APS研究與應(yīng)用分析.doc

APS研究與應(yīng)用分析一、APS概述（一）APS的定義APS(advanced planningand scheduling system)被譽(yù)為供應(yīng)鏈優(yōu)化引擎，通常譯作高級(jí)計(jì)劃與排程。它是一種基于供應(yīng)鏈管理和約束理論的先進(jìn)計(jì)劃與排產(chǎn)工具，包含了大量的數(shù)學(xué)模型、優(yōu)化及模擬技術(shù)，其功能優(yōu)勢(shì)在于實(shí)時(shí)基于約束的重計(jì)劃與報(bào)警功能。在計(jì)劃與排產(chǎn)的過(guò)程中，APS并發(fā)考慮企業(yè)內(nèi)外的資源與能力約束(物料、機(jī)器設(shè)備、人員、供應(yīng)、客戶(hù)需求、運(yùn)輸?shù)?，用復(fù)雜的智能化運(yùn)算法則，做常駐內(nèi)存的計(jì)算，從成千上萬(wàn)、甚至百萬(wàn)個(gè)可行方案中選出一套最優(yōu)方案來(lái)指導(dǎo)企業(yè)的生產(chǎn)、采購(gòu)、庫(kù)存等，幫助企業(yè)對(duì)生產(chǎn)中的資源利用進(jìn)行計(jì)劃執(zhí)行分析優(yōu)化和決策。APS的高級(jí)性主要體現(xiàn)在自動(dòng)重排和綜合性。在APS的優(yōu)化計(jì)劃過(guò)程當(dāng)中，當(dāng)每一次改變出現(xiàn)時(shí)，APS 就會(huì)同時(shí)檢查能力約束，原料約束，需求約束，運(yùn)輸約束，資金約束，這就保證了供應(yīng)鏈計(jì)劃在任何時(shí)候都有效，這就是APS的自動(dòng)重排特性。另外，APS的理論基礎(chǔ)包括：、管理學(xué)、約束理論、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、物流供應(yīng)鏈管理（JIT、精準(zhǔn)生產(chǎn)）、生產(chǎn)運(yùn)作管理、工業(yè)工程、人工智能、決策支持系統(tǒng)、六西格瑪質(zhì)量管理等等，可見(jiàn)，APS是一個(gè)綜合性很強(qiáng)且高度復(fù)雜的系統(tǒng)，而且隨著管理科學(xué)理論的不斷創(chuàng)新以及最新的計(jì)算機(jī)科學(xué)優(yōu)化算法的持續(xù)進(jìn)步，APS的理論基礎(chǔ)也將不斷擴(kuò)充，APS的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，功能也必將變得更加強(qiáng)大。（二）APS的功能模塊APS實(shí)現(xiàn)其強(qiáng)大功能主要依托于五大主要模塊：1、需求計(jì)劃。需求計(jì)劃模塊主要是應(yīng)用統(tǒng)計(jì)工具、因果分析和層次分析等手段進(jìn)行更為精確的預(yù)測(cè)，生成企業(yè)間最新的和實(shí)時(shí)的協(xié)作預(yù)測(cè)；同時(shí)結(jié)合客戶(hù)已提交訂單和往期實(shí)際需求量，綜合生成較為系統(tǒng)和準(zhǔn)備的需求計(jì)劃；2、生產(chǎn)計(jì)劃與排程。生產(chǎn)計(jì)劃和排序模塊主要是分析企業(yè)內(nèi)部和供應(yīng)商生產(chǎn)設(shè)施的物料和能力約束，編制滿(mǎn)足物料和能力約束的生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃，按照給定的目標(biāo)條件進(jìn)行優(yōu)化。不同公司開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)側(cè)重不同的生產(chǎn)應(yīng)用環(huán)境，采取不同的優(yōu)化算法。3、分銷(xiāo)計(jì)劃。分銷(xiāo)計(jì)劃模塊在于幫助管理分銷(xiāo)中心并保證產(chǎn)品可訂貨、可盈利、能力可用。該模塊主要幫助企業(yè)分析原始信息，進(jìn)而幫助企業(yè)確定如何優(yōu)化分銷(xiāo)成本或根據(jù)生產(chǎn)能力和成本提高客戶(hù)服務(wù)水平。4、運(yùn)輸計(jì)劃。運(yùn)輸計(jì)劃模塊的作用是幫助確定將產(chǎn)品運(yùn)送到客戶(hù)的最好的途徑，它的目標(biāo)更多是短期的和戰(zhàn)術(shù)性的。5、企業(yè)供應(yīng)鏈分析。企業(yè)供應(yīng)鏈分析模塊是APS中最重要的模塊，也是最能體現(xiàn)APS功能升華的模塊。它更多立足于對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈的成本效益分析，幫助供應(yīng)鏈上各企業(yè)從戰(zhàn)略功能上對(duì)供應(yīng)鏈、生產(chǎn)和銷(xiāo)售中心進(jìn)行調(diào)整。