智能制造系統設計 課件4.5 高級計劃與排程APS

APS高級計劃與排程一、淺談對APS的理解二、APS排程運算三、APS算法介紹四、發展趨勢與未來展望目錄CONTENTS一、淺談對APS的理解第一部分PART

01淺談對APS理解什么是APSAPS全稱為“AdvancedPlanningandScheduling”，中文為“高級計劃與排程”。APS是供應鏈管理和生產計劃的先進技術，它結合了計劃、排程和優化技術。APS要滿足資源約束;均衡生產過程中各種生產資源；在不同的生產瓶頸階段給出最優的生產排程計劃；實現快速排程并對需求變化做出快速反應APS四大基本約束要素工具工裝設備人員物料基于眾多約束要素，國際供需形勢變幻莫測，對于制造業來說也加劇了生產的不確定性，訂單的爆發，新生產線的投產，快速建設、啟動新廠區，快速部署的挑戰都催生著APS向著更強大的一代進化。APS運行原理圖精確計劃與排產制定計劃策略模擬仿真分析評估派工單管理物料庫存設備產能員工技能工裝模具生產狀態生產成本生產時間設備利用率按時交單率任務優先級計劃操作任務任務更改操作任務策略更改生產任務設備維護任務APS三種模式基于訂單任務Jobbased

;基于事件Eventbased定義為瓶頸資源或關鍵資源及次瓶頸資源對瓶頸資源采取雙向計劃;對非關鍵資源采用倒排計劃。包括神經網絡、基因運算、線性規劃進化運作ECOP、漸進迭代和人工智能。基于模擬仿真模式基于TOC的模式和擴展基于數學建模制造業APS主要模塊高級計劃高級排產動態CTP/ATP1234主要模塊高級模擬分析器供應鏈APS主要有五個模塊組成：需求計劃分銷計劃生產計劃和排程運輸計劃企業或供應鏈分析配送計劃運輸計劃供應鏈主計劃工廠計劃工廠排程需求滿足供應商協同計劃需求計劃供應鏈戰略設計APS具備的功能產能和物料共享之（BOMP）有限產能：依各制程工時，以其使用之設備資源，參考工作日歷，自動錯開，排出工作進度。自動排程（含后續之插單及生產異常狀況）：以有限產能，各制令出貨順序，各制令限制條件（鎖定，延后…），各制令生產完成進度，自動排出生產計劃。提供并連結物料需求之進料日期以符合JIT：排出各制令生產上線時間，依各制令未完數量，提供物料計算各制令所需材料，并以各制令生產上線日期扣除進料檢驗日期作為各材料進料交貨日期，若來不及進料之材料回復至排程，視情況依進料日重排。各機臺皆能個別設定加班時間：配合出貨日期，計算機自動顯示需加班之設備資源，更改需加班之設備資源則出貨日期自動提前。APS具備的功能替代設備自動更換以平衡產能縮短交期：遇有訂單交期過晚或部份設備產能稼動率過低，系統能依所設定數據之各設備資源之替代性，并平衡各產能提高稼動率，自動更換制令之設備資源，達到訂單交期縮短功能。生產異常調整并自動重排：任何異常狀況如：缺料，提機，訂單異動，插單，進度落后..等，給予依各以之之數字或時間，系統能自動且快速自動重排。生產計劃能結合生產回報：生產部門依生產計劃執行生產，依生產完成狀況定時回報，系統更新各制令之生產進度，并以甘特圖顯示進度使易于辨別，固定時間將落后進度更新重排。配合生產現場環境和人員操作單純化，提供BarcodeScanner，盤點機或連結機器信息，以提高數據輸入之正確性。生產回報數據能提供績效及差異分析：依據生產計劃何時寄回報數據作各項管理性之不良率，停機，效率，工時分析及各項差異分析，已發現問題，并能藉由信息改善問題，提高產能效率，降低生產成本。二、APS排程運算第二部分PART

