如何高效理解APS（消费方案排产）核心算法？

如何高效理解APS（消费方案排产）核心算法？

很多中小企业的生产特点为多品种、小批量。对于多品种、小批量生产模式的企业，生产计划排程是个难题，因为品种多，计算量大，而批量小又会导致换线频繁。您的企业是否遇到以下困扰：资源利用率太低、频繁的计划变更、交货不及时、库存成本高等问题，可以来了解一下APS系统应运而生，恰好能解决这些问题。
狭义的APS是指专门用于生产排程和生产调度的系统，即高级计划与排程(Advanced Planning and Scheduling)，广义的APS包含了企业资源计划（ERP）系统的相应功能模块以及通过固定格式设置好的电子表格。 由于ERP中的APS模块和排产用的电子表格功能有限，很难实现大规模复杂的运算，所以一般情况下，大家所谈的APS系统是指狭义的APS系统。
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APS自动排产介绍
APS主要用于均衡供应链与生产过程中各种资源，在不同的供应链与生产瓶颈阶段给出最优的生产计划与排程，实现快速计划排，并对需求变化做出快速反应。
目前，市场逐步走向个性化、以销定产模式；生产逐步以多品种小批量形成存在。对于离散制造行业，APS是为解决多工序、多资源的优化调度问题，而对于流程行业，APS则是为解决顺序优化问题。APS通过为流程和离散的混合模型同时解决顺序和调度的优化问题，从而对项目管理与项目制造解决关键链和成本时间最小化，具有重要意义。
总结起来，APS高级计划排程系统就是通过综合考虑产能、工装、设备、人力、班次、工作日历、模具、、委外资源、加工批次等约束，主要解决“在有限产能条件下，交期产能精确预测、工序生产与物料供应最优详细计划的问题。APS排产系统制定合理优化的详细生产计划，并且还可以将实绩与计划结合，接收MES制造执行系统或者其他工序完工反馈信息，从而彻底解决工序生产计划与物料需求计划难做的问题，APS排产系统结合ERP、MES、PLM等系统提供数据支持，高效实现生产计划滚动排产，是企业实施JIT精益制造系统的最有效工具。




APS生产计划排程系统

APS自动排产可以解决哪些问题?
需要明白，APS不能解决企业所有的问题。产能不足、供应商不能按期交货、现场设备异常、订单变更等等，这些问题长期困扰企业，计划部门常常处于救火状态。很多人会认为，APS只适用于那些订单和料况稳定、异常很少的企业。 实际正相反，通过导入APS , 可以在一定的程度上帮助企业缓解问题：
虽然不能增加产能，但可以准确评估预测，让企业可以提前准备。是否需要增加设备？提前订制模具？准备外发？ 如果需要外发，APS可以帮助您确定何时外发，哪些产品和工单需要外发，让协作厂商可以提前做出准备。
供应商的问题，部分原因是企业给出的交货日期不准确，过于模糊或更改频繁。 APS可以帮助企业做出更准确的计划，从而能为供应商提供更精确和稳定的交货日期， 并长期追踪，在一定程度上改善交货状况。
现场异常及订单变更，传统的人工修改计划方式不只麻烦还会造成计划混乱，尤其在有多道生产工序的企业，插单会引发大量冲突。APS提供的快速重排可以帮助企业迅速修改计划。




慧都APS系统介绍

APS高级计划排程系统运行流程
1、通过APS系统录入基础资料，或者通过ERP、MES系统API接口导入基础资料，比如工作中心、车间、产线、设备、人力、模具、日历、班次和工作时间等基础资料。
2、基础资料导入设置好之后，就需要通过APS系统录入或者同步导入ERP、MES系统中的销售订单、生产工单、仓库库存、BOM、制程、工艺路线、采购订单等关联数据，销售订单包含物料、数量、交货日期；生产工单包含物料、数量、开始时间、结束时间等。
3、一键自动化排程：当基础资料和业务单据数据导入和设置好之后，APS高级计划排程系统，就可以根据系统设定，通过APS引擎中的遗传算法、神经网络算法，和APS独特的拆单换线均衡算法、需求滚动排产算法、物料齐套算法换线算法等独有的先进的排程算法，自动排出：订单交货计划表、采购需求计划表、生产工单计划表、生产工序计划表、设备资源使用计划表等。
4、计划排程结果出来后，APS系统可以导出EXCEL排程结果，或者系统一键确认自动通过API接口同步给ERP、MES、WMS和PLM等系统，自动写入订单交货日期，自动创建采购申请单，自动跳转工单开工日期和完工日期，工单投料计划、生产派工、入库计划等。
5、APS高级计划排程系统同时提供多种甘特图，可以直观的得到排程结果，设备资源甘特图、订单甘特图、工单甘特图、产能负荷甘特图、库存甘特图等，通过甘特图一目了然知道计划数据。
APS系统作为慧都智能制造整体解决方案的优势组成模块，是慧都科技17年技术沉淀之作，其高度可定制的特点，支持复杂的生产调度和优化，慧都APS解决方案的与众不同之处：
强大的可视化能力
APS自动排产系统支持多地多工厂的需求，对容量和库存都有强大的可见性。
强大的系统集成能力
支持顶级ERP和MES平台提供商集成。
强大的约束配置能力
支持更多样化的组合优化，给出最优排程方案。
强大的排程方案评价能力
支持假设场景下的多排程方案KPI指标评价与成本分析 。
以上就是对慧都小编对于APS系统的功能模块以及相关功能的介绍，如果你有相关需求，可以访问慧都网与我联系。我们将根据您企业的需求为您详细定制解决方案，并发送相关行业案例给您，期待您的咨询！

