高級(jí)排程計(jì)劃APS在我國(guó)的應(yīng)用

1、高級(jí)排程計(jì)劃APS在我國(guó)的應(yīng)用張燕摘要：高級(jí)排計(jì)劃(APS)是二十一世紀(jì)信息技術(shù)與現(xiàn)代管理思想結(jié)合的產(chǎn)物。本文回顧了APS的發(fā)展及其主要特點(diǎn)并對(duì)我國(guó)企業(yè)應(yīng)用APS的前景進(jìn)行了分析與展望。關(guān)鍵詞：企業(yè)管理 供應(yīng)鏈管理 高級(jí)排引言：APS不是單純的計(jì)劃方法或者系統(tǒng)，而是融合各種先進(jìn)現(xiàn)代管理技術(shù)與管理思想的產(chǎn)物。對(duì)APS的貢獻(xiàn)來自計(jì)算機(jī)科學(xué)，人工智能，決策支持系統(tǒng)，工業(yè)工程，物流管理，管理科學(xué)，運(yùn)籌學(xué)和生產(chǎn)運(yùn)作管理領(lǐng)域。本文試圖追蹤APS的管理脈絡(luò)，介紹APS在我國(guó)的發(fā)展應(yīng)用。正文：1 伴隨著信息技術(shù)成長(zhǎng)90年代以前的APS   ，經(jīng)自從50年代萌芽到90年代初與ERP

2、-的結(jié)合，APS與信息技術(shù)一同成長(zhǎng)歷了幾個(gè)發(fā)展階段：    1.1 APS思想的萌芽階段20世紀(jì)50年代以前    高級(jí)排程計(jì)劃的一些主要思想早在計(jì)算機(jī)的存在前就已經(jīng)出現(xiàn)。對(duì)APS貢獻(xiàn)最大的有兩個(gè)方面，一是早在20世紀(jì)初出現(xiàn)的甘特圖（Gannttchart 1917），讓人們可以直觀地看到事件進(jìn)程的時(shí)間表，并且可以進(jìn)行交互式更新。二是運(yùn)用數(shù)學(xué)規(guī)劃模型解決計(jì)劃問題。美國(guó)和前蘇聯(lián)都應(yīng)用新的最優(yōu)化線性規(guī)劃技術(shù)解決與戰(zhàn)爭(zhēng)相關(guān)的物流管理問題。這些思想和方法對(duì)于APS的萌芽起到了奠基性的作用。    1.2 開始與計(jì)

3、算機(jī)技術(shù)相結(jié)合50-70年代的APS    在50年代后期和60年代初期，大公司開始配置計(jì)算機(jī)，用來觀察計(jì)劃有問題的部分，優(yōu)化少數(shù)關(guān)鍵性的材料能否平衡對(duì)產(chǎn)品的需求，而且考慮能力約束，或者為產(chǎn)品尋找最低的費(fèi)用路徑。線性規(guī)劃普遍被用，小型的計(jì)劃試算表開始出現(xiàn)。這一時(shí)期對(duì)“最優(yōu)化”的定義促進(jìn)了的發(fā)展。    1.3 企業(yè)個(gè)別開發(fā)階段60年代中期到80年代    隨著跨國(guó)公司在世界各地的發(fā)展，制造業(yè)問題變得越來越復(fù)雜，需要計(jì)算的變量大小由60年代初期的數(shù)以百計(jì)發(fā)展到80年代末的數(shù)以萬計(jì)。雖然線性規(guī)劃等技術(shù)也擴(kuò)展成

4、可以處理更加復(fù)雜的問題，但仍然不能滿足企業(yè)的需要。因此，許多公司在內(nèi)部開發(fā)他們自己的工具作為主要計(jì)算環(huán)境，另一些公司則在購(gòu)買解決線性規(guī)劃問題的程序基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)。這一階段的主要開發(fā)語言為Assembler cobol。FORTRAN和pl/i。    60年代中期，IBM開發(fā)了基于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分解的MRP系統(tǒng)，并在80年代發(fā)展為閉環(huán)MRP系統(tǒng)，除了物料需求計(jì)劃外，還將生產(chǎn)能力需求計(jì)劃、車間作業(yè)計(jì)劃和采購(gòu)作業(yè)計(jì)劃也全部納入MRP，形成一個(gè)封閉的系統(tǒng)。這為80年代MRPII的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。這段時(shí)間，模擬技術(shù)開始進(jìn)入計(jì)劃領(lǐng)域，基于模擬的計(jì)劃工具開始在70年代出現(xiàn)，直到70

