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APS高级计划与排程 蔡颖PMPAPSS协会会长 1 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS概论AdvancedPlanningandScheduling高级计划与排程 2 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS概论 1 什么是APS 2 APS在制造信息化位置与关系 3 APS的价值 4 APS的难度与挑战 3 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 什么是APS APS AdvancedPlanningandScheduling高级计划与排程 APS要满足资源约束 均衡生产过程中各种生产资源 要在不同的生 产瓶颈阶段给出最优的生产排程计划 要实现快速排程并对需求变化做出快速反应 APS具有模拟能力 不论是长期的或短期的计划具有优化 对比 可执 行性 基于内存计算模式 快速反应 APS系统最初运用是在一个企业的范围内进行计划的运算和优化 但 它也被扩展到供应链的计划上 这包括供应商 分销商和出货点的需求 不同的软件供应商选用不同的优化算法搭建自己的高级计划系统软件 需要根据解决不同的问题来决定采用哪种算法引擎 4 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 美国APICS协会定义 APS与SCP的分别详细定义 APS 高级计划与排程 功能 基于业务规则的资源和物料优化 模拟仿真使用内存驻留技术来提供快速计算和多个 假设 场景 制造过程运作的同步 有限排程 能力的限制 约束管理 动态提前期计算 基于业务规则和复杂系统 同时考虑物料和能力的约束 以确保两者可用 惩罚成本管理 使用最小化成本优化工艺路径或设备的使用 5 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 无限与有限排程 无限负荷需求只是证明能力的存在 它允许超出可用能力 有限排程只在可用能力内计划 1 24168 32 24 234 1234 125 15 超过排程可用能力 2 3 4 5 42 42 42 52 51 31 31 1 2 3 4 5 6 7 无限 有限 6 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 美国APICS协会定义 APS与SCP的分别详细定义 SCP 供应链计划 功能 SCV 供应链可视性 直接连结SCEM 供应链事件管理 战略网络设计 需求计划 供应计划 履约排程 CPFR 协同 计划 预测 补货 产品生命周期管理工具 7 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS主要解决方案概述 8 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS解决方案 9 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS计划引擎 10 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 用可视化的APS实现精益制造 1 接单可视化 2 BOM 工艺可视化3 计划与排程可视化4 制造过程可视化5 运作绩效可视化 11 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS的主要过程 1 承诺 现在我能为客户合理地承诺做到哪些事情 同时可以考虑物料 和能力 2 高级计划 客户今后的需求有可能是什么 什么样的计划能满足客户将来求 即使生产中断我们仍然可以正常工作吗 如何调整和保证我的承诺并达到目标 在计划中作出的更改如何影响每个订单 3 确认下达生产订单 近期需要下达哪些订单 4 顺序排程 如何实现数量 日期承诺和的运营目标 在瓶颈上最优化的加工顺序是什么 我们需要对类似的加工需求进行成批加工吗 5 精益执行 且分析今天需要完成哪些生产订单 应使用哪些资源 在单元生产线上 动态看板的执行 12 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS的优化算法 优化 Optimization 是用系统的方法 在业务约束基础上 来 改善计划或排程 优化的主要算法有 1 数学规划 线性和混合整数规划 较适用于战略计划如 网络选址 寻源等 2 启发式算法 约束理论或模拟仿真等 较适用于战术计 划或运作计划如生产排程等 3 基因算法 较适用于有大量的可能方案选择 4 穷举法是在所有替代的可能的方案寻找 较适用于教简 单的供应链 13 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS的三种模式 一 基于模拟仿真模式 基于订单任务 Job based 基于事件 Event based 二 基于TOC的模式和扩展 TOC的建模可以通过有限能力建模基于所有约束 同步化物流 任何资源均可以定义为瓶颈资源或关键资源及次瓶颈资源 对瓶颈资源采取双向计划 对非关键资源采用倒排计划 缓冲时间可以设置任何在复杂资源之间 DBR Drum Buffer rope 逻辑是对关键工序同步化所有资源和物料 三 基于数学建模 数学建模包括神经网络 基因运算 线性规划 进化运作 ECOP 渐进迭代和人工智能 14 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS软件主要的模块 