APS系统拥有以数学模型为基础的最强算法，可以满足更高难度、更广泛的需求。但它不是可以直观理解的方法，真正的难点不在于把算法变成软件，而是在于寻找和证明这个算法。因此，各APS公司对其核心算法和数学理论都是保密的，并且申请专利保护。




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当然对企业来说，算法也不是唯一的选择依据。一般说，整套系统中的某个功能不如专业系统的功能强大，但是价格低廉，与它集成在一起的功能很多，用起来方便，这是整套系统的优势所在。

ERP的生产管理部分对比MES和APS最简单但也最便宜，一般仅限于简单的物料需求计划。如果企业对生产计划要求比较低，只侧重于较粗物料需求，就可以只选用ERP的生产模块。




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MES的排产功能更强一些，但是价格更高。适合于对生产计划要求不太高但是对生产排产管理比较精细的企业。目前国内自称提供MES系统的企业有很多，但其内容差别很大，水平良莠不齐，用户在选择的时候注意比较的关键是算法。从目前出现的趋势看，ERP软件公司倾向于集成MES系统，并与APS系统集成。




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APS是功能最强也是最昂贵的软件，适合于多品种、小批量、工艺流程变化很快、对生产计划有很高要求的生产型企业。目前APS开发商都只专注于生产排程功能，不搞其他相关系统。因此APS需要与其他软件集成在一起使用。


目前，国际知名ERP全部都已和某个独立的APS系统集成在一起，常见的如SAP的APO，ORACLE的ASCP。国内用户如果选择了国外ERP软件就可以考虑上它的APS，但是加上大量的定制开发以后，其价格昂贵有可能会超过整个ERP的价钱。




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目前国内也有APS系统，主要在特定行业应用，主要是侧重复杂的制造排产调度。在复杂计划优化较弱，但由于价格较低，属于本土化服务，性能价格比要优于国外系统。


综上所述，我们要学会超越一个软件表面上的概念、功能、特点，而以算法作为判断的一个重要标准。这对MES、APS、MRP这样的系统来说尤其重要。




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APS 是高级计划与排程系统的简称。总体来说，APS 系统包含以下几个方面：

• 基于模型排程，模型可由制造企业需求进行自定义搭建
  
• 系统拥有生产计划自动优化功能
  
• 可视化用户界面，用户体验好、操作便捷
  
• APS系统从第三方系统或者EXCEL导入计划的目标和条件：订单、工单、库存、物料、供应商和仓库等，APS与ERP系统进行数据交换最多
  
• 根据生产日报表、现场实际进度，进行滚动计划排程和各种调整
  

茗鹤APS高级计划排程系统

生产计划是整个供应链系统中的一个环节，每一家企业，都是供应链中的一环。作为下游企业的供应商，不能按计划交货，会影响下游企业的计划编制，引发联锁不确定性。对上游供应商，生产计划的不确定性，也给供应商的交货计划带来困扰，库存过高或欠料都是计划不确定带来的后果。
APS计划排程系统是企业优化供应链的一个有力工具，企业在导入使用APS系统时，需要考虑的几个主要方面问题，以及可能的解决方案：
1. 与ERP关系
制造企业通常需要先上ERP企业管理系统，再上APS高级计划排程系统。
2. APS与ERP的接口
接口实施可以有几种方式：

• 有些ERP不允许直接访问表或视图，只能通过开发接口函数导入必要的数据，例如SAP；
  
• 如果ERP能开放视图，通过定义表及数据结构，就可以读入需要的数据，这种实现方式比较快捷简单
  
• 从ERP中导出报表到EXCEL中，APS导入EXCEL表格数据，所有ERP都可以实现此种方式。
  
• APS系统在完成排程后，需要将生产计划等数据返回给ERP，例如工单开工时间，订单交货时间，ERP可读入EXCEL数据表格，也可以通过API接口，来实现需要的功能
  

