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1、APS高级计划与排程APS 高级计划与排程关于高级计划的工艺流程网络基础理论探讨PRM(流程资源管理)是整套关于工艺流程网络的处理以及自动生成计划的理论 体系。与以往的计划理论有本质上的不同。直接体现这套最新理论的生产管理、 项目管理软件是,小吉星PRM1.0?。这个软件的主要基础理论如下:1, 工艺流程包含物料理论:工艺流程中的每个工作都带有所需物料以及产出物料的信息,所有工作之间用 逻辑关系连接在一起的同时,所有工序的物料信息也连接组成物料流程图。工艺 流包含物流,这是一个重要的PRM基础理论。这个理论的提出否定了长期用于 ERP的BOM图的方法,以及JIT的方式,以单一的工艺流程代替以前
2、分别存在 的工作流和物流。这样计算出来的物料信息同时包含了工序的全部信息,特别是 有了精确的投料和产出的时间,对于生产过程控制、库存管理、企业减少资金占用 意义重大。2, 工艺流程的物料投入产出和中间品理论:每道工序的需求物料,首先从上道工序的产出物料中寻找,没有或者数量不够 的,形成物料需求;每道工序的产出物料,首先满足下道工序的物料需求,没有被 下道工序的物料需求所吸收的,形成物料产出。上道工序产出的被下道工序完全 吸收的物料,是中间品。这样在一个流程中通过对每道工序投入产出物料的设定 就很容易就定义了整个流程的物料需求和最终产出,可以满足多种需求。3, 资源理论:在PRM中,资源必须附加
3、在工序身上,附属于工序。所以一个资源的出现, 一定是以某个工序为前提,不存在独立于工序的资源。资源分成三种类别,第一 是约束资源?,它的定义是: 在一个时间只能被一个工序占用的约束条件。约束资 源形成了工艺流程在工作时间上的限制。比 如一个约束资源已经被某个工艺流程 计划所占用,相当于限制了其他占用该资源的工艺流程的工 作时间。第二是成本 资源?,定义是:给工序带来成本耗费的所有占用?。比如一个工序对 厂房的占 用、租用设备的占用等等,这种占用没有时间上的约束,但是造成成本增加,是为 了计 算工序成本专门设定。第三种很简单,就是兼有约束资源和成本资源两种性 质的资源。这才是最 常见的资源,比如
4、一般的机器设备、人员班组等等。无论哪种类型的资源,给它一个单位时间成本?,只要乘以预计工作时间,就 可以计算出 预计成本?;乘以实际时间,得到实际成本?;有了这个资源的每月财 务费用以后,除以它 的总工作时间,再乘以每道工序的工作时间,就可以得到最 接近于实际发生成本的分摊成本?。 这种成本计算方法,可以解决企业里常见的 产产品实际成本搞不清楚的问题。4, 逻辑关系理论1一个工艺流程体系内,每道工序都可能与其他任何一道工序发生逻辑关系。逻 辑关系分成四 种类型:结束开始、结束结束、开始结束、开始开始。最终的计划必 须满足所有这些逻辑关系。 一个工艺流程中的所有工序之间的逻辑关系不允许发 生循环
5、、矛盾或者逻辑冲突。5, 强制连接理论: 工序之间除了逻辑关系以外,还有一种特别的关系:允许或者不允时间间隔。如果两个工 序之间不允许时间间隔,那么他们就相当于被强制连接在一起;如果允 许时间间隔,那么他们之 间可以间隔任意时间。最终计划必须满足这个要求,这 在解决混合型企业的生产计划中经常遇到。这个理论很重要,因为在老的 ERP 和项目管理概念中,流程型就是工作必须 连续进行不允 许有时间间隔,比如化工、制药,他们的技术特点是化学处理,过 程必须连续;离散型就是允许 时间间隔,一般是物理加工,如生产汽车先生产车身 再入库等到组装时候再拿出来。在 PRM 中, 这些都简单归结为是否强制连接。6
