一、项目介绍

1.生产计划现状

      某PCBA企业（以下简称A企业）的产品生产是典型的多品种、小批量、多变化的生产模式。其中产品种类有1000多种，主流的200多种，每个月数百个生产订单，分解到工序以后的工单达数千个。

该企业的计划采用了计划部、生产管理部、车间调度三级模式。计划、排程、下达、报工、调度基本依赖于人工、会议、纸质方式，每周两次调度会；每天下达两次计划，计划、排程、调度工作异常繁重、粗放，对人的能力、经验要求极高。

生产管理部下达生产订单给每个车间以后，每个车间调度计划员根据车间原有计划执行情况、资源情况、关联车间的计划等进行详细计划排程。由于各个车间的计划有前后关联性，车间调度计划员根据需要进行沟通，对车间级计划进行排程和调整。

2.业务需求难点

    PCBA企业的生产标准工艺路线为：“（烧程）-SMT-（成型）-插件-波峰焊-压接-测试-老化”，通过需求调研，确定APS排程的工序模型为：“SMT-波峰焊-测试-老化”。排程的需求难点如下：

（1）SMT工序

     SMT称为表面贴装或表面安装技术。它是一种将无引脚或短引线表面组装元器件安装在印制电路板（PCB）的表面或其它基板的表面上，通过回流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术。

SMT车间有多条生产线，每一条生产线可以生产多种不同类型的设备，排计划需要考虑如下因素：

• 线体负荷均衡：综合考虑各线体之间的负载平衡生产，尽量保证各个线体最终的完工时间一致。
• 连续生产：尽量保证生产线连续生产，设备充分利用，线体不能有较长时间的产能空闲。
• 副资源-钢网限制：每种产品的生产都需要使用到对应的钢网资源，每个钢网可以配合不同的线生产，使用相同钢网的订单受钢网制约不能同时生产。
• 减少换模时间：当天生产的订单，若使用相同的钢网副资源，尽量排在一起连续生产，减少钢网切换所需的时间。
• 订单交货期：需要根据订单的需求交货期安排计划，保证交期。
• SMT线体区别：生产线有快线和非快线之分，能在快线生产的订单需优先考虑安排在快线体生产。
• 自动排程：固化排程约束规则后，计划的制定能一键智能排产，自动排程响应计划调整。
• 生产异常：设备停机、维修、保养；生产延期、缺料、紧急插单都会影响订单的生产，在出现异常的情况应该保持之前已下发锁定的订单生产顺序的不变，快速响应异常调整计划。
• 滚动排程：计划需考虑生产实绩的情况，滚动进行计划的调整。
• 物料计划：能确定每个订单准确的开工时间，物流部门根据开工时间进行物料准备和配送，减少停机待料，降低在制品或线边库存。

（2）波峰焊工序

波峰焊是指将熔化的软钎焊料（铅锡合金），经电动泵或电磁泵喷流成设计要求的焊料波峰，亦可通过向焊料池注入氮气来形成，使预先装有元器件的印制板通过焊料波峰，实现元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。

 

波峰焊工序的载具为专用模具，每种产品的模具依据布板不同加开。由于模具的制造成本很高，考虑订单的成本约束不能制作足够的模具；另外大部分模具也不具备通用型，同一个产品的模具基本特定。所以在波峰焊生产上就有了混流需求：在同一生产线能够多种产品混合组合生产（如下图所示）。

 

产品如果要能混流生产，必须符合以下一定的规则：

• 工艺特性如温度等属性必须相同
• 模具的宽度必须相同
• 模具的数量不足才考虑混流
• 一些特殊的产品不能混流
• 当产品混流生产时，节拍时间取决于当前混流的模具数量，非固定值，需动态计算

在生产计划排产时，需要考虑如下因素：

• 混流生产：当天能混流的订单尽量混流排程
• 动态工时计算：混流因为模具的限制，订单的制造时间不能简单的以单个通过时间进行累加计算。
• 委外最小：保证交期前提下，优先内制尽量不委外生产。
• 资源均衡：优先满足快线；尽量保证线体均衡生产
• 工序衔接：保证从上一道SMT先生产完的订单先进行波峰焊，减少等待时间

（3）测试工序

测试工序需同时考虑测试人员和测试平台的约束。在生产计划排程时，需要考虑测试人员的资源量，不同的产品对应不同的测试平台。

并且由于测试周期较长，因此需要按照当日的产能对订单进行进行拆分转序，分批完成后续的测试-老化的工序，分批入库。

（4）老化工序

老化工序是该企业PCBA的最后一道工序，每个订单的老化需要在对应老化房的对应资源上进行老化；不同产品的老化方式基本相同，老化时间基本一致，老化房在老化过程中也可以加入新的产品进行老化，以A老化设备为例，其老化房资源与子框、槽位的对应关系描述如下图：

 

