提高效率和效益的利器APS
APS 就是高级计划排程。APS应该说本来是MES的一个模块,也许是因为优化排产太重要了,技术门槛太高了,才拿出来单独作为一个功能软件使用。APS要满足资源约束,均衡生产过程中各种生产资源;要在不同的生产瓶颈阶段给出最优的生产排程计划;要实现快速排程并对需求变化做出快速反应。
企业的难题:
* 订单——企业是否满足随机的订单需求?怎样排产才能完成订单?
* 产能——企业设计产能很高,就是产量上不去,机器、人员忙闲不均,生产成本居高不下。
* 调度——在排满计划的车间,调度指令牵一发而动全身,一个插单、一个工序,后面一连串的计划都要调整。谁能预见未来的状况?谁能做出快速准确判断?谁能平衡计划、生产、物流部门的矛盾?
* 库存——怎样在最小库存的时候保证生产的需要和按时交货?
企业调度天天都在均衡这些问题,但总是按下葫芦浮起瓢。解决问题必须依赖计算机优化排程。那么优化的计划排程和手工排程有多大的区别呢?
调查数据给出:
* 需求完成率(Dem_and Fulfil Rate),提高20%
* 客户满意(Customer Satisfaction)提高
* 整个车间半成品库存(WIP),减少30%
* 劳动力成本(Labor cost),减少10%
* 平均生产周期(Average Cycle Time),减少30%
* 机器利用率(Machine Utilization),增加20%
当前人民币对外升值对内贬值、人工成本上升、企业利润锐减。一些制造业企业已经到了生死存亡的紧要关头!从上面数据可以看出,企业为提高生产效率求助于APS已经非常现实。
优化排程难吗?
不能小看仅仅是一个车间一个工厂的计划排程问题,从学术上讲,这是一个大系统、复杂系统的优化问题。
排程就是排序,就是先做什么,后做什么的问题。但是你可以这样想象,从现在起,几百大小设备、几百人同时要做各种任务,怎样才能在各种约束(设备能力、人员、时间、场地、物料等)条件下以及随时可能发生变化(动态)的,实现多个目标(交货期、设备有效使用率、最低成本等)?
举一个简单排序例子:假设计算机每秒可处理1,000,000序列,我们希望构建一个最优调度系统,9个jobs可以不到一秒钟就完成,11个则要一分钟,如果给定20个 jobs,找出最优的排程则需要77147年!实际计划调度问题会涉及上百台设备,上千个订单(jobs),可见大系统优化排程问题非常复杂。当然,人们不会以穷举的方法傻算的。
统筹学家、计算机专家们多年来一直在为解决大系统的优化寻找一种快速方法。统筹法、启发式、规则法、仿真法、遗传基因法等等,这些算法对一些特定的需求都有各自的特点,有些“算得快”,但结果不是优秀的解决方案,有些收敛极慢不实用。甚至学术理论界都曾怀疑有没有优秀的解决方案。直到前几年,美国的一位应用数学家发明了分割嵌套(NP)算法,证明生成马克夫链,实现全局收敛,并可以给出离优秀的解决方案的置信区间。这成为解决大系统复杂系统优化问题的一条捷径。
当前APS行业现状
APS在流程企业有许多成功应用,特别是与MES模块集成应用。流程业如钢铁,化工等计划调度问题相对简单,因此,优化排程容易实施。
APS 在离散制造业,由于排程问题的复杂性,几乎目前所有的APS系统都采用规则或启发式算法。规则法或启发式算法最大优点就是能快速得到一个可行的排程结果,但是无法保证优秀的解决方案,也无法量化排程结果。对于简单的流程,较少的订单,不论什么算法得到的结果相差无几。复杂的排程问题,是否具有优化功能其结果将有很大差异。
先进计划排程(APS)的核心就是“先进”二字。否则只剩下计划排程了。大量研究数据表明:由规则法或启发式法得到的排程结果距离最优排程可相差30%-150%。以最少延迟订单为目标,优化与否的APS在处理100个订单时,可能总有30个在延迟交货,日积月累,对企业是很大的损失。由于优化算法技术门槛的限制,目前中国市场上绝大多数“APS”产品由于“算不出来”,不得不加入很多人工干预(例如:人为制定了很多规则,而这些规则本身可能就是不优的)或者忽略一些问题。
从价格上来说,APS的价格从一两万元到一两百万。简单算法的低端产品对于一些流程简单的小型企业,从手工排产过渡到APS排产,应该说是一个进步,也起到了辅助的决策作用。很多企业的实际生产极其复杂。APS是企业管理软件中技术含量最高的产品, APS的应用可以提高企业生产效率百分之几到百分之几十。从经济学的角度,真正具有优化排程的APS的价格定位应该至少在几十万以上。这说明,中国的 APS的市场和技术都不成熟。