MES和APS选型20180601宁波 3-APS

MES和APS选型宁波市信息化促进会浙江智数云网科技有限公司章月洲目录Contents一制造系统运作管理基础二MES及选型三APS及选型1.1制造系统建模2.1MES定义和发展3.1APS定义和原理1.2生产运作管理技术及发展2.2功能分类及特征3.2APS建模及关键1.3智能制造和信息系统2.3典型企业需求、选型和实施3.3APS典型功能2.4MES成功实施因素3.4APS选型3.5APS成功实施因素2.1MES定义和发展时间下单日完工日订单周期MRP采购周期评审周期制造周期产中产前3.1APS定义和原理投料日1投料日2投料日3时间下单日完工日订单周期MRP采购周期评审周期制造周期3.1APS定义和原理排程计划物料控制投料日1投料日2投料日3Planninghelpsyoudecide计划WHATtomake做什么？WHENtomake什么时候做？WHEREtomake哪里去做？HOWMUCHtomake做多少？ProvidesinformationonMATERIALSrequired确定物料需求ProvidesinformationonRESOURCESrequired确定资源需求Worksdays,weeksandmonthsahead提前期：天，周、月（季度、年）3.1APS定义和原理1、为什么要计划？整个供应链中每分钟都有成百上千个决策需要制定和协调，这些决策的重要性不尽相同，既有相当简单的问题如“下一步各机床计划完成哪项工作？”，也有非常重要的决策如是否新开或关闭一家工厂。2、计划的定义一个决策越重要，就越需要更好地准备，这种准备工作就是计划。计划通过识别将来的各种可行活动，选择其中好的甚至最好的来支持决策。3、计划的过程1）认识和分析决策问题2）定义目标3）预测未来状况4）识别和评估可行活动5）最后是选择最优方案。4、计划的模型供应链非常复杂，有必要根据现实建立一个模型，作为计划的基础：建模：要尽可能简单、尽需要详细地表现真实，即简单而又不忽略现实中的重要约束。1）预测和仿真模型用于预测未来的状况，解释复杂系统输入和输出之间的关系，但它不支持从大量可行活动中根据标准来选择最优方案。2）这一工作通常由优化模型来完成，它与前者的差别在于增加了一个可用来求最大或最小的目标函数。3.1APS定义和原理3.1APS定义和原理5、计划周期计划不是一成不变的，计划的有效期受到预定计划范围的限制。当达到计划范围时，需要重新制定一个新的计划来反映当前供应链的状况。长期计划：这一层次的决策也称为战略决策。中期计划：决定常规运作的框架，特别是决定了供应链中流程和资源的总的数量和时间，其计划范围从6个月到24个月，考虑了需求的季节性变化。短期计划：最低计划层应当把所有活动明确为可供立刻执行和控制的详细指令。因此短期计划模型要求高度的详细和准确（范围在几天到3个月之间），受到来自上层有关结构和数量范围决策的限制。6、计划面临的困难第一，计划活动中常常同时有几个标准，目标之间存在冲突，各方案之间的优先选择也不明确第二，供应链计划的可行方案数量巨大第三，最难的恐怕还是处理不确定性7、计划的方法1）“滑动范围窗”（rollinghorizonbasis）的计划方法就是这种计划-控制-修改的交互实施2）更有效地更新计划的方法是面向事件的计划（event-orientedplanning）计划策略追逐式顺排均衡式倒排混合式瓶颈排生产模式MTOMTS策略3.1APS定义和原理生产模式MTOMTS高准交+短交期+低库存不断货+低库存3.1APS定义和原理计划策略追逐式均衡式混合式交货日+库存水位连续稳定生产追逐+均衡3.1APS定义和原理计划策略顺排倒排瓶颈排DBR倒排顺排3.1APS定义和原理Operation20Operation10工作任务需求日期释放日期Sequence3.1APS定义和原理0SequenceT计划期一知道需求，便开始编制执行计划尽管