制造业APS 高级计划模块 高级排程模块 动态CTP ATP 高效模拟分析器 15 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 什么是制造业APS APS的优势动态排产模拟仿真插单处理瓶颈分析用科学工具弥补对经验的需求APS的四大基本约束要素物料设备工具 工装人员 16 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS运行原理 17 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS软件主要的模块 供应链APS 网络优化设计 供应链计划 库存计划 需求计划 全局订单承诺 供应链平台 制造排程 运输与配送计划 18 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 供应链APS软件都由5个主要的模块组成 1 需求计划2 分销计划 3 生产计划和排程4 运输计划 5 企业或供应链分析 19 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 高级计划排程 甘特图 自动编制生产计划 自动平衡设备负载 模拟中长期 生产执行 任务自动分 派到设备 物料 工具 生产准备 人员 自动排班和 负载平衡 20 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 可视化排程 21 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 订单延期显示 22 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 插单 2013 6 17 Seite27 优先级高 推迟第二个订单 221 23 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 手动调整计划 更换工序分配的机器 工位 手动制定开始时间 在某一天更改机器 工位的能力定义机器 工位的不可用时间 分配不同的人员加班 手动调整计划 24 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 工作中心计划与实际每日负 25 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 工具计划 26 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 人员计划 27 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS优化库存计划 用物料图形式展示排程结果 帮助企业直观的平衡各种能力 来达到既满足客户要求 又尽可能的降低各种物品库存量的目标 28 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 换模工装优化 2013 6 17 Seite33 表面处理中的喷涂环节 瓶颈设备 非增值环节 颜色的更换APS自动评估各种生产序列下的装备成本 对工单 工序进行合理调度 提高设备的有效利用率 ERP排序 APS排序 更换 更换 更换 更换 更换 更换 好处 1 减少非增值环节 降低实际生产成本2 提高瓶颈设备利用率 29 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS 高级计划排程的运作模式 预见性计划排程 可以给一组订单预先准备优化的排程 响应性计划排程 可以在多变的环境中适应变化以维护可行的排程 交互式计划排程 可以用甘特图手工拖拉工序计划 30 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 制造工厂的APS采用算法 规则优化 模拟算法 探索法 启发式 属于次优解 如 在满足交期前提下 使工厂所有设备负荷均 衡或库存最低或成本最低 31 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 制造工厂的APS一般采用方法 APS三步法 1 先按初定交期倒排 识别瓶颈 并进行优化2 如果不可行 正排推算交期 3 再按确定的交期倒排并分解物料计划 32 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 制造业的APS计划的逻辑 33 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 制造业的APS 34 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 CTP承诺 APS的三步法 35 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS 排程 基于资源 Resource based 36 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 并行加工工序 将负载分割为在任何序列重叠工序开始时计算的负载大小 37 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS 排程规则分四大类 顺序资源组成员选择 准备时间选择 生产定单下达 38 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 规则使用示意 工序 资源1资源组 