供應(yīng)鏈高級(jí)計(jì)劃系統(tǒng)（APS）

1、供應(yīng)鏈高級(jí)計(jì)劃系統(tǒng)（APS）  APS與傳統(tǒng)的企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）不同，它試圖在直接考慮潛在瓶頸的同時(shí)，找到跨越整個(gè)供應(yīng)鏈的可行最優(yōu)(或近似最優(yōu))計(jì)劃一、前言近年來(lái)，許多企業(yè)開始把注意力放在自己的核心競(jìng)爭(zhēng)能力上，對(duì)一些非強(qiáng)項(xiàng)業(yè)務(wù)則盡可能外包給別的公司。結(jié)果，銷售給顧客的產(chǎn)品或服務(wù)，其特征和質(zhì)量在很大程度上取決于供應(yīng)鏈上的所有相關(guān)企業(yè)。這便帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)：如何實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈的集成？如何更有效地協(xié)調(diào)和控制企業(yè)間的物流、信息流和資金流？對(duì)于這些問(wèn)題，需要有一個(gè)全新的管理理念和方法-供應(yīng)鏈管理。SCM方法的研究和實(shí)施為企業(yè)帶來(lái)了很大的經(jīng)濟(jì)效益，今天，許多企業(yè)都選擇了供應(yīng)鏈和物流管理作

2、為獲取新的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)所必須采取的戰(zhàn)略步驟。在過(guò)去十年中，信息技術(shù)(如強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng))，通信手段(如通過(guò)INTERNET的電子數(shù)據(jù)交換)，以及復(fù)雜數(shù)學(xué)模型的各種求解方法(如數(shù)學(xué)規(guī)劃)的發(fā)展為計(jì)劃和控制供應(yīng)鏈流程開闊了新的視野。顧客訂單、需求預(yù)測(cè)或市場(chǎng)趨勢(shì)可以被分解成必要的活動(dòng)，立刻送到供應(yīng)鏈各組織當(dāng)中，并通過(guò)高級(jí)計(jì)劃系統(tǒng)(APS)生成準(zhǔn)確的生產(chǎn)計(jì)劃和程序來(lái)保證按時(shí)完成訂單。APS與傳統(tǒng)的企業(yè)資源計(jì)劃(ERP)不同，它試圖在直接考慮潛在瓶頸的同時(shí)，找到跨越整個(gè)供應(yīng)鏈的可行最優(yōu)(或近似最優(yōu))計(jì)劃。本文通過(guò)對(duì)層次計(jì)劃(HIERARCHICAL PLANNING)和供應(yīng)鏈計(jì)劃任務(wù)的闡述，介

3、紹了高級(jí)計(jì)劃系統(tǒng)(APS)。二、什么是計(jì)劃？為什么要計(jì)劃？整個(gè)供應(yīng)鏈中每分鐘都有成百上千個(gè)決策需要制定和協(xié)調(diào)，這些決策的重要性不盡相同，既有相當(dāng)簡(jiǎn)單的問(wèn)題如“下一步各機(jī)床計(jì)劃完成哪項(xiàng)工作？”，也有非常重要的決策如是否新開或關(guān)閉一家工廠。一個(gè)決策越重要，就越需要更好地準(zhǔn)備，這種準(zhǔn)備工作就是計(jì)劃。計(jì)劃通過(guò)識(shí)別將來(lái)的各種可行活動(dòng)，選擇其中好的甚至最好的來(lái)支持決策。計(jì)劃過(guò)程可分為幾個(gè)階段：認(rèn)識(shí)和分析決策問(wèn)題；定義目標(biāo)；預(yù)測(cè)未來(lái)狀況；識(shí)別和評(píng)估可行活動(dòng)；最后是選擇最優(yōu)方案。供應(yīng)鏈非常復(fù)雜，現(xiàn)實(shí)中要處理的每個(gè)細(xì)節(jié)并非都能(或應(yīng)當(dāng))在計(jì)劃中考慮，因此，有必要根據(jù)現(xiàn)實(shí)建立一個(gè)模型，以此作為制定計(jì)劃的基礎(chǔ)。建模

