激烈的競爭使制造企業(yè)的訂單呈現(xiàn)多品種少批量、交貨期緊迫的特征。同時，企業(yè)因缺乏科學(xué)管理而導(dǎo)致物料短缺或大量積壓，甚至變呆變廢；停工待料、加班加點、交貨期延誤等生產(chǎn)亂象難以改觀。如何科學(xué)地安排生產(chǎn)計劃與進(jìn)料日程，確保既不影響生產(chǎn)，又不造成呆滯料的產(chǎn)生，已成為生產(chǎn)企業(yè)一項非常重要的課題。

    MRP／ERP為制造業(yè)效率的提升做出了重要貢獻(xiàn)。然而，ERP雖然可以實現(xiàn)企業(yè)級資源的計劃與調(diào)度，但具體到車間生產(chǎn)調(diào)度排程這個亟待解決的瓶頸問題卻無能為力。高級計劃排程(APS)是20世紀(jì)信息技術(shù)與現(xiàn)代管理思想相結(jié)合的產(chǎn)物。企業(yè)、咨詢專家以及研究學(xué)者一致認(rèn)為，一旦建立高效的APS系統(tǒng)，該問題將迎刃而解。但是，APS真的是制造企業(yè)生產(chǎn)計劃的終極解決方案嗎?

    在敏捷生產(chǎn)背景下，客戶需求隨時發(fā)生或變更�？蛻粜枨蟮淖兓瘜�實時體現(xiàn)為提前期、產(chǎn)品設(shè)計、工藝、需求量甚至產(chǎn)品類型的變更，在車間生產(chǎn)過程中則體現(xiàn)為各種急單、插單、改單、撤單，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)秩序。高效的APS的確可以實現(xiàn)實時的生產(chǎn)排程，對訂單的變化迅速反應(yīng)，但是，這只是一種理想境界：APS實現(xiàn)的僅僅是車間調(diào)度層次的計劃與優(yōu)化，但是，對生產(chǎn)系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種復(fù)雜的隨機(jī)變化卻能力有限。基于產(chǎn)能限制和信息技術(shù)的APS可以作為生產(chǎn)控制的有力工具，但要從實質(zhì)上改善企業(yè)生產(chǎn)狀況，提高組織績效，管理理念和管理方法上的變革才是根本措施。也就是說，APS的有效性也是建立在健全的管理機(jī)制基礎(chǔ)上的。

1 APS簡介

    如果把傳統(tǒng)ERP的運作比作計劃經(jīng)濟(jì)，那么以APS為核心的物料流管理，就可比作“市場經(jīng)濟(jì)”。APS作為制造業(yè)物料流管理的“心臟”，能夠在有限的物料、生產(chǎn)能力的約束條件下，靈活應(yīng)對訂單的變化，反復(fù)權(quán)衡，以求得到最優(yōu)化的排產(chǎn)計劃。對于離散制造業(yè)，APS主要是解決多工序、多資源的優(yōu)化調(diào)度問題；對于流程制造業(yè)，APS主要是順序優(yōu)化問題；對于流程與離散混合型企業(yè)，APS能同時解決順序和調(diào)度的優(yōu)化問題。而對于項目管理型企業(yè)，APS則主要解決關(guān)鍵鏈(資源約束)和成本時間最小化問題”。

    APS的基礎(chǔ)輸入包括3個方面：(產(chǎn)品)主生產(chǎn)計劃、(設(shè)備)主能力計劃以及生產(chǎn)狀態(tài)信息輸入／反饋。當(dāng)APS系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)集成之后，主生產(chǎn)計劃和主能力計劃將為APS提供基本的輸人數(shù)據(jù)信息，而生產(chǎn)反饋信息則是APS穩(wěn)定運行的基本保證。APS的輸出則為優(yōu)化的計劃調(diào)度方案，具體表現(xiàn)為訂單／工件(在各工作中心)的加工順序、工作中心資源對各種工件的分配以及各生產(chǎn)資源的運行狀態(tài)信息等。圖l所示為APs結(jié)構(gòu)模塊示意圖。

