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APS理论概述

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前言

  从20世纪60年代起,制造业企业开始了管理信息化的应用,从MRP、MRP-II一直到ERP,逐步地实现了对采购、库存、生产、销售、财务和人力资源等业务的管理,使企业业务流程和事物处理实现 了自动化,在80-90年代,ERP作为企业管理信息化的代表曾经历了极为辉煌的时期。

  虽然ERP为企业的内部和纵向一体化管理创造了不可磨灭的功绩,但在21世纪的经济全球化蓬勃发展的今天,ERP在对供应链和横向一体化的管理方面,从管理范围、技术、基础和功能等方面都显 得力不从心,对许多业务的处理已是无能为力,出现了诸多的缺陷。

  最初,是在许多企业内部,特别是制造业企业经常会面临这样一些难题,例如:

  销售人员在接到销售订单时,怎样才能知道某一时期针对某些订单的物料与生产能力是否足够?
  在按单设计或生产的情况下、以及在追求多种物料与部件近乎零库存的情况下,如何根据不同的客户对订单交货进行承诺?
  如何对现有的物料/部件与产能进行合理安排,组织好生产?
  计划人员在插入急单时,能否根据现有的物料/部件与产能等资源按造需求的轻重缓急情况快速重排计划、作出调整?
  在取消订单后,能否快速响应,将这些订单所占有的相关资源需求尽快释放给其他重要的订单?然后如何进行排产、排序使后续订单与手中的资源作出最佳的匹配?
  能否对采购延迟、生产延迟、设备故障、班次和生产人员变动等意外快速反应及时调整计划?
  如何保证最重要、最紧急订单所需的资源不被其他次要订单所误占? ... ... 。

其次,是在企业的外部、在供应链的上下游之间和这个供应链商,无法实现业务的有效与合理的安排,常常贻误商机和业务无法有效衔接,不仅是单个的企业效率低下、交付缺失、成本居高和效益受 损,而且使整个供应链都收到了严重的影响。

上述这些问题,都是属于计划的范畴。

  接下来让我们来考察以下几个管理信息化方面的名词:

1. 物料需求计划MRP(Material Require Planning) ;
2. 企业资源计划ERP(Enterprises Require Planning) ;
3. 高级计划与排产APS(Advanced Planning and Scheduling) ;
4. 供应链计划SCP(Supply Chain Planning) 。

  可以看出,它们都具有Planning这个英文单词,可见,都是与计划有关的。

  它们是企业信息化管理中不同的计划系统,它们的发展是随着社会的发展、市场的需求、技术的进步等不断演变而来的。其中,MRP/ERP早已成为人们耳详能熟的名词,ASP与SCP这几年也渐渐地 为人们所知晓。然而,人们对它们之间的区别与演变过程与仍知之不多,下面就从它们的计划体系、逻辑关系等方面来论述它们的区别、发展、变迁和应用。

一、MRP/ERP计划体系的逻辑

  众所周知,ERP管理企业内部的资源的,抛开其他的业务管理范围与功能,就其核心计划的逻辑与模型仍然是MRP-II,或者更确切地说仍然是以MRP为核心的。MRP是以一种最朴素的逻辑、在计算 机帮助下按产品物流清单BOM(Bill of Material) 和工艺流程逐级推演,得到了在一般平稳生产条件下可以应用的生产计划方法。在20世纪60年代至90年代,它是一种很好的计划工具,如果没有MRP 对 产品物料需求的计算能力,参与手工来计算产品的物料需求实在非常困难,特别是当产品结构复杂、层次较多的情况下,所以当时MRP/ERP的出现对企业管理人员的帮助是很大的。

  MRP的逻辑非常朴素和简单。首先,MRP是对应于产品生产的,在生产过程中,不论产品的类型、生产规模、工艺情况如何,它必须回答4个问题,即:

1. 我们要生产什么?根据主生产计划;
2. 生产这些产品需要什么物料?根据物料清单;
3. 我们已经有了什么?根据库存记录;
4. 我们还缺什么?何时购买?由MRP计算。

例如,我们在家里请客:

1. 首先要据客人的数量和口味确定一个菜单(相对于主生产计划,要做什么) ;
2. 然后,根据这个菜单来确定所需的原料,如各需要多少鸡鸭鱼肉、蔬菜、配菜、配料、主食等(相对于物料清单) ;
3. 接下来清点家里已有的原料(相对于查看库存) ,再看看哪些东西家里没有;
4. 确定缺那些材料,需要购买什么、何时去市场购买(相对于MRP计算) 。

  从这个例子我们可以看出ERP/MRP的原理和计算逻辑十分简单。但这是一种按库存生产的“推式”的模式,备好了菜等客人来吃,不是按需求和按订单生产;或是一种西餐馆的快餐方式、基本上 是制作好几种快餐,以“推”的方式按库存来生产,等顾客来买。

  虽然ERP为企业的内部和纵向一体化管理创造了不可磨灭的功绩,但在21世纪的经济全球化蓬勃发展的今天,ERP从管理范围、技术、基础和功能上都显得力不从心,对许多业务的处理已是无能为 力,出现了许多的缺陷。

  它对物料需求的计算是基于无限资源的,是一种针对静态的物料结构,算法假定提前期是已知的固定值,估算出的的提前期也不能满足当前生产多变的需求,系统要求固定的工艺路线,生产次序 仅仅是根据交付周期或日期来安排,重排计划过程非常费时,计划的更改十分困难,常常出现文章开始所列举的那些问题。因此,它更适用于面向库存的平稳生产。

