2011年11月的“冶金管理”雜志，PSI的專家載文指出經(jīng)過(guò)10年信息化建設(shè)，中國(guó)鋼鐵企業(yè)現(xiàn)在面臨新的挑戰(zhàn)：挑戰(zhàn)之一就是現(xiàn)有系統(tǒng)的不斷延伸和功能完善。事實(shí)上，中國(guó)鋼鐵企業(yè)現(xiàn)在開(kāi)始考慮一體化計(jì)劃，據(jù)我們所知首鋼現(xiàn)在在做一體化計(jì)劃系統(tǒng)，鞍鋼也對(duì)一體化計(jì)劃表達(dá)出了濃厚的興趣，太鋼也在考慮建立跨廠的計(jì)劃系統(tǒng)，越來(lái)越多的已經(jīng)實(shí)施了MES系統(tǒng)的鋼鐵企業(yè)正在考慮建立計(jì)劃系統(tǒng)。
然而，對(duì)于一體化計(jì)劃，通過(guò)和企業(yè)的溝通，我們發(fā)現(xiàn)不同的企業(yè)有不同的理解：有些企業(yè)認(rèn)為一體化計(jì)劃是平衡各廠的產(chǎn)能，有些認(rèn)為一體化計(jì)劃必須實(shí)現(xiàn)交期承諾，而更多的企業(yè)試圖去理解年計(jì)劃/月計(jì)劃/日計(jì)劃/班次計(jì)劃之間是如何協(xié)同工作的。
經(jīng)過(guò)40年在鋼鐵行業(yè)和生產(chǎn)管理領(lǐng)域的不懈努力，PSI Metals為鋼鐵企業(yè)提供一體化計(jì)劃解決方案。在這里我們向大家介紹PSI對(duì)一體化計(jì)劃的理解。
一、“一體化計(jì)劃”的概念
“一體化計(jì)劃”顧名思義重點(diǎn)是“一體化”，在PSImetals計(jì)劃解決方案中，“一體化”意味著所有計(jì)劃功能之間的集成、計(jì)劃和執(zhí)行之間的集成。這樣的“集成”包含：
·從時(shí)間軸上粗計(jì)劃到給執(zhí)行層面下放設(shè)定點(diǎn)的集成；
·所有計(jì)劃功能從銷售計(jì)劃、交期承諾、能力和時(shí)間計(jì)劃、物料需求計(jì)劃最后到產(chǎn)線計(jì)劃的集成；
·計(jì)劃和執(zhí)行所涉及的部門之間的集成；
·所有生產(chǎn)階段（從煉鐵到精整）和企業(yè)管理層面（銷售、采購(gòu)、財(cái)務(wù)管控）的集成。
圖1 顯示了涵蓋的PSImetals計(jì)劃的周期和功能：
從圖1看出，一體化計(jì)劃分為三個(gè)計(jì)劃期間，即需求計(jì)劃、生產(chǎn)計(jì)劃和產(chǎn)線計(jì)劃，三個(gè)計(jì)劃期間以共同的工廠模型為核心無(wú)縫銜接。
1.需求計(jì)劃
需求計(jì)劃通常是在3-12個(gè)月范圍內(nèi)基于預(yù)測(cè)的計(jì)劃。需求計(jì)劃是集團(tuán)公司層面的計(jì)劃。
需求計(jì)劃的目標(biāo)：
·通過(guò)協(xié)調(diào)市場(chǎng)需求和可用生產(chǎn)資源使利潤(rùn)最大化；
·為訂單保留產(chǎn)能和物料；
·決定“銷售哪些產(chǎn)品、生產(chǎn)哪些產(chǎn)品、采購(gòu)哪些原材料”；
·為客戶訂單設(shè)定可靠的交期。
2.生產(chǎn)計(jì)劃
生產(chǎn)計(jì)劃通常是在1-3個(gè)月范圍內(nèi)基于已確認(rèn)的客戶訂單的計(jì)劃。生產(chǎn)計(jì)劃可以是企業(yè)層面的計(jì)劃，也可以根據(jù)企業(yè)內(nèi)部供應(yīng)鏈的長(zhǎng)短和物流的復(fù)雜程度把所有工廠分為幾塊。
生產(chǎn)計(jì)劃的目標(biāo)：
·決定訂單什么時(shí)候開(kāi)始生產(chǎn)，每個(gè)生產(chǎn)步驟（工序）什么時(shí)候啟動(dòng)；
