生产计划 续：半成品轮转计划

供应链计划领域主要包括主计划(参见：需求驱动的供应链，不可或缺的是主计划)、需求计划(参见：需求计划核心任务：模式识别)、生产计划(参见：生产计划：平衡的艺术)、物料计划等功能。

半成品生产计划，同样是生产计划领域内不能忽略的存在。对于瓶颈工序，半成品生产计划甚至具有与成品同等级别的重要性。

本文搭建“半成品轮转计划模型”，并详细讨论半成品生产计划。本文的讨论，尤其适用于重资产的半成品瓶颈工序。

半成品轮转计划模型

考虑应用场景如下：

有限的自动化设备或产线台数(1台或数台)、若干半成品产出型号(十几种或数十种，具有各自不同的需求特征，包括需求量、波动性)，也即，单台设备/产线需要面对多种产出规格，这是瓶颈半成品工序的基本场景。

在自动化设备或产线上切换型号时，通常还需要一定的换型时间(工装夹具、料盘、调试等)，由此会拖累设备效率OEE，既影响成本也影响有效产出能力。因此，这类半成品计划必须在需求、存货之外兼顾——甚至优先考虑——设备利用效率。

换型问题中，通常会有“跨类别大换型、类别内小换型”这样的区别，其涵义是：如果型号差别较小，可能只需要部分更换工装夹具、料盘等，即所谓“小换型”。

基于上述场景特征，可以构建“半成品轮转计划模型”如下：

基于此模型和真实数据，可以采用计算机数值分析精确求解。不过，绝大多数生产环境中并不需要特别精确的解，更何况需求趋势变化是必须应对的话题，所以，本文将采用简易分析的方式。这样也便于理解分析结论。

需要注意的是，即便是MTO模式的半成品计划，也一样可以被此模型所涵盖。区别无非在于，轮转过程是主动的还是被动的。

讨论1：提高设备利用效率

基于模型输出，可以得到如下结果：

显然，设备利用效率主要受到换型周期制约，其次是换型次数(相比较型号数量而言。也即，周期内各型号平均换型次数越多，则负面影响越高)

如果换型周期显著较短(例如几分钟、一分钟以内)，那么，只要不是每天频繁换型(每天换型数十次、换型时间累计超过1小时)，通常都能满足约束条件 r=90%、95%。

如果换型周期显著较长(例如几十分钟、1小时、数小时)，那么，即便约束条件仅仅为 r=80%，制订合理的轮转规则也是必须的。

如果换型周期显著较长，那么轮转规则应当什么原则？简易分析的主要结论如下：

首先，如果所有型号都可以单独满足约束条件，那么，轮转周期整体上必然也能满足约束条件。也即，每次换型之后的净生产时间，都应当不低于换型时间的 r/(1-r)倍。例如，如果r=90%, 若换型时间为1小时，则换型之后的连续净生产时间需要不低于9小时。

其次，如果副型号需求水平较低，那么，对应的策略是副型号跨周期轮转。也即，每个轮转周期仅安排部分副型号生产，同时，在由若干个轮转周期构成的大轮转周期内，逐次完成所有副型号的轮转。例如，标准轮转周期(1个月)内完成所有主型号和1/3副型号的轮转，在连续3个周期(3个月)内完成所有副型号的轮转。

最后，在实际执行中，需要确保轮转规则中的周期长度、总换型次数、总净生产时间基本得到满足，而各具体型号的实际生产时间则可以相对加长或缩短，以保证产出弹性，从而更好满足需求波动。

轮转周期(注意：副型号可能是大轮转周期)，基本上也就成为其交货周期。如果轮转周期T远高于交期要求天数s，那么，为了满足交付要求就必须安排半成品备货。

讨论2：轮转周期、轮转规则设定

讨论1中的“各型号均应分别满足约束条件”，事实上已经提供了轮转周期的设定思路。具体如下：

进一步解释公式逻辑：既然单次生产就足以满足该主型号若干天的需求，那么，在若干天里该主型号仅需要排产一次。这个“若干天”，大致上也就应该成为标准轮转周期T。

轮转周期T设定之后，具体轮转规则可以按照如下方式确定：

所有型号的轮转规则确定之后，各个型号的交货周期事实上也得到了规定。对于所有交货周期高于交期要求天数s的型号，都需要设定半成品备货。

具体设定，可以参照标准的再订货点ROP方法，也即：

ROP = 交货提前期内的总需求 + 安全库存

可参照前期文章 安全库存设定：实例对比（1/2）和 聊一聊安全库存通用标准公式。

讨论3：存货优化

缩短换型周期，是半成品存货优化的根本方式。当换型周期足够短时，甚至并不需要半成品备货。

如果换型周期显著较短，同时，对于设备利用效率没有太高的要求，那么也就不需要半成品备货，无所谓存货优化。

如果部分或全部型号的换型周期并不短、甚至于显著过长，那么，轮转排产、半成品备货基本是必须的，此时，就需要考虑存货优化。

计划协同，是半成品存货优化的基本方向。毕竟，半成品和成品产线是供需关系，所以，前期文章供应链计划协同：稳态业务 (以及其后续的五篇文章，详细讨论了供应链计划协同的方方面面) 中的观点、结论都仍然适用。

均衡生产，是半成品存货优化的更高级方式。这里的均衡生产，并非是前面的平滑生产，而是标准的精益生产概念。

当轮转周期仅需数天时，每个主型号的净排产时间可能仅需要数小时、并且仍旧可以满足极高的设备利用效率标准。此时，基本上是具备实施均衡生产条件的。如果可以与成品计划共同实施均衡生产，就有希望实现整体精益。