探索项目制造型企业的生产计划方法

一、引言

长期以来，生产计划编制不科学、不能有效指导生产，一直是项目制造型企业面对的一项难题。究其根本原因是项目制造型企业的产品具有生产周期长(几年甚至十几年)、制造过程复杂(边制造边采购、多次发货)、产品结构复杂(几万到几十万个零部件)、关键资源(如大型落地镗铣床，重型车床)稀缺等特点。作者在深入分析项目制造型企业生产计划的现状后，提出了一种解决办法，即四级生产计划模式。

二、项目制造型企业生产计划的现状

1、手工编制方式

由于项目制造型企业的产品具有上述特点，生产计划编制工作就变得复杂而繁琐，工作量很大，在竞争如此激烈的市场环境下，在企业大力压缩成本缩短工期的策略下，手工编制计划就变得难上加难。同时，尽管生产计划大多都由经验丰富的计划员编制，但是编制出来的生产计划还是难以满足生产需求，给制造过程的有效控制带来很大的风险。

2、多级生产计划

由于生产计划编制工作量很大，编制过程一般由多级计划员完成。上级计划员并不十分了解产品制造过程，编制的生产计划随意性较大，下级计划员也并不严格按照上级计划进行编制。除此之外，同级计划之间也很难保证整体性和资源平衡，例如，不同制造部编制生产计划时，基本不考虑其他制造部对瓶颈资源的占用情况，各级计划之间难以动态关联，最终导致企业总体生产计划无法控制。

3、人为协调生产

由于编制的各级生产计划不能有效控制和指导生产，生产过程中往往通过频繁召开的生产会来进行人为协调，基本上脱离了生产计划。造成生产部件不齐套、停工等待、关键设备负荷不稳定等种种问题，严重地影响了生产进度。同时，生产进度调整不能及时反馈给生产计划员并对生产计划进行调整，最终各级生产计划丧失了其控制和指导意义。

4、大力引进技术

很多企业能看到生产计划存在的瓶颈，不惜斥巨资引进先进的管理思想和管理技术，但是应用效果往往不好。主要有两方面原因：第一、引进的新技术本身“水土不服”，很难解决企业的实际问题。例如国外的一些先进管理思想和方法与我国项目制造行业实际情况相差太大，很难在我国项目制造型企业中深入应用;第二、我国项目制造型企业管理灵活度较大，在应用新系统的时候，基础数据(如企业产品制造BOM、工时定额等数据)的准备工作难度很大，应用效果不佳。

三、四级生产计划模式

为突破生产计划的现存瓶颈，我们提出了四级生产计划模式。其主要过程是：1)通过工作分解结构(Work Breakdown Structure，简称WBS)按照一定的细度对项目进行分解，得到若干活动，包括技术准备、大型材料预采购、大部件的生产。2)确定WBS每项活动的预估工期和前后项逻辑关系后，编制网络计划(采用CCPM技术，解决资源冲突并设置合理缓冲)。3)按照网络计划编制的开始时间进行技术准备，采购大型材料。将大部件视为主生产计划(MPS)的编制对象，经过主生产计划(MPS)、物料需求计划(MRP)编制，得到最终的采购、生产任务。采购任务通过采购计划编制最终生成采购订单，生产任务则拆分为车间作业计划。

网络计划在平衡关键资源的同时缩短了工期，MPS/MRP计划考虑了采购在途、车间在制和库存资源，编制出对物资的净需求计划，经过能力平衡对所有工作中心的能力进行核算，从而保证编制的车间作业计划可以有效控制生产。四级生产计划模式如图1所示。

