在ERP的世界里实现APS——基于工厂的生产计划.docx

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1、在ERP的世界里实现APS基于工厂的生产计划（上） 先看一下生产计划的历史,现在与将来从二战以后,我们在生产计划上开发了很多生产计划系统,最早是用EOQ经济订货点系统,2-Bin双位系统,LP线性规划,在美国物料资源较为丰富,在生产管理上主要集中在人工的效率,产生了基于无限约束的MRP物料需求计划,在资源比较匮乏的日本开发出JIT看板拉式系统,主要集中在减少物料的浪费.在以色列主要关心关键资源的能力效率,产生了TOC约束理论以解决提高瓶颈的效率来整体提高企业效率. 在一些项目管理时间较长的制造环境下如(造船),美国海军设计出PERT计划评审技术/CPM关键路径法,MRP系统与财务的结合产生MR

2、PII制造资源计划系统来优化企业制造资源, 现在管理资源的领域已扩展到工程,人力资源,供应商,分销的ERP企业资源计划系统以整合企业资源.不幸的是,以上的系统都没有很好的解决企业效率的基本问题-能力约束.FCS有限能力计划利用TOC的原理,全面进行多重资源约束的优化计划.但是,仅仅能力约束还是不够的,还要下载自管理资源吧考虑物料的约束,需求的约束,供应商资源约束,运输资源的约束,分销资源的约束,财务资金的约束,即产生了APS高级计划排程系统,结合JIT和TOC的优势产生DFM需求流制造系统.企业的竞争是供应链的竞争,整合企业上游下游的供应链,使之形成供应链联盟,就需要用到SCM供应链计划.计划

3、演变示意图(来源于FCS 作者Gerhard Plenert, Bill Kirchmier)FCS有限能力计划已发展十多年,它的基本算法是:1, 基于订单任务(Job-based) 2, 基于事件(Event-based)3, 基于资源(Resource-based,TOC)APS高级计划排程的基本算法是:1,基于订单任务(Job-based)订单优先级计划 2, 基于事件(Event-based)资源利用率最大化计划3, 基于资源(Resource-based,TOC)瓶颈约束计划具体算法请参阅 4, 基于物料约束的可行的计划5, 基于历史,现在,未来的需求计划6, 基于供应资源的分销计划

4、7, 基于运输资源运输计划8, 基因算法计划-是未来的发展:一种自适应的学习的模式.起源于它的 在自然界的进化的行为,在程序里,建立一模拟个体的人类.在模拟的竞争环境,经历一进化的过程.它是基于生物基因繁殖,其计划主要是用生物基因的平行类推法,正在研究中.在ERP系统上如何实现APS实施生产计划与控制系统APS是相当复杂的.首先要有良好的计划:1,软件计划.2, 硬件计划.3,实施测试计划.4,培训计划.5,转换计划.要有良好的MRP与APS的理论知识,改变现状的决心及数据的准确性.APS的主要功能是基于资源,工艺流程,物料约束,进行生产计划排程.要与ERP软件进行集成.对ERP里的生产订单和

5、任务,及相应的生产活动,进行优化排程,产生生产订单和派工单,然后,导回到ERP系统.资源和工艺路径信息按照APS逻辑对每一个物料定义工艺信息,在物料组文件里,明确定义资源组和特别的资源如机器. 明确定义每一个工序的人工资源和班组的大小.工序号必须和资源子项一致,并且和物料联系在一起.外加工工序也要设置.次要资源也需要定义.考虑替换资源.准备时间.要设置准备时间距阵.在ERP里的虚项下面的资源子项需要重新设置工艺流程和工序号.订单与排程信息APS计划提供几种方法处理生产订单和计划信息.如:计算订单开始与结束时间: 可以根据批量,负荷,物料约束和计划规则自动计算开始日期和结束日期.这就取代了静态提

