供應鏈高級計劃系統(tǒng)（APS）

1、供應鏈高級計劃系統(tǒng)（APS）  APS與傳統(tǒng)的企業(yè)資源計劃（ERP）不同，它試圖在直接考慮潛在瓶頸的同時，找到跨越整個供應鏈的可行最優(yōu)(或近似最優(yōu))計劃一、前言近年來，許多企業(yè)開始把注意力放在自己的核心競爭能力上，對一些非強項業(yè)務則盡可能外包給別的公司。結果，銷售給顧客的產(chǎn)品或服務，其特征和質量在很大程度上取決于供應鏈上的所有相關企業(yè)。這便帶來了新的挑戰(zhàn)：如何實現(xiàn)供應鏈的集成？如何更有效地協(xié)調和控制企業(yè)間的物流、信息流和資金流？對于這些問題，需要有一個全新的管理理念和方法-供應鏈管理。SCM方法的研究和實施為企業(yè)帶來了很大的經(jīng)濟效益，今天，許多企業(yè)都選擇了供應鏈和物流管理作

2、為獲取新的競爭優(yōu)勢所必須采取的戰(zhàn)略步驟。在過去十年中，信息技術(如強大的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng))，通信手段(如通過INTERNET的電子數(shù)據(jù)交換)，以及復雜數(shù)學模型的各種求解方法(如數(shù)學規(guī)劃)的發(fā)展為計劃和控制供應鏈流程開闊了新的視野。顧客訂單、需求預測或市場趨勢可以被分解成必要的活動，立刻送到供應鏈各組織當中，并通過高級計劃系統(tǒng)(APS)生成準確的生產(chǎn)計劃和程序來保證按時完成訂單。APS與傳統(tǒng)的企業(yè)資源計劃(ERP)不同，它試圖在直接考慮潛在瓶頸的同時，找到跨越整個供應鏈的可行最優(yōu)(或近似最優(yōu))計劃。本文通過對層次計劃(HIERARCHICAL PLANNING)和供應鏈計劃任務的闡述，介

3、紹了高級計劃系統(tǒng)(APS)。二、什么是計劃？為什么要計劃？整個供應鏈中每分鐘都有成百上千個決策需要制定和協(xié)調，這些決策的重要性不盡相同，既有相當簡單的問題如“下一步各機床計劃完成哪項工作？”，也有非常重要的決策如是否新開或關閉一家工廠。一個決策越重要，就越需要更好地準備，這種準備工作就是計劃。計劃通過識別將來的各種可行活動，選擇其中好的甚至最好的來支持決策。計劃過程可分為幾個階段：認識和分析決策問題；定義目標；預測未來狀況；識別和評估可行活動；最后是選擇最優(yōu)方案。供應鏈非常復雜，現(xiàn)實中要處理的每個細節(jié)并非都能(或應當)在計劃中考慮，因此，有必要根據(jù)現(xiàn)實建立一個模型，以此作為制定計劃的基礎。建模

4、的藝術就是要盡可能簡單、盡需要詳細地表現(xiàn)真實，也即簡單而又不忽略現(xiàn)實中的重要約束。預測和仿真模型用于預測未來的狀況，解釋復雜系統(tǒng)輸入和輸出之間的關系，但它不支持從大量可行活動中根據(jù)標準來選擇最優(yōu)方案，這一工作通常由優(yōu)化模型來完成，它與前者的差別在于增加了一個可用來求最大或最小的目標函數(shù)。 計劃不是一成不變的，計劃的有效期受到預定計劃范圍的限制。當達到計劃范圍時，需要重新制定一個新的計劃來反映當前供應鏈的狀況。根據(jù)計劃范圍的跨度和所做計劃的重要性，計劃任務通?？煞譃槿齻€不同的計劃層次：長期計劃：這一層次的決策也稱為戰(zhàn)略決策，它制定了未來企業(yè)/供應鏈開發(fā)所必要的框架，通常涉及供應鏈的設計和結構，對

5、今后幾年有長期影響。中期計劃：在戰(zhàn)略決策的范圍內(nèi)，中期計劃決定常規(guī)運作的框架，特別是決定了供應鏈中流程和資源的總的數(shù)量和時間，其計劃范圍從6個月到24個月，考慮了需求的季節(jié)性變化。短期計劃：最低計劃層應當把所有活動明確為可供立刻執(zhí)行和控制的詳細指令，因此，短期計劃模型要求高度的詳細和準確。短期計劃范圍在幾天到3個月之間，受到來自上層有關結構和數(shù)量范圍決策的限制。對供應鏈的實際性能(如提前期，顧客服務，和其它策略問題)而言，短期計劃是一個很重要的因素。最簡單的計劃方法是查看所有可選活動，按給定的標準進行比較，然后選擇最好的方案。不幸的是這一簡單計劃程序至少會遇到三個主要困難：首先，計劃活動中常常

