口服固体制剂片剂生产排程

本指南引导生产计划员和运营经理在Schantt中建立口服固体制剂片剂排程——对湿法制粒和粉末直压两种工艺路线进行八道工序建模，配置依赖序列的换线时间和支持班次感知的工作日历，并使用排程算法构建优化后的计划。所有示例均以Palisade Pharma为代表，这是一家典型的中型片剂生产商，生产三个产品族。

本指南遵循一家基于行业研究虚构的综合性公司设定；所有名称、参数和数字均仅为示意。

行业背景

口服固体制剂（OSD）片剂生产是全球制药行业中最常见的固体制剂形式，涵盖速释、缓释和速溶三种剂型。生产遵循多阶段流程：原料经过称量和配料后，依次进入制粒（若需要）、干燥、粉碎、与辅料混合、压制成片、包衣和包装。两种主要工艺路线是湿法制粒（经过全部八道工序）和粉末直压（跳过制粒、干燥和粉碎，直接混合干粉）。两条路线共享下游工序——压片、包衣和包装——因此设备可用性和换线排序成为共享产线上的主要排程约束。

该行业采用混合加工物理模型：制粒、干燥、混合和包衣以批次（batch）工序运行，每批具有固定的周期时间；而称量、粉碎、压片和包装以连续流（flow）工序运行，具有连续的吞吐速率。中型工厂的制粒批量通常在100至400 kg之间；压片机每台每小时可压制5万至40万片；包衣周期（含喷浆和干燥）每批60至240 min。一座典型的中型工厂配备1至2套制粒机组、2至4台压片机、2至3台包衣锅和1至3条包装线，运营15至50个SKU，归为3至6个产品族。Palisade工厂观察到的三种设备停机时间和三个日历例外——元旦、国际劳动节和圣诞节——是工厂统一适用的国际公认非工作日。

大多数中型OSD工厂仍在使用电子表格而非专用生产排程软件进行排程。约60 %依赖在电子表格中手动构建甘特图，约30 %依赖ERP计划，仅约10 %使用专用高级计划系统。一个由两人组成的计划团队管理三个产品族、八道工序、十台设备和两种班次模式，其协调负荷是电子表格难以应对的——特别是在换线排序和并行设备分配在共享产线上相互影响时。

Palisade Pharma 约有85名员工，生产三个产品族，跨越八个生产工序，由两人计划团队负责排程。

工艺流程概览

flowchart LR
    A["称量与配料"]
    B["湿法制粒"]
    C["干燥"]
    D["粉碎"]
    E["混合"]
    F["压片"]
    G["包衣"]
    H["包装"]
    A --> B --> C --> D --> E --> F --> G --> H
    A -.-> E

物料从原料配料到包装成品流经八个生产工序；粉末直压路线（虚线箭头）跳过制粒、干燥和粉碎。

粉末直压（DC）产品绕过制粒、干燥和粉碎工序，从混合工序进入产线。从称量到混合的桥接转移时间维持了跨越跳过区段的交接延迟。

排程挑战与Schantt的应对方式

Palisade的排程由需求计划驱动——每个产品在计划窗口内的确认订单和预测数量。本指南假设将月度需求范围作为每个产品的工单数量输入Schantt。如果您的工厂使用不同的触发方式，如每周订单簿或看板信号，相同的配置同样适用；无论需求来源如何，工单列表都是排程的输入。

Schantt的排程算法最小化总完工时间——所有工单的整体完成时间——并从您选择的开始日期向前排程。本指南的实用时间范围是一个月，但Schantt可以使用相同的配置处理更短或更长的窗口。您可以在Auto或Semi-Auto模式下运行排程。在Auto模式下，算法同时决定工单顺序、设备分配和时机，重新排列工单列表以找到最快的整体计划。在Semi-Auto模式下，您固定生产顺序，让算法在该顺序内优化设备分配——这在轮次顺序由运营条件决定时（例如，物料可用性或已承诺的发货顺序）非常有用。

Schantt擅长处理的内容

• 顺序多阶段生产——有序工序，每个工序具有按产品族划分的路线和仅向前转移时间，将每个工单链接到所需步骤。
• 具有并行产线的多设备工序——同一工序的多台设备（两台压片机、两台包衣锅）；算法在它们之间分配工单。
• 批次与连续流混合管道——同一条路线中的批次工序和连续流工序，各自按其物理模型计时（批次周期或连续吞吐量），并包含下游工序超过供应时产生的等待物料段。
• 多产品路线与工序跳过——粉末直压产品通过按产品族划分的路线跳过制粒、干燥和粉碎，桥接转移时间保留跨越跳过区段的交接延迟。
• 依赖序列的换线时间——基于产品族配对的方向性、逐设备换线时间，使算法能够优先选择换线时间更短的序列。
• 支持班次感知的可用性，含日历例外和停机时间——由班次工作日历构建的工作窗口，配合节假日例外和计划维护窗口，排程均予以遵守。

