一文读懂APS与MES

广州精弘益企业管理咨询有限公司GuangzhouHLEANSYSTEMConsultingCo.,Ltd高级计划系统（AdvancedPlanningSystem）或高级计划与排程(AdvancedPlanningandScheduling)，分供应链级的APS和工厂级的APS。供应链级的APS侧重于SCP（SupplyChainPlanning）供应链计划的优化，包括网络配置计划、需求计划、库存计划、多工厂计划、供应计划等的优化。工厂级的APS侧重于交期承诺、计划与排产、加工顺序调度、物料准时配送等的优化。APS功能分高级计划AP(AdvancedPlanning)与高级排程AS（AdvancedScheduling）。每个APS软件供应商在AP和AS各有擅长，但其共同的特点是：1、各种资源约束的优化算法。2、基于常驻内存计算，计算速度快。3、可模拟Whatif..APS的优化算法主要分四代：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。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。广州精弘益企业管理咨询有限公司GuangzhouHLEANSYSTEMConsultingCo.,Ltd软件供应商选用不同的优化算法搭建自己的高级计划与排程系统软件，需要根据不同行业特点解决不同的场景问题来决定采用哪种优化算法。APS为离散行业解决多工序、多资源的优化调度问题。为流程行业解决顺序优化问题。为流程和离散的混合模型同时解决顺序和调度的优化问题。对项目管理与项目制造解决关键链和成本时间最小化问题。MES(ManufactureExecutiveSystem)制造执行系统，早期用于SFC（ShopFloorControl）车间控制，管理工作中心WC（WorkCenter）并下达派工单，主要靠手工汇报进度、工时、损耗。随着制造精益化，制造数字化，形成了MES制造执行系统，它包含了11个模块：1、工序详细调度。2、作业人员管理。3、生产单元分配。4、资源状态管理。5、产品跟踪管理。6、质量管理。7、文档图纸管理。8、设备维护管理。9、设备性能分析。10、车间数据采集。11、制造过程管理。主要管理车间的人机料法环，是精益生产的数字化系统，必须融入TPS（ToyotaProductionSystem）丰田生产系统和(Leanthinking)精益思想的MES。现在，MES仍不断进化，包含工厂级的APS的计划与排程和PCS工控的设备过程控制。PCS（ProcessControlSystem）过程控制与监督实现人、机、物互联。广州精弘益企业管理咨询有限公司GuangzhouHLEANSYSTEMConsultingCo.,Ltd是数字化工厂的核心，将前端产品设计、工艺定义阶段的产品数据管理与后端制造阶段的生产数据管理融合，实现产品设计、生产过程、维修服务闭环协同全生命周期管理。PLM把3D产品与工艺实时下达生产现场MES，并仿真将检验数据与产品模型标注，实现质量统计分析，预防质量问题发生。APS优化生产决策与执行。现场实时反馈，PCS把实做数据采集、联网、展现并实时返回PLM，有效应用到后期的维护、维修，产品改型、改进设计和制造。所以，有的供应商称为MOM制造运作管理系统。APS和MES在AS排产功能是重叠的。不过，现在的趋势是APS和MES、PCS融为一体，实现四个闭环：1、需求预测和订单承诺闭环。2、计划与排产闭环。3、排产与执行闭环。4、订单承诺与订单履约发货闭环。形成系统自治，自反馈、自决策。APS起源APS系统最初起源于制造商对于更好的时间安排和优化计划工具的需求。制造商几乎都需要更实时的,更灵活的生产计划系统。然而,在第一个APS系统发布以后，商务运行的模式开始发生了变化。所有制造商都意识到快速,积极响应客户需求的重要性。所以,最初APS系统的设计是用约束和列队模式的简单理论来解决瓶颈问题、工序顺序问题。然而，现在,却发生了改变。新的APS系统则能较好的处理业务级的优化顺序和及时修正反馈,以及物料与绩效需求的问题。同时也能在供应链的多地点之间提供精确的,实时的承诺计划。广州精弘益企业管理咨询有限公司GuangzhouHLEANSYSTEMConsultingCo.,Ltd年代以来，用数学方法进行精确计算来安排生产计划,就一直是一个传统的研究课题。线性规划作为管理科学的基础，在管理理论的教科书中比比皆是。数十年来，学院派的学者对这个课题的研究乐此不疲。但是现实世界太复杂，理论与实际存在较大的距离，即便使用大型计算机，也未取得可行的应用。随着MRP方法的诞生，生产计划管理领域就形成了两种方法或两种计划思想的发展道路，存在着并行的两种编制生产计划哲理：MRP法和数学解析方法。在20世纪80年代中期，改进的MRP,缩短了计划运行时间,开发了一种快速MRP的模拟技术。这种方法将复杂的生产作业模拟在独立计算机上,部分采用以常驻内存方式进行批处理运算，脱离了当时占业务计算支配地位的主机，使制造企业完成生产计划排程只用几小时而不是当时所公认的20多个小时。虽然当时的尝试并没有考虑计划的约束条件，但它已经成为一种新的计划与排程方法的开端。著名的OPT发明人以色列的科学家高德拉特(EliGoldratt)对APS的发展有显著的功绩。优化生产技术(OPT)本身就是一种根据能力的瓶颈实行计划的哲理，后来他又继续发展成为约束理论TOC(TheoryofConstraints)，开始在离散制造业的优化排序中应用，出现了第一批的APS系统公司和基于常驻内存运行的交互式的APS产品。