的過程模型來控制生產周期、庫存、利用率和日期偏差這4個目標參量，並藉助使用同一模型的監測系統對所需控制的參量進行監測。如下圖所示：
圖：生產控制的三個層次
在上圖中，任務的投放在短期的生產控制層次上進行。在其上有中期的任務計畫層次。該層次的目的是產生可行的車間和採購任務、製造計畫，製造計畫的任務是保證長期的能力需求與能力供給的平衡。上面兩層的計畫做得越好，在最下層進行的生產製造控制將越有效。為了有效地使用面向負荷的生產計畫方法，需要滿足一系列的前提條件，諸如：任務必須要有完工日期；工藝計畫中應包含標準工時；毛坯、刀具、夾具和NC程式必須是可用的、工具機和人員的可用能力必須已知、工序反饋報告必須完整且足夠準確。
面向負荷生產控制方法的前提條件
為了有效地使用面向負荷的生產計畫方法，需要滿足一系列的前提條件。
一、 批量大小對庫存和平均生產周期的影響
批量的大小通常是在任務計畫階段根據累加的已知零件需求確定的。它要使得補充零件的成本和成品庫存成本最小。因此，批量的大小並不被生產製造的控制所影響。只有在特殊情況下，例如任務延誤，才允許通過所謂的批量劃分的方法來修改原來的批量值的大小。
目前使用的“經濟批量”方法正受到越來越多的批評，因為它低估了所有其它的潛在庫存成本。因此，經常有“批量為1”這樣的要求。“批量為1”意味著不允許產生“任務重複”的成本，這要求零件製造時的工具機準備時間為零。
現在再從面向負荷的生產控制方法的角度考慮一下這種“批量為1”的要求是否總有意義。特別是有以下幾個方面必須考慮：
與批量生產相比，需要進行控制的任務的數量將大大增加；
對於那些在加工時間內不能進行自動工具機準備的“瓶頸”工作中心來說將會引起生產能力的損失，從而導致整個車間生產力的下降；
零件品種的經常變化將使廢品率上升；
平均生產周期只取決於運輸時間和加權平均加工時間的大小。由於批量的大小直接影響任務時間，從而直接影響加工時間，因此它就對每道工序的加權平均生產周期有直接影響。這種影響可定量表示為“批量庫存”。大的批量對一個工作中心產生的破壞性影響，它不僅使輸入和輸出曲線明顯地偏離理想曲線，而且造成庫存和生產周期的波動。
由此，可以得出結論：從生產控制的角度來說，對加權平均加工時間的平均值和變化範圍加以限制是非常重要的。任務工時的均衡可以對生產周期和日期偏差起到十分明顯的積極作用。因此在進行中期的任務計畫時，應當在批量計算時考慮對任務時間值的限制。
二、 任務必須有計畫完工日期
為了確定每一道工序的計畫完工日期，必須要知道製造任務的計畫完工日期。如果在進行物料計畫時，使用的不是實際的置辦時間，那么本應投放的任務在任務投放過程中不可避免地被延遲。人們常將這種現象戲稱為“任務投放阻礙算法”。通過生產中的監測系統持續地對生產周期進行監測，可以準確地查明任務經常被拒絕的原因。
不過，在每個工作中心上總是或多或少地存在由負荷限額計算得到的計畫生產周期與由當前庫存狀況決定的實際生產周期之間的差異。為了檢查一個製造任務的完成日期是否可行，除了根據計畫值進行生產周期的調度，還可以為相應工作中心指定實際的區間。
接下來要對所分析的那個任務的流通情況進行仿真。首先在時間軸上，從當前日期開始，畫出該任務所涉及的所有工作中心的當前區間，這樣就可以知道每個工作中心從什麼時候開始有多少空餘的生產能力。第二步，根據相應工作中心的計畫生產周期進行生產計畫。計畫的結果也畫在時間軸上，並且將它畫在最長的區間的上面。這樣得到一個實際的計畫完成日期。如果可行的任務完成日期在計畫完成日期之前，則可以在這兩個日期之間確定一個最終的完成日期，同時也確定了投放日期。如果可實現的任務完成日期在計畫完成日期之後，則肯定是由某個或某幾個工作中心引起的。
在特殊情況下，可以將佇列中的其它任務向後推遲。總的來說，應該對可行的計畫生產周期和可行的計畫完成日期給予足夠的重視。
三、 工藝計畫中應包含標準工時
這一點很明顯，沒有標準工時，面向負荷的生產控制方法就根本無法使用，因為其原理就是考察工作中心上輸入和輸出的工作量。但是，不是在任何情況下都可以計算每道工序的標準工時，或者，這種計算並不是在任何時候都是必要的。例如，當對這些數據的獲得、管理和處理所涉及的工作得不償失時，就沒有必要非去計算這些數據不可。在這種情況下可以人為規定一個固定的計畫生產周期。但是，此時這些任務涉及的工作中心不能納入任務投放的範圍中去，從而避免任務被拒絕投放。
四、 毛坯、刀具、夾具和NC程式必須是可用的。
在中層的計畫系統中應該通過適當的檢查來保證毛坯、刀具、夾具和NC程式在任務投放時，或在被使用的時刻，是可供使用的。
