高级计划排程系统(Advanced Planning Systems)简称APS,作为ERP的补充,用于协调物流、开发瓶颈资源和保证交货日期。APS应用各种优化技术,并根据企业的商业目标来改进计划。APS包括需求和供应计划、运输和生产计划排程等各种供应链计划模块,本文会着重介绍一下APS生产计划排程(Production Planning and Scheduling)模块的基本原理
由车间模型生成排产计划的一般程序可简单地描述为下面6个步骤。
1、建模
车间模型必须详细地捕捉生产流程的特征和相应的物流,以便以最小的成本生成可行的计划。
由于一个系统的产出率只受潜在瓶颈资源的限制,因此,我们只需对车间现有全部资源的一部分–也即那些可能成为瓶颈的资源,建立一个清晰的模型。关于建模方法的细节我们将在后面进一步阐述。
2、提取需要的数据
生产计划排程使用的数据来自ERP系统、主生产计划和需求计划。生产计划排程仅利用这些模块中可用数据的一个子集,因此,在建立一个给定生产单元的模型时,必须指明它实际需要哪些数据。
3、生成一组假定(生产状况)
除了从ERP系统、主生产计划和需求计划这些数据源中接收的数据之外,车间或生产单位的决策者或许对车间当前或未来的状况会有更进一步的知识或期望,这些信息在其它地方(如软件模块中)是不能得到的。再者,对车间的可用能力或许也可以有多种选择(如柔性的倒班安排等)。因此,决策人员必须有能力修改数据和建立某种生产状况。
4、生成一个(初始)排产计划
在有了模型和数据之后,就可以针对给定的生产状况,利用线性规划、启发式算法和基因算法等各种复杂的优化方法来生成排产计划。这项工作可以一步完成,也可以通过两级计划层次(先综合的生产计划,后详细的排产计划)完成。
5、排产计划分析和交互修改
如果通过两级计划层次完成,也即先生成综合资源的上层生产计划。那么,在生成一个详细的排产计划之前,人们或许首先要对这个生产计划进行分析。特别地,如果生产计划不可行,决策人员可以交互地指定一些计划途径来平衡生产能力(如增加班时或指定不同的加工路径)。这或许要比修改在单个资源上的加工工序(下层排产计划)更加容易。
APS采用了例外管理(Management Byexception)的技术,如果出现问题和不可行性(如超过定单交货期或资源过载),APS就会发出警告(alerts)。这些警告首先被“过滤”,然后,正确的警告被传递到供应链中正确的组织单位。
此外,针对一种生产状况产生的排产方案还可以通过结合决策者的经验和知识交互地改进。当然,为了提供真正的决策支持,必要的修改次数应当受到限制。
生产计划排程的目的是为车间生成一个详细的短期生产计划。排产计划(Production schedule)指明了计划范围内的每一个定单在所需资源上的加工开始时间和结束时间,也即指出了在给定资源上定单的加工工序。排产计划可以通过直观的甘特图(Gantt chart)形式给出。
排产计划的计划间隔可以从一天到几周,取决于具体的工业生产部门。合理的计划长度取决于几个因素:一方面,它至少应当涵盖与一个定单在生产单元中最大的流动时间(flow time)相对应的时间间隔;另一方面,计划间隔受到已知顾客定单或可靠需求预测的可用性限制。很显然,只有当排产计划适度稳定时,在一个资源上进行定单排程才是有用的。也就是说,它们不应受不期望事件经常变化的影响(如定单数量改变或中断)。
对某些生产类型(如job shop),生产计划排程需要对潜在瓶颈资源上的任务定单进行排序和计划;而对另一些生产类型(如成组技术),生产计划排程要能自动地、按时段检查资源组的能力,看其是否能够在下一个时间段内完成成组加工的一组定单。然后,可以手工排序这组定单在下一个时间段内的加工次序。
排产计划任务能够而且也应当分散来做,这样可以利用每个地点人们的专业知识和车间当前状况的知识(例如人员的可用性)。
生产计划排程受到上层主生产计划的约束,主生产计划设立了在分散的决策单位中执行生产计划排程的框架。从主计划中可获得的相应指导包括:使用超时或加班的数量;在不同时间点上来自供应链上游设施物料项的可用性;涉及来自供应商输入物料的采购协议。此外,由于主生产计划在供应链上有更宽的视点和更长的计划区间,从中我们还可以得到:
计划结束时需要建立的各物料项的季节性库存量;
交付给供应链下游设施的定单截止日期(下游设施可以是紧接着的下一级生产单位,分销商或最终顾客)。
1. 协同性:
系统不仅从管理流程上进行了协同处理,更为重要的是从数量与时间上,对销售,采购,生产相关的计划与行为进行协同.如: 从数量上,计划任务根据生产物料清单对不同环节的任务数量根据组成比例进行协同;从时间上,根据采购提前期,供应周期,生产周期等,将计划在时间轴上进行分解与协同.
2. 自动优化计划:
系统根据生产配置,优化目标,在制计划情况,库存量等数据,在考虑交货期,优先级别以及产能约束的条件自动进行针对改批优化的生产计划制定,并自动将计划分解到不同环节,同时计算计划的供应需求,完成”销售-生产-采购”的自动关联计划。
3. 预警:
能自动对采购需求,供应不足以及任务延误等进行预警。
4. 容错性:
系统在设计上能通过盘点以及对订单计划数据的修改自动适应对误差的修正,避免了大量的修改操作. 在实际使用中,该特性已经被证明是必要而有效的.由于该特性的存在,使得系统在可用性上高于大部分ERP管理软件。
5. 易操作性:
复杂的计划操作通过图形化方式得到了简化,该界面曾获得美国运筹学会成员的高度赞扬;其他功能界面也根据国内企业人员的思维与使用习惯,重点在信息与操作的集成性与简便化上作了大量处理,能用较少的操作完成其他软件需大量人员与时间进行操作,同时,由于大部分界面的集成性,在信息的有效提供上能更好地帮助人员用更短的时间做出决策。
6. 开放性:
系统的数据与程序在设计时,已经考虑到扩展性,采用了.Net平台以及对象关联技术,极大地简化了数据之间的关联逻辑,在用一部分额外的存储空间占用的代价下,用少量地核心数据结构与逻辑提高了系统功能的可扩展性,同时也为与其它软件系统进行接口提供了便利。