制造业计划排产一直困扰着生产管理者，从制造业IT系统的名称可见一斑，MRP、ERP中的P都是计划的意思。也就是说，计划排产是制造业IT系统建设与生俱来的期许。

    究其原因，计划排产面临的永远是经济性、复杂性、动态性及不可预知性等问题。不论是面向销售的基于无限产能排产，还是面向制造的基于有限产能排产都避不开计划所面临的以上四个问题。

    1、面向销售的排产遇到的问题：销售订单不稳定，订单交期犬牙交错，使得即便是在无限产能的假设下都无法制定出高质量的生产计划；

    2、面向制造的排产遇到的问题：设备维保维修、设备故障暂停、加急订单的干扰、员工请教离职等等不一而足，使得基于有限产能的完美排产到执行时就变得困难重重，不得不进行重复的人工干预；

    总而言之，如何编排出行之有效的生产计划是制造业一直面临的问题。

    为了适应市场的变化，个性化定制和柔性制造成为制造业趋之若鹜的经营模式。又对制定生产计划起到火上浇油的效果。可以这么说，如果我们无法解决生产计划与调度的问题，个性化定制或者柔性制造可能仅仅停留在理念上而很难付诸现实。

个性化定制给计划带来的困扰

    传统大规模生产的计划仅仅应付销售订单和生产现场的不稳定，而在个性化定制中又加入了设备工艺参数、物料供应、生产技能、快速转产的干扰。同时，在大规模生产中总结的管理经验在个性化定制模式下变得无效，例如：传统按照生产节拍安排产线的基础是以工艺工时为标准，通过求解最小公倍数的形式决定产线规模，排布产线流程，但是个性化定制模式要求随需（个性化订单）调整，已经没有机会进行产线重排。

    一个制造过程从时间上分为五个步骤，分别是：排队、准备、加工、移动、等待；在这五个步骤中只有加工时间具有增值的特性，其他步骤都以不能创造价值的成本出现，由于个性化定制可能是单件且具有不同的工艺要求，所以准备时间占用比例远远超过可接受范围；

    传统大规模生产物料可以成批量供应，但是在个性化定制模式下，物料必须是一对一地供应，否则又会大大增加准备时间。

    总而言之，个性化定制或者柔性制造可行性的关键点不在于加工过程的效率，而应该站在整个制造过程，甚至需要把整个企业当作一个制造系统来审视制造面对的问题。

    我在本系列的前两篇文章《实现个性化定制或柔性制造的前置条件》和《CPS----无处不在的数据、网络与计算》中已经阐述过，个性化定制遇到的问题不在制造端而在知识端。那么本文就承接前面两边文章阐述在制造生产管理上如何化解这些矛盾使个性化定制成为可能。

何为微排产/微调度

    微排产/微调度是相对于传统ERP的计划和APS中的排产的概念，由昱辰泰克提出的全新的基于工业物联网、数字化与CPS的动态制造管控模型。该模型建立在CPS基础之上，通过CPS对生产环境的映射为基础，通过多种表征企业价值的算法实现实时、细粒度、精准的调度。

微排产/微调度对个性化定制的支持能力

1. 微排产/微调度自动实现生产平衡

   生产现场瞬息万变，多维约束构成一个复杂巨系统，控制这样的一个系统一点不过控制一架飞机来得劲松。

   微排产/微调度通过CPS追踪现场的任何一个动作，最小粒度是一件产品在一个工位上完成一道工序，当制造现场发生变化后，CPS系统实时场景随之改变，施加在CPS智能体（Agent）上的算法被生产现场变化触发（Trigger）而重新计算在新状态下的调度算法，当重新计算的调度信息与原状态对应信息不一致时，启动有限影响域运算过程，使之在新状态下具有最优的排产/调度结果。

2. 微排产/微调度按照交期自动驱动在制品

   在CPS基础之上，客观世界中的物理实体均在数字世界中有对应的数字虚体，我们不仅能够从CPS中了解生产现场的现状，同时还对生产现场的演进趋势随时可察，我们可以对CPS中任何数字虚体添加任意多的属性，这些属性中就有驱动调度策略的属性（有十二种调度策略支持），产品交期也是一种可配置的属性，如果CPS中的数字虚体配置有交期属性，那么就可以对这一单品进行专门调度，从而满足个性化的交期。

3. 微排产/微调度按照交期自动驱动在制品

   个性化定制的特点是任何两个单品之间都有可能拥有不同的加工工艺、加工参数或者不同的SOP，在CPS平台中，客观世界的制造节点、在制品的工艺特征及制造环境的加工能力三者之间紧密耦合在一起，使得可以按照在制品的实际生产要素调度单品生产流程分支，实现完全柔性的生产管理；
   

4. 微排产/微调度自动实现最经济的生产过程

   由制造过程的五个步骤可知，每个步骤都需要花费时间和其他资源，但是仅有加工时间创造价值，那么我们可以在生产过程中动态地实现对相同属性的在制品实时动态分组，从而减少准备（机械加工等的Setup阶段时间消耗非常大）时间、流动时间等，在满足质量、交期基础上保证最经济最大化的制造过程。
   

5. 微排产/微调度容忍而不是避免改变

   微调度/微排产跟传统ERP中的计划和APS中的排产最大的区别是容忍改变。传统计划排产都是把制造系统当作一个稳定的系统，在这个假设的基础上进行排产。但是这个假设是非常脆弱的，也就是前文描述的遇到问题的根本原因，如果希望排产准确就需要尽量避免改变，因为改变会造成预先进行的排产失效。在基于CPS平台的微排产/微调度不是避免改变，而是容忍改变。随着微排产/微调度软件对CPS中数字虚体的跟踪，软件处于永远的运行中，从而对制造系统的任何改变都马上制定出行之有效的调度策略，并且由于具有多种具有不同优先级的调度策略，在出现某种策略无法得到满足后可以自动启动其他策略以保证制造系统的顺畅运行。

总之，基于CPS的微排产／微调度机制是制造系统实时的动态模型，可以动态追踪、调度、改变客观世界而满足运营者赋予数字虚体的目的性。

基于CPS的动态调度图如下：