图1 四级生产计划模式

(一)项目网络计划

1、网络计划技术

传统具有代表性的网络计划技术包含关键路径法(Critical Path Method, 简称CPM)、计划评审技术(Program Evaluation and Review Technique，简称PERT)。CPM和PERT技术发展半个多世纪以来，被人们广泛应用，并且取得了世界瞩目的效果，但是也存在一些缺陷。二者都以资源无限为前提，认为局部最优可以保证整体最优，同时也没有考虑人的行为因素的影响。1997年Goldratt在自己早期提出的约束理论(Theory of Constraints，简称TOC)的基础上，提出了面向项目管理的计划方法——关键链项目管理(Critical Chain Project Management，简称CCPM)。CCPM最重要的思想是引入了项目缓冲(Project Buffer，简称PB)、汇入缓冲(Feeding Buffer，简称FB)和资源缓冲(Resource Buffer，简称RB)，在考虑了人的行为因素的同时，很好地解决了困扰项目管理的不确定性问题。

2、 网络计划编制过程

网络计划的编制分为两个核心，即确定关键链和设置缓冲。步骤如下：

(1)进行工作结构分解(WBS)

(2)预估活动持续时间

为了避免人的行为因素的影响，在预估工期时不能保守估计，要采用乐观估法，甚至可以直接按照50%可能完成活动的持续时间来预估，把剩余时间集中起来作为项目整体缓冲。

(3)确定活动间逻辑关系

(4)构建网络计划图

依据WBS分解结果，预估活动工期、活动间逻辑关系，构建初始网络计划图。

(5)解决资源冲突，确定关键链

建议采用资源相依的启发式算法，从后往前遍历所有发生冲突的关键资源节点，通过关键资源排序，将抢占资源的活动按顺序排开，避免资源冲突。最终选取调整后的网络图中的最长链作为关键链。

(6)设置缓冲

缓冲分为时间缓冲(TB)和资源缓冲(RB)，时间缓冲又可以分为汇入缓冲(FB)和项目缓冲(PB)。汇入缓冲(FB)用于保护非关键链，其插入位置为非关键链和关键链的交接处;项目缓冲(PB)用于保护关键链，位于关键链的末端。对于资源缓冲(RB)，一般情况下我们不进行缓冲设置，只需要在瓶颈资源使用前一段时间发出预警，提示项目经理即可。而对于时间缓冲，可以按照砍半法、剪切法、根方差法等方法设置缓冲。如下图是一个插入缓冲的关键链网络计划图。

图2 关键链网络计划图

3、网络计划的特点及优势

(1)通过编制网络计划建立了项目制造过程中各项活动的关联关系，调整优化各个活动的开始结束时间，避免了关键资源冲突。

(2)最大程度地降低了各项活动的机动时间，将机动时间分配到项目整体和影响到关键路径的汇入活动中，保证了网络计划的可行性。

(3)将活动中的制造任务作为主生产计划的来源，编制主生产/物料需求计划，保证了上下级计划之间整体性。

(二)主生产计划

主生产计划(Master Production Schedule，简称MPS)是生产管理系统的主控计划，衔接网络计划和物料需求计划。将网络计划中的制造任务作为主生产计划的编制对象，主生产计划中的各项活动成为物料需求计划编制的来源。

(三)物料需求计划

物料需求计划(Material Requirement Planning，简称MRP)是对MPS项的分解。其处理逻辑是：根据物料清单(BOM)，将MPS中的大部件分解成零部件、外购件、毛坯件直到原材料，并计算出每种部件的毛需求和净需求，排出开工和完工日期。

根据每种部件的属性，划分任务，自制件生成生产任务，属于采购件的则生成采购任务。同主生产计划MPS一样，对MRP也可以进行多次模拟，并对模拟结果进行能力平衡。

(四)车间作业计划

车间作业计划编制是对下达后的生产任务按照车间工艺进行排产，是生产执行计划。如果车间工艺简单(只有一两道工序)，可以省去车间作业计划的编制，只管车间任务便可，车间作业计划编制方法如下：

(1)将MRP编制的MRP自制计划接收到车间生成车间任务，在车间任务下达时自动生成计划领料单。

(2)根据工艺路线编制车间作业计划(工序级计划)。

四、结束语

应用四级生产计划，企业无需再手工编制计划，而是全部交给系统计算得出。同时，在充分考虑了资源和能力后，生产计划完全切合实际，可以有效指导生产，在提高资源利用率的同时，保证生产按时完工，进而提高项目制造型企业的生产效率和管理水平。

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