6、, 最小间隔时间理论 这也属于工序之间的一种关系,针对这种情况:两个工序无论他们之间是何种 逻辑关系, 是否强制连接,他们的时间间隔必须保持一个最小时间数值。这个理论与强制连接理论和逻辑关系理论组合在一起,可以满足实际工作中的 各种复杂情 况,比如在两个工序之间设定:最短间隔时间、固定间隔时间、最长间 隔时间、一定范围内的间 隔时间等等。这从根本上保证了无论多么复杂的工艺流 程或者工作流程,都可以被 PRM 系统所接 受和处理。以上所有理论的一个直接结果就是否定了原来 ERP 领域里的流程型、离散 型、混合型生产 企业的概念,变化为工序方式?与非工序方式?生产企业的概 念,目前的小吉星 PRM
7、 只针对 工序方式?,对于非工序方式生产过程的理论和处 理,预计将在小吉星 PRM4.0 以上版本出现。7, 最优计划理论:PRM最终的结果是产生一个计划,这个计划必须满足两个条 件,第一;符合所 有的限制条件,主要是符合 1)逻辑关系、2)强制连接条件、3) 资源约束。第二:这个计划必须保证在最短时间内完成整个流程。PRM的最优计划 理论保证了它所产生的计划是可行的和最优 的。8, 关键路径理论 以前的关键路径理论都是在整个流程中寻找一条时间最长的工作过程,这在PRM 系统中由 于多种逻辑关系和强制连接理论的存在已经失去意义。在 PRM 系统 中对关键路径的定义是:工序 时间增加将导致整个流
8、程的最短时间延长的所有工 序,以及这些工序组成的工作流程。这个关键路径理论直接与最优计划理论联系,以最直接的方式回答了实现流程 最优的关键 工序,以及如何才能优化工艺流程,有很大的实用价值。9, 资源排序理论: 一个资源如果在一个工艺流程中被引用两次或者两次以上,那么它在这个流程 中就有以下两 个问题需要解答:第一,在最优计划?的前提下,该资源的使用会不 会发生冲突,也就是问: 这个资源能否满足在最短时间内完成流程的要求,如果不 能满足,那么解决办法有两个:1)增 加资源、2)打破原有的最短时间,增加流程整 体时间,以便让该资源能先后完成所有工作。第 二:如果满足要求,按照什么顺序 执行才能满
9、足要求。这个顺序可能有很多个,用户必须能看到 所有排序方案,每 个排序方案将对应一种不同的最终计划,用户在所有方案中选择一个,就可以 按 照这个排序方案完成计划。210, 自由时间理论:在最优计划中,每个工序包含了最早开始时间以及最迟结束时间。如果这两个 时间的差大 于该工序的工作时间,那么这个工序不必固定于一个特定时刻开始, 而可以在一段时间内任意开 始,相当于有了时间上的自由。因此称为自由时间。 自由时间分为两种,第一种:如果这个工序 在它的自由时间范围内任意移动,而不 影响其他工序的时间参数(最早开始和最迟结束时间), 那么这个自由时间就是绝 对自由时间?。第二种:如果这个工序在它的自由
10、时间范围内的变动, 影响到其他 工序的时间参数,那么它就是相对自由时间?。相对自由时间?在实际工作中将导致计划的不确定性,它只是理论上存在的自 由,是不 可执行的。绝对自由时间则是简单、可执行和可操作的,而且是后面柔 性排程理论的基础。因此, PRM 有一个重要的结论,绝对自由时间允许作为计划 的最终结果,相对自由时间不能作为计划的 最终结果。消除相对自由时间的办 法,就是用户必须给出该工序在它的自由时间范围内的确定时 间,相当于放弃自 由时间,并计算在这种情况下其他工序的时间参数的变化。牺牲一个工序的相 对 自由时间,一般可以换取其他工序的绝对自由时间。用户可以根据实际需要选择不 同的工序保
11、 留绝对自由时间。只有这样,才能得到一个内容明确的、可执行可操 作的最终计划。11, 工艺模型与排程理论:一个项目或者企业生产过程,一般的工作方式都是多个流程同时存在,很少在 一段时间只 进行一个单独的工作流程。一个工作流程如何与其他工作流程互相影 响,这是制定工作计划上的 一个关键问题。在 PRM 理论中存在两种方法。第一种: 把新的工艺流程与已经生成计划完毕的工 艺流程合到一起,形成一个整体的大工 艺流程,再对此流程进行计算,得到全新的整体计划。第 二种:原有的计划不再 动,新计划在老计划基础上加入,找自己的位置。第一种的优点是做到了多个计划的整体最优,但是操作起来比较复杂。第二种 方式优
