糖果生产排程

使用并行蒸煮器、共享冷却隧道以及为硬糖、巧克力和无淀粉软糖生产线跳过不同工序的分产品族工艺路线，对多阶段糖果生产进行建模。本指南将展示如何为七阶段混合流水车间配置 Schantt，设置跨三个产品族的方向性换线矩阵，并在单个生产排程中平衡 batch（批次）工序和 flow（连续流）工序。

本指南基于一个来自糖果行业研究的虚构综合公司；所有名称、参数和数字均为说明性示例。

行业背景

中小型到中型市场的糖果生产通常涉及熬煮糖浆、调温巧克力、成型单个糖果或巧克力条、通过共享隧道冷却、脱模或释放产品，以及高速包装。每个产品族在工厂中遵循不同的路径：硬糖从蒸煮直接进入浇注、冷却和包装，而巧克力增加了调温和脱模步骤，无淀粉软糖产品则需要浇注、冷却、脱模、抛光滚筒，最后包装。共享冷却隧道位于布局中心，形成了每个产品族都必须经过的自然瓶颈。

排程挑战在于管理整个工厂中三条不同的工艺路线：蒸煮工序配备并行设备（两台真空批次蒸煮器）、三台浇注机（每个产品族一台）、两台脱模站和两条包装线。加工时间以每批次分钟计，换线时间因产品族转换和具体设备而异，冷却隧道作为连续流工序运行，其吞吐量取决于通过的产品族。

Crestwood Confections 是一家约85人、占地约4,000 m²的工厂，生产三个产品族，涵盖七个生产阶段，由两人规划团队负责排程。该团队管理约35个 SKU，客户订单规模为每个 SKU 50至200 kg，典型交货期为两到五个工作日。

流程概览

flowchart LR
    Cooking["蒸煮<br/>(BATCH)"] --> Depositing["浇注<br/>(BATCH)"]
    Tempering["调温<br/>(BATCH)"] --> Depositing
    Depositing --> CoolingTunnel["冷却隧道<br/>(FLOW)"]
    CoolingTunnel --> Wrapping["包装<br/>(FLOW)"]
    CoolingTunnel --> Demolding["脱模<br/>(BATCH)"]
    Demolding --> Wrapping
    Demolding --> Finishing["抛光处理<br/>(BATCH)"]
    Finishing --> Wrapping

七个生产阶段按顺序排列，有两个入口点（蒸煮和调温）和三条跳过不同工序的分产品族工艺路线。

硬糖跳过调温、脱模和抛光处理。巧克力跳过蒸煮和抛光处理。无淀粉软糖跳过调温。所有三条路线在共享冷却隧道处汇合，然后通过脱模和抛光处理再次分岔。

排程挑战及 Schantt 的处理方式

此场景的排程由客户订单驱动：约35个 SKU，分布在三个产品族中，每批次规模为50至200 kg，交货期为两到五天。Schantt 从开始时间点向前排程，并在整个订单集上最小化总生产时间。本指南的实际排程周期为一周，但 Schantt 以相同的配置处理更长的排程周期。对于以按库存生产补货而非客户订单为主要驱动力的读者，其配置方式完全相同——唯一的区别在于订单批次的组织方式。

Schantt 为此场景提供两种排程模式。Auto 模式探索替代序列和设备分配，以找到总生产时间最短的排程。Semi-Auto 模式让排程员手动固定生产序列，而 Schantt 自动分配开始时间、设备选择并解决冲突。两种模式均尊重所有配置参数——设备、工艺路线、换线、工作日历和停机时间——并生成经过验证的甘特图。

Schantt 擅长处理的内容

• 带分产品族工艺路线的顺序多阶段生产——每个产品族按顺序经过其所需的工序，跳过不使用的工序，并在连续工序对之间设有转移时间。
• 配备并行蒸煮器和生产线的多设备工序——Auto 和 Semi-Auto 模式在每个工序中探索设备分配，将批次分配到两台真空批次蒸煮器、三台浇注机、两台脱模站和两台包装机上。
• 批次与连续流混合流水线——批次工序（蒸煮、调温、浇注、脱模、抛光处理）配置周期时间和批量大小，而连续流工序（冷却隧道、包装）配置每小时单位吞吐量。Schantt 在单个生产排程中协调两种类型。
• 带工序跳过的多产品工艺路线——硬糖跳过调温、脱模和抛光处理；巧克力跳过蒸煮和抛光处理；无淀粉软糖跳过调温。每个产品族的工艺路线是一个简单的分产品族工序列表，其中省略了不使用的工序。
• 序列相关的方向性换线——每台设备上按产品族对配置换线时长，且每对在不同方向上可有不同时长。在同一台设备上，浅色到深色巧克力换线需25分钟，而深色到浅色则需40分钟。
• 支持工作日历例外和停机时间的班次可用性——每周班次定义（标准单班制、缩时班制）、节假日和加班的日期级例外，以及设备级计划性维护时段。Schantt 仅在可用时间内安排生产。

