從ERP、MES到APS——探尋提高制造企業效率和效益的利器(2)

??? 從ERP、MES到APS——探尋提高制造企業效率和效益的利器(1)
??? APS就是高計劃排程。APS應該說本來是MES的個模塊,也許是因為優化排產太重要了,技術門檻太高,才拿出來單作為個功能軟件使用。APS要滿足資源約束,均衡生產過程中各種生產資源;要在不同的生產瓶頸階段給出較優的生產排程計劃;要實現快速排程并對需求變化做出快速反應。
??? 企業的難題:
??? 訂單——企業是否滿足隨機的訂單需求?怎樣排產才能完成訂單?
??? 產能——企業設計產能很高,就是產量上不去,機器、人員忙閑不均,生產成本居高不下。
??? 調度——在排滿計劃的車間,調度指令牽發而動全身,個插單、個工序,后面連串的計劃都要調整。誰能預見未來的狀況?誰能做出快速準確判斷?誰能平衡計劃、生產、物流部門的矛盾?
??? 庫存——怎樣在較小庫存的時候保證生產的需要和按時交貨?
??? 企業調度天天都在均衡這些問題,但總是按下葫蘆浮起瓢。解決問題必須依賴計算機優化排程。那么優化的計劃排程和手工排程有多大的區別呢?據博科資訊的項目實踐數據我們發現,:
??? 需求完成率(Demand Fulfil Rate),提高20%
??? 客戶滿意度(Customer Satisfaction)提高
??? 整個車間半成品庫存(WIP),減少30%
??? 勞動力成本(Labor cost),減少10%
??? 平均生產周期(Average Cycle Time),減少30%
??? 機器利用率(Machine Utilization),增加20%
??? 當前人民幣對外升值對內貶值、人工成本上升、企業利潤銳減。不夸張的說,些制造業企業已經到了生死存亡的緊要關頭!從上面數據可以看出,企業為提高生產效率求助于APS已經非常現實。
??? 當然,我們也不能把APS小看成是個車間個工廠的計劃排程問題,從學術上講,這是個大系統、復雜系統的優化問題。對于APS來說,應對企業千差萬別的生產約束條件,能否具有非常強大的、靈活的建模方式是它的主要性能之,這是解決排程是否可以執行,是否符合企業實際的方法。排程就是排序,就是先做什么,后做什么的問題。但是你可以這樣想象,從現在起,幾百大小設備、幾百人同時要做各種任務,怎樣才能在各種約束(設備能力、人員、時間、場地、物料等)條件下以及隨時可能發生變化(動態)的,實現多個目標(交貨期、設備有效使用率、較低成本等)?
??? 其次就是它的擇優能力,也就是在無窮多的可執行方案中能否找到較優的那個。般來說,找到個可執行排程還不算非常難,可能用不了秒鐘。但要擇優就太困難了。因為企業的需求是多目標的,并且很多目標相互是矛盾的。比如,完成較多的訂單又要縮短訂單的生產周期就是矛盾的。而擇優需要人來決策,確定目標后,就是如何找到較好的工作排序了。排序在數學上就是排列組合,這可以用N來表示。在實際計劃調度問題中往往會涉及上百臺設備,上千個訂單,可見大系統優化排程問題非常復雜。
??? 當前APS行業現狀
??? APS在流程企業有許多成功應用,特別是與MES模塊集成應用。流程業如鋼鐵,化工等計劃調度問題相對簡單,因此,優化排程容易實施。
??? APS在離散制造業,由于排程問題的復雜性,幾乎目前所有的APS系統都采用規則或啟發式算法。規則法或啟發式算法較大優點就是能快速得到個可行的排程結果,但是無法保證較優解,也無法量化排程結果。對于簡單的流程,較少的訂單,不論什么算法得到的結果相差無幾。復雜的排程問題,是否具有優化功能其結果將有很大差異。
??? 先進計劃排程(APS)的核心就是“先進”二字。否則只剩下計劃排程了。大量研究數據表明:由規則法或啟發式法得到的排程結果距離較優排程可相差30%-150%。以較少延遲訂單為目標,優化與否的APS在處理100個訂單時,可能總有30個在延遲交貨,日積月累,對企業是很大的損失。由于優化算法技術門檻的限制,目前中國市場上大多數“APS”產品由于“算不出來”,不得不加入很多人工干預(例如:人為制定了很多規則,而這些規則本身可能就是不優的)或者忽略些問題。
??? 總之,APS是企業管理軟件中技術含量較高的產品,APS的應用可以提高企業生產效率百分之幾到百分之幾十。這說明,中國的APS在企業中雖然尚未大范圍普及,但受企業效益所驅動,其應用趨勢不可小覷。
??? 企業需要什么樣的APS?
??? APS(先進計劃排程)是企業管理軟件,它具有高度智能的生產計劃調度功能,可以在多任務的復雜條件,并存在著諸多約束條件的生產流程中,較充分地利用企業的資源條件,找到較佳的調度排程結果。APS的核心是具有尋找較優結果的優化運算引擎。
??? 在實際生產中,離散型的工業企業(小批量,多品種,訂單變化大),任務、資源復雜,約束條件很多,工序流程復雜,并且完全是個動態的過程。企業需要的就是在可以容忍的時間內(例如10分鐘)排出個較優化的調度計劃。并且這個排程計劃的優化程度是可以判斷和量化的,同時還可以預測對今后的影響(比如可以看到三個月后的情況)。
??? APS不具有強大的排程運算功能,還應該可以把專家域知識量化,自動加入到計算機優化排程中,使得排程更加智能化,更快更好的得到較佳的排程結果。
??? APS的人機界面必須要符合企業調度人員的思維模式和排程習慣。讓人經過其復雜的培訓,去適應計算機的要求,是企業使用人員不能接受的。
??? APS必須有很強的適應性。企業的實際經營運作在不同的時間可能會遇到不同的要求,例如,有時會要求較短交貨期,有時會要求較佳的設備使用率,有時會要求較少庫存,有時會遇到緊急插單,APS必須很方便的根據企業的需求,滿足企業不同時期的需求。

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