隨著制造精益化，制造數(shù)字化的不斷發(fā)展，形成了MES制造執(zhí)行系統(tǒng)，它包含了11個(gè)模塊：1生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)。2、作業(yè)人員管理。3、生產(chǎn)單元分配。4、資源狀態(tài)管理。5、產(chǎn)品跟蹤管理。6、質(zhì)量管理。7、文檔圖紙管理。8、設(shè)備維護(hù)管理。9、設(shè)備性能分析。10、車間數(shù)據(jù)采集。11、制造過程管理。
MES是智能工廠的核心，將前端產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝定義階段的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理與后端制造階段的生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理融合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程、維修服務(wù)閉環(huán)協(xié)同全生命周期管理。
APS就是高級(jí)計(jì)劃排程
應(yīng)該說APS本來是MES的一個(gè)模塊，也許是因?yàn)閮?yōu)化排產(chǎn)太重要了，技術(shù)門檻太高了，才拿出來單獨(dú)作為一個(gè)功能軟件使用。APS要滿足資源約束，均衡生產(chǎn)過程中各種生產(chǎn)資源;要在不同的生產(chǎn)瓶頸階段給出最優(yōu)的生產(chǎn)排程計(jì)劃;要實(shí)現(xiàn)快速排程并對(duì)需求變化做出快速反應(yīng)。
不能小看僅僅是一個(gè)車間一個(gè)工廠的計(jì)劃排程問題，從學(xué)術(shù)上講，這是一個(gè)大系統(tǒng)、復(fù)雜系統(tǒng)的優(yōu)化問題。
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，幾百臺(tái)大小設(shè)備、幾百人同時(shí)要做各種任務(wù)，怎樣才能在各種約束(設(shè)備能力、人員、時(shí)間、場地、物料等)條件下(還是動(dòng)態(tài)變化的)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)(交貨期、設(shè)備有效使用率、最低成本等)最優(yōu)?
舉一個(gè)簡單排序例子：假設(shè)計(jì)算機(jī)每秒可處理1,000,000序列，我們希望構(gòu)建一個(gè)最優(yōu)調(diào)度系統(tǒng)，9個(gè)jobs可以不到一秒鐘就完成，11個(gè)則要一分鐘，如果給定20個(gè)jobs，找出最優(yōu)的排程則需要77147年!實(shí)際計(jì)劃調(diào)度問題會(huì)涉及上百臺(tái)設(shè)備，上千個(gè)訂單(jobs)，可見大系統(tǒng)優(yōu)化排程問題非常復(fù)雜。當(dāng)然，人們不會(huì)以窮舉的方法傻算的。
統(tǒng)籌學(xué)家、計(jì)算機(jī)專家們多年來一直在為解決大系統(tǒng)的優(yōu)化尋找一種快速方法。統(tǒng)籌法、啟發(fā)式、規(guī)則法、仿真法、遺傳基因法等等，這些算法對(duì)一些特定的需求都有各自的特點(diǎn)，有些“算得快”，但結(jié)果不是最優(yōu)解，有些收斂極慢不實(shí)用。甚至學(xué)術(shù)理論界都曾懷疑有沒有最優(yōu)解。
直到前幾年，美國的一位應(yīng)用數(shù)學(xué)家(EYUAN SHI)發(fā)明了分割嵌套(NP)算法，證明生成馬克夫鏈，實(shí)現(xiàn)全局收斂，并可以給出離最優(yōu)解的置信區(qū)間。這成為解決大系統(tǒng)復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化問題的一條捷徑。
當(dāng)前APS行業(yè)現(xiàn)狀
APS在企業(yè)有許多成功應(yīng)用，特別是與MES模塊集成應(yīng)用。流程業(yè)如鋼鐵，化工等計(jì)劃調(diào)度問題相對(duì)簡單，因此，優(yōu)化排程容易實(shí)施。