5、年代中期聯(lián)邦快遞公司的應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)才出現(xiàn)了整體的效果。80年代初，Kell Springfield（輪胎制造商）和Philip MORRIS開始應(yīng)用計(jì)劃和排程系統(tǒng)。    1.4 與OPTMRP/ERP的結(jié)合80年代的    在1983年9月5日出版財(cái)富雜志上，由領(lǐng)導(dǎo)的“創(chuàng)造力輸出公司”特別引人矚目。他們的產(chǎn)品“最優(yōu)化生產(chǎn)技術(shù)” (Optmal Producyion Technology OPT)，應(yīng)用了一系列處理瓶頸約束的運(yùn)算法則于批處理模式中，在離散型制造業(yè)中獲得了許多客戶。OPT按照其意義又稱為“約束理論”，認(rèn)為一個(gè)組織的輸出受制

6、于其關(guān)鍵瓶頸資源的約束，因此按照解決資源瓶頸約束的思路進(jìn)行計(jì)劃排程。在Goldratt 和i2之后，相繼出現(xiàn)了Numetrix和Chesapeake，這是兩個(gè)提供交互式產(chǎn)品的早期APS供應(yīng)商。    1984年，AT&T公司的年輕研究員提出了一項(xiàng)新的運(yùn)算法則，用于解決線性規(guī)劃問題，所有現(xiàn)代規(guī)劃都吸收了。80年代初期美國(guó)管理學(xué)家(Artificial Intelligence)在MRP的基礎(chǔ)上提出了制造資源計(jì)劃（ManufacturingResource Planning，MRPII），英文縮寫為MRPII ,MRPII把生產(chǎn)、財(cái)務(wù)、銷售、工程技術(shù)、采購(gòu)等各

7、個(gè)子系統(tǒng)集成為一個(gè)一體化的系統(tǒng)。MRPll系統(tǒng)引入了西方標(biāo)準(zhǔn)成本制度的思想和方法，不但加強(qiáng)了產(chǎn)品成本管理，更重要的是，它被用來有效地規(guī)劃控制企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)。    1980后期出現(xiàn)了人工智能（Artificial Intelligence AI）和專家系統(tǒng)。公司開始把人工智能應(yīng)用到制造計(jì)劃和排程。杜邦公司和IBM積極把人工智能和已存在的APS技術(shù)與應(yīng)用結(jié)合起來。IBM開發(fā)了批處理的排程系統(tǒng)。人工智能對(duì)后來的基于約束的規(guī)劃和遺傳的運(yùn)算法則在技術(shù)上做出了重要貢獻(xiàn)。80年代后期出現(xiàn)了圖形用戶界面（Graphical User interface GUI）。隨著OSF

8、 MOTIF成為圖形標(biāo)準(zhǔn)，交互式圖形用戶界面變成預(yù)測(cè)、計(jì)劃、排程工具的標(biāo)準(zhǔn)。這種技術(shù)上的創(chuàng)新大大提高了APS的市場(chǎng)銷售沖擊力。2 APS 與供應(yīng)鏈管理90年代以后的APS    90年代開始，供應(yīng)鏈管理思想逐漸為大型企業(yè)所接受，供應(yīng)鏈管理的軟件系統(tǒng)（Supply Chain mannagement SCMS）開始出現(xiàn)，如APS的R3系統(tǒng)中增加了供應(yīng)鏈管理模塊。其實(shí)，早在20世紀(jì)80年代初，美國(guó)咨詢顧問就提出了供應(yīng)鏈的概念。物流管理委員會(huì)根據(jù)研究與應(yīng)用的發(fā)展，對(duì)供應(yīng)鏈管理給出新的定義：“供應(yīng)鏈管理是對(duì)從最終用戶直到原始供應(yīng)商的關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程的集成，它為客戶和其他有關(guān)者