6、前期为动态提前期.机器分配: 对特别的机器要分配给一个工序,按机器的实际运行时间自动更新订单相关的工艺流程ODR(Order-depend Routing).车间文档: 车间文档能包括更详细的工艺信息.如次要资源和班组大小.派工单: 计划到小时和分钟.自动订单下达: 生产定单能基于计划员定义的参数自动下达.自动平衡主生产计划的负荷:主生产计划能被自动确认,平衡生产活动的负荷.订单任务状态APS逻辑提供几种方法决定未完成的工序和订单的剩余工作.这就意味着管理实际生产活动的方法会改变.在实施APS之前,要按APS的逻辑进行数据准备:资源:资源是反映发生在工序上的生产能力.资源也许是单一的机器,一组

7、机器或一组操作者.工作中心(Work Center) 通常定义为可互换的资源.其单位可以是HR-小时,MN-分钟,SC-秒, DY-天.资源类型:在ERP的物料主文件里需要补充定义资源类型:它们分为N-单一资源,I-无限资源, C-并发资源, G-资源组, P-共享资源. A-可调整共享资源, S-准备资源资源的成本数据也必须在ERP里管理.定义资源组: 把相似的机器定义资源组,在ERP的物料主文件里定义成组技术代码.然后,把每一个资源分配到资源组里.注意任何一个资源都可以分配给不同的资源组.资源轮班的型式: 一旦资源转入APS系统,普通资源,无限资源,并发资源就要分配为不同的轮班形式.对并发

8、资源可以定义容量,如重量,体积,长度.对共享和可调整的共享资源的定义它的可用时间和人数.如第一班和第二班也许人数不同.它们也可定义能力,对资源定义最大的订单数.APS可以根据班组大小,最大的能力来计划多批订单.资源清单(BOR):A, 序号:定义为工序号, 对所有资源子项定义为同一工序号:如运行时间,准备时间,主要资源和次要资源子项,替换资源子项. 如是物料约束的物料子项也要同样工序号.B,子项: 资源子项物料:1, 准备资源子项:通常是按订单的数量类型.在APS里可以设置准备工时矩阵. 2, 次要资源子项. 必须明确定义主要/次要标识.3, 替换资源子项. (仅对标准工艺).必须标识替换资源

9、子项,也避免 MRP与成本滚加.C,子项类型: APS只考虑制造物料和物料约束(购买和外加工) .在ERP的物料主文件里 定义是约束物料,包括虚项里的资源和物料.D, 生效/失效日期: 对替换资源设置为将来的生效日期,可避免MRP和成本滚加.导入APS后,不会考虑替换工序的生效日期.把标准工序导入APS,如工艺动态变更,用订单相关的工艺ODR实时导入APS.E,子项明细:设置主要资源/次要资源/替换资源.主要资源: P 次要资源:S.后缀一位数是工序顺序号P1-P5,S1-S5.如是平行工用”0”.替换资源: A,A0最高优先级,A1-5反映优先级顺序.当计划完成日期/时间或定单将超过延迟小时

10、,APS将用替换工序.那么,延迟小时是设置替换工序偏置.可以定义使用替换工序号的规则.Ax 意味APS可以考虑根据订单是否迟或早来采用替换工序.物料成本与价格: APS计划逻辑能基于可赢利,成本,价格来计划订单.在工艺明细设置价值策略.物料约束: (Take from Stock Kit) : 定义在一工序需要的配套子项. (Put to Stock Kit):定义从工序的产生的父项.APS根据产品结构的相关性来分配物料的约束.在实施APS时的处理方法:资源组的处理:首先,把一个资源硬分配给一工序,然后,定义一资源组包括一系列资源, APS就能自动的根据规则计划资源组内的资源上的工序.在一资源