Schantt如何应对各项挑战

1. 制粒机组争用。

• Palisade的一台高剪切制粒机和一台流化床干燥机是一对耦合的批次设备组合；它们在一个单班内大约可完成2至3批制粒，限制了工厂对湿法制粒产品的上游产能。手动排程的计划员可能使制粒机组超负荷，导致计划无法满足下游压片需求。
• Schantt将两者都建模为批次工序，配备按产品族划分的周期时间和批量大小。制粒设为每批20 min（IR-WG）或25 min（ER-WG），干燥为每批90 min（IR-WG）或120 min（ER-WG），两者之间转移时间15 min。上游核心（Upstream Core）工作日历（07:00–15:30，单班）将所有开始时间限制在工作时间内，并在非工作时段添加等待间隙。算法将15 min转移时间从制粒链接到干燥，仅按工作日历分钟推进，因此排程精确显示每天可完成多少批完整的制粒批次，以及上游瓶颈在何处首先限制下游产能。

2. 依赖序列的换线负担。

• 产品族之间的换线时间估计占全厂可用生产时间的20–30 %。仅压片机换线时间就涵盖从同类产品间的3 h（IR↔DC）到差异最大组合（DC↔ER）的4 h；包衣锅换线时间从2.5 h（IR↔DC）到4.5 h（IR↔ER、DC↔ER）。使用电子表格工作的计划员无法评估压片机上的不同轮次顺序是否能在一周内节省两小时的换线时间——顺序一旦选定即被固定。
• Schantt将换线建模为每台设备乘以产品族配对的方向性时间矩阵——计划员为设备可能遇到的每个配对输入从→到持续时间。对于一台共享所有三个产品族的压片机，这意味着涵盖所有有序组合的六个方向性条目。在Auto模式下，算法探索工单顺序以最小化总完工时间，自然地将相似产品聚类以减少换线影响；在Semi-Auto模式下，它保持计划员的固定顺序，在并行容量允许的范围内分配设备以减少换线影响。生成的换线段显示在每个工序甘特图行上加工条之前，持续时间在工序工具提示中可见。模具（冲头和冲模）被视为压片机运行时始终可用；有限的模具分配在Schantt外部手动追踪。批次之间的清洁验证（某些产品族切换时需要）已合并为单个换线时间值；验证方案及其文档通过工厂的质量体系管理，而非Schantt。

3. 包衣产能压力。

• 包衣每公斤的处理时间是压片的2至4倍——ER-WG包衣周期每批210 min（3.5 h），而DC仅90 min——且Palisade仅有两台穿孔包衣锅，包衣成为工厂的结构性下游瓶颈。
• Schantt自动在两台包衣锅之间分配包衣工单。每台包衣锅有其自己的按产品族划分的周期持续时间（IR-WG：120 min，DC：90 min，ER-WG：210 min）、方向性换线时间以及下游核心（Downstream Core）工作日历（06:00–22:00，两班）。算法在平衡两台设备间包衣负荷的同时，尊重压片缓冲区（从压片到包衣的3 h转移时间，代表料斗暂存）。排程精确显示哪台包衣锅运行哪个产品以及每批何时完成。

4. 同一条路线中批次与连续流的混合节奏。

• 湿法制粒产品同时跨越批次和连续流工序——上游工序（制粒、干燥）以批次周期运行，而下游压片和包装以连续速率运行。将所有工序视为统一周期时间或统一吞吐量的电子表格计划会产生不匹配的时机和隐藏的空闲间隙。
• Schantt的工序类型（batch或flow，批次或连续流）决定了每道工序的持续时间的物理模型。批次工序根据工单数量、批量大小和每批周期时间计算持续时间；连续流工序根据工单数量和设备每小时吞吐速率计算持续时间。仿真将每个下游工序链接到其上游完成时间，当下游连续流工序超过批次供应时发出等待物料段。计划员可以在甘特图上看到加工和等待区间，工具提示解释每个暂停。