·協(xié)調(diào)整個(gè)內(nèi)部供應(yīng)鏈以及工廠之間的物流；
·提供切合實(shí)際的完成訂單的預(yù)測(cè)；
·確保每個(gè)訂單開(kāi)始生產(chǎn)前投料的供應(yīng)。
3.詳細(xì)的產(chǎn)線計(jì)劃
詳細(xì)的產(chǎn)線計(jì)劃是按照每條產(chǎn)線的約束條件制定具體的基于件次的計(jì)劃，是單個(gè)工廠層面的計(jì)劃，計(jì)劃的區(qū)間最大為一周。
生產(chǎn)計(jì)劃的目標(biāo)：
·優(yōu)化產(chǎn)能；
·通過(guò)避免不順的計(jì)劃提高產(chǎn)品質(zhì)量；
·應(yīng)對(duì)產(chǎn)生的計(jì)劃偏差。
接下來(lái)，我們要對(duì)每個(gè)計(jì)劃期間的功能和流程給予更為詳細(xì)的解釋，讓大家更好地理解。
二、需求&銷售計(jì)劃
需求計(jì)劃會(huì)預(yù)測(cè)接下來(lái)6-12個(gè)月的需求，基于歷史數(shù)據(jù)和已經(jīng)接收的訂單會(huì)生成基于“產(chǎn)品家族”的周預(yù)測(cè)。
圖2 PSImetals需求計(jì)劃
“產(chǎn)品家族”指最終產(chǎn)品的組合，具有相同特性的產(chǎn)品會(huì)歸類為一個(gè)產(chǎn)品家族，比如經(jīng)歷相同工藝路徑的產(chǎn)品大類，公用同一個(gè)能塊計(jì)劃的產(chǎn)品大類，或者生產(chǎn)提前期類似的產(chǎn)品和生產(chǎn)效率相似的產(chǎn)品。
需求預(yù)測(cè)的結(jié)果是預(yù)測(cè)訂單基于每個(gè)產(chǎn)品家族的周需求，這個(gè)結(jié)果會(huì)被“銷售計(jì)劃優(yōu)化(S&OP)”模塊所用�！颁N售計(jì)劃優(yōu)化(S&OP)”模塊通過(guò)考慮生產(chǎn)工藝路徑、工廠日歷、產(chǎn)品利潤(rùn)來(lái)指定最適合生產(chǎn)訂單的工廠，其目標(biāo)是基于產(chǎn)品家族制定3-6個(gè)月的跨工廠周計(jì)劃（產(chǎn)能計(jì)劃），并通過(guò)考慮預(yù)測(cè)訂單和已接收的訂單或者訂單需求來(lái)優(yōu)化利潤(rùn)。其預(yù)測(cè)的產(chǎn)量結(jié)果是進(jìn)行交期承諾的基礎(chǔ)，會(huì)被運(yùn)用于“交期承諾(DDQ)”模塊。
“交期承諾”是基于“銷售計(jì)劃優(yōu)化”模塊釋放的產(chǎn)能預(yù)測(cè)新客戶需求的交期。
圖3 PSImetals一體化計(jì)劃銷售計(jì)劃優(yōu)化
以上的計(jì)劃流程在中國(guó)鋼鐵行業(yè)內(nèi)有時(shí)被稱為3-6月的中長(zhǎng)期計(jì)劃。
三、生產(chǎn)計(jì)劃
需求計(jì)劃決定是否接收或者接收哪張訂單。而生產(chǎn)計(jì)劃的目標(biāo)是考慮基于最優(yōu)化客戶服務(wù)和最低成本，針對(duì)已接收訂單制定生產(chǎn)計(jì)劃。簡(jiǎn)單來(lái)講生產(chǎn)計(jì)劃可以分為三大步驟：
圖4 PSImetals生產(chǎn)計(jì)劃三大步驟
生產(chǎn)計(jì)劃包含了主計(jì)劃、物料計(jì)劃和訂單排程，相關(guān)的計(jì)劃信息流如圖5所示：
圖5 PSImetals生產(chǎn)計(jì)劃信息流
1.主計(jì)劃