11、组内,也可以把资源软分配给工序.就可以手工把工序移动给另外资源.可以定义一优先资源,APS首先自动计划优先资源上的工序.对于不同能力的机器可以分成不同的组.如处理LG(大),MD(中),SM(小)等等.对不同技能的人(班组)分成不同组.如处理:ME(机械班),EE(电器班), QC(质控组)等等.轮班形式的处理: 正常资源的轮班形式:1, 定义可用: 一资源或是100%可用(上班)或是0%(下班).如: 上班: 一班,二班,三班. 白班和夜班.加班.下班: 机器故障. 预防性维护.公司休假.给每一种形式一个有意的颜色.就可以容易识别出轮班的状态.2,定义每一独立的24小时的工作小时. 如单班工

12、序. 7天/每周3,定义一相关白班的轮班天数的重复轮班.如7天/周可以分配一周的白班(从星期天到星期六).你必须定义开始日期.定义有意义的轮班:标准5天/周. 夏季5天/周. 标准5天/周-星期四加班.4,把轮班形式分配给每一个资源.在定义资源的效率,计算加工时间.5, 为同步资源定义能力.如一次例外.如加班.全局例外:如国庆假.时间段的例外:如夏季轮班形式. 定义资源的替换轮班.对共享资源的轮班形式:1,不仅要规定可用期间,还要规定人数(班组大小).如,大的班组用于高峰季节.小的班组用于加班.等等.2, 定义每一独立的24小时的工作小时和班组大小. 如二班工序. 7天/每周3, 定义一相关白

13、班的轮班天数的重复轮班.如7天/周.可以分配一周的白班(从星期天到星期六).你必须定义开始日期.定义有意义的轮班:标准5天/周. 10人/组, 标准5天/周-10白班和7个夜班.4,把轮班形式分配给每一个共享资源.可以用效率分配给资源,计算加工时间.5, 为共享资源定义能力.能力反映最大的订单数并能同时作计划.一次例外.如在期间班组里有人生病,休假或有临时人员.全局例外:国庆假.时间段的例外:如高峰期间.用到大的班组.轮班形式. 定义资源的替换轮班主要资源和次要资源的处理:APS假设主要资源是主要计算的资源的加工时间.所以也需要设置分配次要资源的加工时间.对共享资源的次要资源需要特别的考虑:班

14、组人数: 对主要资源定义工序加工时间,计算主要资源班组大小和次要资源班组大小的加工时间之间的比率.如:共享次要资源的加工时间是0.75小时.主要资源的加工时间是0.25小时.其比率为3.这就意味着一个班组的3个人需要在一工序上.如果有一班组即另外的共享次要资源的加工时间是0.125,那么比例是0.125/0.25=0.5意味着只需要半个人在此工序上.因为共享资源不能作为主要资源, 但是作为重要资源的人工,我们可以把人工作为主要资源,定义成单独的人工作为无限资源类型.这是为了规定工序加工时间.共享次要资源的加工时间能决定班组大小人数.(基于加工时间的比率). 共享资源的处理一般来说,共享资源是定

15、义为人工.共享资源意味着在连续期间内完成工作不能包括下班期间.在工序期间,如有可用的,规定的人数.才能作计划.工序在下班之前,必须完成.共享资源的轮班形式需规定可用人数.就是说,每一个工序必须在下班之前完成.可调整的共享资源的处理可调整的共享资源可以处理变化的人数和跨越不连续的期间(跨越下班期间),在工序开始期间规定人数.但是,也可以在开始是人数较少.以后通过人数调整加工时间.无限资源的处理它是没有能力的限制,它一般用于外加工.对外加工的供应商假设没有能力约束,它的单位是用天.它也可用于内部的工序.如QA假设没有能力约束等等.也可用于工序加工的节奏.为了定义加工时间和所需计算的人数.你也可把工

