0 引言
在激烈的市場競爭中，企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營思路已由“以產(chǎn)定銷”轉(zhuǎn)為“以銷定產(chǎn)”，以市場和用戶的需求為導(dǎo)向安排生產(chǎn)，特別是客戶需求的個性化與多樣化，面向訂單(Make to order，MTO)的生產(chǎn)方式成為制造企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的重要方式之一，該生產(chǎn)方式對企業(yè)生產(chǎn)排程的能力有較高要求。雖然目前國內(nèi)很多制造商企業(yè)都已采用ERP系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)管理，但傳統(tǒng)的ERP系統(tǒng)的生產(chǎn)管理存在許多固有的缺陷：如生產(chǎn)計劃排程建立在無限能力的假定上，生產(chǎn)的優(yōu)先次序只能根據(jù)交付期安排，計劃編制所需時間長，對計劃的調(diào)整工作十分困難；不能及時反映車間的實際情況和訂單的變化。這對于多品種、小批量和按訂單生產(chǎn)的企業(yè)顯然不太合適。為適應(yīng)市場多變的需求，尋找一種替代ERP的計劃模型勢在必行。高級生產(chǎn)計劃排程(Advanced Planning&scheduIing，APS)是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的革命性管理技術(shù)，是一種基于供應(yīng)鏈管理和約束理論的先進(jìn)計劃與排產(chǎn)工具。APS高級計劃排程系統(tǒng)從ERP的盲點(diǎn)發(fā)展而來，其考慮生產(chǎn)過程中的多種因素，如班次、產(chǎn)能、當(dāng)前負(fù)荷能力等，并能根據(jù)車間生產(chǎn)現(xiàn)狀實時對生產(chǎn)進(jìn)行調(diào)度的出現(xiàn)解決了ERP的計劃缺乏彈性的難題。本文利用APS理念，研究基于產(chǎn)能約束下的生產(chǎn)計劃排程管理系統(tǒng)的應(yīng)用。
1 生產(chǎn)計劃排程管理系統(tǒng)運(yùn)行流程
MTO型制造業(yè)企業(yè)生產(chǎn)計劃排程管理系統(tǒng)運(yùn)行流程分析如圖1所示。流程圖表達(dá)了從接受客戶訂單到完成訂單的整個過程，主要分為以下四個階段：生成主生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)計劃預(yù)排程、生產(chǎn)現(xiàn)場重排程、作業(yè)進(jìn)度管理。
圖1 生產(chǎn)計劃排程管理系統(tǒng)運(yùn)行流程圖
(1)生成主生產(chǎn)計劃：總計劃員根據(jù)銷售訂單的數(shù)量和交貨期，運(yùn)行SAP系統(tǒng)主生產(chǎn)計劃，經(jīng)粗能力平衡，將平衡后的訂單通過MRP運(yùn)算分解到各部門或裝配車間，形成主生產(chǎn)計劃。
(2)生產(chǎn)計劃預(yù)排程：根據(jù)生產(chǎn)線生產(chǎn)能力計算，確定計劃期內(nèi)選擇的每一張訂單的開工時間和結(jié)束時間，即給出每條生產(chǎn)線上訂單的加工順序。形成的生產(chǎn)進(jìn)度計劃通過直觀的甘特圖形給出。
(3)生產(chǎn)現(xiàn)場重排程：在生產(chǎn)實際中，經(jīng)常會出現(xiàn)因緊急插單、訂單取消、物料短缺、設(shè)備故障等意外狀況，造成執(zhí)行結(jié)果與原生產(chǎn)計劃的偏差。對于現(xiàn)場出現(xiàn)的意外情況，需要在現(xiàn)場快速調(diào)整生產(chǎn)任務(wù)，進(jìn)行現(xiàn)場重排程，以確保生產(chǎn)進(jìn)度計劃準(zhǔn)確執(zhí)行。當(dāng)偏差過大時，則需要重新編制生產(chǎn)進(jìn)度計劃直至修改主生產(chǎn)計劃。
(4)作業(yè)進(jìn)度管理：裝配車間完成生產(chǎn)作業(yè)后，通過條碼掃描，將生產(chǎn)訂單完工信息傳遞回生產(chǎn)計劃排程管理系統(tǒng)，系統(tǒng)按照一定的生產(chǎn)計劃周期對尚未完工的生產(chǎn)計劃進(jìn)行重新排程。
2 生產(chǎn)計劃排程管理系統(tǒng)(APS)功能設(shè)計
生產(chǎn)計劃排程管理系統(tǒng)功能模塊如圖2所示。
圖2 生產(chǎn)計劃排程管理系統(tǒng)功能模塊
2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)置
生產(chǎn)計劃排程管理系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)配置包含以下幾個內(nèi)容：
(1)定義計劃區(qū)域，生產(chǎn)線組和生產(chǎn)線的關(guān)系
一個計劃區(qū)域可以包含多個工廠和生產(chǎn)線組；一條生產(chǎn)線只能屬于一個生產(chǎn)線組；一個生產(chǎn)線組只能屬于一個計劃區(qū)域。其關(guān)系如圖3所示。
圖3 計劃區(qū)域，生產(chǎn)線組和生產(chǎn)線的關(guān)系