主計(jì)劃是基于“銷售計(jì)劃優(yōu)化”下放的已接收的銷售訂單和預(yù)測(cè)訂單。主計(jì)劃的目標(biāo)是制定整個(gè)企業(yè)內(nèi)部供應(yīng)鏈上平衡和優(yōu)化的日生產(chǎn)計(jì)劃。當(dāng)然，主計(jì)劃不光考慮“銷售計(jì)劃優(yōu)化”模塊下放的訂單，同時(shí)還考慮工藝路徑和工廠日歷。
圖6 PSImetals主計(jì)劃信息流
主計(jì)劃必須平衡不同工廠和產(chǎn)線之間的能力，并遵守已經(jīng)確定的交期。主計(jì)劃會(huì)確定能塊計(jì)劃、產(chǎn)線能力和工藝路徑。同時(shí)，主計(jì)劃也會(huì)盡可能地遵守“銷售計(jì)劃優(yōu)化”模塊設(shè)定的交期，并同時(shí)優(yōu)化產(chǎn)線的能力、減少庫(kù)存、確保所有產(chǎn)線在開(kāi)始生產(chǎn)前在制品（投料）到位。另外，主計(jì)劃還會(huì)考慮產(chǎn)線前的庫(kù)存變化情況，確保能塊計(jì)劃開(kāi)始前充足的投料。
主計(jì)劃的結(jié)果是生產(chǎn)計(jì)劃：即每個(gè)產(chǎn)品家族在每個(gè)工作日每條產(chǎn)線上的生產(chǎn)量， 因而主計(jì)劃定義了不同產(chǎn)線的生產(chǎn)流量，這些生產(chǎn)流量是訂單排程的基礎(chǔ)。
2.物料計(jì)劃
PSImetals“物料計(jì)劃”模塊給予用戶智能的、互動(dòng)的計(jì)劃決策支持�！拔锪嫌�(jì)劃”考慮物料約束、物流和計(jì)劃的匹配、庫(kù)存限制以及物流約束，生成在制品庫(kù)存訂單。此模塊能靈活匹配物流和計(jì)劃并優(yōu)化調(diào)整掛料計(jì)劃。
下圖顯示了物料計(jì)劃模塊交互掛料的工作流：
圖7 交互式物料分配（掛料）
·“物料計(jì)劃”中的分析工具提供了現(xiàn)有庫(kù)存結(jié)構(gòu)和需求的詳細(xì)信息；
·“物料計(jì)劃”中的庫(kù)存優(yōu)化功能運(yùn)行算法匹配所有可用物料和未完成客戶訂單，生成全局優(yōu)化的可用物料掛料計(jì)劃；
·由算法自動(dòng)生成的匹配結(jié)果可以通過(guò)人機(jī)互動(dòng)的形式進(jìn)行核對(duì)和調(diào)整，并生成物料凈需求。
另外，在中/厚板領(lǐng)域和加工中心，PSImetals的物料計(jì)劃模塊還提供了強(qiáng)大的優(yōu)化功能，以實(shí)現(xiàn)板卷訂單合并。
物料計(jì)劃的主要目標(biāo)：
·提高訂單的同質(zhì)化；
·現(xiàn)有物料和訂單的最大化匹配；
·提高后道工序的生產(chǎn)效率；
·增強(qiáng)交期準(zhǔn)時(shí)率；
·提高物料比配/再匹配的效率；
·降低無(wú)法分配的物料率并遵守庫(kù)存約束條件；
·遵守下游生產(chǎn)物流的需求。
3.訂單排程
訂單排程有兩個(gè)目的：一方面提供一個(gè)現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)訂單完成日期的預(yù)測(cè)(區(qū)間為4-6周)，并考慮宏觀的生產(chǎn)約束條件，服從主計(jì)劃按照產(chǎn)品家族排定的量的計(jì)劃；另一方面，訂單排程又會(huì)基于瓶頸工序進(jìn)行排序以優(yōu)化產(chǎn)能和降低成本。
在這里工廠模型和生產(chǎn)工藝路徑和主計(jì)劃里用到的模式是一致的，所不同的是在這個(gè)層面上定義的工藝路徑會(huì)更詳細(xì)。系統(tǒng)在進(jìn)行訂單排程時(shí)會(huì)考慮能塊計(jì)劃、基于件次的在制品庫(kù)存、在執(zhí)行的生產(chǎn)計(jì)劃和詳細(xì)的工藝路徑（生產(chǎn)步驟）。同時(shí)，主計(jì)劃中排定的優(yōu)化的產(chǎn)線生產(chǎn)計(jì)劃是訂單排程的量的約束。
