1、前言
据有关资料统计,中国中小企业数量占企业总数比例高达90%以上，在中小企业工作的人员占总就业人口80%以上。从不同方面助力中小企业，增强其竞争力，对于经济发展和人民生活水平至关重要。制造型中小企业的生产特点一般都是多品种，小批量。中小企业因企业名气小，一般难以接到生产批量大的订单。对于多品种小批量生产类型，企业的生产计划排程是个难题。因为品种多，导致数据计算量大，批量小导致设备上生产的零件切换频繁，进而切换成本高。
笔者就职于一家机械加工企业，零件超过2000种，其生产类型属于典型的多品种、小批量。面对本企业生产计划排程的难题，笔者利用自己的生产管理和计算机编程知识，开发了用于本企业的生产计划排程APS系统。本文笔者将结合自己开发经验，介绍生产计划排程排产数量确定算法，供相关职业者开发APS系统时参考。
2、生产计划排程APS系统整体结构
制造型企业的生产活动来源于销售订单或销售预测。企业接到销售订单后，首先应该是排主生产计划（Master Production Schedule，简称MPS）。主生产计划是最终产品的生产计划，之所以有销售订单或销售预测后，先排主生产计划，是因为产品的生产数量可能和销售订单或销售预测不一致，产品的生产计划不单单要考虑当期的销售订单和销售预测，还需要考虑下一期的销售订单和销售预测，另外还需要考虑生产能力的制约。
很多情况下，客户订单是不稳定的，可能这个这个月少，但下个月就多。如果直接用来销售订单或者销售预测来安排生产将会出现企业忙闲不均的场面，有的月份员工加班加点生产，有的月份设备闲置员工放假，这种生产安排生产成本增加，会降低企业竞争力。
在接到销售订单或销售预测之后，加上主生产计划这一层次，有利于实现生产的均衡生产。制订主生产计划是为了得到一份稳定、均衡的生产计划。
在安排了主生产计划之后，企业可以根据主生产计划形成外协零件采购计划和公司内零件加工计划。外协零件这里指的是零件不需要公司内部加工的零件，因不需要公司内部加工，也就不占用公司设备生产能力，从外协厂采购之后，就是零件单品的成品。安排了产品的主生产计划之后，就可以计算该类零件的采购计划。
对于稍有规模的企业，最终产品一般都是组装品，例如自行车、汽车、电视。对于稍有规模的企业，主生产计划是其装配计划，有了装配计划后，需要按照产品结构进行零件分解，产品结构就是BOM表，得到单体零件的需求量，然后按照单体零件工序计算其对应需要制造资源计算单体零件需要的加工能力。
3、主生产计划的数量和批量
主生产计划数量需要参照销售订单和销售预测制定。对于面向销售订单型的生产类型，可以认为其销售预测数量是0，是一种特殊的面向销售预测型生产。
确定主生产计划，首先要确定主生产计划产品的生产数量，一般说，生产数量必须满足销售订单要求，这是刚性要求，在此基础上部分或者全部实现销售预测的要求，这是非刚性要求。主生产计划产品生产数量以销售订单为下限，销售订单加乐观的销售预测为上限。数量计划根据设备能力约束，在上下限内调整。如果转化成数学问题，这就是一个线性规划问题，可以用相应软件求解。
现实中，稍有规模的制造型企业，其最终产品都是组装品，也就是由多个零件组装起来的产品。一般来说，主生产计划就是制造型企业的装配计划。主生产计划的设备能力约束分两种情况：1，装配能力约束，2，单体零件加工约束。如果企业的装配生产线就就是瓶颈，那企业的主生产计划产品生产数量的能力约束就是装配线生产能力。如果企业产品装配占用能力很少，那生产能力的制约就在单体零件的生产，约束在产品需要的零件生产。
主生产计划确定了生产数量之后，接下来的任务就是确定生产批量，是一个批量完成全部数量生产，还是分成多个批次。如果产品订单太零散，要是不做订单合并生产，设备切换成本太高，需要考虑对小批量订单合并生产。合并的方式可以设置最小生产批量，如果没有达到最小生产批量，APS系统就继续向后合并。也可以APS系统使用者设置一定生产周期内（例如一个月）批量分隔数量，如果设置为1，则表示一个月内不论几个订单都合并生产，设置为2表示分两批生产。批量分隔方法难以全部通过计算机程序实现，可以将一些经验写入APS系统，计算机程序计算后，再人工确认。
4、零件生产计划的数量和设备
确定了产品的主生产计划之后，接下来需要确定零件的生产计划。零件的生产计划需要确定零件的生产数量，使用设备和生产批量。零件的生产数量根据其对应的主生产计划确定，但零件数量确定方法可以分两种情况：（1）不需要调节数量；（2）调节数量。
一般情况下，稍有规模的企业产品为组装品。一个产品的组装需要的零部件很多，例如电视，自行车的组装。这些零件中可能有机械加工件、焊接件、电镀件、电子元件和橡胶元件等。一般情况下，因为生产零件需要的设备多种多样，企业不可能自己生产全部零部件，必须相当数量的零部件委外生产。
委外的零件可以分成两种情况，情况一：该零件本企业没有相应的生产设备，必须委外；情况二，该零件本企业也可以生产，在订单多时，生产能力不足时需要委外生产，当订单少时，可以企业自己生产。如果设备有富余能力也不能收回外协厂加工的零件则不需要调节数量，按照主生产计划需要数量确定零件生产数量；如果可以收回外协厂加工的零件，在设备有富余能力的情况下，可以考虑调节数量。在设备能力有富余时，生产出多于主计划需要的零件，这样在下个月设备能力会富余更多，可以考虑收回委外的零件自己加工，进而降低了采购成本，降低了企业经营成本。
确定零件生产数量之后，接下来需要确定零件生产使用的设备。通常状况下，企业都会有多台同类型设备，零件可以安排在其中一台设备或数台设备生产。一台设备上也会有多种零件可以安排，零件在设备上怎么分配？我考虑的分配算法如下：
（1）按照零件工序需要的加工时间排序，先安排占用时间长的工序，将该工序安排到其候选设备上，可以按照候选设备顺序安排。
（2）如果单台设备无法满足生产需求，并且没有模具，制具等制约，考虑安排多台设备。
（3）先按照设备第一选择安排设备，如果第一候选设备能力不足则选择其它候选设备。
零件生产设备选定以后，如果有部分设备能力尚有富余，并且可能从外协厂收回部分零件降低生产成本，可以考虑数量调节，增加部分零件生产量，以期下个月从外协厂收回部分零件，降低外协采购成本。零件生产数量调节必须在设备能力范围内，我考虑的数量调节算法如下:
（1）查找可能增加数量的零件，即零件的所有工序设备能力均未饱和；
（2）选择其中工序时间长的零件；
（3）根据零件所有工序对应设备的剩余能力，计算可能增加生产的数量，增加零件生产数量；
（4）计算新的设备能力需求；
（5）再选择下一个工序时间长的零件
5、后记
在本文，笔者结合自己开发生产计划排程APS系统的开发经验，从实践角度探讨了生产计划排程排产数量确定的算法。在生产计划排程问题中，确定产品和零件生产数量是排产的首要问题，故本文对该问题做了探讨，以期笔者观点对同业者有参考价值。