所以，供應(yīng)鏈企業(yè)的分析將會(huì)貫穿整個(gè)供應(yīng)鏈的一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)品，注意發(fā)掘和發(fā)現(xiàn)鏈條上的問(wèn)題并指導(dǎo)決策。（三）APS的作用與意義1、實(shí)現(xiàn)效益最大化。在組織有限資源約束條件下實(shí)現(xiàn)效益最大化。相比傳統(tǒng)的MRP或者ERP系統(tǒng)，它們是基于無(wú)限物料、無(wú)限能力的理論，是通過(guò)缺料分析、能力分析，由人進(jìn)行調(diào)整和采取行動(dòng)的計(jì)劃排程方法。APS是基于約束理論的，通過(guò)事先定義的約束規(guī)則，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)采取行動(dòng)的高級(jí)計(jì)劃排程方法。現(xiàn)實(shí)中的資源和能力是有限且動(dòng)態(tài)的，APS方法顯然更能反應(yīng)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)運(yùn)作環(huán)境。2、即時(shí)規(guī)劃。APS具有面對(duì)突發(fā)狀況（插單、物料供銷(xiāo)延遲交期變化等）的即時(shí)規(guī)劃能力。不論是單個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境中，還是整個(gè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的各個(gè)企業(yè)，生產(chǎn)環(huán)境都不是固定不變的，任何時(shí)間都可能發(fā)生資源、能力的變動(dòng)，比如原有產(chǎn)品的插單、新產(chǎn)品（工藝路線發(fā)生變化）的加入、物料供銷(xiāo)延遲交期變化、機(jī)器故障等突發(fā)事件，都會(huì)打破原有的優(yōu)化平衡狀態(tài)。APS系統(tǒng)具備計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢查重排，生成新的優(yōu)化排程方案，且是即時(shí)完成，不會(huì)延遲。3、制定無(wú)時(shí)間限制的層次計(jì)劃體系。全盤(pán)考慮供應(yīng)鏈上各企業(yè)的資源能力和目標(biāo)，時(shí)間上支持供應(yīng)鏈活動(dòng)的任何時(shí)段如小時(shí)、天、周、月；空間上支持不同業(yè)務(wù)流程和不同供應(yīng)鏈企業(yè)成員的計(jì)劃。傳統(tǒng)的MRP或者ERP是按順序和分組織計(jì)劃，也不支持任何時(shí)段的計(jì)劃處理。4、輔助決策支持。利用模擬仿真等預(yù)測(cè)分析工具，對(duì)比事前模擬與事后計(jì)劃結(jié)果，幫助計(jì)劃人員做出正常決策；同時(shí)通過(guò)不斷收集計(jì)劃實(shí)施反饋結(jié)果，調(diào)整供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)的產(chǎn)銷(xiāo)布局，運(yùn)銷(xiāo)分配，以提高資源優(yōu)化配置的效率，提升供應(yīng)鏈的綜合績(jī)效。二、APS與規(guī)則引擎規(guī)則引擎由推理引擎發(fā)展而來(lái)，是一種嵌入在應(yīng)用程序中的組件，實(shí)現(xiàn)了將業(yè)務(wù)決策從應(yīng)用程序代碼中分享出來(lái)，并使用預(yù)定義的語(yǔ)義模塊編寫(xiě)業(yè)務(wù)決策。接受數(shù)據(jù)輸入，解釋業(yè)務(wù)規(guī)則，并根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)則做出業(yè)務(wù)決策。APS相對(duì)于傳統(tǒng)的ERP計(jì)劃模型最大的優(yōu)勢(shì)是層次計(jì)劃體系。供應(yīng)鏈計(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(xiāo)等）以及各個(gè)供應(yīng)鏈成員企業(yè)，并且由于需求的不確定性，APS采用層次計(jì)劃方法，其中層次越低，計(jì)劃涵蓋的局部受到的限制越多，計(jì)劃時(shí)間跨度越短，計(jì)劃也越詳細(xì)。 同時(shí)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)劃也將相關(guān)性能數(shù)據(jù)（如成本提前期、使用率等）反饋給上一層次的計(jì)劃，并接受上層綜合計(jì)劃的協(xié)調(diào)。