，可能无法在计划期内完成在很多情况下，会导致在制品库存3.1APS定义和原理计划期0SequenceT不空余产能堆积库存3.1APS定义和原理Operation20Operation10JIT开始日期Just-In-time（JIT）工作任务需求日期释放日期3.1APS定义和原理JIT计划期0T从计划完工时间开始，先确定最后一道工序将其它工序依次逆向编排到计划中完成工作所需的资源可能出现匮乏3.1APS定义和原理JIT计划期0T空余产能不堆积库存3.1APS定义和原理Operation20Operation10鼓缓冲运输缓冲采购缓冲Drum-Buffer-Rope（DBR）D工作任务需求日期释放日期时间时间库存/时间注：缓冲方式：库存、时间和产能3.1APS定义和原理D倒排计划期0T顺排不空余产能不堆积库存3.1APS定义和原理Schedulinghelpsyouwith排程HOWBESTtomake如何最好去做SEQUENCING顺序SYNCHRONIZATION同步性PRIORITIES,constraintsandconflicts优先顺序、约束条件、冲突MONITORINGExecution完工状态监控MANAGINGchange管理变更Worksminutes,hoursanddaysahead提前期：分钟，小时和天3.1APS定义和原理3.1APS定义和原理1967年13.1APS定义和原理23.1APS定义和原理3.1APS定义和原理实际的排程问题有以下特点：(1)复杂性由于装卸作业、装卸设备、库场、搬运系统之间相互影响、相互作用、每个作业又要考虑它的到达时间、装卸时间、准备时间、操作顺序、交货期等，因而相当复杂。由于排程问题是在等式或不等式约束下求性能指标的优化，在计算量上往往是NP完全问题，即随着问题规模的增大，对于求解最优化的计算量呈指数增长，使得一些常规的最优化方法往往无能为力。即便对单机排程问题，如果考虑n个作业而每个作业只考虑加工时间及与序列有关的准备时间时，就等价于n个城市的TSP问题。(2)动态随机性在实际的生产排程系统中存在很多随机的和不确定的因素，比如作业到达时间的不确定性、作业的加工时间也有一定的随机性，而且生产系统中常出现一些实发偶然事件，如设备的损坏／修复、作业交货期的改变等。(3)多目标实际的计划排程往往是多目标的，并且这些目标间可能发生冲突。将排程目标分三类：基于作业交货期的目标、基于作业完成时间的目标、基于生产成本的目标。这种多目标性导致排程的复杂性和计算量急剧增加。决定各工作站的工作负荷（workloading）决定工作之处理顺序（sequencing）排程是一种资源分配的决策活动作业排程（OperationsScheduling）为广义排程中的一种。在制造业中特别是指制造现场机台与工件间的安排。定义两个步骤：3.1APS定义和原理将各项工作分配至各工作站，它决定各工作站该负责之工作，让管理者将制令单安排至各工作站，同时兼顾各工作站间目前的产能负荷情况以及生产线平衡问题，但并未排定各工作站内的工作次序。又称派工（Dispatching），透过派工法则来决定在线执行顺序。排程可定义成一种短期计划，此计划关系着制造现场的制令单或拟作业之工作的作业顺序和时间配置，此定义说明排程是一序列的排序步骤。负荷工作3.1APS定义和原理零工型排程问题利用订单排序法则决定订单或制令的加工优先级，再按顺序高低逐一安排各制令的详细作业排程。以「JOB」为主的排程方法（Job-basedScheduling或Order-basedScheduling）运算逻辑是利用事件导向（Event-Driven）的仿真观念来描述制造系统的实际运作流程。以「事件」为主的排程方法（Event-basedScheduling）3.1APS定义和原理常见排程规则1随机法则（Random）等候在线的每一等待工作的选择是具相同机率。一般此法将作为与其他方法之比较基础。