高級計劃與排程APS趨勢與展望

APS的核心是優(yōu)化算法，已經走過四代。最新第四代是智能算法融合人工智能動態(tài)調整算法，以智能算法進行靜態(tài)排程，以多Agent代理協(xié)商進行分布計算動態(tài)調整。迄今為止，以MPS和MRP運算為核心思想的計劃管理已經成為現代企業(yè)ERP的標準和核心功能，但是從幾十年的應用效果看，依然難以滿足企業(yè)的計劃管理需求。其實MPS主生產計劃和MRP物料需求計劃的體系與方式，已很難適應按需生產環(huán)境,尤其無法適應大規(guī)模個性化定制的工業(yè)4.0時代。而APS可以綜合考慮產能、工裝、加工批次等約束，并能結合MES實現滾動排產。這也說明了，為什么在工業(yè)4.0時代，MES和APS系統(tǒng)，成為比ERP要耀眼得多的明星。APS分為供應鏈級的APS和工廠級的APS兩類。而制造執(zhí)行系統(tǒng)MES，最早期用于車間控制、管理工作中心,并下達派工單，主要靠手工匯報進度和工時；隨著制造精益化，制造數字化，形成了MES制造執(zhí)行系統(tǒng)。因此二者在智能排產功能是有重疊的。當下作為代表當今先進管理思想的高級計劃排程系統(tǒng)，APS的核心是久經磨練的數學算法或解決方案。在數字化經濟，APS的發(fā)展呈現多元化的趨勢一個是與ERP、MES更加緊密結合。

值得注意的是，APS的數據來源正在發(fā)生變革。APS數據如i2，Oracle的APS，都源自于ERP；而隨著MES的普及，生產系統(tǒng)同樣成為一個巨大的數據池源發(fā)地。這對于APS是一個全新的發(fā)展機遇。一個是與多品種小批量訂單制造和項目制造結合：實際上，只有APS才能實現多品種小批量的個性化定制計劃模式。同樣值得注意的是云平臺化，由于APS的服務的間歇性，造成購買的高昂的核心算法和服務器運行時間的閑置，為此，將APS云平臺化可以大大降低企業(yè)的計劃排產的投資，國內外已經有企業(yè)在部署SaaS的APS。

盡管APS具有強大的功能，非常適合于供應鏈整體計劃問題的解決，但在我國企業(yè)管理實際中，APS應用仍然存在很多需要解決的問題。例如APS功能的發(fā)揮主要在供應鏈管理上，而我國企業(yè)的供應鏈管理還停留在非常初級的階段，企業(yè)對于供應鏈競爭的意識還很模糊，因此，APS難以找到真正的用武之地。而企業(yè)內部信息化基礎數據、流程、計劃體系薄弱。APS的運行需要有ERP、MES、PLM等系統(tǒng)提供的數據支持。此前，很多APS項目實施效果不好的原因大多是因為沒有MES幫助APS實現閉環(huán)和滾動排產，導致計劃兌現率較差。盡管如此，隨著市場針對大規(guī)模個性化定制的需求不斷的增加，APS已經逐漸成為離散制造行業(yè)智能工廠的重要中樞。在一些行業(yè)，如按照分組加工的煙草行業(yè)、大規(guī)模個性化生產的汽車和家電行業(yè)，如果沒有APS，人工已經很難基于經驗進行計劃的編制工作。隨著，個性化需求逐漸成為市場主流需求，預計未來三到五年內，APS 在我國的應用將開始進入大量實施階段，成為智能工廠的指揮中心 。2100433B