由于 APS 算法的局限性， 在約束資源過(guò)多的情況下，APS 的計(jì)算結(jié)果通常是無(wú)解， 或在有些情況下通過(guò)變通給出了次優(yōu)解或近優(yōu)解，但往往并不符合企業(yè)的實(shí)際情況。 另外，相對(duì)固定的算法，并不能適應(yīng)多變的市場(chǎng)變化，當(dāng)企業(yè)業(yè)務(wù)規(guī)則變化后，APS 很難跟上更新的步伐， 使得APS 的適應(yīng)性和柔性仍比較差。鑒于此，將規(guī)則引擎應(yīng)用在APS的計(jì)劃管理模塊中，基于一系列業(yè)務(wù)規(guī)則，將計(jì)劃管理過(guò)程分為四個(gè)模塊：資源管理、需求管理、制造管理和可供應(yīng)能力管理。每個(gè)模塊按規(guī)則引擎的原理分為業(yè)務(wù)規(guī)則、數(shù)據(jù)和流程3部分，其中業(yè)務(wù)規(guī)則負(fù)責(zé)對(duì)資源的優(yōu)化和調(diào)配，相對(duì)獨(dú)立于系統(tǒng)之外，可由規(guī)則引擎實(shí)時(shí)解析和啟動(dòng)，并可根據(jù)情況及時(shí)更新維護(hù)。這樣制定的計(jì)劃可以接受反饋、滾動(dòng)更新。模型既保留了 APS 約束資源優(yōu)化、層次性計(jì)劃體系等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又克服了傳統(tǒng) APS 適應(yīng)性不強(qiáng)、柔性不足的缺點(diǎn)，且易于實(shí)現(xiàn)和推廣應(yīng)用。 三、APS與大數(shù)據(jù)（一）大數(shù)據(jù)的定義及主要特性目前，大數(shù)據(jù)并沒(méi)有一個(gè)公認(rèn)的定義。國(guó)際數(shù)據(jù)中心IDC對(duì)大數(shù)據(jù)下的定義（屬性定義）：大數(shù)據(jù)技術(shù)描述了一個(gè)技術(shù)和體系的新時(shí)代, 被設(shè)計(jì)于從大規(guī)模多樣化的數(shù)據(jù)中通過(guò)高速捕獲、發(fā)現(xiàn)和分析技術(shù)提取數(shù)據(jù)的價(jià)值；McKinsey 公司的研究報(bào)告中對(duì)大數(shù)據(jù)的定義（比較定義）：超過(guò)了典型數(shù)據(jù)庫(kù)軟件工具捕獲、存儲(chǔ)、管理和分析數(shù)據(jù)能力的數(shù)據(jù)集；美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究院 NIST 對(duì)大數(shù)據(jù)的描述為（體系定義）：大數(shù)據(jù)是指數(shù)據(jù)的容量、數(shù)據(jù)的獲取速度或者數(shù)據(jù)的表示限制了使用傳統(tǒng)關(guān)系方法對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理能力, 需要使用水平擴(kuò)展的機(jī)制以提高處理效率。大數(shù)據(jù)的四個(gè)主要特性：1、體量大。大數(shù)據(jù)中主要的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)呈超大規(guī)模增長(zhǎng)，要求與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)不同的分布式存儲(chǔ)方式來(lái)保存。2、多樣性。大數(shù)據(jù)主要為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)或半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，形式有文本、圖象、視頻、機(jī)器數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)日志、地理位置信息等。3、價(jià)值密度低。大數(shù)據(jù)量大，價(jià)值密度低，但聚合能產(chǎn)生大師的商業(yè)價(jià)值，這是大數(shù)據(jù)研究的原動(dòng)力所在。4、速度快。對(duì)大數(shù)據(jù)的處理必須是實(shí)時(shí)的，遵循“1秒定律”，快速?zèng)Q策，數(shù)據(jù)沒(méi)有辦法在可容忍的時(shí)間下使用常規(guī)軟件方法來(lái)處理。