02APS排程運算APS的主要過程調整和保證承諾并達到目標調整和保證承諾并達到目標

2高級計劃近期需要下達的訂單3確認下達生成訂單最優化的加工順序4順序排程分析今天需要完成的生產訂單5精益執行1承諾工藝流程排產運算得到最佳生產計劃和排產方案模擬分析進度追蹤生產排序產能規劃資源規劃風險評估制定計劃制定生產計劃，包括生產目標、交貨時間、庫存、產量。對生產資源進行規劃，確定生產過程中的資源需求和使用情況。根據生產計劃和資源規劃，計算每個設備的產能和能力，以便安排最優生產周期。生成最優的生產計劃，包括工作流程、作業工序、操作流程等。實時跟蹤生產進度，及時進行調整和處理。提高生產效率和優化排產方案。評估生產計劃和生產進度中可能發生的風險，并制定應對措施以減小風險發生的概率。APS三、APS算法介紹第三部分PART

03APS算法介紹APS主要算法主要分四代：第一代：基于約束理論的有限產能算法。第二代：基于優先級等規則的算法、線性規劃、基于啟發式規則的算法、專家系統。第三代：智能算法、遺傳算法、模擬退火算法、蟻群/粒子群算法、神經網絡、遺傳算法、緊急搜索法。第四代：智能算法融合人工智能動態調整算法，以智能算法進行靜態排程，以多Agent代理協商進行動態調整。不同供應商以及不同行業采用的優化算法均不同！優化算法優化Optimization是用系統的方法，在業務約束基礎上來改善計劃或排程。優化的主要算法有:數學規劃線性和混合整數規劃，較適用于戰略計劃如網絡選址，尋源等。

啟發式算法約束理論或模擬仿真等，較適用于戰術計劃或運作計劃如生產排程等。基因算法，較適用于有大量的可能方案選擇。窮舉法是在所有替代的可能的方案尋找，較適用于較簡單的供應鏈。制造工廠的APS采用算法規則優化模擬算法探索法啟發式屬于次優解在滿足交期前提下;使工廠所有設備負荷均衡或庫存最低或成本最低。四種簡單算法比較1.最短工期2.最早交貨期3.按照工期和交貨期之間的距離4.CR值按照作業逾期天數為評價標準舉例

作業需要天數交貨期A56B1020C45D822E68四種簡單算法比較企業在生產計劃排程時，可以根據其計算能力選擇合適的算法。1.按照最短工期的排程2.按照交貨期先后排程3.按照工期和交貨期之間的距離排程4.按照CR值排程，CR是英文criticalratio的縮寫，可以翻譯為重要比率。計算方法：交期減去目前日期之差額,再除以工期，數值越小表示緊急程度越高，

排程優先級高。正排與倒排正排指的是按照預定的算法盡可能緊前安排。倒排指的是盡可能緊后安排。正排與倒排對比正排的優點是設備和人會得到充分利用，

設備閑置或人員休息，也要等生產任務都完成后，可能會因為提前完成生產任務，沒有到交貨期不能發貨而形成庫存。

倒排的優點和缺點正好相反，倒排是在最后期限前完成任務，庫存最小化，但前期人員和設備可能會有閑置。一般說來，當企業需要考慮上APS系統解決企業生產計劃排程問題時，面臨的情況都是多品種，小批量，設備能力不

足，需要更合理的調度安排。

在增加庫存和浪費產能之間取舍，浪費產能造成的損失大大超過增加庫存。若進行倒排，按庫存最小化排產，若設備出現問題，勢必造成延遲了交貨期。設備產能浪費屬于徹底浪費，

而增加庫存造成的浪費則屬于一種

臨時的浪費，

如果當月積壓了庫存，

而下個月客戶訂單增加，

正好將這些庫存利用，

避免了加班。四、APS發展趨勢與未來展望第四部分PART

04發展趨勢與未來展望APS能解決的排產問題1.通過APS排程來縮短提前期2.通過小批量化來縮短提前期APS能解決的排產問題3.通過搬運的小批量化來縮短提前期APS能解決的排產問題4.通過正確的設定連接點來縮短提前期APS能解決的排產問題5.通過作業人員的排程而降低成本APS能解決的排產問題6.通過瓶頸中心排程來增大生產能力APS能解決的排產問題7.通過內準備外準備化來增大生產能力APS能解決的排產問題APS運用和發展

在性能方面：

APS計算方式采用針對多核的并行計算方法，將使APS的計算速度達到革命性的突破。在集成方面：對異構系統的集成方式已經從點對點的集成達到平臺集成總線的方式。在可視化圖形方面：可以采用大型游戲的三維圖形