基于高级排程的供应链优化

  一、高级计划与排程的基本概念  

  高级计划与排程(Advanced Planning and Scheduling，简称“ APS” )，是解决生产排程和生产调度问题，常被称为排序问题或资源分配问题。它是利用许多先进的规划管理技术，包括限制理论（Theory Constraints， TOC）、运筹学（Operations Research， OR）、遗传算法（Genetic Algorithms， GA）、限制条件满足技术（Constraint Satisfaction Technique， CST）等，在有限资源下，寻求供给与需求之间的平衡规划；同时，利用信息的储存与分析能力，以最短的期限，达到最有效的规划。 

  在离散行业，APS是为解决多工序、多资源的优化调度问题；在流程行业，APS则是为解决顺序优化问题。  

  APS通过为流程和离散不同模式建立混合求解模型同时解决顺序和调度的优化问题，从而实现制造关键链优化和成本时间最小化，对智能生产具有重要意义。  

  在ISA-95信息流架构设计中，APS能够起到计划指挥系统的中枢作用。通过与ERP、MES、LES等系统的有效对接，从企业销售订单输入进行优化计算，实现订单交期、高级计划、高级排产、执行闭环全流程信息闭环。

  二、传统制造业智能排产面临的困境  

  制造业CEO们在面对糟糕的履约情况时，经常质问供应链总监和CIO们：“面对每月上千个不同品种、每周、每天几百个不同交期的定单与客户的紧急插单，几十道工序，几千种物料……，我们生产计划指挥部怎么处理？”  

  这是一个很复杂的业务问题，核心因素就是多品种小批量的按单生产模式。这种模式的复杂性表现在：订单个性化定制、多品种并行、资源共享易出现瓶颈、定单变化和生产周期的不确定性、计划排程应变差、监控订单进度难、以及物料需求多变导致的缺料与采购供应延迟严重等方方面面。  

  所以，制造企业面临的新挑战是：随着外部环境的不断变化，生产管理的复杂度及规模性也发生了较大变化，必须能够迅速响应市场多样化和不确定的需求，快速提供多品种小批量的满足顾客需求的产品。

  准时、保质、保量和以最小化的成本制造满足顾客需求的个性化的产品成为生产管理的目标。

  三、利用APS进行供应链及制造优化 

  大多数工厂并没有达到实际状况的最佳运行状态。在需求不确定的多品种、小批量、定制化的生产模式下，必须从标准产品设计向定制产品甚至产品可重构性设计衍生；从批量生产向柔性制造甚至可重构制造系统进化。产品的多样性、生产系统的柔性、运作管理的快速反应能力即功能的变化、产能的伸缩、快速的交货导致系统越来越复杂。所以，当今明智的企业均选择了走向数字化、数字化转型、数字化重塑与柔性自动化、适应自治化的智能制造之路。 

  APS就是要解决： 

  （1）我们需要生产什么产品？  

  （2）决定每一个步骤所需要的时间？ 

  （3）安排计划每一步骤顺序和时间完成。 

  那么它是怎么解决的呢？  

  首先，APS使用分级计划，通过需求计划来产生预测，驱动主计划，然后寻找出最优的采购计划、生产计划与排程、运输配送计划。  

  其次，通过优化规则反复持续修正，识别出满足需求的成本效益最大化的计划方案。计划排程模型的强大之处在于变化可以从两个方向传播，如采购计划的变动和库存的约束到生产计划的可行性；可以探索各种“假设分析”，模拟不同的情景，从而发现物料短缺、故障及其它扰乱生产的情况下所造成的可能后果。系统可以根据目标来找出最优化的计划，使用各种算法规则来找出满足需求的最佳的计划方案。  

  APS系统不仅仅是排程，面对材料短缺、生产能力不足、不同的配送方式等问题它可以智能的应对，做出反应来保证已确定的需求。根据订单的大小、利润率、客户的重要性、延期交货的惩罚等等来区分订单的优先次序。

  四、适合智能制造的高级计划与排程解决方案：国睿信维APS系统 

  国睿信维自主开发高级排程解决方案——国睿信维APS系统，以运筹学理论为基石，总结二十多年制造业实践经验，建立了适合制造行业的智能模型库。  

  国睿信维APS中利用高效的数学算法，综合考虑全局最优，达到成本最小化、利润最大化等目标，快速找到符合所有约束的目标最优解决方案。基于系统平台，企业可以打造自己的供应链云数据平台，实现供应链上下游的高效协同，全面解决供应链上下游各环节业务协同的需要。

  国睿信维APS，充分考虑大型装备制造业的计划制定的业务特点，计划运算体系支持企业的年度预测计划、产能评估、生产主计划、生产排程、作业计划等不同层面的计算需求，并实现不同计算场景下的信息贯通，实现企业计划排程的全流程优化。 

  在企业OTD全流程的信息化管控流程中，国睿信维自主APS系统平台能够实现与上下游系统的有效信息对接，同ERP、MES、LES等系统均具备标准数据接口，从业务层面打通智能生产的信息流。

  国睿信维自主APS总体功能框架设计如下图所示：  

  首先对企业生产基础数据进行统一的管理，再通过对企业各环节计划排程影响因素进行数学建模，利用多场景的计划排程以及解决比较功能，求解出满足企业生产条件的最优排程计划，同时根据实际生产中的临时情况，及时的滚动求解，更新生产计划。 

  为满足企业整个供应链计划的管控，国睿信维自主APS系统平台也支持云部署的架构模式，将企业的计划发布至各级供应商，实现整个供应链的多级计划联动，确保物料的准确性，提升整个供应链的计划准确性，降低生产成本。

  五、高级计划与排程系统建设的价值 

  APS系统对企业计划排程、物料、车间管控等方面实现信息化管控，可以帮助企业合理、快速的调配生产物料、设备及人员等。通过对生产过程的实时监控，及时反馈生产进度以及生产过程中出现的一切异常情况，准确估算产能与库存，确保交货时间，提升企业信誉，并能够实现货物交期的可靠预测，从而提升企业的综合竞争力和灵活应变能力。