生产定单下达定单下达规则 资源分配规则 排队顺序规则 选择规则 39 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 四类规则举例 1 生产订单下达规则 解决哪个订单先下达 如按交货期 优先级等 2 顺序规则 当资源不够用时 生产订单和负荷在排队 解决排队的顺序 如最小加工时间 最小工序数等 3 选择规则 当资源需要动态选择加工时 也就是对顺序规则从 新选择时 如最小准备时间规则等 4 资源组成员分配规则 当须选择多个资源 替代资源时 如最小 资源利用率资源等 40 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS计划和排程 41 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS是一种新的计划方法 一个新的计划方法 APS在客户订单输入时 能及时计划 人力产能 生产设备与工具产能排程 物料需求计划 产生的准确的交货计划满足客户订单 APS和传统的生产排程区别 高级排程是一个多重约束的排程 包括更多的排程方法 可视化的拖拉排程 基于能力和相关能力排程 实时的能力承诺CTP和高级物料计划 42 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS概论 1 什么是APS 2 APS在制造信息化位置与关系 3 APS的价值 4 APS的难度与挑战 43 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 超越精益 卓越制造的四位一体 1 ERP运作体系 2 APS计划排程体系 3 精益MES执行体系 4 六西格玛质量体系 44 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 精益管理的两种方法 连续拉动 看板 主要消灭浪费 丰田生产系统 零件超市系统 补充系统 订单点系统 JIT 准时化 主要消灭时间延迟广播拉动 APS TOC DBR 45 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 用可视化的APS实现精益制造 46 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 ERP ERP PLM PLM APSMES APSMES 从优秀到卓越的必由之路 精益企业精益供应链 生产运作咨询 精益 供应链协同 精益工厂精益ERP 1 支持S OP销售运作计划2 支持装配线节拍计划3 支持U单元线管理4 支持可视化电子看板5 支持电子按灯预警6 支持JIT JIS供料 47 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 ERP 精益 APS组合的关系 48 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 混合系统 P 生产周期D 市场提前期广播拉动PD承诺订单制造 发货履行领域 APS与精益接口连续拉动补充触发补充领域 49 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 拉动式计划 50 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 拉动计划 看板 51 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 传统MPS MRP模式 APS精益混合管理模式 传统计划模式APS 生产的生APS 式益生产 精益传统产模精 52 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS概论 1 什么是APS 2 APS在制造信息化位置与关系 3 APS的价值 4 APS的难度与挑战 53 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 制造企业面临的困境 我们很多人身体长期都处于亚健康状态 忽视了三 高 高血糖 高血压 高血脂 制造企业存在长期亚健康状态 忽视 三高 1 高交货期2 高库存3 高成本 54 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 现在工厂主要的问题 1 交期不准 插单频繁 订单延迟 2 计划不准 产能不够 物料短缺3 浪费严重 效率低4 库存不准 积压严重 失控5 无法精细成本核算 55 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 精益大师詹姆斯P 沃麦克 如果你不能迅速把产品开发时间减半 订单交付时间减少75 生产时间减少90 那你一定是哪儿做错了 56 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 企业管理系统ERP系统的历史和今天 57 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 MRP的困境 58 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 MRP十大缺陷 一 BOM的模型缺陷BOM BillofMaterial 只是说明了产品与物料的逻辑与数量构成 没有反映工序 设备 资源的使用物料的量和地点位置 59 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 MRP十大缺陷 二 