4、的藝術(shù)就是要盡可能簡(jiǎn)單、盡需要詳細(xì)地表現(xiàn)真實(shí)，也即簡(jiǎn)單而又不忽略現(xiàn)實(shí)中的重要約束。預(yù)測(cè)和仿真模型用于預(yù)測(cè)未來(lái)的狀況，解釋復(fù)雜系統(tǒng)輸入和輸出之間的關(guān)系，但它不支持從大量可行活動(dòng)中根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇最優(yōu)方案，這一工作通常由優(yōu)化模型來(lái)完成，它與前者的差別在于增加了一個(gè)可用來(lái)求最大或最小的目標(biāo)函數(shù)。 計(jì)劃不是一成不變的，計(jì)劃的有效期受到預(yù)定計(jì)劃范圍的限制。當(dāng)達(dá)到計(jì)劃范圍時(shí)，需要重新制定一個(gè)新的計(jì)劃來(lái)反映當(dāng)前供應(yīng)鏈的狀況。根據(jù)計(jì)劃范圍的跨度和所做計(jì)劃的重要性，計(jì)劃任務(wù)通?？煞譃槿齻€(gè)不同的計(jì)劃層次：長(zhǎng)期計(jì)劃：這一層次的決策也稱為戰(zhàn)略決策，它制定了未來(lái)企業(yè)/供應(yīng)鏈開發(fā)所必要的框架，通常涉及供應(yīng)鏈的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)，對(duì)

5、今后幾年有長(zhǎng)期影響。中期計(jì)劃：在戰(zhàn)略決策的范圍內(nèi)，中期計(jì)劃決定常規(guī)運(yùn)作的框架，特別是決定了供應(yīng)鏈中流程和資源的總的數(shù)量和時(shí)間，其計(jì)劃范圍從6個(gè)月到24個(gè)月，考慮了需求的季節(jié)性變化。短期計(jì)劃：最低計(jì)劃層應(yīng)當(dāng)把所有活動(dòng)明確為可供立刻執(zhí)行和控制的詳細(xì)指令，因此，短期計(jì)劃模型要求高度的詳細(xì)和準(zhǔn)確。短期計(jì)劃范圍在幾天到3個(gè)月之間，受到來(lái)自上層有關(guān)結(jié)構(gòu)和數(shù)量范圍決策的限制。對(duì)供應(yīng)鏈的實(shí)際性能(如提前期，顧客服務(wù)，和其它策略問(wèn)題)而言，短期計(jì)劃是一個(gè)很重要的因素。最簡(jiǎn)單的計(jì)劃方法是查看所有可選活動(dòng)，按給定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，然后選擇最好的方案。不幸的是這一簡(jiǎn)單計(jì)劃程序至少會(huì)遇到三個(gè)主要困難：首先，計(jì)劃活動(dòng)中常常

6、同時(shí)有幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，目標(biāo)之間存在沖突，各方案之間的優(yōu)先選擇也不明確。例如，顧客服務(wù)水平應(yīng)盡可能高，而與此同時(shí)又要保持庫(kù)存最少，這種情況就沒(méi)有最優(yōu)解(也即不能同時(shí)使兩個(gè)目標(biāo)最優(yōu))。處理這種多目標(biāo)決策問(wèn)題的常用方法是設(shè)定一個(gè)目標(biāo)在最小或最大的滿意水平，然后優(yōu)化另一個(gè)目標(biāo)。在上面的例子中，人們可以在保證一個(gè)最低顧客服務(wù)水平的同時(shí)使庫(kù)存最少。另一種處理多目標(biāo)問(wèn)題的有用方法是對(duì)所有目標(biāo)按財(cái)務(wù)收入或成本定價(jià)，然后使結(jié)果的邊際利潤(rùn)最大，但不是每個(gè)目標(biāo)都能以財(cái)務(wù)價(jià)值的形式來(lái)表達(dá)(如顧客服務(wù))。還有一個(gè)更常用的方法是給每個(gè)目標(biāo)定義一個(gè)系數(shù)值，然后加權(quán)求和，這種方法的缺陷是有可能產(chǎn)生偽最優(yōu)解，因?yàn)樗诤艽蟪潭壬先Q于

