负荷（产能）计算

产能和负荷处理，是任何一家工厂必须面对的问题。但是，公开发行国内外的数据均没有详细说明。

此文，仅做一个简单的说明。

一、说明

1、TOC负荷处理

TOC理论有DBR和SDBR是两种排程处理方式。两种方式，都需要负荷。图示为TOC的SDBR处理负荷的方式，非常经典的图示。

图1 SDBR交期评审时的CCR负荷处理示意图（来源：可量化的经济学）

2、丰田JIT的负荷处理

根据王聪老师介绍丰田的计划处理视频显示，丰田处理产能的模式，与传统有很大的不同，是以“节拍”为核心。

根据王聪老师的视频介绍，我自己的理解是：有两种节拍：市场需求节拍、生产节拍。生产节拍迁就市场需求节拍的需求。

注：需要说明的是，丰田的JIT需要适用在相对需求稳定的场景，对于变动性大的场景，其实需要根据业务的具体场景进行调整。但是，5S、TPM、标准作业、TQM、TWI等有工具还是可以用的。在计划短的应用需要非常谨慎（参考：高德拉特博士《站在巨人肩膀上》）。

二、负荷（产能）计算

1、负荷（产能）计算的重要性

负荷（产能）计算非常重要，在生产运行管理的两个核心环节均需要计算：

第一，生产计划阶段

如图2所示，在计划的生产计划（或综合生产计划）、主生产计划（MPS）、物料需求计划（MRPII）时，均需要计算。

第二，车间调度阶段

在讲工序任务分配至机台时，需要计算资源（设备、模具或人力）的负荷。一般情况下，优先等级高的工序任务，分配给负荷较低的资源（设备、模具或人工），以尽快完工工序任务。

第三，交期承诺和回复阶段

PMC在与销售部门协同时，需要对客户的预期订单、实际订单的交期做出回复，此次也需要实时计算负荷，以确定计划完工时间（注意：订单的计划完工时间是一个动态值，与订单的承诺交货日（静态值）不同的；订单计划完工时间，需要根据插单和急单调整、产能异常、供应商来料的变化而变化）。

图2 计划阶段的负荷（产能）计算环节

2、负荷（产能）计算

负荷（产能）计算一般采用平均负荷（产能）的计算，细节的负荷（产能）计算十分复杂，不做说明。

平均负荷（产能）的计算，涉及两个瓶颈：

1）标准产品

由于各个产品在资源上（设备）上的产出率不同，为简化计算，可以采用标准产品来衡量负荷（产能）。综合生产计划、往往用产品族标识，选用产品族中的标准产品即可。

2）资源组

ERP系统中的作业中心往往是资源组的概念，一个资源组也可以称之为作业中心，工站（Oper）等概念。一个资源组，往往有多个不同设备构成，典型的工艺布局场景最为典型。如机械加工，如电子的装配线、如印染的染缸等等。每一个资源处理产品的产出效率不尽相同。所以，必须要以标准产品的产出率来平均。

注：SDBR场景其实没有说明，CCR（关键产能资源）的负荷如何处理。其实当一个产品只有预排至单一资源时，预期的完工日期才可以衡量。

第一，可用产能

可用产能是系统或资源在一定时期生产一定数量产出的能力。可用产能受到产品规格、产品组合、资源日历和稳定性、优化状态有关。

从定义和影响因素可以得出：可用产能是一个动态值，是与业务状态、工厂具体管理水平息息相关的。

一般情况下，可用产能可以用标准产品、标准工序加工时间（不考虑切换或标准切换等）来衡量，是一个平均的概念。

可用产能有两种表达方式：可用作业时间、单位产出率。

第二，所需产能

产能需求是由优先计划系统产生，包括把以产品为单位数或通用单位表示（工时）的优先权换算为每个时刻的每个工作中心所需要的工作小时数。

通俗表示，就是利用工艺路线中工序的标准工时、工序所对应性的资源组，用主计划（MPS）的需求量/时界（主计划一般以月、周做时间刻度，精度到天）*标准工时，分割至资源组的需求作业时间。

第三，负荷

一个工作中心（资源组）的负荷等于该工作中心摸个特定时间段所有计划工单和实际工单所需要时间的总和。

第四，负荷率

负荷率=负荷/可用产能。

负荷率分为三种状态：<1、=1、>1。

正常情况下，非瓶颈资源的负荷率在小于1，而瓶颈资源的负荷大于1。极少有工作中心（资源组）等于1的情况。因为工厂永远处理动态中。

小结：

产能和负荷处理，是PMC（计划物料控制中心）的核心工作之一，也是工厂最基础的计划管理动作之一，所以工艺路线和标准工时，是工厂的基础主数据。

三、APS高级计划和排程的负荷处理

排程（调度）有三个基本步骤：

第一，处理工序任务（OP）的顺序

第二，处理独立资源的负荷

第三，工序任务（OP）分派至独立资源。

APS高级计划和排程处理独立资源负荷时，需要的基础数据如何：

1）物料及物料相关的静态数据，如最大量/最小量，重叠数量、转移批量等。

2）工序及工艺路线

需要对所有的工序进行规范和处理，并依据产品的特征编制工艺路线。

3）资源及工作日历

需要对资源进行规范、标识，并对每一个资源单独设置工作日历、工作时间和班次。

如果有辅助资源，除设置工作日历、时间和班次外，还需要建立起与主资源的相关关系，确保主资源、辅助资源的关联。

4）建立工序与资源的关联关系

由于APS高级计划和排程是对独立资源的排程，所以需要将工序与每一个独立资源建立关联关系，排程时可以将工序任务分配至单一的独立资源（根据顺序规则、工艺路线选择规则、资源选择规则）。

5）建立产品与资源的关联关系

不同的产品在不同的独立资源上的产出率是不同，所以需要建立产品与资源的关联关系，并定义好每个产品与资源的产出率。这样，在计算前、后工序的计划开始时间、计划完工时间时，计算才是正确和准确的。

由于在真实的业务场景中，还存在着切换、材料后处理、资源后处理等，只有对独立需求的作业计划预排时才可以真正确认独立资源的负荷。

至此，负荷的基础条件才具备。才可以依据工厂建模和算法来计算。

四、相关说明

综合生产计划、主生产计划、物料需求计划（MRP）的计算产能，是非常简单的产能处理，是非常粗的平均产能处理。而物料需求计划（MRP）处理的是无限产能，MRPII处理也不是非常靠谱，因为MRPII仅仅是前置期的处理而已（可能不对，没有求证）。

所以，从现有资源看，工厂的产能处理不是粗，就是粗，仅此。只有APS高级计划和排程处理产能，才是细的，真实的产能处理。