12、点是 操作简单,但不保证是整体最优。一般,大型项目的计划可以采用第 一种方式,企业日常生产计 划采用第二种方法。第二种方法的核心是工艺模型的 下达和排产。在 PRM 中,把工艺流程的最优计划结果保存起来就是工艺模型。工艺模型中 没有具体时间, 只有相对时间,也就是工序与工序之间相对的开始时间。给一个 需求的时间点,把工艺模型与这 个时间点上的原有计划进行对比,把所有相对时 间都转化成为具体时间,这就是工序排程。工序 排程必须满足以下要求:1)资源不 发生冲突、2)排程结果距离需求时间最近。排程结果也就是 PRM 的最终结果。在企业生产过程中,它就是生产作业计 划,在一般性的 计划中,它就是最终
13、的工作计划或者行动计划。这个最终结果既 体现了工艺模型中的最优计划(资 源不冲突、时间最短),也体现了新计划与已有 计划的资源不冲突、新计划时间最接近需求时间。而且,从这个结果上还直接体 现了资源的最大能力。老的统计资源能力的方式一般是:在一段时 间内能生产多少 产量;而在 PRM 中,资源能力的体现方式是:完成这些工作最早在什么时间,或 者 最迟在什么时间。12, 可代替资源理论:在前面的工艺模型与排程理论中,模型下达过程的排程最重要的就是新计划中 的资源是否与已有计划冲突。如果冲突,新计划就必须推迟或者提前。这在只有 一个同类资源的情况下是必然的。但是实际情况是:资源之间经常是可代替的,这
14、 个资源被已有计划占用了,还有其他的资源可以代替它,不用改变时间。这就是 排程中的可代替资源理论。这个理论允许一个资源建立它的替补资源?序列,一旦在排程中该资源被已有 计划占用发生冲突了,就调用替补资源,如果替补资源还是被占用,就继续调其 他的替补资源,直到最终3找到一个或者找不到可以代替的资源为止。这个功能最大限度利用了一切可利 用的资源保证计划时间最接近需求时间。13, 柔性排程理论:在前面的自由时间理论中已经介绍,工艺模型中允许绝对自由时间的存在,在 排程的过程中,也按照尽量保留自由时间的原则进行排程。结果是:计划中包含自 由时间。这对于排程过程来说是非常重要的。由于自由时间的存在,一个
15、工作可 以在一定范围内移动。在新计划与已有计划在资源上发生冲突的时候,PRM首先 考虑:是不是可以利用自由时间,通过在自由时间范围内移动 工作来安排新的工 作,并自动计算最优的移动方式。最大限度利用一切可利用的时间。这个理论 与 可代替资源理论一起保证了资源能力的准确性。14, 成本管理理论:PRM 中,每一个资源都有单位时间成本数值,根据这个数值可以很容易计算出 预计成本。而 且在计划的执行过程中,每个工序都有详细的时间记录,根据这个 很容易计算出理论实际成本。 在某个或者某些资源的财务成本统计出来以后,把 这个最终实际成本除以理论实际成本,得到分 摊系数,再乘以理论实际成本,就 可以得到分
16、摊后成本。一个工艺流程所有的资源都计算出分摊 后成本,这个流程 的总成本就可以得到,这个数值是最接近实际成本的。15, 二级工艺流程理论:前面说的工艺流程,都是把工序按照逻辑关系组织和连接在一起,形成一个工 序网络, 其中每道工序都包括了物料、时间、资源等相关信息。这样的工序网络 可以称为一般工艺流程, 也可以称为一级工艺流程?它的特点就是组成工艺流程 的基本构成要素是工序?。但是有的 时候,我们需要把这些由工序组成的一级工 作流程?当成一个小工序一样,也按照如此方式组 合起来,形成网络结构,这也是 工艺流程,进行计算也可以得到计划。这样的工艺流程的特点就 是,它的组成基 本要素不是工序,而是一级工艺流程,相当于把一级工艺流程组合成更高一级新 的工艺流程,称为二级工艺流程。这也相当于把一些小的计划打包,再用这些小计划包?形成更高一级的计划。 先有大的粗 略的计划,再有小