  另外,MRP/ERP的计划缺少优化的功能。传统MRP/ERP产生的计划是不考虑实际能力的,亦即它产生的计划是基于无限能力的模型编制的,不考虑实际的资源、约束与能力,缺少优化的模型与规则 ,对计划的调整也比较困难。然而在现实世界中,企业生产的产能、原料的供应不会是无限的,要受到许多实际条件的约束,而且在实际业务运营中各种各样的变化往往是很难预料的,经常会遇到设计 更改、工程更改、订单更改,原料短缺,关键件短缺、产能不足,交期推迟,生产设备故障,客户要求插入急单,取消订单,例外事故等情况,这就要求企业要迅速地调整原有的计划,才能满足客户与 市场的需求变化。

二、APS的计划体系、逻辑与模型

  但对于多种菜单,如某中餐饭馆里每天要接待许多不同的客人,这些客人具有不同的爱好,也拥有不同的优先级别,在不同的时间来到餐馆、要点不同的饭菜,提供上菜的次序并不是依从先来先 服务的原则。同时,饭馆只存有通常被视为“大路货”的原料(既每天需要大量消耗,基本上不会出现存货损失的原料) ,还要求存货尽可能的少。在这种情况下,MRP/ERP的逻辑就出现了问题,因为这 种饭馆不能像快餐店那样,做好了几种饭菜等客人来买。

  多年来,这些缺陷虽然不断有些技巧性的改进、虽然ERP系统在做生产计划时粗略地考虑了能力资源的问题,但仍旧是一种串行过程的校验处理,始终没有实质性的改变。20世纪末,生产环境日 趋复杂,MRP/ERP计划体系的缺点显得愈加突出,传统ERP的计划模型越来越不能适应企业变化的需求。于是,一些国外的行业领先大企业和重要的国际化制造商开始寻求更好的解决方案来满足它们面向 订单、面向设计等的生产方式、以及需求变化更加迅速、业务模式更加复杂的管理系统,特别是计划系统。

  为此,在90年代初期, 这种需求的结果是迎来了高级计划与排产技术,而ASP 却能很好地适应上述中餐馆的运营模式,它在MRP的基础上进行了多种改进。它除了具有MRP的基本计算功能外,还 配有多种运算模型和算法,模拟和求解一些复杂的问题,实现计划的反复运算或对可选方案进行评估和优选,直至得到可行的或基本上可获利的计划或进度表。它的许多理论和模型都是建立在基于约束 条件的运筹学以及其他相关学科基础理论之上的,主要有线性规划、约束理论和人工智能等;采用的主要算法有最优化算法、精确算法和启发式算法。它能按订单的要求(客人的点菜) 将所有的物料从供 应链的终端拉过来,而不是象MRP/ERP中只开出需求清单。

  例如,普通客人A先到并点了X菜单,并要注明菜里不放辣椒;高级客人B随后点了Y菜单,其中有非常个性化的红鲤鱼,而饭馆里偏巧没有这种鱼,需要到市场去立刻采购;而后,VIP客人C到了, 又点了Z菜单,他的级别比A、B客人高,要将他的菜单制作排在当前队列的前面;突然,A客人的菜里出现了辣椒,需要重新制作或换菜;等等。

  针对这些情况,APS采用的是自动答单建议方式的拉式逻辑和方式,首先是按单进行生产(可以实现定制化生产、甚至是设计或采购) ;其次是它具有判断优先级和优化排产、排序的功能,会将所 有客人的菜单根据已有的原料按优选的方式排出制作次序,保证级别高的客人先能占有有限的原料和最快地得到服务;再次,它可以根据手中已有的资源完成无限与有限资源的计划、排产,并按照排出 的次序尽快去购买缺少的原料,保证后续作业顺利进行;最后,当突然发生问题,原有的次序被破坏或无法实现时,再次根据上述逻辑立即排出新的次序;等等,这就是APS的计划模式与逻辑。

  针对这些情况,APS采用的是自动答单建议方式的拉式逻辑和方式:

1. 它是按单进行生产(可以实现定制化生产、甚至是设计或采购) ;
2. 它具有判断优先级和优化排产、排序的功能,会将所有客人的菜单根据已有的原料按优选的方式排出制作次序,保证级别高的客人先能占有有限的原料和最快地得到服务;
3. 它可以根据手中已有的资源完成无限与有限资源的计划、排产,并按照排出的次序尽快去购买缺少的原料,保证后续作业顺利进行;
4. 当突然发生问题,原有的次序被破坏或无法实现时,再次根据上述逻辑立即排出新的次序;
... ...。

  这就是APS的计划模式与逻辑。

  可以看出,APS的计划体系与逻辑比MRP/ERP更为先进。目前,几乎所有的制造企业都在向按订单生产的方向迈进,业务外包、外协业越来越多,已形成一种潮流。

  但是,当定制化订单接收和发生变化时,特别是当订单种类繁多、产品结构较复杂、层次很多、以及生产负荷不平稳、波动大时,利用ERP的计划系统已很难解决上述问题,在实际业务运营时常 会发生拆东墙补西墙的情况,无法更好地利用现有资源来响应诸多的客户的变化。

  同时,所有的企业都在试图向“零库存”进军,尽量减少原料与部件的持有量,许多采购是采用VMI与JITI的方式完成的,一旦订单出现变化,或某种原料与零部件的供给发生突然短缺时,势必 打乱了原有的计划和拉料序列。因此,更需要灵活多变、基于约束模型与优化规则和能够及时重排计划的计划系统。因此APS的需求也会越来越多。

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