在探討企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）、產(chǎn)品生命周期管理（PLM）以及高級計(jì)劃與排程系統(tǒng)（APS）時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)工藝路線這一概念在其中扮演著重要但不同范圍的角色。具體而言，ERP和PLM所涉及的工藝路線往往只是APS系統(tǒng)中工藝路線管理的一個(gè)子集。APS系統(tǒng)對工藝路線的定義更加全面和深入，它涵蓋了標(biāo)準(zhǔn)工藝路線、主工藝路線、替代工藝路線以及動(dòng)態(tài)工藝路線等多種形態(tài)。

那么，工藝路線具體指的是什么呢？在離散制造領(lǐng)域，生產(chǎn)流程被細(xì)分為多個(gè)有序的工序。其中，最主要的兩種工序是加工工序（Processing）和裝配工序（Assembly）。加工工序通常指的是對原材料或半成品進(jìn)行機(jī)械加工、熱處理等物理或化學(xué)變化的過程；而裝配工序則是將多個(gè)零部件組合成一個(gè)完整產(chǎn)品的過程。這些工序按照特定的順序排列，就構(gòu)成了我們通常所說的工藝路線。簡而言之，工藝路線就是多個(gè)工序的有序集合，它描述了從原材料到最終產(chǎn)品的整個(gè)生產(chǎn)流程。

工藝路線示意圖

上圖展示了離散制造環(huán)境下，核心產(chǎn)品（Core Product）所遵循的一條詳盡工藝路線（Routing）。此工藝路線由兩個(gè)關(guān)鍵工序構(gòu)成，每個(gè)工序都精心配置了必要的輸入與輸出物料、可選用的機(jī)器設(shè)備，以及各類時(shí)間參數(shù)。接下來，我們按照從左至右、從上至下的順序，逐一解析這些要素：

1. 原料：此部分指明了每道工序進(jìn)行制造（無論是加工還是裝配）所必需的起始材料。例如，工序10的原材料包括M1和M2。

2. 原料移動(dòng)時(shí)間：該時(shí)間反映了物料從倉庫、線邊庫或前一道工序轉(zhuǎn)移至當(dāng)前工序所需的時(shí)間。舉例來說，M01物料需耗時(shí)T01才能從存儲位置搬移至工序10。

3. 工序類型：工序依據(jù)所需原料的數(shù)量進(jìn)行分類。若僅需一種原料，則視為加工工序；若涉及多種原料，則歸類為裝配工序。工序10因接納了物料01和物料02兩種原料，故被定義為裝配工序。

4. 準(zhǔn)備階段：每項(xiàng)工序前均有一段準(zhǔn)備時(shí)間，涵蓋機(jī)器預(yù)熱、安裝或更換工具等步驟。準(zhǔn)備時(shí)間緊密關(guān)聯(lián)于所使用的特定機(jī)器。

5. 收尾階段：與準(zhǔn)備時(shí)間相對應(yīng)，每項(xiàng)工序結(jié)束后也有一段收尾時(shí)間，主要用于拆卸機(jī)器工具等。同樣，收尾時(shí)間也與具體的機(jī)器相關(guān)聯(lián)。

6. 機(jī)器選擇：每道工序可配置一臺或多臺機(jī)器，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，會(huì)根據(jù)優(yōu)化算法選擇最合適的機(jī)器。每臺機(jī)器均有其特定的制造時(shí)間，這可能以具體時(shí)長或生產(chǎn)效率等形式表達(dá)。

7. 機(jī)器工具：對于某些工序，可能需要使用零至多個(gè)機(jī)器輔助工具（如刀具、模具）。在生產(chǎn)決策時(shí)，這些工具也會(huì)根據(jù)優(yōu)化策略被選擇。

8. 操作人員：與機(jī)器選擇類似，每道工序可能需要指定一名或多名操作人員，其分配同樣遵循優(yōu)化原則。

9. 工序間移動(dòng)時(shí)間：此時(shí)間表示從工序10產(chǎn)出的半成品轉(zhuǎn)移至工序20所需的時(shí)間。

10. 工序關(guān)系：工序之間的時(shí)間約束通過工序關(guān)系來定義。例如，開始-結(jié)束（ES）關(guān)系表明工序20的開始時(shí)間不得早于工序10的結(jié)束時(shí)間。除此之外，還存在其他類型的關(guān)系，如SS（開始-開始）、EE（結(jié)束-結(jié)束）等，用以精確控制生產(chǎn)流程中的時(shí)序。

工序接續(xù)關(guān)系

工序轉(zhuǎn)移關(guān)系

工序基準(zhǔn)時(shí)間(ES)

工序基準(zhǔn)時(shí)間(SS)

11. 最終產(chǎn)品與副產(chǎn)品：在工藝路線的末端，即工序20，我們得到了該核心產(chǎn)品的最終輸出物，同時(shí)可能還伴隨著副產(chǎn)品的產(chǎn)生。這一環(huán)節(jié)標(biāo)志著當(dāng)前工藝路線的圓滿結(jié)束。

12. 投入產(chǎn)出比率：為了量化生產(chǎn)過程中的物料轉(zhuǎn)換效率，我們引入了投入產(chǎn)出比的概念。它描述了投入原料與產(chǎn)出成品之間的數(shù)量關(guān)系。以工序10為例，每投入n1單位的原料M1和n2單位的原料M2，就能產(chǎn)出1單位的半成品。這一比率對于成本控制和生產(chǎn)效率的評估至關(guān)重要。

從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的視角審視，工藝路線的復(fù)雜性超出了有向鏈表和樹狀結(jié)構(gòu)的表達(dá)能力。相比之下，有向圖作為一種更為靈活和強(qiáng)大的工具，能夠更準(zhǔn)確地捕捉工藝路線中各個(gè)工序之間的復(fù)雜關(guān)聯(lián)和流向。然而，這種復(fù)雜性的提升也相應(yīng)地增加了APS（高級計(jì)劃與排程系統(tǒng)）在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法設(shè)計(jì)上的挑戰(zhàn)。在處理工藝路線時(shí)，APS需要能夠高效地解析和運(yùn)算有向圖，以確保生產(chǎn)計(jì)劃的準(zhǔn)確性和可行性。