预设生产提前期的缺陷 生产提前期或提前期偏置不可能预先假设的 应为影响提前期的因素很多 如批量多少 投入的设备与资源多少 是否平行移动或工序重叠比例 同时混合生产的品种等 所以生产提前期应该是预计划排程的结果 三 MPS MRP是基于无限约束的计划 它是假设资源 机器 人员 物料 无限的计划排程 是不可行的计划排程 通过CRP能力需求计划分析手工调整 计划与执行的落差太大 不能匹配生产车间现场的资源产能与产线节拍 60 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 MRP十大缺陷 四 MPS MRP RCCP CRP计划层次之间是顺序的手工闭环 需求计划需要RRP检查能力 MPS需要RCCP来检查能力 MRP需要CRP检查能力 只能正向关联 一旦车间设备等资源能力出现问题 不能反向关联 只能手工来调整MPS 这就是所谓的闭环MRP CloseloopMRP 根本不是自动闭环 难以适应多品种小批量的变化 五 不能动态的 滚动的计划排程车间实际执行时 一旦没有按照生产订单的开工或完工日期完成 不能根据实际开工或完工日期来进行自动的滚动计划排程 ERP的生产任务一旦下达 日期只能手工修改 61 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 MRP十大缺陷 六 资源不能可视化的监控和调度管理人员不能使用甘特图交互运作 调整的效果显示不直观和实时 必须重新运行计划 批处理 才能反映出来 七 不能处理优先级等工厂规则的插单排程 不能模拟分析工厂不可避免的插单 设备故障 缺料等意外的情况 不能提供类似what if的情景分析与模拟等事前计划 模拟 及比较分析等功能 帮助计划人员做出正确的决策 62 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 MRP十大缺陷 八 没有基于规则优化 如交货期 最短加工时间 不支持算法优化 没有生产订单下达规则 如解决哪个订单先下达 如按交货期 优先级 生产订单合并与分割等 没有加工顺序规则如当资源不够用时 生产订单和负荷在排队 解决排队的顺序 如最短加工时间 最小工序数等 没有优化选择规则 当资源需要动态选择加工时 也就是对顺序规则从新选择时 如最小准备时间规则等 没有现场调度资源组成员分配规则 如当须选择多个资源 替代资源时 如最小资源利用率资源 不能支持优化算法的多目标计划 如在满足交货期的前提下 延迟订单最小化 资源负荷利用最大化 成品 在制品 原料库存最小化 成本最小化的优化的计划排程 63 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 MRP十大缺陷 九 不能计算CTP合理的交期 考虑物料 能力 模具 人员等 接到销售订单 应该根据物料需求展开与工单排程 再回溯配对订单的方式 推算出更准确的订单交期 支持业务即时回覆订单CTP Capabletopromise produce 的可用量承诺交期与生产能力承诺交期 提高交货准确度与客户满意度 十 计划排程均不准确 何来有效的 准确的库存计划控制 如供货计划JIT JIS到工位 物料配送计划 控制再制品 64 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 MRP的几点争议 1 如果BOM没有和工序联系 提前期是预估的 哪肯定是不准的 殊 不知采购件是通过制造件的提前期一层一层展开的 所以 采购的到货日 期肯定不准 导致库存积压或库存短缺 只是计算物料 2 具体设备产能的 模具 物料 人员的约束计算 无论是按日 班次 分钟计划非常重要 这影响到客户的精确交期 对插单 模拟调整是很多 企业非常重要的 产能是和多个产品 交期 需求同时变化的 尤其是瓶 颈产能 如有合理的排程顺序 产能是可以最有效利用的 没必要那么 详细 尽量避免插单等 3 MPS是主生产排程 Masterproductionschedule 应该是具体指导生产 的 它应该受到产能 模具 物料 人员约束的可执行的主排程 但是 可惜的是 MPS确实是无约束的手工调整来应对变化 品种一多 再变化 频繁 就力不从心了 如果MPS都是不可执行的计划排程 那么依据它的 MRP就更不准了 MPS可以计划可以较粗 可以用RCCP分析来调整 MPS 65 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS和MRP的区别 APS和MRP APS是同步的 约束的 优化实时的计划 MRP是顺序的 无约束的 无优化的 批处理 的计划 66 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS和MRP的区别 67 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS解决企业管理难题 问题一 CTP能力可承诺客户要求交期是否可达成 物料的可用量和瓶颈能力可以准确承诺客户订单的交期 对提高客户 服务至关重要 问题二 是否可接受插单 会对已接订单造成什么影响 插单是不可避免的 插单势必导致物料和能力再分配 需模拟分析影 响原来订单的排程 问题三 在满足交期情況下是否能力利用率也能达到最优化 在满足交期情況下 按一定的约束规则向后排程和向前排程 优化计划 排程 问题四 计划排程是考虑产能力约束优先还是物料约束优先 在现有能力下 考虑物料约束 在现有物料下 考虑能力约束 也可以同 时考虑多重资源的约束 68 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS解决企业管理难题 问题一 