1984年AT&T推出的Karmarkar’s算法，成为线性规划突破性进展，之后几乎被所有现代LP解决方案所采用。其后，新的APS计划与排程系统开发商，他们其中许多人具有数学或运筹学高级学位，花费多年的心血，将线性规划等优化方法适用化，实用化。广州精弘益企业管理咨询有限公司GuangzhouHLEANSYSTEMConsultingCo.,Ltd在新一代计算机技术的支持下，创造出几乎能在瞬间生成的优化计划程序，使理论化的数学解析计划方法达到了实用程度。这些新的软件包被称为APS引擎(AdvancedPlanningandSchedulingengines)。在MRP的鼎盛时期，先进的计划解决方案APS引擎的成熟，使生产计划方法的交替不可避免的发生了。因此,ERP也出现了继续完善和功能扩充以及改变ERP的功能和性质这两种发展趋势。基于约束的高级计划和排程技术的是真正供应链优化的重要引擎,她给错综复杂的供应链丛林中的企业以敏捷的身躯,来快速反应与适应激烈竞争切变化多端的市场。实际上有多种需求导致APS的产生。其原因如下:(1)、ERP的计划系统MRP/CRP的缺陷无法应对业务的发展。直到现在，对许多使用业务系统的人们来说高级计划APS还都是新的内容。(2)、APS的内部开发已经完成，技术已走向成熟，出现很多的供应商和产品的现象。(3)、许多咨询公司还没有涉足此领域,直到较好的产品和供应商出现。广州精弘益企业管理咨询有限公司GuangzhouHLEANSYSTEMConsultingCo.,Ltd(4)、人们对APS的定义来源于较广的工业领域。APS在不同的时间、不同的运用点渗透到不同的工业领域。当公司有能力管理自己的数据与业务时，实时、优化就显得更加的重要。流程行业最先使用APS技术，离散行业较后才使用。(5)、许多用相似的方案的供应商已经很积极的声明自己是APS供应商。(6)、对APS技术的贡献有APICS美国生产与库存控制协会、人工智能、计算机科学、决策支持系统、工业工程、物流、管理科学、运筹学和生产运作管理。每一个领域都有自己的术语。也导致了一些混乱。(甚至”计划”与”排程”都没有标准的意义)，这也造就了创造新工具的机会。APS已经从企业内部持续改善的优化工具到满足公司间协作的供应链新技术的进化。这个论题是JohnLayden,在他的《排程逻辑的进化》的文章描述的，让我们继续这个进化,看看有谁在此领域活跃了近二十多年。计算机出现之前的APS在计算机之前，一些关键的概念已经形成了。一个是甘特图，它让人们看到可视的计划并可以交互的更新。这个简朴的概念一直延续到今天,我们用有颜色的橡皮带、块、钉子和粉笔在墙上，广州精弘益企业管理咨询有限公司GuangzhouHLEANSYSTEMConsultingCo.,Ltd纸作标识。用数学建模的方式来解决计划问题的想法出现在至少在1940年。美国和前苏联让人们手工应用这一新的优化技术,它叫线性规划,运用它来解决与战争有关的后勤问题。1950-1960初，计算机已出现APS的进化已经和计算机的进步紧密相连了,在1950末或1960年初,许多大公司开始租赁计算机计算和购得大型计算机。计算机被用于研究计划问题的一部分,如优化几个关键的物料和能力的平衡,基于产品的需求与能力约束，或者找出批量产品的最低成本的配方。他们一般都使用线性规划的算法，其数学模型就象现在的小型的电子表应用程序(40-60个方程式和60-100个决策变量)。在此其间,有两个公司首先提供对计划的优化工具,他们是在1957成立的BonnerandMoore公司和1962年成立的HaverlySystems公司。优化的处理可以避免混乱,优化技术的严格实施是一个较好的解决方案或方法,保证找到对问题的”最好”的答案且智能的知道何时发生,多长时间发生。今天,我们使用优化技术常常是用于一个较简单的寻找提高的方法或方案且不能保证找到最好的方案。简单的寻找提高的技术叫启发式算法，它们经常用于时间的限制或容限.(在10分钟,找到最好的答案)。线性规划较适合严格的优化约束和识别约束,经常是对一个问题用于经济上如成本和收入的约束来决定”最好”的方案。1960中期-1970初计算机应用程序的进步广州精弘益企业管理咨询有限公司GuangzhouHLEANSYSTEMConsultingCo.,Ltd随着计算机的进步,人们有能力可以考虑更复杂的计划问题。先进的技术的工具可以考虑整个制造工厂和设置在最小化成本的运作且最大化利润。一些公司结合计算机程序对生产设备来优化他们的产品配方。人们也开始研究供应链分销问题，如公司EXXON开发程序来集成库存、采购、制造、分销管理。从1960初的几百个决策变量到1970的几千个变量，到1970年的后期的上万个变量，线性规划的这种技术也扩展到解决更困难的问题。如生产能力的决定,生产品种和生产线的选择和对分销中心的选址等。这些应用最早是出现在流程行业的计划层，许多大的化工公司如Amoco,Chevron,Exxon,Marathon和Shell都积极采购主机系统的计算机，部署到他们的制造工厂里,这些公司还采取了数据采集与集成数据的方法。由于业务的需求推动，优化技术较好的满足他们的许多流程和分销网络的特点。许多公司自己在大型机环境下开发自己的工具，开发线性规划的程序。也可以从几个供应商购买到。如IBM的MPS(后称MPSX),有些公司却使用现成的程序开发语言如Assembler,Cobol,FORTRAN,和PL/1是常用的开发语言。这些程序是以批处理的模式运行。计算机已成为解决排程问题的工具,模拟也被用于制造和分销设施的设计。模拟工具还开发成计算程序,按照能力和物料的消耗、顺序活动、计算批量可以得到排程的结果。可以对特别的排程问题进行开发的，且这些程序界面可以为用户交互使用。广州精弘益企业管理