9、提供價(jià)值增值的產(chǎn)品、服務(wù)和信息”。供應(yīng)鏈管理涉及跨企業(yè)組織的計(jì)劃系統(tǒng)能夠統(tǒng)一和協(xié)調(diào)企業(yè)間的長(zhǎng)中近期的計(jì)劃，是ERP的核心。    在供應(yīng)鏈管理環(huán)境下，每個(gè)公司執(zhí)行著數(shù)千項(xiàng)活動(dòng)，每一家公司在某些方面都會(huì)涉及與其他公司的供應(yīng)鏈關(guān)系。供應(yīng)鏈管理特別強(qiáng)調(diào)企業(yè)之間的合作與協(xié)同，企業(yè)要想在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取勝，必須加強(qiáng)供應(yīng)鏈合作。因此，與供應(yīng)鏈管理相關(guān)的需求促進(jìn)了90年代APS的發(fā)展。分頁    與供應(yīng)鏈管理思想同步發(fā)展的還有計(jì)算機(jī)技術(shù)。90年代初期出現(xiàn)的順序查詢語言對(duì)APS的發(fā)展很有幫助，允許APS工具更動(dòng)態(tài)地和關(guān)系數(shù)據(jù)庫交互。逐漸增加的計(jì)算機(jī)運(yùn)算能

10、力的使得成本降低、并導(dǎo)致新的解決方法，而且擴(kuò)大了所解決問題的大小和復(fù)雜性。遺傳基因算法、模擬技術(shù)逐步成熟。    90年初，提出了企業(yè)資源計(jì)劃（Enterprise Resouce Plainning ERP）的概念。其功能標(biāo)準(zhǔn)包括四個(gè)方面：（1）超越MRPII范圍的集成功能；（2）支持混合方式的制造環(huán)境；（3）支持能動(dòng)的監(jiān)控能力，提高業(yè)務(wù)績(jī)效；（4）支持開放的客戶機(jī)服務(wù)器計(jì)算環(huán)境。到90年代中期，APS引起了ERP廠商的注意。主要吸引點(diǎn)有：APS交付規(guī)模越來越大；每個(gè)用戶支付的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于580；快速增長(zhǎng)的APS市場(chǎng)。因此580廠商也開始介入APS。 90年代中

11、期，廠商把用戶界面轉(zhuǎn)向Windows環(huán)境，或把整個(gè)的應(yīng)用移動(dòng)到環(huán)境。除了提供更加直觀的接口和報(bào)告能力外，新的APS應(yīng)用費(fèi)用更低，計(jì)算機(jī)能力正在以令人驚異的比率增加。3 APS的主要特點(diǎn)     APS的強(qiáng)大功能主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：    （1）綜合性。APS是整個(gè)供應(yīng)鏈的綜合計(jì)劃，從企業(yè)、企業(yè)的供應(yīng)商、供應(yīng)商的供應(yīng)商到企業(yè)的客戶、客戶的客戶。計(jì)劃范圍不限于生產(chǎn)，還包括采購(gòu)、分銷、銷售等一系列計(jì)劃。這些計(jì)劃分為長(zhǎng)期、中期和期三個(gè)時(shí)間段，分別對(duì)應(yīng)戰(zhàn)略計(jì)劃、戰(zhàn)術(shù)計(jì)劃和執(zhí)行計(jì)劃。APS協(xié)調(diào)各種計(jì)劃，保證供應(yīng)鏈有關(guān)各企業(yè)、部門的正

12、常運(yùn)行。    （2）最優(yōu)化。APS定義了各種計(jì)劃問題的選擇、目標(biāo)和約束，采用線性規(guī)劃等數(shù)學(xué)模型，使用精確的或啟發(fā)式的優(yōu)化算法，保證計(jì)劃的優(yōu)化。供應(yīng)鏈計(jì)劃的可行方案數(shù)量巨大，想通過簡(jiǎn)單枚舉來找到最優(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)的數(shù)學(xué)方法來支持計(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)組合問題只能通過啟發(fā)式算法（heuritics）來計(jì)算近似最優(yōu)解（局部最優(yōu)）。APS計(jì)劃的優(yōu)化思想和企業(yè)資源計(jì)劃（580）計(jì)劃有很大不同。580強(qiáng)調(diào)計(jì)劃的可行性，只限于生產(chǎn)和采購(gòu)領(lǐng)域，只考慮能力約束而不做優(yōu)化，在大多數(shù)