(2)生產(chǎn)線工作日歷
系統(tǒng)要求為每條生產(chǎn)線按班次創(chuàng)建獨(dú)立的工作日歷，在該工作日歷中定義生產(chǎn)線開始時間，結(jié)束時間、休息時間、開動率、借用能力等信息。
(3)生產(chǎn)線和物料的關(guān)系
生產(chǎn)線和物料關(guān)系用于定義以下內(nèi)容：物料可以在哪些生產(chǎn)線進(jìn)行加工或裝配；物料在不同生產(chǎn)線上的加工節(jié)拍，產(chǎn)品在不同生產(chǎn)線上進(jìn)行生產(chǎn)時的優(yōu)先順序。
2.2 基于產(chǎn)能約束的生產(chǎn)計劃排程
2.2.1 基于產(chǎn)能約束的生產(chǎn)計劃排程的業(yè)務(wù)規(guī)則所謂產(chǎn)能約束是將生產(chǎn)線的有限生產(chǎn)能力作為生產(chǎn)計劃排程的約束條件，即在限定的生產(chǎn)能力范圍內(nèi)進(jìn)行運(yùn)作。生產(chǎn)能力的公式為：生產(chǎn)能力丁=每日班次×每班工作時數(shù)×節(jié)拍×利用率。根據(jù)生產(chǎn)計劃排程管理系統(tǒng)運(yùn)行流程，結(jié)合本次生產(chǎn)計劃排程系統(tǒng)以產(chǎn)能作為硬約束，確定生產(chǎn)計劃排程規(guī)則為：
(1)以生產(chǎn)線最大瓶頸工序的生產(chǎn)節(jié)拍作為該生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍，不再考慮具體的每道工序的生產(chǎn)節(jié)拍；
(2)按照生產(chǎn)訂單的先后原則，預(yù)排加工順序；
(3)采用順排的邏輯進(jìn)行計劃排程，按開工時間進(jìn)行排程。
2.2.2生產(chǎn)計劃排程的算法本文研究的生產(chǎn)計劃排程管理系統(tǒng)是基于生產(chǎn)線有限產(chǎn)能約束下的生產(chǎn)計劃排程，并且采用順排的邏輯進(jìn)行排程。圖4為訂單在生產(chǎn)線上的排程在時間軸上的排序圖。
圖4 生產(chǎn)訂單在時間軸上的排序圖
按照生產(chǎn)計劃排程規(guī)則，生產(chǎn)訂單按照先到期先做的原則，對排程訂單進(jìn)行篩選排序，并以計劃排程開始時間作為排序在第一位的訂單的開始時間，以排序為第一位的訂單的完成時間作為第二位訂單的開始時間，以此類推，直至將所有需要排程的生產(chǎn)訂單排完為止。
假定生產(chǎn)線節(jié)拍為K1生產(chǎn)線利用率為A，訂單數(shù)量為Qi，訂單能力需求為
當(dāng)所排計劃訂單能力總需求小于生產(chǎn)線所能供給產(chǎn)能時，即
該計劃為可執(zhí)行計劃，否則，則需對計劃進(jìn)行重新排程
2.3 例外信息管理
對生產(chǎn)計劃進(jìn)行更新排程后，系統(tǒng)對排程結(jié)果進(jìn)行檢查，主要檢查生產(chǎn)訂單末件完工時間是否滿足訂單需求時間，如果不滿足，則將該訂單的警告標(biāo)識置為“Y”，并將例外信息插入例外信息表中。計劃員可通過計劃工作臺查閱訂單的例外信息，決定是否需要通過人工干預(yù)調(diào)整排程。
2.4 計劃工作臺
由于ERP系統(tǒng)對生產(chǎn)計劃的調(diào)整十分困難，生產(chǎn)計劃排程管理系統(tǒng)的計劃工作臺很好的解決了這一缺陷。計劃工作臺能為計劃員提供一個一站式的工作界面，計劃的調(diào)整、下達(dá)、取消、優(yōu)化以及作業(yè)進(jìn)度監(jiān)控，都可以通過計劃工作臺完成。
2.5 作業(yè)進(jìn)度監(jiān)控
為了將生產(chǎn)計劃編制與制造過程緊密、有機(jī)聯(lián)系一個信息平臺，利用條碼掃描技術(shù)，在車間完工工序設(shè)立條碼掃描儀。生產(chǎn)者每完工一個工件，即進(jìn)行一次掃描，其結(jié)果反映到生產(chǎn)排程管理系統(tǒng)，并直觀的體現(xiàn)在計劃工作平臺，計劃員可對現(xiàn)場作業(yè)進(jìn)度進(jìn)行實時監(jiān)控。
2.6 第三方軟件接口
通過接口表程序，實現(xiàn)ERP系統(tǒng)與生產(chǎn)計劃排程管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊，從ERP讀取生產(chǎn)訂單信息，將排程結(jié)果返回ERP系統(tǒng)。
3 結(jié)論
本文研究了基于產(chǎn)能約束下的生產(chǎn)計劃排程管理系統(tǒng)在MTO型制造業(yè)企業(yè)的應(yīng)用，彌補(bǔ)了ERP的多種不足之處，較好地解決了制造業(yè)企業(yè)實施ERP以來，長期困擾企業(yè)生產(chǎn)計劃模型計算不準(zhǔn)確的難題，同時也為敏捷制造的先進(jìn)生產(chǎn)模式的實施奠定了良好的基礎(chǔ)。
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本文標(biāo)題：基于產(chǎn)能約束下的APS管理系統(tǒng)的應(yīng)用研究
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