7、任意的權(quán)值。供應(yīng)鏈高級(jí)計(jì)劃系統(tǒng)(APS)從原理上支持上面各種多目標(biāo)尋優(yōu)方法。其次，供應(yīng)鏈計(jì)劃的可行方案數(shù)量巨大。例如，對(duì)連續(xù)決策變量(如訂單大小或工作的開始時(shí)間)，可選方案的數(shù)量實(shí)際上是無(wú)限的。對(duì)離散變量也是如此，如幾個(gè)工作在機(jī)床上的加工順序，可選的數(shù)量是一個(gè)組合大數(shù)。在這些例子中想通過(guò)簡(jiǎn)單枚舉來(lái)找到最優(yōu)方案是不可能的，甚至要找到一個(gè)可行的方案都很困難。在這種情況下，可應(yīng)用運(yùn)籌學(xué)(OPERATIONS RESEARCH)的數(shù)學(xué)方法來(lái)支持計(jì)劃流程。線性規(guī)劃或網(wǎng)絡(luò)流算法能找到精確的最優(yōu)解，然而，大多數(shù)組合問(wèn)題只能通過(guò)啟發(fā)式算法(HEURISTICS)來(lái)計(jì)算近似最優(yōu)解(局部最優(yōu))，這些方法

8、的成功也取決于問(wèn)題的建模方法。第三，最難的恐怕還是處理不確定性。計(jì)劃通過(guò)分析與未來(lái)狀況相關(guān)的數(shù)據(jù)來(lái)安排將來(lái)的活動(dòng)，這些數(shù)據(jù)通過(guò)預(yù)測(cè)模型估計(jì)得到，或多或少存在預(yù)測(cè)誤差。這種誤差降低了產(chǎn)品的可用性(AVAILABILITY)，因而也降低了企業(yè)提供的顧客服務(wù)水平。為了改進(jìn)服務(wù)，安全庫(kù)存被用來(lái)緩沖實(shí)際需求與預(yù)測(cè)之間的誤差。當(dāng)然，安全庫(kù)存并非處理需求不確定性的唯一方法。 需求的不確定性使計(jì)劃與現(xiàn)實(shí)之間存在偏差，因此必須進(jìn)行控制，如果偏差過(guò)大，計(jì)劃就要重新修改。“滑動(dòng)范圍窗”(ROLLING HORIZON BASIS)的計(jì)劃方法就是這種計(jì)劃-控制-修改的交互實(shí)施。計(jì)劃范圍(如1年)被

9、分成若干時(shí)間段(如12個(gè)月)，計(jì)劃在1月份開始時(shí)制定，涵蓋12個(gè)月，但只在第一個(gè)時(shí)段(1月份，稱為凍結(jié)時(shí)段)計(jì)劃才真正被付諸實(shí)施。新的計(jì)劃在第二個(gè)時(shí)段(2月份)開始時(shí)重新制定，新計(jì)劃考慮了第一個(gè)時(shí)段中的實(shí)際變化，并更新未來(lái)時(shí)段的預(yù)測(cè)。新計(jì)劃的范圍與原先的計(jì)劃重疊，但延伸了一個(gè)時(shí)段(從2月份到第二年的1月份)，如此類推。在傳統(tǒng)計(jì)劃系統(tǒng)和APS中，這種方法是處理運(yùn)作計(jì)劃中不確定性的常用方法。圖1給出了這種不斷滑動(dòng)計(jì)劃范圍的計(jì)劃方法。另一種更有效地更新計(jì)劃的方法是面向事件的計(jì)劃(EVENT-ORIENTED PLANNING)。新計(jì)劃不是在正常間隔，而是在出現(xiàn)重要事件時(shí)制定，例如意外銷售，

