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高级生产计划与排程

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    高级生产计划与排程

  现代制造企业按照客户订单以及销售合同来组织安排生产, 这种生产方式对企业生产排程的能力具有较高要求。虽然目前我国很多企业都已经采用企业资源计划(Enterprise Resource Planning,ERP)系统进行生产管理,并且也取得了很好的效果,但由于传统 ERP 系统生产计划模型的计算不是十分准确,而且也不能及时反映车间的实际情况和订单变化, ERP 系统已经不能适应现代企业变化的需求,这一点对于制造企业尤其明显。高级计划与排程(Advanced Planning and Scheduling, APS)技术的出现,使得克服传统 ERP 计划模型缺点成为可能。

  什么是高级计划与排程

  APS 即 Advanced Planning and Scheduling,中文为“高级计划与排程” 。对于 APS,目前国际上还没有明确的定义。它是一种基于供应链管理和约束理论的先进计划与排产工具,包含了大量的数学模型、优化及模拟技术,其优势在于实时基于约束的重计划与报警功能。在计划与排程的过程中,APS 将企业内外的资源与能力约束都囊括在考虑范围之内,用复杂的智能化运算法则,做常驻内存的计算,从成千上万、甚至百万个可行计划方案中选出一套最优方案来指导企业的生产、采购、库存等,帮助企业对生产中的资源利用进行计划、执行、分析、优化和决策。

  APS 的核心和技术特征

  APS 的发展是建立在约束理论、运筹学、计算机科学、工业工程、生产运作管理、人工智能、决策支持系统、物流管理、管理科学和其他多种管理研究成果基础上的。其核心是久经磨练的数学算法或解决方案。但 APS 所采用的并不是单一的技术,而是应用多种具体算法,如线性规划(linear programs,LP) 、整数混合规划(mixed-integer programming) 、启发式方法(heuristics) 、约束理论(TOC) 、模拟(simulation)等,实际应用中要根据所需解决问题的类型决定算法类型。 APS 从 ERP 系统下载数据到专用服务器上做常驻内存的处理,实现计划的反复运算或对可选方案进行评估, 直至得到可行和较优的计划或进度表。 由于这些系统通常不存在数据库查询和存取的问题,APS 的反复运算可以很快完成。

  这样就形成了 APS 的 3 项技术特征:

  (1)基于约束理论;

  (2)采用多种数学解析的优化算法;

  (3)采用脱离主服务器常驻内存运行的计算机技术。

  APS 在制造企业的应用

  目前,制造业是 ASP 应用的主要行业,APS 的运用已成为西方多数制造企业在竞争中获胜的关键因素之一。许多世界 500 强企业(如 IBM、HP、Intel、Motorola 等)都已实施了以运筹学等优化技术为核心的供应链优化模型和生产作业优化排产模型, 运行这些优化模型已经成为他们日常管理的组成部分。

  APS 的作用主要表现在三个方面:一是按实际有限能力自动排出生产计划;二是及时提供快速准确的客户订单确认和交货;三是保证企业同步进行制造。

  生产计划运作流程

  生产计划在企业应用的流程为, 生产计划员通过 ERP 系统完成对各品种的 MPS 与 MRP 运算之后,需要通过 APS 的数据交换接口,将生产任务导入到 APS 中,与总调度、厂调度、车间管理员、工段长、工人进行交互,完成的生产计划的编制与记录。

  1、传统的生产计划流程

  目前,车间内生产计划是分层进行的,即总厂计划部门(总调度)下订单到各个工段,各工段的生产线长内部再根据实际情况,在设备级别对生产进行派工,如图 1 所示。

  2、APS 系统生产计划流程 使用 APS 系统之后,这种情况将大为改变,总调度/生产计划员通过 APS 系统,直接为各车间制定出设备级别的具体生产安排。通过此生产安排,总调度/生产计划员能够更加清晰的了解各车间对设备、物料、人员、工具的确切需求,更加快速的找出生产的瓶颈所在,如图 2 所示。

  制造企业的生产排程以订单为起点, 综合考虑企业的各种约束条件, 目的是生成订单的详细生产进度计划,同时将这个计划反馈给企业上层生产计划系统。APS 从接受客户订单到完成订单出货整个过程可以划分为三个阶段:

  (1)订单选择与协调:按照主生产计划的编排,并根据订单交货日期和其重要程度,从众多的订单中选择出在下一时段安排生产的部分。

  (2)生产进度计划排程:依据产品工艺路线,确定计划期内选择的每一个订单在所需资源上的加工开始时间和结束时间,即给出了在所有制造资源上订单的加工顺序。

  (3)现场重排程:在实际生产中,经常因出现紧急插单、订单取消、物料短缺、设备故障等意外状况,造成执行结果与原生产计划的偏差。对于现场出现的一般问题,需要在现场快速调整加工任务,进行现场重排程,以确保生产进度计划准确执行。

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