APS在離散制造業(yè)，由于排程問題的復(fù)雜性，幾乎目前所有的APS系統(tǒng)都采用規(guī)則或啟發(fā)式算法。規(guī)則法或啟發(fā)式算法最大優(yōu)點(diǎn)就是能快速得到一個(gè)可行的排程結(jié)果，但是無法保證最優(yōu)解，也無法量化排程結(jié)果。對(duì)于簡單的流程，較少的訂單，不論什么算法得到的結(jié)果相差無幾。復(fù)雜的排程問題，是否具有優(yōu)化功能其結(jié)果將有很大差異。
先進(jìn)計(jì)劃排程(APS)的核心就是“先進(jìn)”二字。否則只剩下計(jì)劃排程了。大量研究數(shù)據(jù)表明：由規(guī)則法或啟發(fā)式法得到的排程結(jié)果距離最優(yōu)排程可相差30%-150%。以最少延遲訂單為目標(biāo)，優(yōu)化與否的APS在處理100個(gè)訂單時(shí)，可能總有30個(gè)在延遲交貨，日積月累，對(duì)企業(yè)是很大的損失。
由于優(yōu)化算法技術(shù)門檻的限制，目前中國市場上絕大多數(shù)“APS”產(chǎn)品由于“算不出來”，不得不加入很多人工干預(yù)(例如：人為制定了很多規(guī)則，而這些規(guī)則本身可能就是不優(yōu)的)或者忽略一些問題。
從價(jià)格上來說，APS的價(jià)格從一兩萬元到一兩百萬。簡單算法的低端產(chǎn)品對(duì)于一些流程簡單的小型企業(yè)，從手工排產(chǎn)過渡到APS排產(chǎn)，應(yīng)該說是一個(gè)進(jìn)步，也起到了輔助的決策作用。很多企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)極其復(fù)雜。APS是企業(yè)管理軟件中技術(shù)含量最高的產(chǎn)品，APS的應(yīng)用可以提高企業(yè)生產(chǎn)效率百分之幾到百分之幾十。真正具有優(yōu)化排程的APS的價(jià)格定位應(yīng)該至少在幾十萬以上。這說明，中國APS的市場和技術(shù)都不成熟。
需要什么樣的APS?
APS是企業(yè)管理軟件，它具有高度智能的生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度功能，可以在多任務(wù)的復(fù)雜條件，并存在著諸多約束條件的生產(chǎn)流程中，最充分地利用企業(yè)的資源條件，找到最佳的調(diào)度排程結(jié)果。APS的核心是具有尋找最優(yōu)結(jié)果的優(yōu)化運(yùn)算引擎。
在實(shí)際生產(chǎn)中，離散型工業(yè)企業(yè)(小批量，多品種，訂單變化大)，任務(wù)、資源、工序流程復(fù)雜，約束條件很多，并且完全是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程。企業(yè)需要的就是在可以容忍的時(shí)間內(nèi)(例如10分鐘)排出一個(gè)最優(yōu)化的調(diào)度計(jì)劃。并且這個(gè)排程計(jì)劃的優(yōu)化程度是可以判斷和量化的，同時(shí)還可以預(yù)測對(duì)今后的影響（比如可以看到三個(gè)月后的情況）。
APS必須有很強(qiáng)的適應(yīng)性
企業(yè)的實(shí)際經(jīng)營運(yùn)作在不同的時(shí)間可能會(huì)遇到不同的要求，例如，有時(shí)會(huì)要求最短交貨期，有時(shí)會(huì)要求最佳的設(shè)備使用率，有時(shí)會(huì)要求最少庫存，有時(shí)會(huì)遇到緊急插單，APS必須很方便的根據(jù)企業(yè)的需求，滿足企業(yè)不同時(shí)期的需求。
APS的人機(jī)界面必須要符合企業(yè)調(diào)度人員的思維模式和排程習(xí)慣。讓人經(jīng)過極其復(fù)雜的培訓(xùn)，去適應(yīng)計(jì)算機(jī)的要求，是企業(yè)使用人員不能接受的。
MES與APS融為一體
APS和MES在排產(chǎn)功能上是重疊的。不過，現(xiàn)在的趨勢是APS和MES融為一體，實(shí)現(xiàn)四個(gè)閉環(huán)：1、需求預(yù)測和訂單承諾閉環(huán)。2、計(jì)劃與排產(chǎn)閉環(huán)。3、排產(chǎn)與執(zhí)行閉環(huán)。4、訂單承諾與訂單履約發(fā)貨閉環(huán)。形成系統(tǒng)自治，自反饋、自決策。
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