10、顧客訂單變化，機(jī)器故障等等。這種方法要求計(jì)劃需要的所有數(shù)據(jù)(如存貨，工作進(jìn)程等)被連續(xù)更新，以便在事件發(fā)生的任何時(shí)刻都有數(shù)據(jù)可用。這種方法的一個(gè)例子就是APS，它利用來(lái)自ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，根據(jù)事件來(lái)更新計(jì)劃。APS有下面三個(gè)主要特點(diǎn)：它是整個(gè)供應(yīng)鏈的綜合計(jì)劃，從企業(yè)(甚或更廣泛的企業(yè)網(wǎng)絡(luò))的供應(yīng)商到企業(yè)的顧客；它是真正優(yōu)化的計(jì)劃，定義了各種計(jì)劃問(wèn)題的選擇、目標(biāo)和約束，使用精確的或啟發(fā)式的優(yōu)化算法；它是一個(gè)層次計(jì)劃系統(tǒng)，結(jié)合了上面兩個(gè)特點(diǎn)：供應(yīng)鏈最優(yōu)計(jì)劃既不能靠同時(shí)執(zhí)行所有計(jì)劃任務(wù)的單一系統(tǒng)形式獲得(根本不切實(shí)際)，也不可能靠依次執(zhí)行各種計(jì)劃任務(wù)取得(達(dá)不到最優(yōu))。層次計(jì)劃折衷考慮了實(shí)用性和計(jì)劃

11、任務(wù)之間的獨(dú)立性。 值得注意的是，ERP系統(tǒng)中的傳統(tǒng)物料需求計(jì)劃(MRP)在概念上沒(méi)有上面這些特點(diǎn)：MRP只限于生產(chǎn)和采購(gòu)領(lǐng)域，不做優(yōu)化，在大多數(shù)情況下甚至不考慮目標(biāo)函數(shù)，它是一個(gè)運(yùn)作層面的連續(xù)計(jì)劃系統(tǒng)。層次計(jì)劃的主要思想是把總的計(jì)劃任務(wù)分解成許多計(jì)劃模塊(即局部計(jì)劃)，然后分配給不同的計(jì)劃層，每一層都涵蓋整個(gè)供應(yīng)鏈，但層與層之間的任務(wù)不同。在最頂層只有一個(gè)模塊，是企業(yè)范圍的、長(zhǎng)期的、但卻是粗略綜合的發(fā)展規(guī)劃。層次越低，計(jì)劃涵蓋的供應(yīng)鏈局部受到的限制越多，計(jì)劃時(shí)間范圍越短，計(jì)劃也越詳細(xì)。在層次計(jì)劃系統(tǒng)的同一計(jì)劃層中，供應(yīng)鏈各局部計(jì)劃之間通過(guò)上一層的綜合計(jì)劃來(lái)協(xié)調(diào)。圖2給出了計(jì)劃任務(wù)的層次結(jié)構(gòu)框

12、圖。在層次計(jì)劃中向下(向上)分解(綜合)數(shù)據(jù)和結(jié)果，可以取得計(jì)劃詳細(xì)程度的增加(減少)。綜合主要涉及：產(chǎn)品(組合成批)，資源(組合成產(chǎn)能組)，和時(shí)間(把分段時(shí)間組合成更長(zhǎng)的時(shí)間段)。各計(jì)劃模塊被水平和垂直信息流連接在一起，上層計(jì)劃模塊的結(jié)果為下屬計(jì)劃設(shè)定了約束，而下層計(jì)劃也將有關(guān)性能的信息(如成本，提前期，使用率)反饋給更高的層次。層次計(jì)劃系統(tǒng)(HPS)的設(shè)計(jì)需要仔細(xì)定義模塊結(jié)構(gòu)，模塊計(jì)劃任務(wù)的分配，和模塊間信息流的詳細(xì)說(shuō)明。HPS通常采用滑動(dòng)范圍的計(jì)劃方法，在不同層次上計(jì)劃間隔和范圍的復(fù)雜協(xié)調(diào)方法可參閱文獻(xiàn)2。面向事件的計(jì)劃簡(jiǎn)化了HPS的使用，使它更加靈活，但前提條件是有一個(gè)通信系統(tǒng)能對(duì)有關(guān)

