生产计划、车间排程、APS高级计划和排程

1、生产计划定义

生产计划是企业对生产任务作出统筹安排,具体拟定生产产品的品种、数量、质量和进度的计划。是企业经营计划的重要组成部分,是企业进行生产管理的重要依据。既是实现企业经营目标的重要手段,也是组织和指导企业生产活动有计划进行的依据。企业在编制生产计划时,还要考虑到生产组织及其形式。但同时,生产计划的合理安排,也有利于改进生产组织。

生产计划是指一方面为满足客户要求的三要素“交期、品质、成本”而计划;另一方面又使企业获得适当利益,而对生产的三要素“材料、人员、机器设备”的确切准备、分配及使用的计划。

2、车间排程

生产排程是在考虑能力和设备的前提下,在物料数量一定的情况下,安排各生产任务的生产顺序,优化生产顺序,优化选择生产设备,使得减少等待时间,平衡各机器和工人的生产负荷。从而优化产能,提高生产效率,缩短生产LT。简而言之:就是将生产任务分配至生产资源的过程。

更为重要的是生产排程的依据和原则:

1)生产订单供不应求时排程要求和原则:调查产品瓶颈限制产能工序为依据,以边际利润高为导向排产。

2)生产订单供过于求时排程要求和原则:以成本优先原则,以市场及客户满意度为导向排产

3、生产计划、车间排程特点

1)生产计划

第一,面向交付

生产计划是面向需求的,是以交付为最终目标。其职能是为了满足客户需求而展开的,具体的职能可以定义为:

需求管理、粗产能平衡、细产能平衡、物料平衡、相关需求确定、交期承诺和回复等。

第二,长周期的

为了满足未来的客户需求,尤其在MTS(备库式)场景,需要做较长周期的需求管理,其时间跨度可以是年、季、月,周、日。

第三,强调完工

因为面向需求,所以强调完工。因为客户是关注合适开工,而合适可以交付。所以,生产计划强调的是完工。

2)车间排程

第一,面向产出

车间排程是任务分配过程,所以面向的作业,是面向工序任务、面向资源的任务匹配过程。

车间作业自然会涉及到独立资源工序任务的顺序、负荷、分派工作,还需要考虑替代路线等等,是一个十分离散的NP问题。

第二,是短期的

因为生产过程具有动态特征(异常众多),长期的仅仅可以预排而非锁定,自然只能考虑短期的。一般而言,锁定三天的排程就比较困难,较多的是根据生产特征锁定1-3天的

第三,强调开工

既然面向产出,自然是需要考虑开工,需要在开工的时候需要产能和物料的齐套,开工时就需要考虑产出效率(切换优化等等)。

4、生产计划和车间排程的冲突和耦合

生产计划和车间排程由于目标的不同,是冲突的:计划面向交付,以交期为优先,则不要集批。而排程面向交付,则需要依据产出集批。而从里特定律WIP(在制品)=TH(产出率)*CT(加工周期)明白其中的原由。

生产计划

图1 交付与产出冲突示意图


但是,交付与排程又是强耦合的,因为虽然计划强调完工,需要开工来保障。

由于一个工厂的需求的动态性,且有N多的客户需求(预测/订单/备库)是一个等待的队列,经过工序级的MRP分解后,变成了资源组(工站,Oper)的工序任务队列,前后工序关系(SS、FF、SF、FF等)组合了复杂的加工路径,然后才可以经过预排确定订单(多产品组合)的完工。生产计划相关人员才可以利用信息系统动态监控订单的需求日与订单计划完工日的偏差。注意:由于需求的动态性,订单的计划完工日是动态的,偏差自然也是动态的。

车间排程

图2 工序任务计算PPM(产品过程)模型


5、APS高级计划和排程

APS高级计划与排程(Advanced Planning and Scheduling),是解决生产排程和生产调度问题,常被称为排序问题或资源分配问题。在离散行业,APS是为解决多工序、多资源的优化调度问题;而流程行业,APS则是为解决顺序优化问题。它通过为流程和离散的混合模型同时解决顺序和调度的优化问题,从而对项目管理与项目制造解决关键链和成本时间最小化,具有重要意义。

APS高级计划和排程,是生产计划和车间排程集成的系统,只要确认需求和进度控制两个环节,大大简化了生产计划和车间排程的难度和工作量,属于赋能生产计划和车间排程的软件系统。

在建设数字化工厂(智能制造)的大环境下,APS高级计划和排程正在被越来越多的工厂认识到并进行有益的尝试。

APS高级计划

图3 生产计划和车间排程的相互关系

APS高级计划和排程具有以下的价值:

1)是数字化工厂无法回避的系统模块

实现数字化工厂,必须实现数据的自动流转和工厂运作的整体优化。到目前为止唯有APS高级计划软件才可以实现,从里特定律WIP(在制品)=TH(产出率)*CT(加工周期)也可以判断出,APS高级计划和排程优化后的投料控制,才可以实现交付好、产出高和库存低。

2)赋能计划和排程过程,减少计划和排程的难度和强度

用Excel进行CTP和交付回复、RCCP和CCP(相关需求一般采用MRP),是一个十分繁琐和复杂的过程。计划员如果不是VBA和Excel高手很难减少工作量和有相对科学的结果。用Excel排程计算,难度会更加的大。一般采用手工派工,甚至口头派工的方式,只是经验的体现,而非数据的驱动,无法做到优化。

采用APS高级计划和排程,可以由于实现了计划与排程的集成,可以做交付、产出和成本的优化。尤其是可以平衡“交付”、“产出”之间的平衡,确保在交付优化的基础上,实现高产出。

3)绩效优化

衡量工厂的绩效,一般从客户端和投资端两个维度,就是交付好、产出高。产出对成本的影响非常高。

一般情况下,采用APS高级计划和排程软件替代手工的Excel计划和排程,减少各类缓冲设置,产能利用效率提升5-8%是一个非常简单的假设。5个亿销售额的工厂,有效产出(订单充裕时)可以提升2500万元,按照20%毛利率计算,经济效益在500万元/年以上。