调度系统

一般意义上的调度定义为将资源分配给任务，调度系统定义为支持公司中与调度相关的决策的模型（调度问题的表示）、方法（从调度模型中获得有效解决方案的过程）和工具（嵌入模型和方法以支持调度决策问题的软件设备）的集合。这三个要素受到组织环境（做出与计划相关的决策）的严重影响。调度决策通常被集成到更一般（显式或隐式）的决策系统中，该决策系统影响（并受其影响）调度决策。上述决策系统不限于单个公司，而是沿着由独立企业组成的整个供应网络延伸。

生产管理是一个管理过程，在这个过程中，为了确保以最大的质量、最低的成本和最短的交付周期交付货物，需要在一段时间内做出大量决策。这些决定在其对公司的影响、范围以及采取这些决定的时间段等问题上有所不同。它们包括战略性、高影响性、长期决策（如决定某个工厂是否生产新产品），以及短期、低水平、小影响性决策（如下一个产品将在车间的某台机器上生产）。考虑到这些决策的不同性质和时间，以及所涉及的不同决策者，生产管理传统上通过采用分层结构进行分解，其中不同的决策问题依次得到解决。在该结构的顶部，有与制造网络的战略设计相关的决策，包括供应商的选择、制造产品的工厂的位置、工厂布局的设计和分销网络的结构等。广义地说，这些被称为战略决策的决策旨在在总体上建立制造和分销资源的能力，包括与供应商的合作。显然，这些决定是战略性的，因为它们对公司的底线有着巨大的影响，而且所涉及的经济和物质资源使它们不太可能甚至不可能在通常以年为单位的时间范围内进行审查。

一旦设计好了制造和分销结构，就有很多关于如何最好地利用这种结构的决策。这些决策通常又被分解为中期决策（战术决策）和短期决策（运营决策）。这种区别可能看起来有点武断，实际上对于某些制造场景来说可能会模糊，但通常与制造过程的复杂性以及决策所需数据的粒度和质量有关。在计划下一年制造资源的使用时（必须做一些事情来决定所需的劳动力、计划与供应商的合同等），驱动整个制造过程的关键信息（即来自客户的订单）是未知的，只能通过历史或偶然数据来猜测或估计（即使是最好的情况）。然而，很明显，这种估计的质量会随着细节水平的降低而降低，因为估计某一车型的年销量比估计某车型（包括左侧方向盘）的周销量更容易。因此，通常会制定一个综合生产计划，其中该决策的输入不是对每天实际销售的产品的估计，而是对在几周到几个月的时间内具有类似资源使用和/或类似需求行为的产品系列或组的估计。因此，该汇总生产计划将用于估计将要使用的（汇总）产能、将要采购的原材料数量等，但不作为必须发布到车间的生产订单的详细指示。这一详尽的计划通常会留到稍后阶段，在该阶段，车间和待处理的确定订单的详细状态是已知的，这正是制造调度的任务：将要执行的作业（任务）与公司的资源进行匹配。理想情况下，这个过程的结果是一个时间表，其中指定了哪个作业应该进入每个资源以及何时进入。由于计划很少按估计发生（这对于许多环境来说可能是夸大的，但对于生产调度来说肯定不是），因此必须不断进行修改，为不可预见的事件（机器故障、紧急订单、取消现有订单等）扫清道路。因此，可能需要重新安排生产计划。请注意，这个重新安排过程实际上可能包括制定一个充分详细的新计划（时间表），以捕捉车间的新情况，但对我们来说，调度和重新安排之间的区别基本上取决于决策中寻求的目标：虽然调度决策旨在改善车间的某些绩效指标，重新安排的目的是尽量减少对车间当前状态的干扰，通常是在意外事件发生时。背后的一个隐含假设是，至少在某些情况下，为了充分考虑这些新事件，修改现有的时间表以适应车间中发生的新事件，而不是从头开始（几乎）生成新的时间表，可能更有趣。虽然在理想情况下，后者总是会提供更好的解决方案，但由于调度过程而产生的这种所谓的紧张会带来成本。

注意，有时会使用不同的定义来区分调度和重新调度，因为一些作者使用术语预测调度和反应调度。预测计划是对车间的指令，使车间按照计划中指示的顺序和时间执行事件，而在执行中断的情况下修改预测计划的过程称为反应性计划。请注意，反应式调度的定义不仅包括我们对重新调度的定义，还包括生成一个全新的调度，直到下一次中断发生。很明显，做出这些决定的范围和时间对用于支持决策过程的数据质量有很大影响。从广义上讲，长期决策通常涉及对市场演变和公司内部资源的推测，因此本质上不太可能使用需要高质量输入数据才能做出明智决策的量化技术进行形式化。此外，将决策过程本身正式化没有什么意义，因为业务性质的变化以及两个连续决策之间的长时间间隔使得它们在实践中独一无二。在这里，基于专业知识和一些关键估计的人类判断通常是做出此类决策所需的。相反，短期决策的重复性使其适合于形式化并可能封装到决策模型中，这可以产生显著的结果，以及待完成订单列表的（相对）稳定性，以便能够将决策过程捕获到可能作为优化问题解决的定量模型中。事实上，这两个方面（决策过程的重复性，以及支持决策过程所需的大量数据）使得定量、程序性技术与人类主观专业知识相比具有竞争力。

值得注意的是，调度不仅用于生成要执行的详细计划，还可用于为公司的不同业务职能提供信息来源。例如，它可能用于为物料需求计划（MRP）系统提供产能检查，或帮助对来自客户的新订单进行排序，或决定其接受/拒绝。同样，我们可以看到调度与其他业务功能之间的密切关联，而且调度与这些功能之间的区别常常会模糊。讨论调度功能是否比质量管理、供应链协调或产品设计更重要（举几个运营管理决策的例子）对于任何实际目的来说都是无用的讨论。很明显，如果没有整体良好的运营管理，无论调度功能执行得多么好，更好的调度都无助于提高公司的业绩，不同的决策也是如此。然而，应该清楚的是，调度是工业公司的核心业务决策。为了突出与调度决策相关的主要问题，我们在图中描绘了决策过程的众所周知的流程，至少对于可量化的决策问题：从需要决策的现实世界问题开始，通过简化和形式化的方式导出了形式化模型。通过使用某种形式化的程序或算法，解决了该形式化模型，即导出了该问题的形式化解决方案。然后，在实现过程中，这个正式的解决方案被转换为现实世界的解决方案，该解决方案被实现用于解决现实世界的决策问题。图示的方案相当基础和肤浅，几乎可以将其复杂化到每个层次。我们只提及这种简化，因为它描述了与制造调度决策相关的基本问题。