1.4.3　車間控制與ORR決策

車間控制（shop floor control，SFC）屬于工廠短期決策范疇，又稱車間作業控制或車間活動控制（production activity control，PAC）。車間控制的主要目的是最小化車間在制品數（生產車間負荷），提高車間在制品（物料）的實時流動效率。因此，為了實現該目的，車間控制系統需要具備如下功能：

（1）監測通過車間的在制品數量。

（2）作業指派——按某種優先級對作業任務排程，并按排程計劃發布派工單，以此來控制車間中在制品的流動。

（3）對沒有按計劃執行的生產活動提供及時和準確的反饋。

（4）提供工廠生產效率和機器利用率的統計數據。

這些功能中作業指派效果依賴于指派規則或排程規則。關于作業指派規則的研究是生產調度算法領域經久不衰的主題之一。通常，調度研究中作業指派問題被簡化為一批待加工的工件，這批工件通過一臺機器用時最少或拖期最短的問題。目前有大量的調度規則被提出來，最經典的調度規則是最短作業時間排序規則（shortest processing time，SPT）和最早交貨期排序規則（earliest due date，EDD）。按SPT排序，通常能夠降低工件的平均作業時間并提高機器使用率，即使在工件排序中不考慮交貨期約束，工件的平均交貨期一般也令人滿意。不過對于工件隊列中存在工件作業時間特別長的情形，SPT在縮短工件平均作業時間的同時，會嚴重惡化具有最長作業時間的工件的交付滿意度。這對于準時交付有嚴格要求的生產場景有可能會帶來很高的延遲交付罰金，從而拉低企業總收益。EDD更適合工件之間工藝路線和規格差異小的場景。

在車間控制系統中對于車間在制品流動控制影響最大的決策活動是ORR決策。ORR決策能夠降低在制品數，縮短生產周期。為了描述簡便，在沒有特別說明的情況下，本書將車間作業任務當作生產訂單（order）、工件（job）或在制品（WIP）看待。需要強調的是，此處提到的生產訂單概念在生產實踐中與市場客戶訂單是有區別的。ORR決策活動先于其他車間控制活動開展，它決定了哪些訂單可以釋放到車間，這些訂單什么時候被釋放，以及釋放條件，可見ORR的決策活動會影響車間控制的后續決策活動。ORR的決策主要流程包括：

首先，確保計劃釋放訂單表（也稱為order release pool或pre-shop）中的訂單具有車間加工人員所需的相關信息。

其次，開展訂單審查，確保訂單負荷不超過車間能力（如設備、人員）約束。若車間能力滿足則下達指令釋放該訂單；若車間能力不足則對計劃釋放訂單表中的訂單負荷排序，確保釋放的訂單負荷與車間能力相匹配。

最后，通過控制訂單的釋放時間來平衡車間負荷，從而降低產能不足導致的生產瓶頸問題。生產現場瓶頸問題通常表現為工位上的在制品堆積。

ORR決策流程如圖1.5所示。

有效控制車間的關鍵在于控制訂單的釋放，而不是控制已進入車間的訂單。一個高效的ORR決策機制能夠通過限制車間中的在制品數，從而讓車間控制系統可以有效地使用相對簡單的指派規則。總體來說，ORR決策嘗試將時間和成本上最合適的作業投放到車間，它可以看成是一個車間能力管控機制，該機制能夠讓車間負荷與能力更好地實現平衡。從控制車間負荷角度看，ORR決策機制符合前述Hopp對拉式系統的定義。因此，本書將采用ORR決策機制的車間控制系統界定為一種基于負荷的拉式系統，與ORR決策機制緊密相關的WLC概念也是一種拉式系統概念。需要說明的是，在限制生產系統負荷從而降低在制品數，縮短生產周期和提高產出率方面，WLC與拉式系統概念沒有本質區別，不同之處在于WLC更關注生產系統（車間）中負荷的構成和衡量方式，畢竟生產負荷精準衡量的前提是要掌握生產負荷的構成狀況。負荷衡量的目的是更好地進行負荷控制，使生產車間達到負荷平衡。生產負荷可以按照生產計劃與控制的不同階段分為訂單積壓列表中的訂單負荷、車間內部的訂單負荷，以及處于訂單報價階段的訂單負荷。這些負荷都可以根據與訂單工藝路線的關聯程度進一步“分攤”到車間各工位（機器）上。

在WLC相關研究中，一種負荷衡量方式是將負荷上限劃分為直接負荷（direct load）和間接負荷（indirect load）兩部分。直接負荷是指機器加工隊列上已有的負荷，間接負荷是指在機器上游還沒到達該機器的所有負荷。在訂單負荷進入車間之前，直接負荷和間接負荷的總量，即負荷上限保持在一個水平標準。另一種負荷衡量方式是將負荷上限劃分為直接負荷、間接負荷和已完成負荷。已完成的負荷是指在某機器上已經完成處理但仍未離開車間，有可能正等待其他機器處理的訂單負荷。還有一種負荷衡量方式是將負荷限制劃分為直接負荷和間接轉換負荷（converted indirect load）兩部分。間接轉換負荷是指在機器上游還沒到達該機器的負荷，上游負荷離該機器越遠，為該機器貢獻的負荷量就應該遞減。這與間接負荷中將還沒到達該機器的所有上游負荷量直接累計是不同的。