老化生产排产需要考虑的问题点：

• 产品组合生产：每个子框老化的时候需要有一定产品类别比例组合，如A设备的子框必须要有类别1（2）+类别2（2）+类别3（1）+类别4（1）才能进行老化，如果没有相应的订单可以从其他地方借对于的样品进行组合老化。
• 不同的订单在按照老化要求组成一批订单老化的时候，是要求同时开始、同时结束，中间不能被打断
• 成批拆分：老化设备运行，需要考虑不同老化设备N个子框成环组网进行老化。
• 抽样生产：老化数量以订单的老化比例进行抽样老化。
• 可开工时间段限制：老化工序产品的上下架由老化员操作，需考虑老化员一般白天上班，但是老化设备24小时包括周末都可以老化。因此上架和老化是连续的，下架和老化可以间断。如周五下午上架，系统自动老化，周一上班的时候下板是可以执行的

 

（5）分段排程和全工序排程

项目过渡阶段，需要一级调度（生管理部）和二级调度（车间调度）并行：车间的二级调度负责某一工序的排程及异常问题维护处理，一级调度可以串排查看完整订单的排程结果且具备全工序排程权限，因此系统必须支持单工序独立排程，但排程结果能传递到下一序段完成串联。

二、解决方案

针对该企业的生产计划排程需求，云筹优化APS（高级计划排程系统）设计并提供了对应的解决方案：

  1.排程整体流程设计

 

流程说明：

1)生产计划部生产订单计划员在ERP下达生产订单；

2）APS排程计划员在MES维护基础数据，通过数据导入模板（使用云筹优化 APS的智能数据集成平台根据集成需求做好的模板）一键获取排程所需基础数据和订单数据；

3）进行APS一键排程，并评估排程结果，若不满意可调整排程参数进行重排，直到结果符合预期；

4）确定是否外协，如需外协在ERP下达外协订单；若不需要直接下达计划到车间，按计划生产；

5）收集生产实绩反馈到APS中进行滚动排程。

2.系统建模与排程结果

云筹优化APS针对各个工序的约束和排程期望进行系统建模，分工序通过了业务的逻辑与功能验证，用真实的数据单工序滚动验证，然后全工序串联，确保计划实际指导生产。

（1）SMT工序排程：

• 云筹优化APS同时考虑生产线和钢网限制等主副资源约束，进行建模，制造BOM举例如下：

 

• 由于同一订单不同工序的排程约束和期望差异，云筹优化固化计划员的排程经验，使用云筹优化APS灵活的排程策略设置和资源评估参数设置，针对SMT工序的工作进行单独设置，定义对应的排程策略进行排程，如：完工时间最小化、相同钢网优先、时间间隔最小化、资源优先度等等。
• 考虑插单、设备异常、生产延期实绩对计划的调整，确保已经计划的顺序不变

滚动排程，排程结果如下：

备注说明：

①    同种颜色代表同一天下达订单，带红色下划线图块表示完工的工作，蓝色下划线表示开工的工作，无下划线表示计划完毕待开工的工作。

②    排程结果符合线体相对均衡，连续生产，设备不闲置的排程目标。且满足快线优先生产，紧急订单优先排产，同种钢网一起连续生产的约束。对于生产异常能响应同步调整，录入实绩后重排，不改变订单原有的计划生产顺序和对应的资源。

（2）波峰焊工序

云筹优化APS考虑生产线和模具的主副资源制约，根据产品混流规则的参数，计算产品动态加工时长；根据混流需求，设计混流算法满足混流排程需求

排程结果:能混流生产订单的都混流生产，资源负载均衡，优先满足了快线（THT4）生产的订单。

 

（3）测试工序：设置动态的拆分条件，按照测试工序不同设备的日产能进行拆分，设置EES接续方式，完成分批转序。

 

（4）老化工序：

云筹优化APS，订单按照抽样老化需求设置工作数量表达式，按照槽位限制，按照槽位和子框成环组网需求进行拆分进行排程建模，且同时开始同时结束，完成老化。

 

（5）分段排程与全工序排程：

根据工序设置分段排程策略和全工序联排策略，可一键进行全工序排程，也可以进行分工序排程，采取渐进方式逐渐完成计划模式的变更和过渡，保证项目实施效果。

 

三、应用效果

1.通过云筹优化高级计划排程系统导入实施，计划制定从excel及现场会议沟通人工化转为信息化，计划员可一键进行自动排程，计划制定的时间缩短75%，通过系统进行计划的调整和响应，降低三层计划体系沟通成本，计划调度人员减少，提高了计划体系整体的效率。

2. 针对每个工序的差异性需求，固化计划员的排程经验，制定不同工段的排程策略和解决方案，排程结果能指导车间的生产和物流部门的物料准备和配送，减少对人员的经验依赖。

3. 通过APS系统生成的准确的工序级计划，指导物流部门根据准确的开工时间进行物料准备，减少停机待料，降低在制品或线边库存 

4通过与MES集成，获取MES实时采集的生产实绩信息，对计划进行滚动排程和异常调整，确保计划的准确性，指导生产，对车间的生产过程管控更加透明化。

5. 通过云筹优化高级计划排程系统的可视化及分析功能，实现了基于资源约束的排程，通过优化瓶颈资源，实现均衡生产，提高资源设备的利用率，减少了订单逾期。

6. 实现了波峰焊的混流生产，充分利用产能，提高了设备利用率，节省了现有产品的接近200W的开模成本和降低每年因为产品种类增加需开模的费用。

7. 在小批量、多品种、短交货期、多变化的生产环境中，利用APS高速运行排程工具来缩短制造提前期、提高了工厂对于交货期要求。

 

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