13、的計(jì)劃層和任務(wù)模塊發(fā)出“事件”報(bào)告，此外，一個(gè)計(jì)劃任務(wù)的結(jié)果也應(yīng)能對(duì)其它計(jì)劃任務(wù)發(fā)出事件報(bào)告。APS有三個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：信息可視化，減少計(jì)劃時(shí)間，和允許方便地應(yīng)用優(yōu)化方法。正因?yàn)槿绱?，許多計(jì)劃人員或許會(huì)擔(dān)心自己的工作會(huì)被計(jì)算機(jī)所代替。然而，模型只是現(xiàn)實(shí)的近似，人們的知識(shí)，經(jīng)驗(yàn)和技能仍然需要來(lái)彌合模型和現(xiàn)實(shí)之間的差距。計(jì)劃系統(tǒng)無(wú)論多么高級(jí)也只是支持人們制定決策的決策支持系統(tǒng)。在面向事件的計(jì)劃中，通常要由計(jì)劃人員來(lái)決定是否需要修改計(jì)劃，此外，每一個(gè)計(jì)劃模塊也需要由人來(lái)負(fù)責(zé)它的功能、數(shù)據(jù)和結(jié)果。 三、供應(yīng)鏈計(jì)劃任務(wù)整個(gè)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)由網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)伙伴的內(nèi)部供應(yīng)鏈組成，內(nèi)部供應(yīng)鏈包括四個(gè)主要的供應(yīng)鏈流程，其計(jì)劃

14、任務(wù)不盡相同。采購(gòu)流程包括所有為生產(chǎn)提供必要資源(如物料和人力等)的子流程，資源的有限能力是生產(chǎn)流程的輸入，生產(chǎn)流程也由許多子流程組成。分銷流程彌合了生產(chǎn)地點(diǎn)和顧客(零售商或其它進(jìn)一步處理產(chǎn)品的企業(yè))之間的距離，銷售流程確定顧客需求和訂單數(shù)量，驅(qū)動(dòng)其它三個(gè)流程。供應(yīng)鏈計(jì)劃矩陣(SCP-MATRIX)根據(jù)計(jì)劃范圍長(zhǎng)短和供應(yīng)鏈流程對(duì)計(jì)劃任務(wù)進(jìn)行分類(如圖3所示)，圖3給出了大多數(shù)供應(yīng)鏈類型中常見的計(jì)劃任務(wù)，任務(wù)的內(nèi)容隨各行業(yè)不同而不同。圖中長(zhǎng)期任務(wù)只用一個(gè)長(zhǎng)方框，體現(xiàn)了戰(zhàn)略計(jì)劃內(nèi)容廣泛綜合的特點(diǎn)，其他方框是矩陣輸入，表示不同的流程計(jì)劃任務(wù)。SCP-MATRIX可供APS開發(fā)商用來(lái)定位他們的軟件模塊，以便涵蓋矩陣中所有的供應(yīng)鏈計(jì)劃任務(wù)。在圖3的層次計(jì)劃系統(tǒng)中，各計(jì)劃模塊之間通過(guò)信息流協(xié)調(diào)和集成，可分為水平信息流和垂直信息流：水平信息流：從供應(yīng)鏈下游向上傳遞，包括顧客訂單，銷售預(yù)測(cè)，倉(cāng)庫(kù)補(bǔ)貨訂單，各部門之間的內(nèi)部生產(chǎn)訂單，和給供應(yīng)商的采購(gòu)訂單，整個(gè)供應(yīng)鏈?zhǔn)茴櫩托枨篁?qū)動(dòng)