智慧工厂的大脑——APS生产排程系统

生产计划排程是生产管理中的核心工作，或许很多人不同意这个观点，只是因为这个观点的前提是生产计划排程在生产管理中真正起到了作用，目前国内制造业的现状还不能体现出生产计划排程的真正作用，所以也没有人认为它是最核心的工作，但为何生产计划排程却引起了生产管理人员的重视？

随着生产规模的扩大，设备增多，订单不停变化，成本压力，客户对交货期的要求越来越短，这些种种原因导致了生产管理复杂度不断上升，导致现场往往顾此失彼，最终消耗更多的资源，付出更多的成本，却仍然不能满足客户的需求。

这些原因终使生产管理人员认识到生产计划排程的重要性，好的计划可让生产有条不紊的进行，有利于提高资源利用率，降低生产经营成本。

生产计划排程的作用是多个维度的。

（1）工序，生产调度的最小单位，在没有生产计划排程时，因为没有具体的工序开始、结束时间，生产调度是盲目的，同时也导致资源准备和资源配送的盲目性。这对想要实现精细化管理的企业来说无疑是难以接受的。

（2）设备，生产制造的主要载体，有些设备贵重，折旧费高昂，需要日夜工作提高其利用率，有些设备功能特殊，其它设备不可替代，也需要尽最大的能力工作才能确保生产任务。如果没有详细的生产作业计划，无法预估资源的利用率和负荷，无法让瓶颈设备发挥出最大的能力。

物料，成品的来源，物料的采购时间是能否确保交货期的最重要因素，因为设备故障可以更换设备来临时调整，重要的工序可以调整优先级让其它工序让路来保证交货期，但是如果物料无法按时就位，那么一切努力的机会都没有。

所以对物料的到货情况进行预测，并准确预测生产现场何种物料将在何时短缺是非常重要的，而详细生产作业计划可以提供对物料的库存预测和管理。

（3）降低库存。库存关乎资金的占用，是企业的负担，如何降低库存，一直是生产管理面对的难题。面对一批订单，需要多少资源，库存现在的情况能否满足？不满足还需要采购多少？何时采购？

这些都无从得知，也就是说，对于库存的管理是被动的，所以也就无法实现库存控制。这种情况下，只能靠经验将库存保持一定的库存量，保证库存量就占用了流动资金，这就与追求零库存的生产管理理想背道而弛了。

详细的生产作业计划能够预测资源的使用情况，可以预测哪道工序在何时使用哪些资源，何时再释放哪种资源，这样就预测了资源在每一个时刻的动态库存状态。

可以发现资源库存降为零的时刻，并预先做好准备在这些时刻补充资源，按照生产计划排程进行资源的准备，可以将库存保持在接近于零的一个很低的水平。

（4）精细成本管理，许多企业的成本管理只能是月末年末的成本统计，这个月消耗了多少物料，设备折旧了多少这些都是月末统计得知的，所做的工作只是事后收集数据的过程，成本产生于生产过程，产生于资源的消耗。

如果没有准确的生产过程记录，成本的计算将无从谈起，而生产作业计划能给出准确的工序开始、结束时间，工序所用到的资源，也就是说在生产执行之前就能准确的预测出每道工序的所消耗的成本。

有了这种预测，就可以在生产之前就进行一些成本规划，进而进行成本控制，形成成本计划，这样就可以跟成本统计进行比较，做到真正的精细成本管理。

（5）生产仿真，生产仿真简单的说就是用逻辑模型模仿实际的生产过程。反复进行试排程，就是反复模拟生产过程，从各个方面进行仿真预测，以得到最符合实际需要的生产计划排程。仿真工序的加工时间，何处加工，所用哪些资源，资源使用的分布如何，这些可以从总体上模拟生产执行时的情况，评估当前生产状态，改善生产管理。

另外，动态排程与排程试算，许多人将这两者混为一谈，甚至许多APS软件也用排程试算等于动态排程的思想进行宣传，其实这两者有着本质的区别。

排程试算是反复进行重新排程试计算，是在各种不同条件下的预排程，是提前进行的试计算，是为了在实际生产之前确定一套最好的排程方案。

而动态排程是指一次排程方案的局部调整，具体是计划在执行过程中因为生产实际情况发生改变而进行的适应改变的调整计算，这种调整计算是为了响应某些环境扰动，对于已经完成的计划不会改变，而对于没有完成而受环境影响的计划需要进行调整。

动态排程主要是由于生产中出现一些异于计划的情况，这些情况主要有几下三种：

工序自身的调整。

包括工序时间的调整，工序交货期的调整，工序数量调整，工序所使用资源，工序优先级等。工序自身调整的情况一般出现在一定的时间周期内要进行生产实际与计划的比对，如果出现了偏差，则进行调整。

资源的调整。

包括增加、减少资源，改变资源数量，改变资源日历。有生产过程中经常会出现资源异常情况，比如设备故障就是最常见的例子，还有如某些工具推迟到货等等情况均属于资源调整。

插单、删单是生产管理中最常见的异常情况。

当生产正在进行的时候，由于客户的追加订单，经常会有紧急的插单，或是一些生产报废的原因也可能造成重新插单，客户的退单是造成生产删单的主要原因。

由于频繁的插单、删单，生产计划排程经常会被打乱成面目全非，这时APS的动态排程、实时调整的功能就显得异常重了。

一个生产计划排程在实际执行过程中，经常会遇到许许多多临时性的调度，即所谓What If中的If，如设备故障，急件插单等，这样迫使生产实际情况偏离了原计划，这时APS能否及时、动态地响应这种临时性的调度就显得特别关键，即需要用APS的动态排程来回答What，设备故障后此设备上原计划安排的任务如何处理？

哪些是可以替换它的设备？许多依赖此设备上任务的一些后续任务影响如何？这些都是需要APS的动态排程来回答。

当然，响应这些生产中的扰动有许多不同的策略，有些基于这些事件实时计算调整，有些是基于一定的周期全局进行环境状态更新与计划调整，这种策略在生产管理上也称为“滚动排程”。

面对业务需要及生产环境的不断变化，APS通过常驻内存的高速计算，迅速得出这种改变所带来的复杂连锁反应，实时取得现场的更新数据，并实时动态的调整、更新计划排产，以达到计划与执行的一致性。

实际生产不可能完全按照生产计划排程执行，这是正常的，也是现实的，如果APS不具备动态排程的能力，不能实时响应业务变化与实际执行扰动的需求，那么可以想像这样的生产计划排程根本不能指导实际生产，APS做出的生产计划排程还有什么实际意义？所以APS动态排程是APS从理论走向实践的关键技术。