從上個世紀初開始，是APS在中國的概念推廣階段，一些高校研究者將APS的理論從高校實驗室里搬到企業(yè)應用現場，也有海外的APS實踐者們紛紛回到國內進行APS應用推廣，同時值得關注的還有一些實踐APS的國內企業(yè)先行者。這三類群體構成了當前國內APS熱潮中主流力量。說到優(yōu)化算法和排產軟件，就不得不提大名鼎鼎的ILOG（現隸屬于IBM旗下）和大名鼎鼎的Cplex。Cplex是IBM公司一款高性能的數學規(guī)劃問題求解器。Cplex被許多公司做為APS的核心引擎，如ILOG的 PPO，SAP的APO，i2的優(yōu)化軟件。此外國外APS品牌有Asprova、FlexSche 、Preactor（西門子）、AspenTeech、Quintiq等。而國內有施達優(yōu)、安達發(fā)、蘭光創(chuàng)新、永凱、元工國際等產品。

但也不得不提的尷尬的是，APS也沒有太大的公司，或者在它剛要長大的時候，就被ERP廠商哐當一口吃掉。想來要獨立發(fā)展的專業(yè)軟件，都會面臨著這般的成長煩惱。

從20世紀40年代以來，用數學方法進行精確計算來安排生產計劃,就一直是一個傳統(tǒng)的研究課題。高級計劃排程的一些主要思想早在計算機的存在前就已經出現。對 APS 貢獻最大的有兩個方面：一是早在 20 世紀初出現的甘特圖( Gantt Chart) ；二是運用數學規(guī)劃模型解決計劃問題。美國和前蘇聯都應用新的最優(yōu)化線性規(guī)劃技術解決與戰(zhàn)爭相關的物流管理問題。這些思想和方法對于 APS的萌芽起到了奠基性的作用。

隨著跨國公司在世界各地的發(fā)展 ，制造業(yè)問題變得越來越復雜 ,變量規(guī)模達到數以萬計。雖然線性規(guī)劃等技術也擴展成可以處理更加復雜的問題 ，但仍然不能滿足企業(yè)的需要。因此 ，許多公司在內部開發(fā)自己的APS,另一些公司則在購買解決線性規(guī)劃問題的程序基礎上進行開發(fā)。

60 年代中期 , IBM 開發(fā)了基于產品結構分解的MRP系統(tǒng)，并在 70 年代發(fā)展為閉環(huán) MRP系統(tǒng) ,除了物料需求計劃外 ，還將生產能力需求計劃、車間作業(yè)計劃和采購作業(yè)計劃也全部納入 MRP ，形成一個封閉的系統(tǒng)。這為 80 年代 MRPII的出現奠定了基礎，但實際上MRPII的這種閉環(huán)因是預設提前期、無限制的產能計劃排產與無約束的物料計劃，故只能是手工閉環(huán)，難以匹配實際復雜動態(tài)的制造環(huán)境。這段時間 ,模擬技術開始進入計劃領域，基于模擬的計劃工具開始出現；而道理80 年代初 , 輪胎制造商Kelly Springfield 和煙草公司 Philip Morris 開始應用計劃和排程系統(tǒng)。隨后快速MRP的模擬技術，能將復雜的生產作業(yè)模擬在獨立計算機上,部分采用以常駐內存方式進行批處理運算，脫離了當時占業(yè)務計算支配地位的主機，使制造企業(yè)完成生產計劃排程只用幾小時而不是當時所公認的20多個小時，大大縮短了計劃運行時間。

1984年AT&T推出的 Karmarkar’s 算法，成為線性規(guī)劃突破性進展，這個新技術解決了線性規(guī)劃的問題，是AT&T作為“真正的突破”和“設計解決了以前未解決的問題”。AT&T把這個算法綁定他們的計算機，價格達到了天價般的九百萬美元！APS成為新興企業(yè)管理者的寵兒。許多大型化工公司巴斯夫等都開始積極使用計劃和排程的工具， 甚至連許多大的航空公司如美航也實施了復雜的計劃和排程系統(tǒng)。而數據庫技術SQL的引進，允許APS工具和關系型數據庫更動態(tài)的互動。APS開始攻城略地了。1990年初,消費品公司(CPG)開始引入APS系統(tǒng)，他們需要更復雜的系統(tǒng)；電子裝配、金屬品制造等離散制造領域被i2、Fastman打開洞門，蜂擁而進入。半導體領域如IBM、Intel、TI、Harris公司等成為APS發(fā)展的重要推手。其中i2公司以彪悍的市場導向和銷售戰(zhàn)略，戲劇性地提高了APS的發(fā)展空間。