Schantt 如何应对各项挑战

1. 平衡两台分配了不同产品族的并行蒸煮器。

• 蒸煮工序有两台真空批次蒸煮器，对硬糖具有相同的250 kg批量大小和45分钟周期。蒸煮器 B 还处理软糖批次（50分钟周期）。每班8到10批次，排程员必须决定每台蒸煮器何时运行哪个产品。手动平衡两台并行蒸煮器（其中一台需跨两个产品族共享）需要持续关注，以避免一台蒸煮器闲置而另一台过载。
• 蒸煮工序的每台设备都配置了允许的产品族和加工参数。在 Auto 模式下，算法将每个蒸煮批次分配给支持该产品族的最早可用蒸煮器，将工作分布到两台设备上。在 Semi-Auto 模式下，排程员在每个批次上手动分配蒸煮器，Schantt 在其可用时间内安排合适的时机。

2. 将共享冷却隧道作为单设备瓶颈进行管理。

• 多区冷却隧道长18 m，设有三个温度区（15 °C、10 °C、14 °C），不同产品族的停留时间不同：硬糖12分钟、巧克力20分钟、软糖10分钟。每个产品族都必须通过该隧道，使其成为工厂中争用程度最高的单一资源。由于只有一条隧道，产品族在彼此后面排队。手动排程通常导致隧道在每个班次中闲置15%到20%，因为上游工序产出不均匀。
• 冷却隧道被建模为单台连续流设备，具有分产品族吞吐率——硬糖9,000件/小时、巧克力1,200条/小时、软糖8,000件/小时。由于三条工艺路线在此汇合，排程自然地将隧道使用序列化。Auto 模式对进入的批次进行排序，以最小化产品族转换之间的间隙时间，减少闲置时间。排程员检查甘特图以确认每个批次的隧道进入时间落在浇注后的可行窗口内——Schantt 不强制执行硬性最大等待时间，但可视化时间线使延迟易于发现。

3. 配置跨越三个变化维度的方向性换线。

• Crestwood 的换线因产品族转换、具体设备和方向而异。在蒸煮工序，从硬糖切换到软糖或反向切换需要60分钟。在冷却隧道，任意两个产品族之间的转换仅需5分钟（皮带速度调整）。在流动包装机上，巧克力和软糖产品之间的转换需要45分钟。对于巧克力调温，浅色到深色转换需25分钟，而深色到浅色需40分钟。三个变化维度——产品族、方向、设备——造成了经验法则的统一换线时间无法捕捉的组合爆炸。手动排程员要么高估每次换线时间（浪费产能），要么低估而导致排程超期。
• 换线时长在每台设备上设置为从类/到类对的矩阵，每个方向独立输入。例如，在蒸煮器 A 上，硬糖到软糖的条目为60分钟，软糖到硬糖也为60分钟，但调温机的浅色到深色与深色到浅色条目不同。算法读取其评估的每次转换的确切时长，因此排程反映了每个序列决策消耗的实际时间。

4. 对具有短交货期的高 SKU 混合进行排程。

• Crestwood 运行约35个 SKU，分布在三个产品族中，客户订单规模为50至200 kg，交货期为两到五个工作日。排程团队目前每周花费六到八小时手动构建生产序列，任何周中订单变更都迫使部分或全部重新排程。高 SKU 数量加上短交货期意味着序列必须频繁重新构建。手动重新排程需要数小时，且往往停留在熟悉但次优的模式上，重复同样的长换线。
• 在 Auto 模式下，算法探索序列排列和设备分配，以找到总生产时间最低的安排，考虑每种已配置的换线。周排程在几分钟内生成。在 Semi-Auto 模式下，排程员锁定产品族块的顺序（例如，所有硬糖在上午，巧克力在下午），Schantt 分配详细的时间和设备选择。周中订单变更通过编辑订单列表并重新运行排程来处理，耗时数分钟而非数小时。