5. 粉末直压跳过路线与共享设备协调。

• DC产品跳过三道上游工序，但与湿法制粒产品使用同一台混合机混合、同一批压片机压片、同一批包衣锅包衣、同一条包装线包装。正确设置跳过路线——包括从称量直接到混合的桥接交接——至关重要，否则排程要么为跳过工序创建空操作，要么忽略物料交接时间。
• Schantt的按产品族工艺路线精确定义每个产品族访问哪些工序。DC的工艺路线跳过制粒、干燥和粉碎；从称量到混合的45 min桥接转移时间考虑了跨越跳过区段的物料交接。生成的排程显示DC工单流经称量→混合→压片→包衣→包装，跳过工序无幽灵行，桥接时间防止它们相对于上游称量完成时间过早到达混合工序。

在Schantt中建模的内容

Palisade在Schantt中的排程模型从五种实体类型开始：

分步设置

1. 创建工序并设置转移时间。 按生产顺序（位置1至8）添加八道工序，将每道工序的类型设为批次或连续流，如上述实体表所列——称量为连续流、制粒为批次、干燥为批次、粉碎为连续流、混合为批次、压片为连续流、包衣为批次、包装为连续流。在每道工序的详情页面上，配置从该工序到其后继工序的仅向前转移时间。八个转移时间条目涵盖每个工序到工序的交接，包括DC跳过路线所需的从称量到混合的桥接转移时间（45 min）。关键转移时间包括：
- 称量→制粒：30 min（IBC转移至制粒机组）
- 制粒→干燥：15 min（耦合机组中的直接溜槽排放）
- 干燥→粉碎：120 min（按产品族的平衡保持时间，ER-WG保守值）
- 称量→混合（DC桥接）：45 min
- 混合→压片：45 min（IBC转移至压片机料斗）
- 压片→包衣：180 min（料斗暂存缓冲区）
- 包衣→包装：120 min

2. 为每道工序添加设备。 将10台设备各自分配到其所属工序——一台配料站归属称量、一台高剪切制粒机归属制粒、一台流化床干燥机归属干燥、一台锥式粉碎机归属粉碎、一台料斗混合机归属混合、两台旋转压片机归属压片、两台穿孔包衣锅归属包衣、一条泡罩包装线归属包装。多设备工序（压片、包衣）中的设备将接收算法的并发工单分配。

3. 创建产品族并定义工艺路线。 创建三个产品族：IR-WG（单位：片）、DC（单位：片）、ER-WG（单位：片）。在每个产品族的详情页面上，定义其按产品族的工艺路线——该产品族经过的有序工序。IR-WG和ER-WG经过全部八道工序；DC仅经过称量、混合、压片、包衣和包装。在每个产品族的工艺路线页面上，为所有产品族启用混合工序的部分转移开关（转移数量：50 kg），使混合可以在整批混合完成之前开始向压片机料斗推送物料。

4. 添加产品。 每族创建一个代表性产品：二甲双胍速释片 500 mg（IR-WG）、布洛芬直压片 200 mg（DC）、二甲双胍缓释片 750 mg（ER-WG）。每个产品自动继承其产品族的工艺路线和设备配置。为每个产品分配不同的显示颜色以便在甘特图中识别。

5. 设置设备产能参数和换线时间。 在每台设备的详情页面上，输入该设备可处理的按产品族划分的加工参数和产品族之间的方向性换线时间。参数因工序类型而异：
- 批次工序（制粒、干燥、混合、包衣）： 批量大小（所有均为200 kg）和按产品族的周期持续时间——制粒20 min（IR-WG）/ 25 min（ER-WG）；干燥90 min（IR-WG）/ 120 min（ER-WG）；混合20 min（全部三个产品族）；两台包衣锅上的包衣120 min（IR-WG）/ 90 min（DC）/ 210 min（ER-WG）。
- 连续流工序（称量、粉碎、压片、包装）： 按产品族的吞吐量——称量200 kg/h（全部产品族）；粉碎400 kg/h（IR-WG、ER-WG）；每台压片机压片100,000片/h（IR-WG）/ 120,000片/h（DC）/ 80,000片/h（ER-WG）；包装60,000片/h（全部产品族）。

对于换线时间，为由两个或更多产品族共享的每台设备输入方向性持续时间——全厂共48个方向性配对。制粒机和流化床干燥机各有一个相关配对（IR↔ER），分别为270 min和180 min。配料站所有配对均为15 min。料斗混合机所有配对均为60 min。每台压片机有六个方向性条目，范围从180 min（IR↔DC）到240 min（DC↔ER）。每台包衣锅有六个条目，范围从150 min（IR↔DC）到270 min（IR↔ER、DC↔ER）。泡罩包装线所有配对均为120 min。