16、时定义为主要资源,当做无限资源进行处理. 未完待续在ERP的世界里实现APS基于工厂的生产计划（下）（by AMT 蔡颖） 企业资源管理-ERP理论探讨综合 文档号:00.014.788 发布时间：05-09-2002摘要：仅仅能力约束还是不够的，还要考虑物料的约束，需求的约束，供应商资源约束，运输资源的约束，分销资源的约束,财务资金的约束，即产生了APS高级计划排程系统。在ERP的世界里实现APS基于工厂的生产计划(下）by AMT 蔡颖并发资源的处理:能同时处理多重工序.如烤箱或切割机.APS把一订单的并行资源和相匹配属性的工序计算一个最长的加工时间.有两种类型的并行资源:1,依赖订单数量

17、.2,不依赖订单数量.1, 如烘箱: 它是依赖订单数量的. 烘箱能装入很多重量一样的物料类型和需温度一样物料的订单,这主要取决于自定义的烤箱的容量(重量或体积).订单的容量需求取决于订单的数量.2, 如切割机.它的能力需求不依赖订单数量.切割机能装入很多重量一样的物料类型的订单,这取决于自定义的切割机的能力(宽度).订单的能力(宽度)是固定的.不取决于订单的数量.切割机的加工时间直接的受到订单数量的影响变化.当相同机器属性组的订单,有可能它们的加工时间不一样.APS取最长的加工时间.在同样的时间,把轮班形式和并发资源的能力分配给资源.注意定义的能力单位必须和每一个工序的匹配能力需求一致.就可以

18、对每一个并行资源设计模拟规则(时间偏置).APS逻辑是在偏置的天数之内计划一组的订单的完工期.在ERP的工序明细屏幕上,有两类关键信息.1,机器属性: 对工序定义并发资源的属性. APS在偏置的天数之内,计划一组属性一样的订单的完工期,2,机器能力:对工序定义并发资源的运行能力.当把相同属性的订单成一组,APS计划逻辑是在工序增加相同属性的数量,这是为了装载资源到它的能力.用户必须记住规定每一个工序的匹配能力需求和资源能力的计量单位要是一致的.平行工序的处理:APS在工序顺序号加上后缀号反映平行工序.如:10.1 和10.2就是平行工序.图: 平行工序必须定义为主要资源,可以有多个可选次要资源

19、和多个替换资源.重叠工序的处理:APS是基于工序号来计划顺序的.虽然有重叠工序偏置的工序允许后继工序提前开始. 重叠工序偏置可以定义为时间,数量.时间: 后继工序可以在消耗时间后开始.时间可以表示小时HR,天DY,分钟MN.或秒SC.数量: 后继工序可以在完成规定的数量后开始.把多重工序的每件运行时间乘上单位数量转成消耗时间.替换工序的处理:资源组:一个资源组允许你按照不同的资源建立替换工序(如不同的机器).按照资源组定义工艺流程.APS自动计划在一资源组里的可用资源.你可以对一个工序定义在资源组里的优选资源.在资源组里,APS可以计划分配订单给优选资源,然后,也可以手工移动工序到另外的资源.

20、对一工序的被动态分配的资源上载到ERP的ODB订单的BOR资源清单上,反映.实际工艺流程.对一个资源组的加工时间是反映平均加工时间.当平均加工时间不能有效的反映生产活动时,你可以用效率因子,为每一资源规定机器特别的运行效率.或着用资源运行时间矩阵或事先定义替换工序来处理不同的运行率.依赖订单的工艺流程(ODR):在一生产订单已经下达,你可以修正ODR来按照不同的资源或资源组定义的替换工序.在标准工序里事先定义替换工序的标志.替换工序的资源子项可以有不同的使用率.它可以拥有准备和次要资源子项.但它必须有同样的工序号,作为原始替换资源子项.它的有效日期必须在将来.MRP和成本滚加不考虑替换子项.一