5. 处理过敏原分批排序列而无需硬约束强制执行。

• 过敏原管理要求无坚果（或无麸质）产品在有坚果（或有麸质）产品之前运行，两个分批之间需进行90分钟深度清洁换线。序列顺序由过敏原政策决定，而非优化。排程员必须确保分批顺序正确，且深度清洁安排在分批之间。这是一个合规步骤，而非排程优化。
• 在 Semi-Auto 模式下，排程员固定生产顺序，自然地将无过敏原分批放在前面，有过敏原分批放在后面。90分钟的深度清洁时长作为两个产品族组之间在相关设备上的换线输入。Schantt 在分批之间安排深度清洁时段。通过检查甘特图确认分批顺序的合规性——Schantt 不将过敏原政策规则作为硬约束强制执行，但可视化序列使顺序违规立即可见。

在 Schantt 中建模的内容

以下五个实体是排程员在 Schantt 中创建的一级对象。所有数量均来自 Crestwood Confections 场景。

分步设置

设置顺序遵循依赖关系：首先工序和转移时间，然后是设备，接着是带工艺路线的产品族，再是产品，然后是设备级产能和换线，最后是工作日历和停机时间。

1. 按顺序创建七个工序，然后设置它们之间的转移时间。 从第一个到最后一个创建每个工序：蒸煮、调温、浇注、冷却隧道、脱模、抛光处理、包装。设置生产类型——蒸煮、调温、浇注、脱模和抛光处理为 BATCH；冷却隧道和包装为 FLOW。然后，在蒸煮工序的详情页上，添加每个产品族使用的下游工序的转移时间：

• 蒸煮 → 浇注：15分钟
• 调温 → 浇注：5分钟
• 浇注 → 冷却隧道：5分钟
• 冷却隧道 → 脱模：5分钟
• 冷却隧道 → 包装：5分钟（硬糖的桥接转移，跳过脱模和抛光处理）
• 脱模 → 抛光处理：5分钟
• 脱模 → 包装：5分钟（巧克力跳过抛光处理）
• 抛光处理 → 包装：5分钟

冷却隧道到包装的桥接转移至关重要——没有它，硬糖批次将无路从冷却隧道到达包装。

2. 将十二台设备添加到各自的工序。 将每台设备分配到所属的工序：

• 蒸煮： 真空批次蒸煮器 A、真空批次蒸煮器 B
• 调温： 连续调温机
• 浇注： 滚轮成型机、巧克力浇注机、无淀粉浇注机
• 冷却隧道： 多区冷却隧道
• 脱模： 巧克力脱模机、软糖脱模滚筒
• 抛光处理： 抛光滚筒
• 包装： 扭结包装机、流动包装机

3. 创建三个产品族并定义每个产品族的工艺路线。 创建硬糖、巧克力和无淀粉软糖。在每个产品族的详情页上，通过选择该产品族经过的工序来设置分产品族工艺路线：

• 硬糖： 蒸煮 → 浇注 → 冷却隧道 → 包装
• 巧克力： 调温 → 浇注 → 冷却隧道 → 脱模 → 包装
• 无淀粉软糖： 蒸煮 → 浇注 → 冷却隧道 → 脱模 → 抛光处理 → 包装

这些工艺路线中没有任何工序使用部分转移——每个批次作为一个完整单元从一个工序移动到下一个。

4. 为每个产品族添加一个代表产品。 在硬糖下创建 Lemon Drops，在巧克力下创建 Classic Milk Chocolate Bar，在无淀粉软糖下创建 Pectin Fruit Jellies。这三个产品是排程的计划单位——每个代表其整个产品族的行为。当实际订单到达同一产品族内的其他 SKU 时，它们继承该产品族的工艺路线、设备分配和换线矩阵。

5. 设置每台设备的产能参数和换线矩阵。 在每台设备的详情页上，输入每个产品族的加工参数以及各产品族之间的换线时长。

批次工序参数（周期时间和批量大小）：

• 蒸煮器 A（硬糖）：45分钟，250 kg
• 蒸煮器 B（硬糖）：45分钟，250 kg
• 蒸煮器 B（无淀粉软糖）：50分钟，250 kg
• 调温机（巧克力）：20分钟，300 kg
• 滚轮成型机（硬糖）：20分钟，50件
• 巧克力浇注机（巧克力）：10分钟，30条
• 无淀粉浇注机（无淀粉软糖）：30分钟，250件
• 巧克力脱模机（巧克力）：10分钟，30条
• 软糖脱模滚筒（无淀粉软糖）：15分钟，250件
• 抛光滚筒（无淀粉软糖）：15分钟，250件