13、情況下甚至不考慮目標(biāo)函數(shù)，因此是一個(gè)運(yùn)作層面的連續(xù)計(jì)劃系統(tǒng)。而APS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)計(jì)劃。    （3）層次性。供應(yīng)鏈最優(yōu)計(jì)劃涉及不同的時(shí)間跨度（長(zhǎng)期、中期、短期）、不同的業(yè)務(wù)流程（采購(gòu)、制造、分銷等）、甚至不同的供應(yīng)鏈成員企業(yè)，由于需求的不確定性，不可能一次優(yōu)化所有的計(jì)劃。而層次計(jì)劃折衷考慮了實(shí)用性和計(jì)劃任務(wù)之間的獨(dú)立性，對(duì)于不同的計(jì)劃采用分層次優(yōu)化的方法。    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

14、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、但卻是粗略綜合的戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃。層次越低，計(jì)劃涵蓋的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)劃之間通過上一層的綜合計(jì)劃來協(xié)調(diào)。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)果為下層計(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、使用率等）反饋給上一層次的計(jì)劃。    （4）平衡性。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，如果偏差過大，計(jì)劃就要重新修改。APS計(jì)劃從不同的緯度描述互相補(bǔ)充的功能性計(jì)劃，APS計(jì)劃模型通

15、過年度、月度、周、日直至小時(shí)、分的多層計(jì)劃，綜合考慮戰(zhàn)略計(jì)劃、戰(zhàn)術(shù)計(jì)劃和運(yùn)作計(jì)劃，力圖減少不確定性對(duì)計(jì)劃的影響。APS的主要組件有三個(gè)：供應(yīng)鏈設(shè)計(jì)；供應(yīng)鏈計(jì)劃；戰(zhàn)術(shù)運(yùn)作計(jì)劃。其中供應(yīng)鏈設(shè)計(jì)屬于長(zhǎng)期、戰(zhàn)略性的，供應(yīng)鏈計(jì)劃界于戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)之間，而戰(zhàn)術(shù)運(yùn)作計(jì)劃處理日常計(jì)劃的優(yōu)化問題。目前，企業(yè)信息系統(tǒng)一般以作為主體構(gòu)架，主要解決企業(yè)內(nèi)部管理問題；而ERP與APS作為補(bǔ)充和完善，主要解決企業(yè)之間的計(jì)劃協(xié)調(diào)問題，見圖1。圖1  APSSCM與ERP    APS是SCM的核心，它能代替ERP的預(yù)測(cè)計(jì)劃、DRP、MRP、CRP和生產(chǎn)計(jì)劃。APS不能對(duì)業(yè)務(wù)管理如貨物的接

16、收、原料的消耗、發(fā)貨、開發(fā)票、文檔管理、財(cái)務(wù)、生產(chǎn)定單下達(dá)、采購(gòu)定單下達(dá)，客戶定單的接收。APS也不能處理數(shù)據(jù)的維護(hù)如物料主文件維護(hù)、維護(hù)、工藝路徑維護(hù)、貨源和設(shè)備的維護(hù)、能力表及供應(yīng)商、客戶、資源的優(yōu)先級(jí)的維護(hù)。4實(shí)例 隨著網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，先進(jìn)的管理理念和管理方法已開始滲透、普及到企業(yè)經(jīng)營(yíng)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，并煥發(fā)出巨大的生產(chǎn)力，企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)開始講究供貨的速度與服務(wù)，彈性、快速反應(yīng)和整體資源有效應(yīng)用將成為企業(yè)生存、成功的必要因素。為迎接激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，建立一套以最佳的時(shí)機(jī)、最合理的資源、快速服務(wù)于用戶的系統(tǒng)，成為企業(yè)快速反應(yīng)的關(guān)鍵。唐山松下產(chǎn)業(yè)機(jī)器有限公司/以下唐山松下3從事焊接設(shè)備的生產(chǎn)

17、與銷售，產(chǎn)品種類近?0 種，功能和結(jié)構(gòu)各異，月產(chǎn)量在9 000 臺(tái)焊機(jī)左右，屬于多品種、小批量生產(chǎn)組織方式。為了能夠以最小的成品庫存、合理的制造成本、快速對(duì)應(yīng)用戶，制造采取小批量多批次循環(huán)生產(chǎn)與特殊訂貨按單生產(chǎn)方式相結(jié)合生產(chǎn)組織方式；為了能夠以高品質(zhì)產(chǎn)品滿足用戶需求，唐山松下倡導(dǎo)所有的產(chǎn)品全流程加工，無論鈑金部品、機(jī)加工件、線路板、變壓器、線束、焊接電源、送絲機(jī)、焊槍全部在唐山松下工廠加工。多品種、小批量生產(chǎn)組織，快速對(duì)應(yīng)以及全流程加工要求對(duì)制造部生產(chǎn)計(jì)劃與生產(chǎn)過程控制提出更高要求。雖然公司從成立伊始重視企業(yè)信息化建設(shè)，先后引入了日本富士通公司EV!66 系統(tǒng)和德國(guó)645 公司的W!2 系統(tǒng)作