2先进先出派工法则（FirstComeFirstServed,FCFS）以首先来到等候线的工作为优先3最早交期派工法则（EarliestDueDate,EDD）以等候线中工作的最早交期者为优先4最短作业时间派工法则（ShortestProcessingTime,SPT）以等候线中工作的作业时间最短者为优先。5最小宽裕时间派工法则（LeastSlackFirst,LSF）宽裕时间是指交期减掉工作还需在机器上加工完成的时间。以等候线中工作的宽裕时间最短者为优先。6最小剩余时间派工法则（LeastWorkRemaining,LWR）以等候线中工作的仍剩余的加工时间最短者为优先。7关键性比率（CriticalRatio,CR）依照距离到期日剩余时间对剩余加工时间比率，最小者为优先。3.1APS定义和原理3.1APS定义和原理高级计划与排程(AdvancedPlanningandScheduling)。对所有资源具有同步的、实时的、具有约束能力的模拟能力，不论是物料、机器设备、人员、供应、客户需求、运输等影响计划的因素。不论是长期的或短期的计划具有优化、对比、可执行性。当每一次改变出现时，APS就会同时检查能力约束、原料约束、需求约束、运输约束、资金约束，这就保证了供应链计划在任何时候都有效。3.1APS定义和原理工厂3.1APS定义和原理3.1APS定义和原理3.1APS定义和原理3.1APS定义和原理3.1APS定义和原理3.1APS定义和原理3.1APS定义和原理Job工序资源组工序工序资源工作时间工作日历班次资源资源工作中心只计算成本机器、模具、人员等循环时间3.1APS定义和原理RM1020304050工作日历/工作时间/班次/产量Part0Part1Part2FG10CT1123451CT2CT3CT4CT5CT11前置+加工+后置主资源+辅助资源超级BOM：物料+工艺+资源3.1APS定义和原理准备生产等待准备生产等待缓冲物料准备好Mo1Mo2EPST展望交期预计排队时间预计转移时间预计转移时间最小排队时间预计转移时间EPSTMo1JOBEPST最早计划开始时间EarliestPlanningStartTime从BOM、工艺、库存、采购单获得一个最早开工时间前置期生产准备、生产、等待三个时间3.1APS定义和原理准备生产等待准备生产等待缓冲LPSTMo1Mo2LPST产品交货日预计排队时间预计转移时间预计转移时间JOBLPST最迟计划开始时间LatestPlanStartTime从产品交期日、产品的提前期推算最迟计划开始时间前置期生产准备、生产、等待三个时间3.1APS定义和原理APS：优化后的工序工单3.1APS定义和原理10%3.1APS定义和原理两级蕃茄酱生产流程模型（PPM）一个PPM至少由一个OP（operation）组成，而每个运作包含一个或几个活动（activities）。一个OP总是与一个基本资源相关（如搅拌池）。在一个运作中，活动的技术顺序（也称为优先关系）可以用箭头线表示，就如同在项目计划活动中一样，可以用【结束开始】、【结束结束】、【开始结束】、【开始开始】关系和最大最小时间距离来连接。这就允许非常准确地建立包括平行执行活动（重的活动）在内的两个生产活动之间的时间约束模型。3.1APS定义和原理标界线：连接两个生产流程模型（PPMs）一个顾客定单的计时、资源和物料需求可以通过有向标界线（Peggingarcs）连接相关的PPMs导出。有向标界线把一个PPM的输出物料（节点）与后一级PPM的输入物料（节点）连在一起。3.1APS定义和原理3.1APS定义和原理3.1APS定义和原理APS涉及的数学算法01运筹学方法04基于DEDS的解析模型方法07模拟退火法02基于规则的方法05基于排序的方法08禁忌搜索法03系统仿真的方法06启发式图搜索法09神经网络优化10遗传算法11基于智能的排程方法3.1APS定义和原理3.1APS定义和原理3.1APS定义和原理3.1APS定义和原理少量