隨著APS引擎的成熟，使理論化的數學解析計劃方法達到了實用程度，生產計劃方法交替，ERP也出現了繼續(xù)完善和功能擴充以及改變ERP的功能和性質這兩種發(fā)展趨勢。隨著APS市場的快速成長，產生了ERP供應商的新一輪的收購APS公司或自己內部開發(fā)APS。許多專家認為APS必須嵌入ERP系統(tǒng)，一些廠商也開發(fā)了APS模塊。近些年來，幾乎每個外國的ERP軟件，都有了與之集成的APS引擎。如SAP 有了 SAP APO (Advanced Planning and Optimization), Baan 有Baan SCS (Supply Chain Solutions), Oracle 買了ILOG的產品, PeopleSoft 購買了Red Pepper，JD Edwards 買了Numetrix，ERP和APS正在融合在一起。同樣，MES也在把APS納入自己的制造板塊，如GE 收購了合作伙伴Novotech的Scheduler, 西門子收購了Preactor，鋼鐵行業(yè)MES 巨頭PSI兼并了鋼鐵行業(yè)的APS Broner。

APS 的主要目標是某一指標(例如 設備資產回報率ROA) 的總優(yōu)化。這需要預先假定供應鏈的結構和其各種不同的資源和邊界情況(例如能力限制)必須是可見的。實際上，APS 工具是以供應鏈的跨組織模型為基礎的。這也是在數字化制造下，APS越加顯得耀眼的原因。

最早是在圖書館中發(fā)現這本書的，雖然寫的是維修排程，但是里面提到的排程設置的思路可以借鑒到很多行業(yè)中，很讓人驚艷的一本流程書籍，大力推薦

該書包括如下幾個重點內容，首先是表格和資源總覽。探討計劃員使用的不同類型的表格樣例，以及為什么要用這些表格。表格幫助收集應用數據信息。資源包括了工廠檔案和裝置布置圖，它們是什么，它們如何使用。其次，維修管理計算機化解釋為什么軟件可以用于計劃，以及如何應用。還分別討論了預防維修，預測維修，改造維修，以及它們與計劃之間的關系。再次是運用，作者站在管理者的立場上提出，我們計劃運行得如何？怎樣確定是否運行成功？ 最后的內容是結論：開始計劃，結合所有的原則和技巧去達成建立計劃的運作體系和管理目標。該書附錄部分占了全書篇幅的40%左右，提供了大量的對維修主管、經理以及研究人員有用的資料信息，判斷主動維修與被動維修；暫存零件材料；使用的標簽標識樣張；計劃員職責步步分解；工單系統(tǒng)和編號；扳手時間研究；計劃員測驗題；維修經理自查題等，都是實實在在，對實際工作有巨大參考作用的資料。