18、為公司的!5W 管理系統(tǒng)，但兩個(gè)系統(tǒng)均不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜生產(chǎn)計(jì)劃排程。為了迎接挑戰(zhàn)，公司制造部于>00< 年起策劃并建立以高級(jí)生產(chǎn)計(jì)劃排程/4563 為主體的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃排程在電焊機(jī)行業(yè)應(yīng)用進(jìn)行了有益的嘗試，相繼開發(fā)出以部品加工為主鈑金加工模塊、以流程加工為主體變壓器加工模塊，并順利與,W5!W5 系統(tǒng)連接，通過生產(chǎn)計(jì)劃管理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)合理有效的計(jì)劃排程、對(duì)生產(chǎn)進(jìn)度實(shí)施動(dòng)態(tài)管理、建立圍繞制造資源的全員共享信息平臺(tái)，加快制造信息傳遞和響應(yīng)，簡(jiǎn)化工作流程，快速服務(wù)于用戶。5 APS發(fā)展趨勢(shì)與我國(guó)APS應(yīng)用展望    二十一世紀(jì)是信息時(shí)代，經(jīng)濟(jì)全球化步伐

19、日益加快。作為代表當(dāng)今先進(jìn)管理思想的高級(jí)計(jì)劃排程系統(tǒng)，APS的發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢(shì)：    （1）與供應(yīng)鏈管理更加緊密結(jié)合。和生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)不同，APS以企業(yè)整體水平的資產(chǎn)收益率等將來，小巧靈活的APS系統(tǒng)將為中小企業(yè)的計(jì)劃優(yōu)化服務(wù)。    （2）集成化與分散化。計(jì)劃系統(tǒng)的發(fā)展早期是處理分散、單一的問題，到APS階段則成為各種計(jì)劃技術(shù)與方法的系統(tǒng)融合，體現(xiàn)了計(jì)劃思想的高度集成。然而，由于現(xiàn)實(shí)問題的復(fù)雜性，如不同的行業(yè)與產(chǎn)品特點(diǎn)、不同的企業(yè)規(guī)模等，對(duì)一些企業(yè)來說，采用龐大完整的APS系統(tǒng)并不是最佳選擇。而結(jié)合行業(yè)與產(chǎn)品特點(diǎn)、各具特色的先進(jìn)計(jì)劃

20、系統(tǒng)同樣是APS的發(fā)展趨勢(shì)。    （3）與項(xiàng)目管理結(jié)合。由于消費(fèi)者個(gè)性化需求的日益增長(zhǎng)，產(chǎn)品大量生產(chǎn)的時(shí)代即將過去，需要對(duì)以前根據(jù)批量生產(chǎn)形成的管理理論進(jìn)行反思，大規(guī)模定制就是個(gè)性化產(chǎn)品生產(chǎn)的有益嘗試。個(gè)性化產(chǎn)品就是一個(gè)個(gè)項(xiàng)目，項(xiàng)目管理必將成為20世紀(jì)管理學(xué)的重要組成部分。因此，APS應(yīng)該與項(xiàng)目管理結(jié)合，形成企業(yè)整體的計(jì)劃管理系統(tǒng)。    盡管APS具有強(qiáng)大的功能，非常適合于供應(yīng)鏈整體計(jì)劃問題的解決，但在我國(guó)企業(yè)管理實(shí)際中，APS應(yīng)用仍然存在很多需要解決的問題：    （4）外部應(yīng)用環(huán)境還不具備條件。APS功能的發(fā)揮主要在供應(yīng)鏈管理上，而我國(guó)企業(yè)的供應(yīng)鏈管理還停留在非常初級(jí)的階段，企業(yè)對(duì)于供應(yīng)鏈競(jìng)爭(zhēng)的意識(shí)還很模糊，因此，APS難以找到真正的用武之地。其次，APS需要全社會(huì)企業(yè)間的網(wǎng)絡(luò)通訊基礎(chǔ)設(shè)施的支撐，而我國(guó)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)還不夠完善，企業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用水