6. 配置工作日历、例外和停机时间。 创建两个每周工作日历：上游核心（单班，周一至周五，07:00–15:30）分配给称量、制粒、干燥、粉碎；下游核心（两班，周一至周五，06:00–22:00，设为默认）分配给混合、压片、包衣、包装。添加三个地理中立的日历例外：元旦（1月1日，非工作日）、国际劳动节（5月1日，非工作日）、圣诞节（12月25日，非工作日）。添加三个设备停机时间窗口：高剪切制粒机和流化床干燥机半年维护（7月1日至7日）及全厂仪表校准（3月17日至18日）。

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. 使用单一通用换线时间而非方向性逐配对换线时间。 为所有产品族配对使用单个换线持续时间会隐藏简易切换（压片机上的IR↔DC，180 min）与困难切换（DC↔ER，240 min）之间60至90 min的差异。如果算法看到统一的持续时间，就无法优先选择换线时间更短的序列。解决方法： 为设备可能遇到的每个方向性配对输入实际行业建议的持续时间——全厂48个条目——为每个从→组合使用真实的行业建议持续时间。

2. 一个产品族同时覆盖湿法制粒和粉末直压路线。 一个经过全部八道工序的产品族会强制DC产品通过它们在车间中从未执行的制粒、干燥和粉碎工序，从而产生幻影操作并延长排程。解决方法： 创建单独的产品族——IR-WG和ER-WG用于湿法制粒产品，DC用于粉末直压产品——每个都有反映实际情况的独立工艺路线。

3. 缺少跳过路线的桥接转移时间。 当DC产品跳过三个工序时，从称量到混合的交接缺少定义的延迟——除非显式配置，否则排程将转移时间视为零分钟。解决方法： 添加从称量到混合的桥接转移时间（45 min），使跨越跳过区段的间隙具有实际的延迟时间。

4. 设备数量与车间实际情况不符。 当工厂实际运行两台压片机或两台包衣锅时只建模一台，产生的排程会在并非真正受限的工序处形成瓶颈——并且隐藏了算法本应做出的真实设备分配决策。解决方法： 添加两台旋转压片机和两台穿孔包衣锅，使算法能够在可用的并行容量之间分配工作。

5. 上游和下游班次的工作日历不匹配。 在所有八道工序上应用同一个工作日历忽略了实际工作时间的差异——上游为单班（07:00–15:30），下游为两班（06:00–22:00）。排程随后允许制粒持续运行到晚间，或将压片限制在单班时间内，产生无法执行的时间安排。解决方法： 为两种班次模式创建单独的工作日历，并为每台设备分配正确的日历。

一个好的排程是什么样的

配置良好的Schantt排程取代了手动维护的电子表格，提供反映真实设备产能、班次模式和换线逻辑的实时优化计划。

之前（电子表格基线）： Palisade的两名计划员在电子表格中手动构建每周甘特图。换线序列依赖计划员之间传递的经验知识；测试不同的轮次顺序意味着为近一半的工单重新输入行，团队很少有时间为多个场景进行探索。排程需要数小时才能更新——单个工单的变更会级联到每个下游行——而假设分析几乎不可行。隐藏的瓶颈，如ER-WG轮次中的包衣产能或连续IR-WG批次的制粒产量，只有在实际生产落后于计划时才会显现——此时排程已经过时。

之后（Schantt Auto模式）： 计划员输入当月工单——三个产品，每个带有生产数量——设置开始日期，在Auto模式下运行排程。算法对工单进行排序，将每个操作分配到最佳设备（哪台压片机、哪台包衣锅），并根据正确的工作日历和班次模式为每一步计时。优化通过聚类相似换线以减少清洁时间并在两台压片机和两台包衣锅之间平衡负荷来最小化总完工时间。假设分析只需几分钟：调整数量、交换轮次顺序以测试不同序列、添加新产品并重新运行。甘特图显示每个操作及其换线、加工和等待物料段，并带有非工作时间、节假日例外和计划维护的阴影日历叠加——因此计划员可以一目了然地看到工单为何在班次之间暂停，或某个操作为何跳过了维护周。

在Schantt中试用

注册Schantt并加载内置示例数据集，自行构建本指南中的场景——所有工序、设备、产品族、产品和工作日历，及其工艺路线、换线时间、转移时间和停机时间均已配置好，随时可以进行排程。您的配置和排程将限定于您的团队账户。如需深入了解任何步骤，请参阅Schantt文档。