第1章計劃的作用1

11公司的目標1

12維修為什么需要改進2

13維修計劃是什么，又不是什么（比如零件/工具）3

14計劃有多大作用5

141計劃的實際結果：維修技工更加輕松7

142“世界級”的扳手時間7

143計劃的實際好處計算9

144為什么存在機會12

15質量、效果和效率12

16計劃的使命13

17計劃的挫折14

小結14

后續(xù)章節(jié)17

第2章計劃原則18

21計劃愿景，計劃使命18

22原則1獨立部門21

23原則2關注未來工作25

24原則3設備分級文檔29

25原則4以計劃員專業(yè)經驗為基礎的預測34

26原則5認同技工的技能39

27原則6工作抽樣評估工作成效42

小結45

第3章排程原則46

31為什么維修派工不足47

32預先排程是任務分配48

33原則1計劃確定最低技能要求51

34原則2重視排程和工作優(yōu)先等級55

35原則3根據預測出的可用最高技能技工制定排程57

36原則4排滿每個可用工時60

37原則5領班處理當天事務62

38原則6根據排程完成率評估成績64

小結66

維修計劃和排程手冊

目錄

第4章區(qū)別對待，統(tǒng)籌安排66

41主動維修與被動維修69

42大量維修與少量維修70

43溝通和管理支持71

44一間工廠的表現（成功的實例）72

45希望的效果73

小結74

第5章基本計劃74

51維修計劃員的一天76

52工單流程78

53計劃流程79

54工單表格83

55工單編號85

56應用和制作設備文檔85

57界定工作范圍86

571故障修理87

572測試與工程87

573事例88

58工程協(xié)助或任務重新分派89

59計劃詳細程度、流程圖和圖紙90

591附件91

592語句語法要點92

510技工技能等級95

511工時和歷時估計98

512零件99

5121設備零件清單99

5122采購100

5123庫房、預定和暫存102

513專用工具103

514工作安全104

5141受限空間104

5142材料安全數據表104

515工單費用預算107

516外包工作107

5161保溫107

5162其他外包工作108

517工單關閉和歸檔115

小結116

第6章預先排程116

61每周排程116

611工時預測120

612工單篩選126

613工單分配136

62正式的每周排程會議136

63零件和工具暫存137

631暫存什么139

632暫存在哪里140

633誰來暫存140

634暫存流程141

64大修排程143

641大修工單計劃143

642大修排程的關鍵概念146

65定額、標桿和標準147

小結149

第7章每日排程與管理149

71維修領班的一天151

72工作分配到個人157

73與生產部門協(xié)調158

74工單分發(fā)160

75每一天里161

小結162

第8章表格和資源概覽162

81表格164

82資源165

821設備文檔—迷你文檔165

822迷你文檔制作170

823設備歷史記錄（包括系統(tǒng)檔案和迷你文檔）170

824技術文檔171

825附加文件171

826廠商文檔171

827設備零件清單172

828標準計劃175

829潤滑油手冊175

8210材料安全數據表（MSDS）175

8211工廠流程圖175

8212轉動設備備件或關鍵設備備件176

83文檔保管177

小結178

第9章維修計算機化管理179

91維修計劃員的一天（運用CMMS系統(tǒng)）182

92計算機化種類182

921已使用的軟件182

922單一用戶或大量網絡用戶183

923內部開發(fā)還是購買商業(yè)CMMS183

93計算機化的優(yōu)點184

931標準化工作流程184

932庫存控制184

933考核指標和報表所需的信息185

934工單查詢186

935設備信息鏈接186

936共享數據庫186

937排程186

938預防維修工單生成187

939問題診斷和故障根源分析支持187

94計算機化的陷阱187

941錯誤流程188

942可靠性和速度188

943系統(tǒng)備份188

944費用攤銷189

945員工評估189

946金魚缸189

947不必要的考評189

948無紙化190

949樣樣通，樣樣松190

9410人工智能190

9411模板191

9412友好界面191

9413成本與物流192

95CMMS的選擇192

951團隊192

952流程193

96運用CMMS的具體計劃建議194

97計劃和排程有用的高級特性195

小結196

第10章統(tǒng)合預防維修、預測維修和改造維修196

101預防維修與計劃199

