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生產計劃排程APS系統的七大問題分析

作者:摩爾元數發布時間:2019-01-17 11:11:24瀏覽次數:0

  生產計劃排程APS系統的七大問題分析。生產計劃排程是個很復雜的問題,特別是對多品種、小批量的離散型生產。自動排程軟件,即高級計劃排程軟件,英文簡稱是APS(Advanced Planning and Scheduling)。APS軟件在中國的應用并不是很成功,因為排程軟件本身邏輯復雜,而且在實際應用中變數較多,例如設備故障,原料供應不及時等。筆者從事制造業,面對的就是離散型生產模式,對生產計劃排程問題有切身體會。

  下面就生產計劃排程APS系統的七大問題分析,與國內同行分享自己的經驗和觀點。

  1.排程的目標

  制造企業如果想實現生產計劃自動排程,或者說改進自己企業的生產計劃排程,就要明確排程中的一些重要問題。第一個問題就是生產目標,筆者認為生產有以下三個目標:

  第一個目標是滿足客戶的交貨期。只有滿足了客戶交貨期要求,才能實現銷售收入。

  第二個目標是設備利用率。設備利用率越高,生產成本越低,設備投資回收也就越快。企業間的競爭也是生產成本的競爭,誰的生產成本越低,誰的價格就更有優勢。生產計劃排程的目標就是要設法提高設備的利用率,降低生產成本。

  第三個目標是控制合理的庫存。 一般說,庫存也不是越少越好。庫存多了占用企業資金,無益于企業經營;如果沒有庫存可能無法滿足客戶增加的需求。客戶的需求,往往具有波動性。例如季節性很明顯的產品,如電扇,夏季銷量多,冬季銷量少。這樣企業在冬季安排生產時就會留有庫存,以備夏季銷售旺季。

  2.各項計劃安排的順序

  生產型企業按照產品類型可分為兩類:一類是產品組裝型生產,例如電視機、自行車、汽車的生產都屬于這種類型,另一類是單品型生產,最終產品是單個的零件。從生產的復雜性來說,最終產品是組裝品的生產更復雜,而生產計劃排程這個課題的研究就要從復雜的問題入手。對于離散型的最終生產產品是組裝品的企業,它的整個生產計劃可以分為四個計劃:組裝計劃、外協零件采購計劃、公司內部零件加工計劃和原材料采購計劃。排程順序是先排組裝計劃,有組裝計劃之后,再引出公司內部零件的加工計劃,外協計劃和原材料采購計劃。為什么要先排組裝計劃?組裝品是將不同零件按照一定比例組裝而成,形成一個產品才能對客戶發貨。如果不先從組裝計劃去分解很難保證零件齊套,會出現有的零件多、有的零件少、比例不協調的情況。多的零件無法生產發貨也沒有意義,勢必會造成不必要的浪費,所以在排計劃時需遵循上述順序原則。

  3.排程周期

  從時間長度來分析,年計劃為長期計劃,月計劃為短期計劃。長期計劃是根據企業發展戰略制定的,而短期計劃關系到企業日常的生產經營活動,生產變數多,是難點所在,因而需要重點研究。短期計劃排程跨度是生產企業需要考慮的問題,有一個月、兩個月或者三個月幾種選擇。依據四個排程的先后順序,先考慮組裝計劃。筆者的觀點是排三個月的組裝計劃,因為原材料采購需要周期,公司內部零件生產加工也需要周期。以機械加工為例,它的原材料是毛坯,給毛坯廠家下達毛坯的采購計劃,毛坯廠家可能一個月才能交貨。毛坯加工到零件加工完,或許又要10多道工序,需要1個月。只有組裝計劃排3個月,用第1個月的計劃指導組裝車間生產,第2個月的組裝計劃安排本月的零件加工計劃,第3個月的組裝計劃安排本月原材料采購計劃,在組裝前需要的零件才能到位。3個月組裝計劃滾動循環,實現從原材料到組裝產成品生產過程的緊密銜接。

