智能制造系统设计 课件4.5 高级计划与排程APS

APS高级计划与排程一、浅谈对APS的理解二、APS排程运算三、APS算法介绍四、发展趋势与未来展望目录CONTENTS一、浅谈对APS的理解第一部分PART

01浅谈对APS理解什么是APSAPS全称为“AdvancedPlanningandScheduling”，中文为“高级计划与排程”。APS是供应链管理和生产计划的先进技术，它结合了计划、排程和优化技术。APS要满足资源约束;均衡生产过程中各种生产资源；在不同的生产瓶颈阶段给出最优的生产排程计划；实现快速排程并对需求变化做出快速反应APS四大基本约束要素工具工装设备人员物料基于众多约束要素，国际供需形势变幻莫测，对于制造业来说也加剧了生产的不确定性，订单的爆发，新生产线的投产，快速建设、启动新厂区，快速部署的挑战都催生着APS向着更强大的一代进化。APS运行原理图精确计划与排产制定计划策略模拟仿真分析评估派工单管理物料库存设备产能员工技能工装模具生产状态生产成本生产时间设备利用率按时交单率任务优先级计划操作任务任务更改操作任务策略更改生产任务设备维护任务APS三种模式基于订单任务Jobbased

;基于事件Eventbased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。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。基于模拟仿真模式基于TOC的模式和扩展基于数学建模制造业APS主要模块高级计划高级排产动态CTP/ATP1234主要模块高级模拟分析器供应链APS主要有五个模块组成：需求计划分销计划生产计划和排程运输计划企业或供应链分析配送计划运输计划供应链主计划工厂计划工厂排程需求满足供应商协同计划需求计划供应链战略设计APS具备的功能产能和物料共享之（BOMP）有限产能：依各制程工时，以其使用之设备资源，参考工作日历，自动错开，排出工作进度。自动排程（含后续之插单及生产异常状况）：以有限产能，各制令出货顺序，各制令限制条件（锁定，延后…），各制令生产完成进度，自动排出生产计划。提供并连结物料需求之进料日期以符合JIT：排出各制令生产上线时间，依各制令未完数量，提供物料计算各制令所需材料，并以各制令生产上线日期扣除进料检验日期作为各材料进料交货日期，若来不及进料之材料回复至排程，视情况依进料日重排。各机台皆能个别设定加班时间：配合出货日期，计算机自动显示需加班之设备资源，更改需加班之设备资源则出货日期自动提前。APS具备的功能替代设备自动更换以平衡产能缩短交期：遇有订单交期过晚或部份设备产能稼动率过低，系统能依所设定数据之各设备资源之替代性，并平衡各产能提高稼动率，自动更换制令之设备资源，达到订单交期缩短功能。生产异常调整并自动重排：任何异常状况如：缺料，提机，订单异动，插单，进度落后..等，给予依各以之之数字或时间，系统能自动且快速自动重排。生产计划能结合生产回报：生产部门依生产计划执行生产，依生产完成状况定时回报，系统更新各制令之生产进度，并以甘特图显示进度使易于辨别，固定时间将落后进度更新重排。配合生产现场环境和人员操作单纯化，提供BarcodeScanner，盘点机或连结机器信息，以提高数据输入之正确性。生产回报数据能提供绩效及差异分析：依据生产计划何时寄回报数据作各项管理性之不良率，停机，效率，工时分析及各项差异分析，已发现问题，并能藉由信息改善问题，提高产能效率，降低生产成本。二、APS排程运算第二部分PART

02APS排程运算APS的主要过程调整和保证承诺并达到目标调整和保证承诺并达到目标

2高级计划近期需要下达的订单3确认下达生成订单最优化的加工顺序4顺序排程分析今天需要完成的生产订单5精益执行1承诺工艺流程排产运算得到最佳生产计划和排产方案模拟分析进度追踪生产排序产能规划资源规划风险评估制定计划制定生产计划，包括生产目标、交货时间、库存、产量。对生产资源进行规划，确定生产过程中的资源需求和使用情况。根据生产计划和资源规划，计算每个设备的产能和能力，以便安排最优生产周期。生成最优的生产计划，包括工作流程、作业工序、操作流程等。实时跟踪生产进度，及时进行调整和处理。提高生产效率和优化排产方案。评估生产计划和生产进度中可能发生的风险，并制定应对措施以减小风险发生的概率。APS三、APS算法介绍第三部分PART

03APS算法介绍APS主要算法主要分四代：第一代：基于约束理论的有限产能算法。第二代：基于优先级等规则的算法、线性规划、基于启发式规则的算法、专家系统。第三代：智能算法、遗传算法、模拟退火算法、蚁群/粒子群算法、神经网络、遗传算法、紧急搜索法。第四代：智能算法融合人工智能动态调整算法，以智能算法进行静态排程，以多Agent代理协商进行动态调整。不同供应商以及不同行业采用的优化算法均不同！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: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。

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。基因算法，较适用于有大量的可能方案选择。穷举法是在所有替代的可能的方案寻找，较适用于较简单的供应链。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。四种简单算法比较1.最短工期2.最早交货期3.按照工期和交货期之间的距离4.CR值按照作业逾期天数为评价标准举例

作业需要天数交货期A56B1020C45D822E68四种简单算法比较企业在生产计划排程时，可以根据其计算能力选择合适的算法。1.按照最短工期的排程2.按照交货期先后排程3.按照工期和交货期之间的距离排程4.按照CR值排程，CR是英文criticalratio的缩写，可以翻译为重要比率。计算方法：交期减去目前日期之差额,再除以工期，数值越小表示紧急程度越高，

排程优先级高。正排与倒排正排指的是按照预定的算法尽可能紧前安排。倒排指的是尽可能紧后安排。正排与倒排对比正排的优点是设备和人会得到充分利用，

设备闲置或人员休息，也要等生产任务都完成后，可能会因为提前完成生产任务，没有到交货期不能发货而形成库存。

倒排的优点和缺点正好相反，倒排是在最后期限前完成任务，库存最小化，但前期人员和设备可能会有闲置。一般说来，当企业需要考虑上APS系统解决企业生产计划排程问题时，面临的情况都是多品种，小批量，设备能力不

足，需要更合理的调度安排。

在增加库存和浪费产能之间取舍，浪费产能造成的损失大大超过增加库存。若进行倒排，按库存最小化排产，若设备出现问题，势必造成延迟了交货期。设备产能浪费属于彻底浪费，

而增加库存造成的浪费则属于一种

临时的浪费，

如果当月积压了库存，

而下个月客户订单增加，

正好将这些库存利用，

避免了加班。四、APS发展趋势与未来展望第四部分PART

04发展趋势与未来展望APS能解决的排产问题1.通过APS排程来缩短提前期2.通过小批量化来缩短提前期APS能解决的排产问题3.通过搬运的小批量化来缩短提前期APS能解决的排产问题4.通过正确的设定连接点来缩短提前期APS能解决的排产问题5.通过作业人员的排程而降低成本APS能解决的排产问题6.通过瓶颈中心排程来增大生产能力APS能解决的排产问题7.通过内准备外准备化来增大生产能力APS能解决的排产问题APS运用和发展

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