（二）大數(shù)據(jù)的相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)采集以ETL工具為主，用來(lái)描述將數(shù)據(jù)從來(lái)源端經(jīng)過(guò)抽取、轉(zhuǎn)換、加載至目的端的過(guò)程，典型代表有：Informatics、Datastage、OWB等；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采取NoSQL（泛指非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)），主要有HDFS、HBASE、OceanBase、MongoDB等；基礎(chǔ)架構(gòu)支持：云存儲(chǔ)；分布式文件系統(tǒng)；統(tǒng)計(jì)分析：TopN排行榜、地域占比、文本情感分析；數(shù)據(jù)挖掘：關(guān)聯(lián)規(guī)則分析、聚類(lèi)、分類(lèi)；模型預(yù)測(cè)：預(yù)測(cè)模型、機(jī)器學(xué)習(xí)、建模方法等（三）基于大數(shù)據(jù)的APS系統(tǒng)應(yīng)用APS高級(jí)計(jì)劃與排程是基于供應(yīng)鏈管理和約束規(guī)則的排程方法，是對(duì)傳統(tǒng)基于MRP的ERP排程方法的改進(jìn)，并且APS的運(yùn)行數(shù)據(jù)是主要來(lái)源不ERP系統(tǒng)，做出最優(yōu)或符合現(xiàn)實(shí)的次優(yōu)方案后再返回ERP或MES系統(tǒng)去實(shí)施。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的來(lái)臨，現(xiàn)代供應(yīng)鏈大數(shù)據(jù)涵蓋了交易數(shù)據(jù)、 時(shí)間段數(shù)據(jù)、 庫(kù)存數(shù)據(jù)、 客戶(hù)服務(wù)數(shù)據(jù)、 位置數(shù)據(jù)等各個(gè)方面，這些以結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)及新類(lèi)型數(shù)據(jù)為主的大數(shù)據(jù)交普便用于APS計(jì)劃排程的五個(gè)主要模塊中。1、大數(shù)據(jù)可以使需求預(yù)測(cè)變得切實(shí)有效。傳統(tǒng)的市場(chǎng)預(yù)測(cè)往往依據(jù)市場(chǎng)調(diào)研和營(yíng)銷(xiāo)人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，但是這種市場(chǎng)預(yù)測(cè)方式顯然已經(jīng)不能適用于企業(yè)和個(gè)人的需求。大數(shù)據(jù)時(shí)代，通過(guò)對(duì)供應(yīng)鏈上海量數(shù)據(jù)的收集、甄別，不僅可以為終端的市場(chǎng)用戶(hù)勾勒出關(guān)于消費(fèi)習(xí)慣、 消費(fèi)能力的 “消費(fèi)畫(huà)像”，反映出市場(chǎng)真實(shí)的需求變化，也可以使供應(yīng)鏈企業(yè)依據(jù)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，了解到具體的業(yè)務(wù)運(yùn)作情況，從而判斷出哪些業(yè)務(wù)帶來(lái)的利潤(rùn)率高、度較快等，并通過(guò)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)針對(duì)業(yè)務(wù)做出必要的調(diào)整，把主要精力放在真正能夠給企業(yè)帶來(lái)高額利潤(rùn)的業(yè)務(wù)上，確保每個(gè)業(yè)務(wù)都可以帶來(lái)贏利，從而實(shí)現(xiàn)高效的運(yùn)營(yíng)?；诖髷?shù)據(jù)的需求預(yù)測(cè)，會(huì)使APS系統(tǒng)的計(jì)劃與排程模塊、分銷(xiāo)模塊、運(yùn)輸模塊同理變得更加合理與準(zhǔn)確。基于云物流的APS平臺(tái)系統(tǒng)可以減少計(jì)劃、生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程的資源浪費(fèi)，滿(mǎn)足客戶(hù)的高附加值，提高服務(wù)水平，增加整個(gè)供應(yīng)鏈企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。2、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的改進(jìn)可以提高供應(yīng)鏈企業(yè)的分析能力。依托大數(shù)據(jù)技術(shù)，供應(yīng)鏈上的企業(yè)可以捕捉到創(chuàng)新的信息與機(jī)遇，不斷地優(yōu)化生產(chǎn)物流供應(yīng)鏈的流程，提升供應(yīng)鏈的管理水平。四、APS與互聯(lián)網(wǎng)+（一）互聯(lián)網(wǎng)+的相關(guān)概論“互聯(lián)網(wǎng)+”就是指，以互聯(lián)網(wǎng)為主的一整套信息技術(shù)（包括移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)等）在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)生活各部門(mén)的擴(kuò)散、應(yīng)用過(guò)程?