102預測維修與計劃200

103改造維修與計劃201

第11章運用201

111組織理論101：飯店的故事203

112選拔和培訓維修計劃員204

113指標204

1131計劃覆蓋率205

1132主動維修對比被動維修206

1133被動維修工時206

1134工單類型207

1135可用工時預測208

1136排程完成率209

1137扳手時間209

1138迷你文檔210

1139積壓工單210

11310工單完成率210

11311積壓工單工時211

小結213

第12章結論：開始計劃213

121結尾：2010年5月10日，維修工作的另一天214

1211比爾(Bill)，德塔雷公司(DeltaInc.)機工215

1212蘇(Sue)，斑馬公司(ZebraInc.)維修領班215

1213娟(Juan)，阿法斯公司(AlphaXInc.)焊工217

1214杰克(Jack)，強生工業(yè)公司(JohnsonIndustriesInc.)計劃員219

附錄A計劃只是一個工具，其他需要的工具？221

A1工單系統(tǒng)222

A2設備數據和歷史記錄226

A3領導、管理、溝通和團隊精神（激勵手段）227

A4合格人員227

A41分類分級228

A42招聘錄用232

A43培訓233

A44機修間、工具間和工具235

A45倉庫和轉動備件240

A46可靠性維修240

A47改進工作流程244

A48維修考評245

小結245

附錄B計劃中有關人的方面252

B1計劃人員規(guī)則253

小結253

附錄C采購254

C1迷你文檔254

C2迷你文檔標簽255

C3其他辦公用品256

C4設備標識256

C5設備標牌吊線257

C6故障標牌258

C7開放式文件柜259

C8CMMS282

附錄D表格樣例與工單286

附錄E維修計劃員工作職責透析286

附錄F其他工作職責透析286

F1維修排程員287

F2維修計劃文員287

F21新的工單287

F22工單完成之后287

F23其他職責287

F3生產調度員288

F4采購288

F5維修領班288

F51工作開始之前288

F52工作進行之中289

F53工作完成之后289

F54其他職責289

F6計劃主管289

F7維修經理290

F8維修項目經理291

F9維修分析員292

附錄G工作抽樣（扳手時間）研究：“迷你調研”292

G1調研綜述293

G2介紹293

G3分類定義294

G31工作294

G32等待時間295

G33其他時間295

G34不詳295

G4調研結果296

G41觀察數據采集296

G42分析299

G43總體300

G44人員301

G45設備狀態(tài)302

G46時段303

G5結論303

G6建議306

G7附件A通過抽樣方法的維修效率評估程序307

G8附件B工作抽樣計算308

附錄H工作抽樣（扳手時間）研究：“全面調研”308

H1綜述309

H2介紹309

H3分類定義310

H31工作310

H32等待時間311

H33其他時間311

H34不詳311

H4調研結果311

H41觀察數據采集312

H42分析316

H43總體329

H44人員329

H45設備狀況354

H46時段355

H47內部調研的有效性和局限性356

H48測評適應357

H5結論358

H6建議359

H7附件A通過工作抽樣方法的效率評估程序361

H8附件B工作抽樣計算361

附錄I影響效率的特殊因素362

I1例外工藝和設備的扳手時間362

I2通用工單363

I3授權與排程364

I31定義及詳細內容365

I32授權什么366

I33對維修計劃員和維修領班適當授權367

I34適當授權的結果368

I4排程完成率369

I41主要原因370

I42排程過多370

I43員工做不到372

I44排程插隊375

I45低效員工376

I5優(yōu)先等級系統(tǒng)377

I51主要原因377

I52選擇379

I53實際上沒有優(yōu)先等級系統(tǒng)382

I54優(yōu)先等級系統(tǒng)的游戲383

小結384

附錄J工單系統(tǒng)和編號384

J1介紹384

J2工作流程388

J3工單表格和需要欄目388

J4CMMS使用指導388

J5編號389

J51優(yōu)先等級390

J52狀態(tài)392

J53部門和班組392

J54工作種類393

J55如何發(fā)現問題394

J56計劃類型394

J57大修395

J58裝置和單元411

J59設備分組和系統(tǒng)413

J510設備類型416

J511問題種類、模式、問題原因和采取措施416

J6工單編號系統(tǒng)417

