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1、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,2.1 MES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,3.1 APS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,3.1 APS定义和原理,排程,计划,物料控制,投料日 1,投料日 2,投料日 3,计划,3.1 APS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
2、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
3、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。,3.1 APS定义和原理,计划,3.1 APS定义和原理,计划,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
4、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”（rolling horizon basis）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-oriented planning）,计划策略,追逐式,顺排,均衡式,倒排,混合式,瓶颈排,生产模式,MTO,MTS,策略,3.1 APS定义和原理,计划,生产模式,MTO,MTS,高准交+短交期+低库存,不断货+低库
5、存,3.1 APS定义和原理,计划,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,3.1 APS定义和原理,计划,计划策略,顺排,倒排,瓶颈排,DBR,倒排,顺排,3.1 APS定义和原理,计划,Operation 20,Operation 10,工作任务需求日期,释放日期,Sequence,3.1 APS定义和原理,计划,0,Sequence,T,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,3.1 APS定义和原理,计划,计划期,0,Sequence,T,3.1 APS定义和原理,计划,Operatio
6、n 20,Operation 10,JIT 开始日期,Just-In-time（JIT）,工作任务需求日期,释放日期,3.1 APS定义和原理,计划,JIT,计划期,0,T,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,3.1 APS定义和原理,计划,JIT,计划期,0,T,3.1 APS定义和原理,计划,Operation 20,Operation 10,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,3.1 APS定义和原
7、理,计划,D,倒排,计划期,0,T,顺排,3.1 APS定义和原理,计划,排程,3.1 APS定义和原理,3.1 APS定义和原理,排程,1967年,1,3.1 APS定义和原理,排程,2,3.1 APS定义和原理,排程,3.1 APS定义和原理,排程,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
8、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
9、（work loading）,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（Operations Scheduling）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：,3.1 APS定义和原理,排程,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
10、时间配置，此定义说明排程是一序列的排序步骤。,负荷,工作,3.1 APS定义和原理,排程,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-based Scheduling或Order-based Scheduling）,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-based Scheduling）,3.1 APS定义和原理,排程,3.1 APS定义和原理,排程,3.1 APS定义和原理,APS,高级计划与排程(Advanc
11、ed Planning and Scheduling)。 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。,3.1 APS定义和原理,APS,工厂,3.1 APS定义和原理,APS,3.1 APS定义和原理,APS,3.1 APS定义和原理,APS,3.1 APS定义和原理,APS,3.1 APS定义和原理,APS,3.1 APS定义和原理,
12、APS,3.1 APS定义和原理,APS,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,3.1 APS定义和原理,原理,RM,10,20,30,40,50,工作日历/工作时间/班次/产量,Part0,Part 1,Part 2,FG,10,CT1,1,2,3,4,5,1,CT2,CT3,CT4,CT5,CT11,前置+加工+后置,主资源+辅助资源,超级BOM：物料+工艺+资源,3.1 APS定义和原理,原理,物料准备好,Mo1,Mo2,EPST,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
13、队 时间,预计 转移时间,EPST,Mo1,JOB,3.1 APS定义和原理,原理,LPST,Mo1,Mo2,LPST,产品交货日,预计 排队 时间,预计 转移时间,预计 转移时间,JOB,3.1 APS定义和原理,原理,APS：优化后的工序工单,3.1 APS定义和原理,原理,10%,3.1 APS定义和原理,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
14、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。,3.1 APS定义和原理,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（Pegging arcs）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。,3.1 APS定义和原理,原理,3.1 APS定义和原理,原理,3.1 APS定义和原理,原理,3.1 APS定义和原理,原理,3.1 APS定义和原理
15、,原理,3.1 APS定义和原理,原理,3.1 APS定义和原理,原理,少量 多样,计划和排程,需求,产能,设备,人力,模具,物料,多 样 化,多 区 域,多 变 动,快变化,短交期,What-if,KPI,派工单,交期需求,效率最佳,工厂模型,优化算法,3.1 APS定义和原理,原理,3.1 APS定义和原理,建模,ERP/MES 读取数据,生成一组假定（生产状况）,生产一个（初始）排程,排程分析和修改,生产状况核准,发布/执行，直到一个“事件”重新优化,1,2,3,4,5,6,计划和排程过程,原理,3.2 APS建模,建模,3.2 APS建模,建模,3.2 APS建模,建模,3.2 APS建模,建模,3.3 APS典型功能,订单管理,库存及分配,约束管理,排程和优化,KPI&分析,功能,订单管理,库存及分配,约束管理,排程和优化,KPI&分析,3.3 APS典型功能,订单管理,库存及分配,约束管理,排程和优化,KPI&分析,订单管理,库存及分配,约束管理,排程和优化,KPI&分析,3.3 APS典型功能,订单管理,库存及分配,约束管理,排程和优化,KPI&分析,3.3 APS典型功能,订单管理,库存及分配,约束管理,排程和优化,KPI&分析,3.3 APS典型功能,订单管理,库存及分配,约束管理,排程和优化,KPI&分析,3.3 APS典型功能,设置What