圖8 PSImetals訂單排程
基于上述的限制和投入，形成生產(chǎn)每條產(chǎn)線時(shí)間上連貫的、基于件次的、粗的件次計(jì)劃。這個(gè)件次計(jì)劃還是比較粗略的，因?yàn)槲锪霞蔚呐判蛑贿\(yùn)用了簡(jiǎn)單的規(guī)則和層次相對(duì)較高的約束條件，比如基于結(jié)晶器的能塊計(jì)劃、熱軋能塊計(jì)劃，但還并沒(méi)有考慮到產(chǎn)線具體的約束條件，比如連續(xù)兩塊物料之間的跳躍規(guī)則。另外，訂單排程會(huì)實(shí)現(xiàn)跨工廠的計(jì)劃平衡。
訂單排程還把庫(kù)存優(yōu)化考慮在內(nèi)，以優(yōu)化產(chǎn)線前的庫(kù)存量。
圖9 顯示了訂單排程沒(méi)有考慮庫(kù)存優(yōu)化情況下的結(jié)果：
圖10 顯示了訂單排程考慮了庫(kù)存優(yōu)化情況下的結(jié)果：
四、詳細(xì)的產(chǎn)線排序
在PSI計(jì)劃體系的最后一層，系統(tǒng)會(huì)對(duì)每條產(chǎn)線在很短的期間內(nèi)基于在制品庫(kù)存和產(chǎn)線訂單生成最后的產(chǎn)線件次計(jì)劃。在這里所有的約束條件都會(huì)被考慮。除了產(chǎn)線的技術(shù)約束條件，產(chǎn)線排序管理器還會(huì)盡可能遵守訂單排程規(guī)定的完成日期。
在產(chǎn)線排序?qū)用�，PSImetals計(jì)劃解決方案尤其關(guān)注對(duì)于直裝和熱裝的支持。產(chǎn)線排序器中的優(yōu)化器是基于考慮多個(gè)鑄機(jī)/多流鑄機(jī)并同時(shí)優(yōu)化熱軋計(jì)劃。下圖顯示了基于共同優(yōu)化原則生成的四流鑄機(jī)的同步計(jì)劃。
圖11 四流鑄機(jī)的同步優(yōu)化計(jì)劃
有的時(shí)候在非常特殊的情況下計(jì)劃需要手工調(diào)整。由產(chǎn)線排序生產(chǎn)的計(jì)劃將是最終機(jī)組可執(zhí)行的計(jì)劃。
五、ERP/MES/計(jì)劃系統(tǒng)的集成
PSImetals計(jì)劃系統(tǒng)可以非常靈活地和客戶現(xiàn)有的ERP系統(tǒng)、MES系統(tǒng)集成。通過(guò)PSI提供的集成工具PSIintegration可以實(shí)現(xiàn)信息交流的無(wú)縫集成。如果客戶采用的是SAP ERP系統(tǒng)，通過(guò)認(rèn)證接口，集成會(huì)更為簡(jiǎn)易。但無(wú)論如何，任何第三方或者定制開(kāi)發(fā)的ERP系統(tǒng)都可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的途徑和接口的定義實(shí)現(xiàn)和PSI一體化計(jì)劃系統(tǒng)的集成。
六、一體化計(jì)劃的效果
通過(guò)一體化計(jì)劃客戶可以實(shí)現(xiàn)協(xié)同計(jì)劃，摒棄低效的、紙媒的計(jì)劃方式，不僅可以減少計(jì)劃人員，還可以大大降低計(jì)劃的錯(cuò)誤率。
PSImetals計(jì)劃系統(tǒng)為企業(yè)提供了一個(gè)強(qiáng)大而全面的計(jì)劃工具，通過(guò)用戶不斷的運(yùn)用，可以大大地提高物流和生產(chǎn)的效率。
以下是一些客戶實(shí)踐證明的、運(yùn)用計(jì)劃系統(tǒng)的效果：
·產(chǎn)能提高了50％；