    事實上，APS是應(yīng)用啟發(fā)式的方法和線性規(guī)劃模型(LP)制定的基于約束的供應(yīng)鏈計劃，通常不是一個獨立的軟件，而是與ERP系統(tǒng)或者是供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)集成在一起的一個功能模塊。因此APS的重點是基于約束理論對整個生產(chǎn)物流系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。一個企業(yè)要實施APS至少應(yīng)該MRP或MRPⅡ?qū)嵤┑帽容^完善而且累積有2—3年的時間，ITEM／BOM等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)完備而且具備較高的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。如果這些基本條件都無法達(dá)到，APS是很難實施成功的。

2 主生產(chǎn)計劃的重要性

    首先需要強調(diào)產(chǎn)品計劃的重要性。APS是車間作業(yè)層級的計劃系統(tǒng)，正常運作的基本前提是企業(yè)級的產(chǎn)品計劃。作為車間生產(chǎn)的源頭，必須對主生產(chǎn)計劃的制定進(jìn)行規(guī)范。現(xiàn)實中，對市場進(jìn)行快速反應(yīng)的需求導(dǎo)致生產(chǎn)訂單的到達(dá)(以及變更)具有極大的隨機(jī)性。為了保持市場，維持客戶關(guān)系，營銷部門往往會對客戶要求，尤其是交貨期和設(shè)計變更的要求，給予不切實際的許諾。還是由于市場的這種不確定性，下游裝配部門往往沒有一個具體的產(chǎn)品計劃，甚至是根據(jù)訂單的到達(dá)隨時向加工部門派產(chǎn)。在多品種小批量離散制造企業(yè)，各產(chǎn)品事業(yè)部都根據(jù)自身產(chǎn)品訂單情況向加工車間下達(dá)生產(chǎn)訂單，而且往往不約而同地都強調(diào)任務(wù)的緊急性。加工車間由于產(chǎn)能的限制，根本無法保證所有訂單的準(zhǔn)時交付，于是各下游產(chǎn)品事業(yè)部往往會現(xiàn)場“督導(dǎo)”自己訂單的生產(chǎn)，最終結(jié)果是所有的訂單都處于加工狀態(tài)，但是準(zhǔn)時交付率很低，造成“雙輸”的結(jié)果。APS雖然可以最大限度地提高排產(chǎn)效率，一定程度上緩解這個問題，但也不可能從根本上解決。

    在這里，企業(yè)相關(guān)部門構(gòu)成了一個內(nèi)部供應(yīng)鏈，部門間的信息交流與溝通協(xié)調(diào)成為解決問題的關(guān)鍵。一方面，通過共享信息，營銷部門可以實時了解生產(chǎn)部門的生產(chǎn)現(xiàn)狀，通過與客戶協(xié)商與深入溝通。更準(zhǔn)確地了解客戶的需求，提高訂單交付期的合理性，降低需求變更的可能性，可極大程度地減少對車間生產(chǎn)的沖擊；另一方面，需要營銷部門、相關(guān)產(chǎn)品事業(yè)部以及上游生產(chǎn)加工部門共同進(jìn)行有效溝通與相互協(xié)調(diào)，合理安排訂單的優(yōu)先級和生產(chǎn)進(jìn)度，制定有效的主生產(chǎn)計劃，使車間得以有序生產(chǎn)。

    然而，由于客戶需求的隨機(jī)性，即使與之交流溝通再深入徹底，插單、改單、甚至撤單的現(xiàn)象也不可能完全消除。一旦出現(xiàn)這種情況，必然對正常作業(yè)造成沖擊，因此必須對此進(jìn)行有效控制。最直接的預(yù)防手段就是“堵”，即拒絕非正常提前期的訂單，或者對非正常訂單給予相應(yīng)的懲罰，從而降低其發(fā)生頻率，同時對造成的損失進(jìn)行一定的補償。但是，這并不能從根本上解決問題，而且也不符合以市場為主導(dǎo)的基本原則。更有的手段其實還是“疏”，基本手段就是利用“緩沖”，一方面可通過生產(chǎn)挖潛的途徑，得到計劃外的產(chǎn)能，使插單可以“見縫插針”地得以安排，但這是不宜推薦的方法；另一方面是在主生產(chǎn)計劃中考慮到隨機(jī)性的影響，對每個產(chǎn)品訂單按照BOM表和產(chǎn)品提前期倒排生產(chǎn)計劃時，根據(jù)產(chǎn)品的復(fù)雜度和重要性給予一定的附加提前期(如果隨機(jī)性的影響得以很好控制，附加提前期并不會表現(xiàn)出來)，相當(dāng)于對隨機(jī)沖擊給予了一定的“預(yù)應(yīng)力”。這樣做似乎不符合敏捷相應(yīng)的原則，但卻是保證計劃得以有效執(zhí)行的有力手段。實際上，在一個排隊系統(tǒng)中，這個方法在除了使隊列比理想情況稍長(即計劃完成期偏長)以外，并不會產(chǎn)生其他不利，但卻可以實現(xiàn)有序生產(chǎn)。

