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1、APS生产计划与排程 原理与实践,张加峥ILOG 公司客户经理,8/3/2023,ILOG,All rights reserved,2,8/3/2023,ILOG,All rights reserved,2,议程,APS概述生产计划与排程解决方案案例介绍与演示,8/3/2023,ILOG,All rights reserved,3,概述,8/3/2023,ILOG,All rights reserved,4,4,APS系统简介,APS系统 高级计划与排程(Advanced Planning and Scheduling)基于供应链管理和约束理论的先进计划与排产工具，包含了大量的数学模型、优化及
2、模拟技术考虑企业内外的资源与能力约束（物料、机器设备、人员、供应、客户需求等）根据企业的商业目标改进计划从成千上万、甚至百万个可行方案中选出一套最优方案来指导企业的生产、采购、库存等是对ERP和MES的最佳补充APS的核心APS的核心是现代优化技术基本技术：一种是数学规划（Mathematical Programming，MP）技术，另一种优化技术是约束规划（Constraint Programming，CP）技术,8/3/2023,ILOG,All rights reserved,5,5,APS现状,APS及其优化技术被广泛应用到工业设计、企业管理、经济规划与发展、军事与国防等领域计算机芯片
3、制造商Intel将优化技术应用在芯片布局上，在给定的芯片面积和体积下如何布线能使晶体管最多，相互之间交错最少，线路总长度最短等运动服装制造商Nike应用供应链优化技术进行从销售到生产到供应的全过程优化，管理协调全球生产，将库存降到最低点，大幅度缩短生产对市场的反应时间，提升竞争力面临的限制拥有优化技术的厂商稀缺特殊人才的限制(要求运筹学、计算机科学等复合型人才)企业用户对APS的定位模糊生产制造业APS的核心生产计划与排程,8/3/2023,ILOG,All rights reserved,6,ILOG,All rights reserved,6,8/3/2023,ILOG,All right
4、s reserved,6,APS与 ERP/MES 系统的关系,Master dataTransactional data,8/3/2023,ILOG,All rights reserved,7,生产计划与排程,8/3/2023,ILOG,All rights reserved,8,8/3/2023,8,生产排程所面临的挑战,销售与市场产品多样性 生产过程中更多的变化订单或者计划的变化利润 供应链服务水平库存控制生产制造最小化成本和浪费管理复杂的生产活动作业效率质量可追溯性物料生命周期,8/3/2023,ILOG,All rights reserved,9,8/3/2023,9,生产排程的行业
5、特性,APS在不同的行业主要解决问题如下：流程式模型，APS主要是解决多工序,多资源的优化调度问题离散式模型，APS主要是解决顺序优化问题流程和离散的混合模型，APS同时解决顺序和调度的优化问题项目管理模型，APS主要解决关键链（资源约束）和成本时间最小化问题 流程式(或混合式)的生产制造成品通过连续的制造流程生产而成生产过程比较复杂涉及多个在制品的生产，这些在制品随后又转化为数十乃至数以百计的成品涉及设备清洗,产品切换,等多种约束规则,8/3/2023,ILOG,All rights reserved,10,10,排产原理,排产的定义目的是为车间生成一个详细的短期生产计划排产指明了计划范围内
6、的每一个订单在所需资源上的加工开始时间和结束时间和顺序优化排产原理按照市场需求，用一种系统的方法，达到快速的，平稳的生产物流在市场需求和生产约束下的生产达到企业的目标基于优化排产的计划均可以考虑资源，物料，订单和管理策略的约束,可以基于有限能力或无限能力,8/3/2023,ILOG,All rights reserved,11,11,关于排产,排产的周期一天到几周,取决于企业具体情况和几个因素一般至少至少应当涵盖与一个定单在生产单元中最大的流动时间（flow time）受到定单或大计划的预测可靠性限制 排产需考虑全局性和差异性整体考虑”计划”与”排程”考虑各工段之间的制约关系,而不是完全独立的
7、对每段排产考虑设备,人员,物料,订单等差异性,8/3/2023,ILOG,All rights reserved,12,12,排产的流程,建模(非日常)确立约束和优化目标提取数据ERP/SCM/MES生成假定计划员对生产情况的预测和期望生成初始计划通过算法引擎计算可为两级计划(综合计划和详细排程)排产计划分析和交互修改APS必须提供警告或自动修复功能生产状况核准执行和更新计划根据现场情况重新计划/排程,8/3/2023,ILOG,All rights reserved,13,8/3/2023,13,对APS系统的要求,提供客户化模型配置标准化算法,客户化模型计划的可执行度能够考虑工厂真实的各种
8、约束可视化设备利用率，需求与库存等等分析生产决策变更带来的影响优化的的计划 考虑多个优化目标（KPI）重新排程和重新计划能够根据突发情况灵活的修改计划和排程能够根据现场反馈进行滚动排程IT可集成性与现有IT架构集成,8/3/2023,ILOG,All rights reserved,14,解决方案,8/3/2023,ILOG,All rights reserved,15,15,ILOG Plant PowerOps,细致的排产模型容器管理（时间，容量。）设备清洗（按时，按使用或其他）物料生命周期中间产品和最终产品的排程等等。计划员决策支持重新计划和重新排程Re-planning and re-
9、scheduling将计划与排程结合What-if 分析KPI分析在不同的优化目标间权衡,生产计划与排程解决方案,订单或生产计划变化 复杂的生产过程 关注产出和成本控制（生产成本，清洗）产品配方变化，新产品上线和旧产品退出 复杂的质量管理问题（处理时间，设备）,流程型生产制造,8/3/2023,ILOG,All rights reserved,16,可视化,考虑生产效率的同时考虑物流的库存(成品,半成品和原料),分析需求的满足程度,库存情况,8/3/2023,ILOG,All rights reserved,17,互动性,由于手工调整引起的错误排程提示，给与计划者充分的信息,可手动编辑计划。也
10、可对计划的一部分进行锁定或调整，进行滚动排程,自动生成的优化生产计划,8/3/2023,ILOG,All rights reserved,18,可追溯性,多方位展示工单状况数据和图形展示同步完成情况跟踪,可以方便展示工单与订单对应关系从工单信息可以跟踪到批次、订单，ERP系统能根据订单信息跟踪到发货单以及最终收货单。,8/3/2023,ILOG,All rights reserved,19,瓶颈分析,设备产能利用率显示，包括设备编号，利用率，时间周期等，帮助分析企业生产能力以及瓶颈,处于维修状态的设备显示,8/3/2023,ILOG,All rights reserved,20,优化的计划-K
11、PI分析,优化目标和各个KPI数值，例如：未满足需求惩罚生产成本工艺调整成本库存过剩成本库存不足成本总成本等等,权衡排程结果与排程效率之间的关系。结果更优？排程速度更快？可以通过相关参数来调整,8/3/2023,ILOG,All rights reserved,21,3-Aug-23,ILOG,All rights reserved,21,模拟仿真决策支持,8/3/2023,ILOG,All rights reserved,22,8/3/2023,ILOG,All rights reserved,22,PPO的特点,模型个性化采用标准的算法引擎和数学建模模型根据企业实际生产环境个性化配置优化的排程结果 根据企业情况定制KPI，并以其为依据进行优化采用当前最好的算法引擎CPLEX和CP重新计划与排程 自动排程，支持手动调整和部分锁定的排程多场景分析分析瓶颈，比较KPI为对生产模式的改进提供依据,