進行同時可用性規劃的一種有意義的方法是將一個任務所必需的所有元素都放在主工藝路徑單中。對工藝計畫中的每一個元素，即工具機、人員、刀具和材料等，都建立一個輸入、輸出任務庫存賬戶。在進行任務日程計畫時即對所有的賬戶進行可用性檢查。例如：一個材料的庫存賬戶包含了表示當前倉庫庫存和訂貨庫存的庫存信息（輸入），以及表示已分配的所有材料的需求信息（輸出）。在面向調度的一致性檢查中，檢查所有有關元素未來的輸入和輸出數據，並確定每個時刻可供使用的庫存。如果有某個元素不能被使用，則所有的元素都要被推遲，直至其可用為止。這裡所說的輸入和輸出與通過圖中輸入和輸出的概念不同，而是相當於通過圖中的計畫輸出曲線和生產能力曲線。
五、 工具機和人員的可用能力必須已知
這一點特別重要，但許多企業卻對此忽視了。如果僅僅知道每個月總的可用能力，則負荷控制是不可靠的。只有知道每天的可用能力，面向日期調度的能力計畫才能有效利用企業中能力計畫的靈活性。
實際中，人們經常會遇到這樣的問題，即應該怎樣在生產計畫和控制的範圍內，考慮由於缺少人員、材料和設備，或由於工具機故障對生產流程的破壞性影響。
首先有必要了解製造過程中各種故障或干擾的種類、出現的頻率和延續的時間。故障當然會引起生產能力的損失。經驗表明，在一個管理得很好的車間中由於故障引起的能力損失約為生產能力的1.5%～2.0%。此外，故障還會引起相應任務批量加工的中斷，甚至使得任務無法開工。一般由於故障引起的工具機停頓時間約為 10分鐘～20分鐘，很少會出現由於故障引起的持續多天的工具機停頓。當然在這種情況下，例如夾具或刀具無法使用，任務批量也就會出現幾天的延誤。但是，統計結果表明這種故障對生產周期平均值的影響不大，因此在計畫生產周期中包含的緩衝時間已經足夠了。
不過，隨著工具機自動化的不斷增加及工具機系統之間聯繫越來越緊密而成為自動化的生產系統（如柔性製造系統和裝配系統），必須比以往更加注意由於故障引起的後果。例如，在目前的技術水平下，柔性製造系統的平均故障時間為15分鐘～30分鐘。對節拍在4秒～20秒的自動裝配系統，平均故障時間為4分鐘～6分鐘。因為大部分故障持續時間都很短，通過建立相應的故障監測和組織管理體制，以保證達到計畫的生產能力。
六、 工序反饋報告必須完整且足夠準確
及時、準確的反饋報告同樣非常重要。生產周期越短、庫存越小，及時的反饋就越重要。當然這不是強調達到分鐘級精度的反饋，而是更重視關於任務投放時刻和完成時刻的信息完整性。對於通常生產周期為5天的工序來說，反饋報告達到天的精度就足夠了。在實際的能力監測和計畫中，對那些繞過任務投放完成的緊急任務進行反饋報告也很重要。因為過去的數據會對下一個周期的計畫值產生影響。
總的來說，為了有效地使用面向負荷的生產控制方法，必須首先保證滿足和其它生產控制系統一樣所必需的上述基本前提條件。
面向負荷生產控制方法的發展趨勢
70 年代初以來，“確定型”生產控制方法受到越來越多的批評，尤其在歐洲。確定型的生產控制是生產過程“泰勒化”的結果，“泰勒化”的含義是生產過程被分解成越來越多的簡單的甚至無意義的工步。這種分解的結果是使生產的流程越來越複雜，從而使得對企業中生產過程的控制越來越困難，而且缺少靈活性。並且，由於工人越來越多地失去了對所從事的生產過程的全局了解，從而失去了改變現有條件的主動性。此後人們意識到，這種發展的趨勢將走進死胡同。
與此相關，傳統的生產控制方法也受到了來自人機工程學和社會學的質疑。除了已經詳細介紹過的集中式計畫所遇到的技術問題（如任務時間的分散、工藝修改和故障）等原因之外，重點放在只讓程式執行較粗略的計畫，而將最終的調度計畫交給車間的生產控制執行者完成。
當今，有一種趨勢向小型化、自治化的製造和裝配單元發展，生產計畫和控制只對製造和裝配部門規定某個時間段應該完成的粗略生產計畫。具體的調度，如技術、分配、質量保證等功能都是車間內部的事。
面向負荷的生產控制方法與這種趨勢相適應，因為：
它可以用圖形方式表示生產過程及其主要的目標參量；
它使各個目標參數的相互依賴關係表達得很清楚；
它能提示應採取的正確措施；
它所使用的控制參數很少，而且非常直觀；
它可以顯示參數修改和“違規”行為造成的影響；
它支持而不是取代有經驗的生產控制人員的工作。
總而言之，不管自動化程度的高低和機構聯繫的複雜程度是多大，這種方法的基礎--漏斗模型--對那些每個任務具有不同的任務時間、任務需要通過多個不同的工作中心、任務之間需要競爭有限的生產能力的生產過程來說，都是適用的。
參考文獻
[1] Hans-Peter.面向負荷的生產控制[M],肖田元等譯