J61目前的編號系統(tǒng)417

J62舊的工單編號系統(tǒng)417

J63附注418

J7人工發(fā)布418

附錄K設備流程圖和標識421

K1設備編號422

K2設備標牌制作和設置423

小結423

附錄L計算機化維修管理系統(tǒng)423

L1計劃原則和應用CMMS424

L2對計劃和排程有用的特征425

L21商用戶界面友好425

L22速度為王425

L23可靠性居其次426

L24協(xié)助庫存426

L25屬于改造？屬于重修？需要叫人？426

L26故障標牌427

L27大修和清理對比狀態(tài)427

L28優(yōu)先等級427

L29故障發(fā)現427

L210附件或者鏈接427

L211設備模塊428

L3項目類型428

L31補丁428

L32升級428

L33系統(tǒng)更換428

L34新系統(tǒng)429

L4實際系統(tǒng)的小毛病430

L5死亡進行曲項目430

L51它們是什么431

L52為什么發(fā)生432

L53挽救要點432

L6計劃一個CMMS項目432

L7CMMS的需求433

L8CMMS計劃434

L81人員435

L82范圍435

L83項目計劃436

L84零件438

L85專用工具441

L86程序442

L87估計費用442

L9持續(xù)支持442

L10洞察力444

L11審查屏幕設計的會議444

附錄M設立和支持一個計劃小組446

M1傳統(tǒng)維修組織中首次設立計劃小組447

M11組織和界面450

M12計劃員451

M13工作場所布置451

M14管理和控制452

M2現有計劃部門的重組或優(yōu)化452

M3考慮452

M31老設施與新設施453

M32基建中的工廠453

M33集中維修與分散維修453

M4傳統(tǒng)團隊和自主管理團隊455

M5助力和障礙概覽456

M6計劃管理的主要方面457

M61組織——設立計劃部門460

M62計劃——每周計劃充足的任務462

M63排程——每周安排足量任務464

M64執(zhí)行——執(zhí)行安排的任務并且提供反饋466

M65保持——保持計劃和排程持續(xù)運行467

M7關鍵助力和障礙468

M71管理支持——計劃和排程系統(tǒng)的贊助人470

M72領班支持——計劃和排程系統(tǒng)的落實472

M73技工支持——計劃與排程系統(tǒng)的落實473

M74正確計劃員——設立崗位，并挑選正確的計劃員475

M75計劃員培訓——讓計劃員得到培訓476

M76緊急故障——計劃和排程系統(tǒng)應用到被動維修477

M77技工打攪——讓計劃員分心479

M78設備標識——為設備掛牌480

M79檔案——設立有效的檔案482

M710采購——及時買到非庫存品483

M711工單系統(tǒng)——建立一個有效的基礎485

M712CMMS——配備一套有用的計算機系統(tǒng)485

M8特殊情況486

M81改進既有計劃——改變現存組織488

M82新的裝置或單元——建立有效計劃488

M83自主管理團隊——計劃和排程的運用490

小結490

附錄N計劃員正式職位描述樣例490

N1維修計劃員490

N11職責492

N12基本要求492

附錄O培訓測試樣例494

O1維修計劃試題1496

O2維修計劃試題2499

O3維修計劃試題3501

附錄P改善維修計劃，經理自檢題501

附錄Q外包工作504

Q1為什么要外包506

Q2外包的問題506

Q3外包的模式506

Q31維修和操作整體外包507

Q32維修全部外包507

Q33維修技工外包507

Q34技術不強任務外包507

Q35非常規(guī)任務或需要特殊技術的任務外包508

Q36補充人員外包508

Q37提高內部維修管理水平508

Q38外包的仲裁510

小結510

附錄R使命、原則和準則的簡述510

R1維修計劃使命宣言511

R2維修計劃原則511

R3維修排程原則511

R4確定主動維修與被動維修的準則512

R5確定少量維修與大量維修的準則512

R6確定是否暫存零件工具的準則512

R7技工提供充分工作反饋的準則512 2100433B

生產排程表是以生產排程列成的表格。

生產排程是在考慮能力和設備的前提下，在物料數量一定的情況下，安排各生產任務的生產順序，優(yōu)化生產順序，優(yōu)化選擇生產設備，使得減少等待時間，平衡各機器和工人的生產負荷。從而優(yōu)化產能，提高生產效率，縮短生產LT。

簡而言之：就是將生產任務分配至生產資源的過程。

而它的表格形式如下：

產排期表 No:

PO： 日 期：

臺號客戶訂單號產品名稱產品編號訂單數量預定產量排程日期備注

制表/日期 審批/日期 核準/日期：2100433B