CTP能力可承诺客户要求交期是否可达成 物料的可用量和瓶颈能力可以准确承诺客户订单的交期 对提高客户 服务至关重要 问题二 是否可接受插单 会对已接订单造成什么影响 插单是不可避免的 插单势必导致物料和能力再分配 需模拟分析影 响原来订单的排程 问题三 在满足交期情況下是否能力利用率也能达到最优化 在满足交期情況下 按一定的约束规则向后排程和向前排程 优化计划 排程 问题四 计划排程是考虑产能力约束优先还是物料约束优先 在现有能力下 考虑物料约束 在现有物料下 考虑能力约束 也可以同 时考虑多重资源的约束 69 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 问题五 产能负荷是否可以自动搜寻替代加工及替代工艺路线 计划产品自动分配到生产线和自动选择工作中心 对调度人员帮助非常大 问题六 客户 供应商的频繁变更 排程应如何快速回应 在供应链的环境下 必须要实时考虑客户的变化和供应商的变化 实时分析 预警 问题七 当品种改变时 物料的约束模拟和动态分配和替换 通常计划会因各种原因而改变 使品种的变化对物料的影响最小 能定义替 换规则自动计划替换物料 问题八 当品种排序时的模具调配时间的优化 在精益生产环境下 品种的排程顺序可以考虑换品种调配时间最小 实际上 在制造实践中 以上问题是不可回避的 从事生产第一线的生产管理者们都知道每天都被这些问题所困扰 那么 我们制造信息化如何应对呢 70 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS解决生产计划方面的烦恼 通过APS排程来缩短提前期 71 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS解决企业管理难题 通过小批量化 来缩短提前期 72 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS解决生产计划方面的烦恼 通过搬运的小批量化 来缩短提前期 73 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS解决生产计划方面的烦恼 通过正确的设定连接点 来缩短提前期 74 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS解决生产计划方面的烦恼 通过作业人员的排程 而降低成本 75 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS解决生产计划方面的烦恼 通过内准备外准备化来增大生产能力 76 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS解决生产计划方面的烦恼 通过瓶颈中心排程来增大生产能力 77 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS概论 1 什么是APS 2 APS在制造信息化位置与关系 3 APS的价值 4 APS的难度与挑战 78 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 为什么生产计划排程如此之难 多品种少批量的生产 混合排产难度大无法如期交货 太多 救火式 加班订单需要太多的跟催生产优先顺序频繁改变 原定计划无法执行库存不断增加 却常常缺关键物料生产周期太长 提前期无限膨胀生产部门往往成为市场表现不佳的替罪羊 79 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 为什么生产计划排程如此之难 1 相互冲突的生产计划排程的目标 满足客户交货期与生产成本之间的矛盾 产能最大化与浪费最小化之间的矛盾 库存成本最小化与客户需求的矛盾 批量采购与库存最小化之间的矛盾 2 复杂多约束的生产现场 复杂的工艺路径对各种设备的特殊需求各不相同 有限的生产设备 物料 库存 人员的约束 小批量多品种的生产模式 精益生产的多品种混排模式 80 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 为什么生产计划排程如此之难 3 动态变动的生产环境 临时订单改变 紧急插单的需求 产品流程变化 新产品研制流程的不确定性 机器设备故障检修 员工生病请假等 81 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS现在面临的挑战 APS运用和发展的的三个重要因素是1 速度性能 2 集成性 3 可视化 图 在性能方面 APS计算方式采用针对多核的并行计算方法 将使APS 的计算速度达到革命性的突破 在集成方面 对异构系统的集成方式已经从点对点的集成达到平台集 成总线的方式 在可视化图形方面 可以采用大型游戏的三维图形模拟仿真技术 改 变了传统的平面甘特图模式 82 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 APS现在面临的挑战 通用化的APS产品很难面面俱到解决各行业的问题 而且越是考虑的 行业多 越会导致系统参数很多 使用难度加大 系统友好性变差 计算效率降低 最终实施效果变差 传统的排程软件很难发展壮大 APS软件可以整合了工艺BOM 物料 需求计划 高级排程 产能预测 发运计划 甚至现场管理等一系列附加功能的综合体 APS软件一定要是平台化 可快速客制化修改 生产管理本来就复杂 多变 精细化的生产就更是复杂多变 如果不能快速客制化修改 则很难解决好客户的实际问题 APS高级排程解决之道就是APS集成MES 未来将会取代ERP中传统 的计划 生产模块 83 点击添加文本 点击添