21、个工序可以有多个替换子项.APS考虑按优先序号使用替换工序,有两种方法:1, 当订单延迟时,使用替换资源,当订单的计划完成日期超过替换工序偏置时间”延迟小时数)2, 不考虑订单延迟,使用替换资源.APS不考虑订单将迟或早.工序内的外加工的处理:在ERP里要用两个不同的子项定义外加工:1,供应商资源子项.为计划目的.2,采购物料子项.为成本/采购目的.供应商资源子项: 在ERP的物料主文件定义一无限资源,用运行时间记录,规定计量单位为天或小时,规定一最适合的外加工的时间,再定义物料成本为0.在APS里,分配一合适的轮班形式给供应商资源., 在ERP的单层BOM里定义供应商资源子项,在单层BOM,

22、其量类为每订单数量.反映消耗的天数或小时,并确定外加工工序的顺序号.采购物料子项:在ERP的物料主文件里定义一采购物料.结合外加工工序和父项物料.规定计量单位,反映成本和外加工的采购属性.在APS一般不定义这些物料的约束.建立BOM,反映材料成本和采购需求.用与供应商资源子项同样的工序号.拆分生产订单工序的处理:APS允许你手工拆分一订单的工序.为了工序能在多个资源上运行.拆分订单的工序结果是在两个工序上的数量的合计是一个订单的总数.一个定单的工序可以被拆分为多个.每一个拆分的订单继承原订单工序的工序属性和准备时间,并且每一个拆分的工序都有一个被分配的资源.APS可以把资源分配到一个拆分工序及

23、时上载到ERP里ODR依赖订单的工艺流程.准备时间与准备时间矩阵的处理对工序的定义准备时间有几种方法:1,资源子项的准备时间2,工序有关的准备时间矩阵.3, 资源有关的准备时间矩阵资源子项的准备时间:如果你只定义工序准备时间,就可以用准备资源子项和设置准备时间矩阵.物料约束的处理:1,定义约束物料: Take from stock kit : 定义在一工序需要的子项. Put to stock kit:定义从工序的父项结果.APS根据产品结构的相关性来分配物料的约束2,查询约束可以按物料编码报告物料约束.也可以按订单号报告物料约束.3,工具约束:工具子项反映关键工具作为资源,也可以作为约束物料

24、,如你可以定义工具产生约束,如工具维修,故障.瓶颈资源的处理:对资源定义为瓶颈,APS逻辑提供双向顺序计划.在瓶颈资源的计划工序执行.APS向前计划下一工序和向后计划在前的工序.在瓶颈资源里没有工序的订单将不计划.剩余未分配的订单可以用任何订单规则来计划.同时可以设定资源为永久瓶颈,临时瓶颈.你可以检查能力利用率,决定是否设定瓶颈工艺流程同步的处理因为APS与ERP是两个数据库,这就需要在这两个数据库进行同步数据处理.主要同步的数据主要集中在依赖订单的工艺流程(ODR),由工艺流程同步处理器实时处理从ERP下载数据到APS,再从APS优化的数据上传到ERP.计划订单同步的处理下载处理器自动处理

25、删除APS里的计划订单,避免在APS里有重复的订单.也可以自动改变或下达ERP的计划订单状态.主计划同步的处理APS也可以处理长期的计划.如果你想用APS逻辑来处理主生产计划MPS,那么,就把MPS的数据和一些相关的数据如标准工艺流程及资源,库存,采购接收等定义约束物料下载到APS系统,在APS里确定计划展望期(应大于ERP的计划展望期),进行有限资源排程,平衡过的MPS上传到ERP的MPS.在运行MRP产生采购计划,以满足主生产计划.在APS里反映的约束物料,就是需要加快的物料.ERP与APS集成示意图(来源于FCS 作者Gerhard Plenert, Bill Kirchmier)现在,我们拥有两套计划系统MRP和APS.谁先运行比较好?显然,应该先运行APS,快速解决ATP计划可用量,CTP能力可用量的问题,立即产生优化的,可信的计划.然后,上传到ERP,计算采购计划,进行业务处理作者简介: 蔡颖具有十几年以上生产制造，物料计划，工业工程，成本控制的管理经验、几十个ERP项目经验。AMT资深会员,现任Fourth shift 华南地区高级实施顾问。全文完