APS排程系統的生產模型

 

建立生產模型,讓軟件接受企業的詳細生產過程,這的確很麻煩,但並非是無法完成的,真正的難點在於下一步:根據模型和生產請求得到詳細的作業計劃,也就是詳細生產排程。ERP的真正技術瓶頸就發生在這裏。
詳細生產排程的結果是‘生產作業計劃’,是針對每個人員每個設備的生產資源的工作計劃。作業計劃必須滿足在生產工藝上不能有半點差錯。首先,工序之間必須滿足特定的邏輯關係,以及要求某些工序必須連續、同時、或者間隔進行等等,這是對作業計劃最基本的要求。其次,作業計劃必須滿足資源能力限制,一個資源在一個時間內只能幹一件事情,生產作業計劃中不能有資源衝突;最後,作業計劃必須滿足物料供應的限制,沒有原材料不能開始生產。也就是說:作業計劃必須同時滿足多種複雜的約束條件。TOC約束理論早已有之,只是需要比較高級的算法和數學理論,在這方面需要進行長期投入纔會有所收穫。因此國內理論界對此的研究還很少。
    有了按照TOC理論計算出來的計劃,滿足企業生產工藝要求是不是就行了?很遺憾,這還是差的很遠。現在我們以一個假想例子來說明。
一個ERP生產調度系統,很順利接受了某企業的全部生產細節,並計算出了一套生產作業計劃,打印成一份給所有生產資源安排工作的作業計劃。現在,由一個有經驗的老調度師來決斷這個ERP計劃系統是不是可以用的,他將如何做?
首先,他會逐一檢查每個工序的時間安排,看它們之間的次序和邏輯關係是不是符合企業生產工藝的邏輯關係要求;其次,他會觀察這個計劃中對每個資源的安排是不是合理,有沒有一個時間幹兩個活這種衝突的情況發生;最後他要看在計劃時間內物料能不能供應的上。這些都沒有問題了,他必須承認:這個計劃已經是一個‘可行’的計劃了,也就是說,照此計劃一定可以完成生產任務。
但是,還有一個關鍵的事情,老調度師根據自己習慣的做法,也手工制定了一個作業計劃,他把這兩個計劃一對E比,發現問題了。手工的計劃可以8個小時完成全部工作,而計算機的計劃需要9個小時。或者手工計劃可以在8:00完成而計算機的計劃要在9:00點完成。原因在於:計算機對某幾個工序的順序安排雖然可行但是不合理,而老調度師根據長期經驗早已清楚此時安排工序應該哪個先、哪個後、哪些並行比較好,結果可以得到更短時間完成的計劃。這是一種優化安排,而計算機沒有找到這種安排方法,所以計算機給出的是一個‘可行’的,但是‘不好’的計劃!理想中計算機應自動計算出一個比手工計劃更好更優化的排產方案結果,指導人如何工作。這樣的軟件才能體現出‘企業資源計劃’的威力。否則,不能滿足最優化排程的ERP在企業生產中還是無法代替手工。
這隔例子凸現出了一個世界性的關鍵技術瓶頸:一個生產過程可能有無窮多種‘可行’的安排方式,但是必須從其中找出一個‘最優’的計劃,即使不能達到最優,起碼要比人的手工計劃更優,這纔是一套可用的生產排程軟件,否則企業還是用不起來。
     找出‘可行’計劃的難度已經很大,找出‘優化’計劃的難度更大。不僅要處理錯綜複雜的約束條件,還要從幾乎無窮多種滿足約束的可行方案中找到優化排程方案。怎樣才能找到這種優化的計劃?這是ERP系統共同面對的真正瓶頸問題,是世界性的技術難題。其中的關鍵在於算法,算法的基礎是數學模型,特別是高級圖論、離散數學與線性代數中的矢量矩陣技術。對此,國外已經作出了很多年的努力,其研究成果已形成了多個‘APS先進生產排程’產品,發展出了幾十種先進生產排程算法,比較常用的如:啓發式圖搜索法、禁忌搜索法、神經網絡優化、遺傳算法等,這些算法各有優劣,可用在不同場合。目前不同的新的算法仍正在蓬勃發展中。
用一句話來形容APS的主要功能:可以自動給出滿足多種約束條件、手工排程無法找到的、優化的排產方案。其實關鍵就是‘可行’和‘優化’這兩個概念。這個說起來很簡單的功能意義十分重大,主要體現在它可以給傳統ERP帶來以下幾個關鍵的變化:
1) 對企業來說,在不增加生產資源的情況下,通過最大限度發揮當前資源能力的方式實現了提高企業生產能力的目標。
2) APS排程的結果給出了精確的物料使用和產出的時間、品種、數量信息,用這些信息可以把很多相關企業或者分廠、車間聯合在一起組成一個
‘SC M供應鏈’系統,最大限度減少每個企業的庫存量。
3) APS可以用來做爲生產決策的依據,它的排程計算結果不光可以作爲生產計劃,還可以通過不斷what if的
‘試算’的方式爲企業提供生產決策依據。
4) 根據自動生成的作業計劃還可以自動生成質檢、成本、庫存、採購、設備維護、銷售、運輸等計劃。帶動企業各個不同管理模塊圍繞生產運轉,改進這些模塊的運轉方式,大大提高這些模塊的運轉效率,提升企業整體管理水平。
但是,APS系統的開發難度很大,需要融合最前沿數學理論和最先進管理理論,專業人才很少,投資見效很慢,在國外的價格非常昂貴。即使是世界性大ERP公司也很少獨立投入力量研發,都是採購外插件直接引入相應功能。國內對這方面的研究除了個別公司外,基本停留在大學院校的實驗室中。
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