APS和MES集成管理車間生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度方法研究

1、    aps和mes集成管理車間生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度方法研究    金琪摘要：通過(guò)對(duì)aps和mes的集成，加強(qiáng)對(duì)車間生產(chǎn)的管理和控制，使車間生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度活動(dòng)更加快速準(zhǔn)確。最大限度地發(fā)揮車間的生產(chǎn)能力，降低生產(chǎn)占用的庫(kù)存費(fèi)用。關(guān)鍵詞：aps；mes；erp；集成；體系結(jié)構(gòu)分析型擠擲嗪牛篢n431.2：a：16723198(2009)190322011aps和mes簡(jiǎn)介1.1高級(jí)計(jì)劃與排程(aps)懦嘆褪橋判潁就是先做什么，后做什么的問(wèn)題。你可以這樣想象，大小幾百臺(tái)設(shè)備、幾百人同時(shí)要完成各種任務(wù)，怎樣才能在各種約束(設(shè)備能力、人員、時(shí)間、場(chǎng)地、物料等)條件下以

2、及隨時(shí)可能發(fā)生變化(動(dòng)態(tài))的，實(shí)現(xiàn)多個(gè)目標(biāo)(交貨期、設(shè)備有效使用率、最低成本等)？由于生產(chǎn)需求的隨機(jī)性，生產(chǎn)需求發(fā)生變化時(shí)，人工生產(chǎn)排程將很困難；同時(shí)，當(dāng)生產(chǎn)瓶頸無(wú)法預(yù)測(cè)時(shí)，人工排程很難操作，資源不能充分利用，訂單不能按期交付。尤其是在小批量、多品種、工序復(fù)雜的制造型企業(yè)矛盾十分突出。這時(shí)人們可以求助強(qiáng)有力的精益生產(chǎn)解決方案：aps。aps就是高級(jí)計(jì)劃排程。aps應(yīng)該說(shuō)本來(lái)是mes的一個(gè)模塊，因?yàn)閮?yōu)化排產(chǎn)的重要性，拿出來(lái)單獨(dú)作為一個(gè)功能軟件使用。aps要滿足資源約束，均衡生產(chǎn)過(guò)程中各種生產(chǎn)資源；要在不同的生產(chǎn)瓶頸階段給出最優(yōu)的生產(chǎn)排程計(jì)劃；要實(shí)現(xiàn)快速排程并對(duì)需求變化做出快速反應(yīng)。高級(jí)計(jì)劃與排程

3、系統(tǒng)是20世紀(jì)后50年發(fā)展起來(lái)的管理技術(shù)。它是一種基于供應(yīng)鏈管理和約束理論的先進(jìn)計(jì)劃與排程工具，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)劃與排程的過(guò)程中，aps將企業(yè)內(nèi)外的資源與能力約束都囊括在考慮范圍之內(nèi)，通過(guò)的智能化的運(yùn)算法則，做常駐內(nèi)存的計(jì)算。aps在提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益方面的潛能是巨大的，它能及時(shí)響應(yīng)客戶要求，快速同步計(jì)劃，提供精確的交貨日期，減少在制品與成品庫(kù)存，并發(fā)考慮供應(yīng)鏈的所有約束，識(shí)別出潛在的瓶頸，提高企業(yè)資源的利用率，從而改善企業(yè)的整體生產(chǎn)管理水平。對(duì)于車間內(nèi)短期的生產(chǎn)計(jì)劃制訂，如安排一臺(tái)機(jī)器上的多種產(chǎn)品的生產(chǎn)次序等，aps常用約

4、束規(guī)劃cp(constraint programming)來(lái)解決。cp將存在的每一個(gè)資源約束表示為一個(gè)變量，然后用約束變量之間的邏輯關(guān)系找到滿足所有約束的解決方案。aps根據(jù)大量精確數(shù)據(jù)的輸入，對(duì)工作流程進(jìn)行模擬，并提供實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。aps可將模擬的排程結(jié)果以甘特圖的形式輸出到可視化的計(jì)劃板上，根據(jù)既定規(guī)則進(jìn)行拖放式調(diào)整，以求達(dá)到最優(yōu)化。1.2制造執(zhí)行系統(tǒng)(mes)圃熘蔥邢低呈敲攔管理界20世紀(jì)90年代提出的新概念。中國(guó) “十五”期間，國(guó)家863項(xiàng)目研究將mes作為重點(diǎn)研究課題，制造業(yè)領(lǐng)域mes成為技術(shù)研究的突破口。通過(guò)863 cims項(xiàng)目應(yīng)用的研究和推廣，大大提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，使中國(guó)的制造

5、業(yè)水平上了一個(gè)嶄新的臺(tái)階。mes是處于計(jì)劃層和車間層操作控制系統(tǒng)之間的執(zhí)行層，在整個(gè)企業(yè)信息系統(tǒng)中起著承上啟下的作用。mes對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視、診斷和控制，完成生產(chǎn)單元整合和系統(tǒng)優(yōu)化，在生產(chǎn)過(guò)程層進(jìn)行物料平衡、制訂生產(chǎn)計(jì)劃、實(shí)時(shí)排程、優(yōu)化調(diào)度，進(jìn)而對(duì)生產(chǎn)過(guò)程物料、能量、質(zhì)量、設(shè)備、資金，甚至人力資源統(tǒng)一進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析、控制和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化管理。當(dāng)工廠里面有實(shí)時(shí)事件發(fā)生時(shí)，mes能對(duì)此及時(shí)做出反應(yīng)、報(bào)告，并用當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對(duì)它們進(jìn)行指導(dǎo)和處理。這種對(duì)狀態(tài)變化的迅速響應(yīng)使得mes能夠減少企業(yè)內(nèi)部沒(méi)有附加值的活動(dòng)，有效地指導(dǎo)工廠的生產(chǎn)運(yùn)作過(guò)程，從而使其既能提高