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”的本質(zhì)是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的在線化、數(shù)據(jù)化。將商品、人和交易行為遷移到互聯(lián)網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)“在線化”；將“在線”的東西形成“活的”數(shù)據(jù)，隨時(shí)被調(diào)用和挖掘?！盎ヂ?lián)網(wǎng)”的動(dòng)力：云計(jì)算、大數(shù)據(jù)與新分工網(wǎng)絡(luò)。“互聯(lián)網(wǎng)”仰賴(lài)的新基礎(chǔ)設(shè)施，可以概括為“云、網(wǎng)、端”三部分?！霸啤笔侵冈朴?jì)算、大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施。 “網(wǎng)”不僅包括原有的“互聯(lián)網(wǎng)”，還拓展到“物聯(lián)網(wǎng)”領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)承載能力不斷得到提高、新增價(jià)值持續(xù)得到挖掘?！岸恕眲t是用戶(hù)直接接觸的個(gè)人電腦、移動(dòng)設(shè)備、可穿戴設(shè)備、傳感器，乃至軟件形式存在的應(yīng)用?！盎ヂ?lián)網(wǎng)”的新生產(chǎn)要素：大數(shù)據(jù)?！盎ヂ?lián)網(wǎng)”的分工體系：大規(guī)模社會(huì)化協(xié)同。比如以企業(yè)為中心的產(chǎn)消格局，轉(zhuǎn)變?yōu)橐韵M(fèi)者為中心的全新格局。為提高組織管理效率，降低冗余價(jià)值鏈環(huán)節(jié)，“小而美”成為企業(yè)追求的常態(tài)等。（二）基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的APS傳統(tǒng)的APS是基于供應(yīng)鏈管理和約束機(jī)制的計(jì)劃與排程，其中約束機(jī)制主要體現(xiàn)在各種優(yōu)化算法創(chuàng)新。“互聯(lián)網(wǎng)+”的出現(xiàn)必然引起供應(yīng)鏈管理思想的變化，進(jìn)而影響APS的運(yùn)作。這種影響主要有以下幾個(gè)方面：第一、從宏觀角度來(lái)說(shuō)，“互聯(lián)網(wǎng)+”的出現(xiàn)，會(huì)引起貿(mào)易模式、制造模式、運(yùn)輸模式、銷(xiāo)售模式的改變，這些變化最終將影響APS。在傳統(tǒng)的外貿(mào)商業(yè)模式中，產(chǎn)品嚴(yán)格遵守從工廠到出口商，通過(guò)國(guó)際物流到進(jìn)口商，然后通過(guò)批發(fā)商、零售商，最終到達(dá)消費(fèi)者手中。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的興趣，這種貿(mào)易模式最終可能變成從工廠直接送到消費(fèi)者手上，通過(guò)基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的平臺(tái)，使產(chǎn)品的流通環(huán)節(jié)越來(lái)越少，產(chǎn)品的價(jià)格變得更低，工廠生產(chǎn)者的利潤(rùn)變得更高。APS在制定生產(chǎn)計(jì)劃的過(guò)程上，將會(huì)減少許多中間環(huán)節(jié)的計(jì)劃運(yùn)算，降低APS系統(tǒng)的運(yùn)算復(fù)雜度。伴隨這種貿(mào)易模式的改變，工廠的生產(chǎn)制造模式也會(huì)變得更加柔性，更能體現(xiàn)客戶(hù)的個(gè)性化需求，客戶(hù)在購(gòu)買(mǎi)和使用產(chǎn)品的過(guò)程中，可以直接向工廠的生產(chǎn)研究部門(mén)反饋對(duì)產(chǎn)品的個(gè)性化要求?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”交通的出現(xiàn)，使得產(chǎn)品的運(yùn)輸環(huán)節(jié)變得更加智能化，準(zhǔn)時(shí)化。利用船聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)打造高效集成的跨區(qū)域的物流運(yùn)輸體系，大大縮短各種原材料、產(chǎn)品的運(yùn)輸時(shí)間，提高客戶(hù)的滿(mǎn)意度。