连续流工序参数（每小时单位吞吐量）：

• 冷却隧道（硬糖）：9,000件/小时
• 冷却隧道（巧克力）：1,200条/小时
• 冷却隧道（无淀粉软糖）：8,000件/小时
• 扭结包装机（硬糖）：48,000件/小时
• 流动包装机（巧克力）：15,000条/小时
• 流动包装机（无淀粉软糖）：15,000件/小时

换线矩阵条目（至少设置典型周内发生的转换）：

• 蒸煮器 A 和 B：硬糖 ↔ 无淀粉软糖——每个方向60分钟
• 冷却隧道：所有产品族之间的转换（六对）——每个方向5分钟
• 流动包装机：巧克力 ↔ 无淀粉软糖——每个方向45分钟

6. 配置工作日历、例外和停机时间。 创建标准单班制工作日历（周一至周五，06:00–14:00）并将其设置为默认。创建缩时班制工作日历（周一至周五，08:00–12:00），用于低需求期间或部分假期周。添加公共假期和年末停机的日期级例外，并安排定期设备停机，例如每周蒸煮器深度清洁和季度隧道除霜。

有关在 Schantt 中配置上述各项的分步说明，请参见 Schantt 文档。

常见错误

1. 对所有转换使用单一统一换线时长。 糖果换线因产品族、具体设备和方向而异。单一数值会高估某些转换（浪费产能）并低估其他转换（导致排程超期）。

解决方法： 在每台设备的详情页上创建按对、按方向的换线条目。为每个从类/到类组合输入实际时长。

2. 创建一个覆盖硬糖、巧克力和软糖路线的单一产品族。 对于三条跳过不同工序的发散工艺路线，单一产品族会迫使每个产品经过所有七个工序，从而使排程算法无法跳过不使用的工序。

解决方法： 为每条不同的工艺路线创建一个产品族。硬糖、巧克力、无淀粉软糖各自拥有自己的产品族和工序列表。

3. 省略跳过工序的桥接转移时间。 硬糖从冷却隧道直接到包装，跳过脱模和抛光处理。如果没有从冷却隧道到包装的转移时间条目，这些批次的排程将没有有效路径。

解决方法： 在冷却隧道工序的详情页上，添加一个到包装的转移时间。该桥接条目为硬糖提供了完整的路线，即使它跳过了中间工序。

4. 将冷却隧道建模为 BATCH 工序而非 FLOW 工序。 带有周期时间和批量大小的 BATCH 工序无法捕捉定义冷却隧道的连续传送带速度、按产品族变化的吞吐量以及短转换时间。

解决方法： 将冷却隧道的生产类型设置为 FLOW。输入每产品族的吞吐率（件/小时或条/小时），而非批次周期时间。

5. 未能将共享冷却隧道作为单台连续流设备瓶颈来考虑。 添加第二条冷却隧道以避免序列化与物理布局相矛盾。如果隧道是单一的物理单元，模型必须反映这一点。

解决方法： 将隧道建模为恰好一台连续流设备。由此产生的序列化是符合实际的——排程算法与之配合，而非绕开它。

良好排程的表现

在此场景通过 Schantt 建模之前，Crestwood 排程团队手动编制周生产序列。一旦完整配置——七个工序、十二台设备、分产品族工艺路线、方向性换线和两个工作日历——被加载并在 Auto 模式下运行排程，结果发生了巨大变化。

之前（手动排程）：

• 排程员每周花费6到8小时手动编制生产序列
• 冷却隧道在每个班次中闲置15%到20%，因为上游工序无法与其吞吐量平衡
• 换线时间消耗每周生产时间的15%到20%，且没有简便的方法评估可能将相似产品分组在一起的替代序列
• 周中订单变更或设备故障迫使数小时的手动重新调整，通常将排程推过周末

之后（Schantt Auto 模式）：

• 周排程在几分钟内生成——算法根据配置的参数评估数千种序列和设备分配组合
• 冷却隧道闲置时间减少，因为算法将批次工序产出与隧道按产品族的吞吐率相平衡，使隧道保持更稳定的进料
• 换线时间下降，因为算法将同产品族批次分组在一起，并使用方向性换线矩阵选择产品族之间时长最短的转换
• 周中订单变更只需几分钟：更新订单列表并重新运行排程，或切换到 Semi-Auto 模式调整序列，同时尽可能保留现有的甘特图位置

在 Schantt 中尝试

注册 Schantt 并加载内置示例数据集，自行构建此场景——本指南中的每个工序、设备、产品族、产品和工作日历均已配置好其工艺路线、换线、转移时间和停机时间，随时可供排程。您的配置和排程将限定在您的团队账户内。如需深入了解任何步骤，请参见 Schantt 文档。