·在產(chǎn)能一致的情況下降低在制品庫(kù)存從而減少資金的占用率；
·通過(guò)智能算法瓶頸工序能力提高了25%；
·提高了數(shù)據(jù)的可靠性；
·計(jì)劃效率的提高使計(jì)劃時(shí)間大大縮短，同時(shí)對(duì)計(jì)劃偏差的處理能力也大大提高，降低了計(jì)劃的人員成本。
圖12 顯示了客戶發(fā)布的通過(guò)使用PSImetals計(jì)劃系統(tǒng)獲得的收益和提高：
七、一體化計(jì)劃推薦實(shí)施路徑
對(duì)于實(shí)施一體化計(jì)劃，PSI對(duì)中國(guó)鋼鐵企業(yè)有四個(gè)建議：
·“戰(zhàn)略性的計(jì)劃，腳踏實(shí)地的開(kāi)始”：當(dāng)開(kāi)始一體化計(jì)劃項(xiàng)目的時(shí)候，永遠(yuǎn)不要忘記最終要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，但可以從底層的訂單排程和生產(chǎn)計(jì)劃層面開(kāi)始入手。
·“學(xué)習(xí)－實(shí)踐－優(yōu)化－擴(kuò)展”模式：全面實(shí)施一體化計(jì)劃是一個(gè)一步一步實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。在實(shí)施和實(shí)踐中積累知識(shí)，優(yōu)化現(xiàn)有功能，然后再擴(kuò)展新的計(jì)劃功能。
·“一站式解決方案”：計(jì)劃是一個(gè)非常復(fù)雜的交互過(guò)程，因而建議選擇一個(gè)能覆蓋中長(zhǎng)期計(jì)劃到產(chǎn)線排序的全面的計(jì)劃工具。一旦選擇的計(jì)劃工具功能不全面，又要選擇第二個(gè)計(jì)劃工具去彌補(bǔ)，那么系統(tǒng)之間的集成會(huì)讓原本就復(fù)雜的任務(wù)更為復(fù)雜和具有高風(fēng)險(xiǎn)。
·“開(kāi)放的態(tài)度”：現(xiàn)階段中國(guó)鋼鐵企業(yè)開(kāi)始面對(duì)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，并逐步提高按時(shí)、按質(zhì)量交貨的意識(shí)。然而，和西方完全開(kāi)放的市場(chǎng)比較，中國(guó)市場(chǎng)還沒(méi)有真正做到百分百市場(chǎng)調(diào)控。因而，西方先進(jìn)的計(jì)劃工具中的某些計(jì)劃理論和最佳實(shí)踐也許并不完全契合中國(guó)鋼鐵企業(yè)現(xiàn)階段的實(shí)際需求。但有一天當(dāng)市場(chǎng)完全開(kāi)放后，這些實(shí)踐也會(huì)符合企業(yè)的需求，幫助企業(yè)做好充分的準(zhǔn)備。所以，采取開(kāi)放的態(tài)度，生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)是大勢(shì)所趨，做好了準(zhǔn)備就有了成功的很大勝算。
計(jì)劃是鋼鐵生產(chǎn)中最復(fù)雜的話題之一，此文僅是對(duì)PSImetals計(jì)劃系統(tǒng)的簡(jiǎn)略介紹，PSI中國(guó)公司的計(jì)劃專家期待與您深入探討。
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本文標(biāo)題：PSImetals一體化計(jì)劃系統(tǒng)簡(jiǎn)介
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