3 APS處理過程的控制與維護(hù)

    當(dāng)APS系統(tǒng)的基本輸入得到有效管理，下一個問題就是如何有效控制APS的處理過程了。首先，合理的主生產(chǎn)計劃涉及到主能力計劃等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的維護(hù)問題。如果ERP系統(tǒng)中設(shè)備能力、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與技術(shù)參數(shù)、工藝路線等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏必要的持續(xù)的維護(hù)，信息與實際情況出現(xiàn)較大偏差，那么由此得出的生產(chǎn)計劃顯然是無效的。APS之所以可實現(xiàn)車間級計劃調(diào)度，就是因為其考慮了設(shè)備、工藝等現(xiàn)實能力約束，因此，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的維護(hù)具有重要意義。很多企業(yè)在花巨資上了ERP、PDM、CAPP甚至APS之后，仍然不能得到期望的績效改善，很重要的原因之一就是系統(tǒng)中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)沒有得到及時可靠的維護(hù)。信息系統(tǒng)的可靠性很大程度上取決于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。現(xiàn)實生產(chǎn)中，由于客戶定制、產(chǎn)品創(chuàng)新及其他各種原因，企業(yè)實際產(chǎn)品種類會不斷發(fā)生變化，相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)必須及時在系統(tǒng)中進(jìn)行更新并有效地管理，而這一工作往往涉及多個部門和多方面的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，工作量很大。

    另外，APS的運行必須得到車間生產(chǎn)狀態(tài)信息的實時支持。高效的調(diào)度排產(chǎn)方案只是一個中間結(jié)果，不能只得到一個排產(chǎn)方案就不管其實施了。事實上，APS的作用集中體現(xiàn)在其“動態(tài)”上：滾動排程和實時監(jiān)控／反饋，并不僅僅是人工調(diào)度的“電腦化”。生產(chǎn)現(xiàn)場與外部市場一樣充滿了隨機(jī)性，設(shè)備狀態(tài)也處于實時變化之中，理想的APS系統(tǒng)應(yīng)該包括實時且可視化的設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、高效實時計劃調(diào)度系統(tǒng)，甚至包括刀／夾具管理系統(tǒng)以及自動加工程序編制系統(tǒng)等一系列功能模塊。另外，從決策支持的角度要求，還應(yīng)該向數(shù)據(jù)挖掘工具提供接口。實現(xiàn)這些功能，一方面是要求有相應(yīng)的設(shè)備支持(例如具備雙向通信功能的數(shù)字化加工中心)以實現(xiàn)調(diào)度指令的發(fā)送接收和設(shè)備技術(shù)參數(shù)和生產(chǎn)狀態(tài)信息的采集與傳遞；另一方面。當(dāng)APS系統(tǒng)對車間生產(chǎn)流程進(jìn)行合理優(yōu)化之后，必然要在生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)中得以體現(xiàn)。因此，基于作業(yè)流的生產(chǎn)組織形式及具有多種技能的生產(chǎn)與管理人員則成為APS實施的更重要的軟件要求。畢竟實施結(jié)果才是我們真正需要的。

    雖然APS可顯著改善車間生產(chǎn)狀況，但顯然也不是說用了它一切排程問題都已解決。事實上，作為APS算法基礎(chǔ)的現(xiàn)有計劃排程算法是很難與現(xiàn)實生產(chǎn)完全對應(yīng)的：離散制造企業(yè)在制工件品種少則幾百，多則幾萬，而且是典型的Job．shop問題，再強大的算法也很難實現(xiàn)對實際生產(chǎn)的實時理想計算。因此從本質(zhì)上看，APS系統(tǒng)只是一種輔助決策工具，向車間計劃調(diào)度人員提供可行的或者比較滿意的排程方案，其有效運行需要經(jīng)驗豐富的生產(chǎn)管理人員進(jìn)行控制、維護(hù)，以及對輸出結(jié)果的正確判斷與執(zhí)行。