3. 是否必须先上MES生产制造执行系统后，再考虑上APS高级计划排程系统？
这点不是必须的。虽然APS系统需要现场生产进度来跟踪计划的完成，但是有多种途径可以达到此目的。例如，每天在换班时录入的生产报表是一个最基本的数据来源。另外，一些APS厂商提供简易的报工模块，通过PC或手机进行报工，这些方式都可以实现类似功能。
4. 优化方式
APS系统基于约束排程。在优化方式上主要有两种：

• 按规则排程：通过定义复杂的排序规则、权重、优先级等，告诉APS系统在各种约束条件下先排哪些任务。规则排程的优点是速度比较快。
  
• 基于目标的优化：为整个计划设定目标，例如成本最低，利润最大。为每项工作设定成本，例如设备工时成品、空闲成品、订单延迟惩罚成本等，求解满足约束条件时成本最低的方案。
  
• 无论采用哪种算法的，都需要满足模型约束条件
  

5. 关于瓶颈工序
如果有非常明确的瓶颈工序，可以采用先排瓶颈工序，瓶颈前工序倒排，瓶颈后工序正排。但现实中的情况是，瓶颈和非瓶颈工序常常是交错的，因此倒排是有可能排到过去的时间点。这就需要与更为合理的优化方式。
6. 关于正排和倒排
倒排仅限于订单不足情况，否则不能避免会排到过去。即使在订单不足时，倒排也会产生很多不合理的工作安排，例如工作时断时续，不在正点开始等。在我们实施的系统中，从未实际使用过倒排方式，在订单不足时，通过修改工作日历，增加放假时间，关闭几条线的方式来进行计划更加合理。
7. 计划的跟踪修改
车间现场的情况随时变化，订单变更、生产延迟、设备异常，都需要修改计划。计划修改后很容易造成冲突，例如工序的冲突、辅助资源冲突等，都需要系统报警并修正。
8. 订单的变更
订单变更、紧急插单、设备异常等等，都需要快速修改工作计划。在多工序互相交错的情况下，手工插入订单会造成大量冲突。APS系统通常采用的方式是让系统重排。
9. 多生产管理员共同排程
虽然自动排程速度很快，但是跟踪进度和计划修改需要时间，如果设备较多，需要多名生管作业。按车间或者按工序分工是比较常见的分工方式。APS系统需要有可行的解决方案支持多生管排程。
10. 多分厂排程
在成品制造企业，产品总装和分厂计划常常有不配套的问题，半成品库存过高，需要出货的订单在组装时又经常欠料。由于每个分厂的模型不同，且订单量很大，不可能由一个人排全部分厂。因此如何协调各分厂和总装厂的计划，是APS系统需要解决的难题。
11. 料况
在欠料比较严重的行业，例如PCBA，按料况排程是APS必须实现的一项重要功能。料况要包括在库和在途库存，如果需要导入APS并且按库存排程，需求首先梳理和规范库存管理，尤其是在途库存的管理（在途库存是指供应商给出的来料计划）
12. 权限控制
在大型企业中，模型维护和排程分属不同部门负责，一个人排程，多人可看是基本需求。因此数据分享、权限控制是必须的。

APS系统排产算法是怎样？APS是一个比较年轻的工业软件。主要是利用计算机运算速度快，数据存储、传递、演绎、纠错和交换方便，可以把人的很多工作实现“自动化”。APS生产计划排程既有相对简单的算法，例如，最短交货期算法，最短工序算法等。
要做比较计算的4种算法是：1，最短工期；2，最早交货期；3，按照工期和交货期之间的距离；4，CR值。计算的复杂性也是依次递增。

下面借用一个例子，见下表。比较这4种算法的排程结果，我们按照作业逾期天数为评价标准。






1、按照最短工期的排程




2、按照交货期先后排程




3、按照工期和交货期之间的距离排程




4、按照CR值排程




CR是英文critical ratio的缩写，可以翻译为重要比率。它的计算方法：交期减去目前日期之差额,再除以工期，数值越小表示紧急程度越高，排程优先级高。

上面APS系统排产4种算法中，最短工期法是最简单的，它不考虑各个作业的交货期先后，先排工期短的作业，再排工期长的作业，但对于我们随便给定的例子，它的总逾期天数是最少的，当然不能说所有例子它的总逾期天数都是最少的，这里面有偶然性。这个例子也说明了，不意味者计算最简单的算法结果是最差的。企业在生产计划排程时，可以根据其计算能力选择合适的算法。


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