  4.瓶頸設備的確定

  瓶頸設備指的是整個生產系統卡脖子的設備,一個企業可能有很多設備,但是不會所有的設備都是瓶頸設備。瓶頸設備是對工序的能力有嚴重制約的設備,例如一個零件有二三十道工序,可能有兩三個工序是瓶頸工序,這兩三個工序所使用的設備就是瓶頸設備,整個企業的生產能力實際上是由這些瓶頸設備決定的。企業要實現設備能力的充分利用,重點就在于發揮這些瓶頸設備的最大產能。可以用excel圖表的方式這種簡單的手段來識別瓶頸設備(圖表如下)。統計出一段時間,例如一個月,企業需要生產的產品,累積計算出各個設備需要的設備能力。圖中粉線表示設備理論能力,柱形表示設備需要能力。如果柱形突破粉線表示能力不足,反之,未達到粉線表示能力尚有富余。

  5.排程的算法

  排程的算法有很多,有啟發式算法,遺傳算法等。每種算法都有各自的特點。啟發式算法是基于設定的規則進行的算法,規則是基于直觀或經驗構造的。遺傳算法是對非線性問題求解比較好的可行解,但計算量很大。筆者認為啟發式算法較好,因為一般企業的數據計算量非常大,而且整個生產現場的形勢不斷變化,排程要在極短的時間內算出結果,最好在幾分鐘內完成計算。如果整個計算過程耗時過長,也就失去了它的指導意義,因此時間因素非常重要。啟發式算法可以根據特定的問題設定特定的規則,相對來說是計算快速,比較實用的算法。

  6.庫存控制的原則

  研究庫存問題,首先要對不同形態的物料進行分類,不同類別的物料由不同的規則來控制。具體可以分為三類:

  (1)產成品。完成了客戶訂單需要,可以發貨的,為產成品;

  (2)公司內部的半成品。產成品之前的為半成品;

  (3)外協品。直接采購的零件和采購原材料都算外協品。

  產成品的庫存和客戶訂單的波動性有關系,如果客戶訂單在不同月份波動很大,那么產成品的庫存相對要多。公司內部加工的半成品,原則上越少越好,零庫存最好,但是由于零件有前后工序的制約往往做不到。舉個例子,如果零件前工序快后工序慢,那么通常前后工序可以同時加工,前工序半成品的庫存數就是零。但是如果前工序慢后工序快,往往就不能同時加工。因為如果同時加工的話,后工序會是一種待料加工的狀態,會造成設備能力的浪費,必須前工序庫存累積到一定的程度,后面的工序才能開始加工。加工節拍的不平均勢必會造成半成品庫存,這是無法避免的事情。外協品的庫存跟采購周期有關,采購周期越長,庫存就越多。例如發出采購訂單后,外協廠如果一個月才能供應到貨,那就意味著企業自己至少需要一個月庫存,才能保證生產不間斷。

  7.APS的實施

  企業購買APS系統或者自行開發之后,接下來的問題就是具體實施。筆者負責所在企業的APS系統開發和實施,這里以筆者所在的企業為例,介紹一下實施過程。

  首先是對使用人員的培訓,任何信息系統都需要由人來操作。使用人員對APS的概念、功能和操作方法的了解程度,對實施效果有直接影響,可以采用集中培訓和個別培訓相結合的方式。

  APS實施的總體原則是先易后難,先從簡單的模塊入手然后再擴展到更難的模塊。前面已經介紹過生產計劃的四個部分,在實施時也存在一定的先后順序。第一步,先實施組裝計劃部分,因為組裝計劃是源頭,并且組裝品數量相對少,實施容易。第二步,組裝計劃之后實施外協采購計劃,外協采購計劃不涉及生產能力計算,比公司內零件加工計劃簡單。第三步,是實施公司內零件加工計劃和原材料采購計劃,這兩部分可以一起推進。

  APS是一個復雜系統,無論開發還是實施都相當復雜,對復雜問題的解決方法是分而治之,將復雜問題分解為多個小問題,每個小問題依次處理。APS的開發和實施需要遵循這樣的方法,開發時劃分多個模塊,實施時分多個步驟,這樣才能獲得成功。

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