4 APS輸出結(jié)果的執(zhí)行保障

    APS系統(tǒng)的有效運行，主生產(chǎn)計劃的執(zhí)行非常關(guān)鍵。一旦主生產(chǎn)計劃和車間排產(chǎn)計劃都已做出，接下來就是嚴(yán)格執(zhí)行了。APS在生產(chǎn)過程中的核心作用是資源調(diào)度與計劃安排，但一旦安排確定、任務(wù)下達(dá)，其執(zhí)行結(jié)果如何則不是APS所能控制的了。車間生產(chǎn)混亂的主要原因之一就是計劃執(zhí)行不力。由于通過APS得到的調(diào)度計劃是一個優(yōu)化后的“相對合理的”生產(chǎn)計劃，如果在生產(chǎn)中不能有效執(zhí)行，其最終結(jié)果與優(yōu)化前的效果就沒有區(qū)別了。即使進(jìn)度的異�？梢匝杆俚胤答伒紸PS系統(tǒng)中，并動態(tài)地重新得出新的排程，但如果每次得出的優(yōu)化結(jié)果不能保證有效執(zhí)行，即使能做到實時排產(chǎn)也是沒有意義的。而且，排產(chǎn)方案變化過于頻繁，本身就是影響生產(chǎn)的另一個重要原因。

    企業(yè)內(nèi)部供應(yīng)鏈同樣要做到信息流與物料流的同步。APS系統(tǒng)中，指令、信息可實現(xiàn)實時傳遞，但物料流要做到同步控制則需要更多的制度保障。為了保證計劃的有效執(zhí)行，物料供應(yīng)／外協(xié)管理就顯得尤其重要。前面提到的由于市場變化引起的插單改單是一個客觀現(xiàn)實，另外，在生產(chǎn)現(xiàn)場，由于各種各樣的原因，加工中心也可能對下達(dá)的任務(wù)不能按進(jìn)度完成，如物料短缺．工藝路線的不合理，工時核算中的矛盾，工序間銜接的不及時，公用設(shè)施(如稀缺刀具夾具，叉車等轉(zhuǎn)運設(shè)備，圖紙等)的等待等。一方面，工件需要經(jīng)過多工序多設(shè)備加工，各工序間能否實現(xiàn)流暢銜接將極大影響到生產(chǎn)計劃的執(zhí)行效率；另一方面，對供應(yīng)商／外協(xié)商的管理與評估則是物流平穩(wěn)度的重要保障。在制造企業(yè)中，由于物料供應(yīng)或者外協(xié)加工造成的物流停滯在很多時候成為企業(yè)流程不暢的關(guān)鍵原因。前者解決的是物料流的流速問題，而后者則是確保為內(nèi)部物料流提供穩(wěn)定“水源”的問題。要從根本上解決這些問題，一方面是通過高效APS系統(tǒng)實現(xiàn)合理調(diào)度，另一方面，需要強有力的管理措施／制度來保障APS的正常有效運行，如以物料流為中心規(guī)范化制造加工流程，加強生產(chǎn)過程控制，建立以目標(biāo)管理為基礎(chǔ)的績效管理體系和物質(zhì)激勵與精神激勵相結(jié)合的員工激勵機(jī)制等。

5 結(jié)束語

    基于約束理論與優(yōu)化理論的APs極大程度地彌補了傳統(tǒng)ERP系統(tǒng)對車間級作業(yè)計劃的不足。讓離散制造企業(yè)擺脫了車間生產(chǎn)混亂的局面。但是，APS的有效運作必須得到其他各方面的有力支持。只有當(dāng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入得到良好的管理與維護(hù)、系統(tǒng)處理過程得到合理控制、系統(tǒng)輸出結(jié)果指令能夠有效執(zhí)行，APS才能真正發(fā)揮期望的作用，成為繼ERP之后制造企業(yè)的又一個效率之源。

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本文標(biāo)題：APS：制造業(yè)瓶頸的終極ERP解決方案

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