【资源调度】1-何为调度？

导读：本期是全网最全【资源调度】系列推文的第1期(共50期左右)。我们将对调度的定义与作用、计划与调度的关系、调度问题的拆解做出详细介绍，使大家对【资源调度】问题有了一个整体的认识，为后续的内容奠定基础。

作者1：张哲铭，某互联网大厂算法专家
作者2：向杜兵，某制造业龙头算法专家

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本篇文章共分为3个部分，依次为：
01 调度的作用
02 计划与调度
03 问题的拆解
04 小结

01 调度的作用

调度，一个既古老有现代的词语，百度解释为安排人力、车辆。最早见于《汉书·佞幸传·董贤》：“哀帝崩。天皇太后召大司马贤，引见东厢，问以丧事调度”。现如今，调度场景更是无时无刻不发生在我们身边，如：民航、铁路/城轨、外卖、客服、出租车、生产线、手术室等调度场景。不同场景的调度对象也不尽相同，如：人员、车辆、工具、机器等资源。下面举几个例子说明：

民航-机组调度：因为“安全”是民航业的生命线，因此机组人员(机长、空姐/少等)在执飞航班时需要遵守十分繁杂的行业规则，以保证机组人员的安全飞行和服务质量。同时，机组人员（尤其是机长）的培养周期长、投入大，因此他们也成为了航空公司最珍贵的战略资源。所以，需要合理安排有限的机组资源，在保证安全飞行的同时，尽可能的安排机组人员执飞更多的航班任务，提高机组人员利用率。

铁路/城轨-列车运行图调度：因为轨道上每天通行列车数存在上限（通过能力），而且前后车之间存在安全缓冲时间（追踪时间间隔）。因此，尤其是在春运等客流高峰期间，需要合理安排每趟列成的起终站、经停站、停站时刻及停站时长等方案，增加列车开行数量。

医疗-手术室调度：因为不同医生的擅长方向、医术水平不同，因此手术任务时长也会有所不同，但手术室供给数量有限。因此，在手术高峰期需要合理调度手术室资源，提升手术室利用率，安排更多的手术。

综上所述，调度的作用可概括为一句话：在供给不足、需求过多时，合理地安排供给资源，更好地完成需求任务。

02 计划与调度

我们常说“计划与调度”，谈到调度，就离不开计划。在平时的工作中，我们发现：有些新人同学对计划和调度的概念常常混淆，往往将计划和调度混在一起，导致无法对问题进行有效地建模求解，搞得晕头转向。那么，在生产运营过程中，计划和调度究竟是什么关系呢？

首先，我们先举一个供应链-库存补货的简单例子说明。假设，你开了一家社区超市，每天早晨开店前，你都需要将一部分畅销货品摆放到店门口展示引流，因此你每天都需要决策摆哪些货、每种货摆多少量？摆多了，则晚上关店前还需费力气把货搬回店里；摆少了，则白天需要不断的从店里搬货补充，而且搬少了则需要多搬几次，搬多了晚上关店前还得搬回店里。

这是一个我们现实生活找中每天都会遇到的例子，却深刻地蕴含了计划和调度的关系。实际上，"每天决策摆哪些商品、每种商品摆多少量？"就是计划，需要结合历史售卖情况对未来进行预测得出；而“白天从店里搬货补充，晚上关店前把货搬回店里”就是因为计划制定的不准确，为了保障门店正常运营而产生的调度。

从上面的例子可以看出，计划和调度在生产运营过程中是密不可分的。具体来讲：

计划：是指对未来的行动方案进行规划和安排的过程，通常涉及到确定目标、制定战略、预测需求和资源分配等。计划是整个生产运营过程的基础，为后续执行阶段的调度提供指导。
调度：是指在执行阶段，根据原定的计划和实际的变化，对资源分配进行调整或者重分配，以保障执行过程的高效、有序和稳定。

总的来说，计划是调度的指导，调度是计划的执行。在实际操作中，计划和调度需要相互配合、协调一致，以确保整个生产运营过程的顺利进行。我们的终极目的是：在保障任务高效达成的前提下，让计划更准确，以减少执行阶段的调度成本；让调度更精准，以减少局部调度对全局计划的扰动。

03 问题的拆解

接下来，我们来聊一聊调度问题的拆解方式，这对我们求解调度问题至关重要。上文的内容告诉我们：调度的作用是在供给不足、需求过多时，合理地安排供给资源，更好地完成需求任务。 因此，我们就从供给和需求的角度拆解调度问题。

先说需求，调度问题的需求主要以任务的形式体现。如：航班任务、列车任务、客服接线任务、家政保洁任务、上门安装任务、生产线加工任务、外卖送餐任务、出行打车任务等等。这些任务来源于社会生产生活，需要被具体执行。

再谈供给，调度问题的供给主要是指可以执行任务的人、物等资源。如：机组、列车长、客服员、保洁员、安装工人、生产线工人、外卖员、出租车司机，或者是飞机、停机坪、登机口、维修机库、高铁、股道、检票口、动车检修所、生产线、加工机器，甚至是时间。

因此，我们认为：调度问题的本质就是求解供给和需求在时空上的最优匹配。 进而，我们可以将调度问题拆解为四个阶段，分别为：

第一阶段：需求预测。无论哪个行业的生产运营场景，对未来需求的预测永远是首先要解决的问题。如：客流预测、销量预测、单量预测等。只有通过需求预测，才能做到对未来不确定性的合理度量，进一步指导后续的生产运营计划。
第二阶段：资源规划。有了需求预测的结果，接下来要做的就是合理规划供给资源，保证用最经济的供给资源完成需求任务。如：买多少台机器？招多少人？人才培训体系如何搭建？等
第三阶段：资源排班。资源到位之后，紧接着需要研究的就是如何高效、合理地使用资源。因为资源并不是无限的，需要尽可能提升资源利用效率，节省生产运营成本，这就涉及到资源排班问题。如：人员作息安排、机器检修安排等。
第四阶段：资源调度。万事具备，就差执行了。到了这个阶段，真实需求陆续到来，计划做的再好，也总会有偏差。如何科学合理地实时调度资源执行具体任务相当重要，一旦调度不合理，就会造成：任务完不成、人员间工作量不公平、部分人员加班过多、机器“过剩修、不足修”等问题。

总的来说，前三阶段属于计划范畴，第四阶段属于调度范畴。所有的调度问题均可以拆解成以上四个阶段求解。需要注意的是：狭义的调度问题仅包含第四阶段，而广义的调度问题则包含全部四个阶段。