APS计划系统和生产排程系统的基本原理和排程步骤

APS高级计划与排程系统作为ERP和MES之间的桥梁，是承上启下的作用，用于协调物流、开发瓶颈资源和保证交货日期。APS系统包括需求和供应计划、运输和生产计划排程等各种供应链计划模块，下面主要介绍APS中生产计划排程模块的基本原理。

一、APS系统基本原理和排程步骤

APS高级计划排程是实时的、动态集成的、基于内存计算，主要用于车间订单工序的排程。是基于事件的有限约束排程，意味是实时的考虑目前的负荷和能力和材料供应等多因素。可以支持不同的优化方法，考虑基于规则的资源和工序选择如最少换装时间、最小闲散时间和尽可能的迟考虑排序的相关性等。

APS高级计划排程系统一般分三步：预见性排程，可以给一组订单预先准备优化的排程。响应性排程，可以在多变的环境中适应变化以维护可行的排程。交互性排程，可以用甘特图触摸屏手工拖拉工序排程调度。

生产计划排程的目的是为车间生成一个详细的生产计划，生产排产计划明确给出了计划范围内的每一个订单在所需资源上的加工开始时间和结束时间，也给出了在所需资源上订单的加工工序，生产排产计划可以通过甘特图和数据报表可视化查看。

二、排产计划生成

由车间模型生成排产计划的一般程序可简单地描述为下面6个步骤：

▊ 建模

车间模型必须详细地配置生产工艺、BOM物料构成和相应的资源约束，以便以最小的成本生成可行的生产计划。由于工厂制造产品的能力只受潜在瓶颈资源的限制，因此，我们只需对车间现有全部资源的一部分，也就是将可能成为瓶颈的资源，建立一个清晰的模型。关于建模方法的细节我们将在后面进一步阐述。

▊ 提取需要的数据

生产计划排程使用的数据来自ERP系统导入、EXCEL导入或者APS系统手工录入，数据主要包含物料、销售订单、主生产计划和需求计划等。生产计划排程仅利用这些模块中可用数据的一个子集，因此，在建立一个生产单元的模型时，必须指明它实际需要哪些数据。

▊ 生成一组假定（生产状况）

除了上述数据源中接收的数据之外，车间或生产单位的决策者或许对车间当前或未来的状况会有更进一步的预测和判定，这些信息在其它地方（如软件模块中）是不能得到的。或者，对车间的可用能力也可以有多种选择（如柔性的倒班安排等）。

因此，生产管理人员和计划员必须有能力修改数据和建立某种生产状况（见图3中的第三步，点划线框表示这一步必须由决策人员执行，并且是可选的）。

▊ 生成一个（初始）排产计划

在有了模型和数据之后，就可以针对给定的生产状况，利用线性规划、启发式算法、基因算法和遗传算法等各种复杂的优化方法来生成排产计划。这项工作可以一步完成，也可以通过主、子两层计划（先主生产计划，后详细的子排产计划）完成。

▊ 排产计划分析和交互修改

如果生产计划通过两级来完成，即主生产计划和子生产计划。在生成一个详细的子生产计划之前，先生成综合资源的上层主生产计划，生产计划员和管理人员首先要对这个主生产计划进行分析。如果主生产计划不可行，生产管理人员和计划员可以通过调整资源和约束条件来平衡生产能力（如增加班时、人员或指定不同的加工路径）。这比修改单个资源上的加工工序（下层子生产计划）更加容易。

APS高级计划排程系统采用了业务监控管理的技术，如果出现问题和不可行性（如超过订单交货期或资源过载），APS系统就会发出警告通知。这些警告通知首先被“过滤”，只有正确的警告被传递到供应链中相关部门。

此外，针对已排出的生产计划，还可以通过决策者的经验和知识进行自定义调整。当然，为了提供真正的智能决策支持，修改次数会受到一定的限制。

▊ 生产状况核准

当决策人员确定已经评估了所有可选方案时，他将选择那个最佳生产状况的排产计划去执行。

三、排产计划更新

生产计划排程假定所有数据是确定已知的，也即决策状况是确定的。尽管这是一个理想的假设，但对一些时间段还是可以进行调整。为了处理不确定性（例如非计划的生产率变化或未预料的资源停工），软件工具允许监控人们假定发生在车间的变化，并生成一个更新了的期望的订单完成时间。这些变化是否大到需要重新优化排程将基于决策者的判断。在一个计划实际交付车间实施之前，可以通过提供大量的可选状况的生成和测试能力来帮助决策者的判断。这种方法也称为仿真，目前的APS软件工具都提供仿真手段。

在这里要提到的另一个特征是两步计划方法，也称为增量式计划。假定有一个新的订单到来。如果它落在生产计划排程的计划范围内，这个新客户订单可以插入到它所需资源上已排好的订单中。在现行排产计划中寻找时间空隙，以便新定单的排程只须做微小的调整。如果能维持排产计划的可行性，那么就能导出新订单的一个计划交货期，并反馈给客户预计交货日期。