6、工廠及時(shí)交貨能力、改善物料的流通性能，又能提高生產(chǎn)回報(bào)率。與aps相比，mes是一個(gè)提供很多功能模塊的整個(gè)解決方案，但是從優(yōu)化的角度看，mes達(dá)不到aps提供的優(yōu)化功能的水平。因此，將aps與mes集成更適合于復(fù)雜的實(shí)時(shí)性要求較強(qiáng)的車間生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度活動(dòng)。2現(xiàn)行車間生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度方法分析魑產(chǎn)品加工的具體執(zhí)行部門，車間生產(chǎn)管理涉及到產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的方方面面，如：生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、生產(chǎn)調(diào)度、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理、人員安排、消耗統(tǒng)計(jì)、工時(shí)統(tǒng)計(jì)、動(dòng)態(tài)成本核算、物料管理、在制品管理以及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。一個(gè)典型的制造車間生產(chǎn)活動(dòng)主要工作流程是：首先將接收到的主生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行任務(wù)分解，然后根據(jù)一定的規(guī)則，確定各子任務(wù)的加

7、工設(shè)備，而任務(wù)單的開工時(shí)間則根據(jù)定單下達(dá)日期、任務(wù)單計(jì)劃入庫(kù)日期、相關(guān)的工藝信息以及各加工單元的當(dāng)前加工計(jì)劃來(lái)統(tǒng)一決定。在編制出理論計(jì)劃以后，就形成了對(duì)各加工單元的負(fù)荷。接著，要在各加工設(shè)備上進(jìn)行加工能力與工作負(fù)荷的平衡，制訂派工計(jì)劃和相關(guān)物料準(zhǔn)備計(jì)劃等。同時(shí)，根據(jù)物料、工裝等條件及各加工單元的反饋信息，制訂出正式作業(yè)計(jì)劃，并開始派工。計(jì)劃下達(dá)后，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，還要不斷根據(jù)各個(gè)參數(shù)的變化，進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)度，確保主生產(chǎn)計(jì)劃的順利實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)行的傳統(tǒng)生產(chǎn)管理系統(tǒng)中，生產(chǎn)決策層與車間執(zhí)行層，計(jì)劃層、調(diào)度層與控制層是獨(dú)立分開的，信息采集大多只能通過(guò)人工錄入的方式進(jìn)行，車間生產(chǎn)信息的反饋周期較長(zhǎng)。造成在生

8、產(chǎn)調(diào)度與控制過(guò)程中缺乏必要的現(xiàn)場(chǎng)信息，不能及時(shí)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況的變化進(jìn)行重新調(diào)度，更談不上實(shí)時(shí)修訂生產(chǎn)計(jì)劃了。并且當(dāng)實(shí)際生產(chǎn)情況無(wú)法實(shí)現(xiàn)原有生產(chǎn)計(jì)劃時(shí)，傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)也往往不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題并加以解決，最終導(dǎo)致企業(yè)產(chǎn)品的交貨期延誤。3基于aps和mes集成的車間生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度ü前面兩部分的闡述可以發(fā)現(xiàn)，在比較復(fù)雜的車間生產(chǎn)活動(dòng)中，mes系統(tǒng)中的詳細(xì)生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)調(diào)度模塊的功能有限，而且不能根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況的變化進(jìn)行重新調(diào)度。我們以企業(yè)的erp系統(tǒng)作為信息基礎(chǔ)，采用aps和mes集成的方法，由mes提供實(shí)時(shí)的車間生產(chǎn)進(jìn)度、在制品信息和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況等，然后利用aps的先進(jìn)優(yōu)化算

9、法，可以初步解決現(xiàn)行車間生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度的優(yōu)化問(wèn)題。4aps和mes集成的體系結(jié)構(gòu)分析執(zhí)制造企業(yè)中，erp已經(jīng)成為必備的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)平臺(tái)，無(wú)論是aps，還是mes，都需要與erp系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互和信息共享，獲得系統(tǒng)自身運(yùn)行必需的相關(guān)數(shù)據(jù)。當(dāng)將aps和mes集成時(shí)，也必須將erp系統(tǒng)考慮在內(nèi)，也就是將erp、aps、mes三個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行集成，這其中不可避免地出現(xiàn)交叉和重疊的現(xiàn)象。因此基于erp的aps與mes集成系統(tǒng)的框架確定，主要考慮企業(yè)的產(chǎn)品、生產(chǎn)模式、計(jì)劃模式、已有系統(tǒng)與新構(gòu)建系統(tǒng)的差異等因素。目前，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有學(xué)者提出了aps、mes與erp集成的框架，但是現(xiàn)有的集成框架結(jié)構(gòu)仍以供應(yīng)鏈管理平臺(tái)為界面，其中aps的應(yīng)用偏重于供應(yīng)鏈計(jì)劃的管理，主要面向物料復(fù)雜、外協(xié)外購(gòu)較多的企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。針對(duì)原材料供應(yīng)相對(duì)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定的企業(yè)，可以把精力放在以車間生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度管理為重點(diǎn)的系統(tǒng)集成框架。該框架以aps和erp的閉環(huán)系統(tǒng)集成為核心，通過(guò)mes系統(tǒng)控制車間生產(chǎn)活動(dòng)，達(dá)到企業(yè)內(nèi)部車間生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度的優(yōu)化。5結(jié)語(yǔ)孀攀諧【赫日漸激烈，制造企業(yè)受到了前所未有的挑戰(zhàn)。為快速適應(yīng)內(nèi)、外部環(huán)境的快速變化，利用aps和mes等先進(jìn)的企