6、同時有幾個標準，目標之間存在沖突，各方案之間的優(yōu)先選擇也不明確。例如，顧客服務水平應盡可能高，而與此同時又要保持庫存最少，這種情況就沒有最優(yōu)解(也即不能同時使兩個目標最優(yōu))。處理這種多目標決策問題的常用方法是設定一個目標在最小或最大的滿意水平，然后優(yōu)化另一個目標。在上面的例子中，人們可以在保證一個最低顧客服務水平的同時使庫存最少。另一種處理多目標問題的有用方法是對所有目標按財務收入或成本定價，然后使結果的邊際利潤最大，但不是每個目標都能以財務價值的形式來表達(如顧客服務)。還有一個更常用的方法是給每個目標定義一個系數(shù)值，然后加權求和，這種方法的缺陷是有可能產(chǎn)生偽最優(yōu)解，因為它在很大程度上取決于

7、任意的權值。供應鏈高級計劃系統(tǒng)(APS)從原理上支持上面各種多目標尋優(yōu)方法。其次，供應鏈計劃的可行方案數(shù)量巨大。例如，對連續(xù)決策變量(如訂單大小或工作的開始時間)，可選方案的數(shù)量實際上是無限的。對離散變量也是如此，如幾個工作在機床上的加工順序，可選的數(shù)量是一個組合大數(shù)。在這些例子中想通過簡單枚舉來找到最優(yōu)方案是不可能的，甚至要找到一個可行的方案都很困難。在這種情況下，可應用運籌學(OPERATIONS RESEARCH)的數(shù)學方法來支持計劃流程。線性規(guī)劃或網(wǎng)絡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(HEURISTICS)來計算近似最優(yōu)解(局部最優(yōu))，這些方法

8、的成功也取決于問題的建模方法。第三，最難的恐怕還是處理不確定性。計劃通過分析與未來狀況相關的數(shù)據(jù)來安排將來的活動，這些數(shù)據(jù)通過預測模型估計得到，或多或少存在預測誤差。這種誤差降低了產(chǎn)品的可用性(AVAILABILITY)，因而也降低了企業(yè)提供的顧客服務水平。為了改進服務，安全庫存被用來緩沖實際需求與預測之間的誤差。當然，安全庫存并非處理需求不確定性的唯一方法。 需求的不確定性使計劃與現(xiàn)實之間存在偏差，因此必須進行控制，如果偏差過大，計劃就要重新修改?！盎瑒臃秶啊?ROLLING HORIZON BASIS)的計劃方法就是這種計劃-控制-修改的交互實施。計劃范圍(如1年)被

9、分成若干時間段(如12個月)，計劃在1月份開始時制定，涵蓋12個月，但只在第一個時段(1月份，稱為凍結時段)計劃才真正被付諸實施。新的計劃在第二個時段(2月份)開始時重新制定，新計劃考慮了第一個時段中的實際變化，并更新未來時段的預測。新計劃的范圍與原先的計劃重疊，但延伸了一個時段(從2月份到第二年的1月份)，如此類推。在傳統(tǒng)計劃系統(tǒng)和APS中，這種方法是處理運作計劃中不確定性的常用方法。圖1給出了這種不斷滑動計劃范圍的計劃方法。另一種更有效地更新計劃的方法是面向事件的計劃(EVENT-ORIENTED PLANNING)。新計劃不是在正常間隔，而是在出現(xiàn)重要事件時制定，例如意外銷售，

10、顧客訂單變化，機器故障等等。這種方法要求計劃需要的所有數(shù)據(jù)(如存貨，工作進程等)被連續(xù)更新，以便在事件發(fā)生的任何時刻都有數(shù)據(jù)可用。這種方法的一個例子就是APS，它利用來自ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，根據(jù)事件來更新計劃。APS有下面三個主要特點：它是整個供應鏈的綜合計劃，從企業(yè)(甚或更廣泛的企業(yè)網(wǎng)絡)的供應商到企業(yè)的顧客；它是真正優(yōu)化的計劃，定義了各種計劃問題的選擇、目標和約束，使用精確的或啟發(fā)式的優(yōu)化算法；它是一個層次計劃系統(tǒng)，結合了上面兩個特點：供應鏈最優(yōu)計劃既不能靠同時執(zhí)行所有計劃任務的單一系統(tǒng)形式獲得(根本不切實際)，也不可能靠依次執(zhí)行各種計劃任務取得(達不到最優(yōu))。層次計劃折衷考慮了實用性和計劃

11、任務之間的獨立性。 值得注意的是，ERP系統(tǒng)中的傳統(tǒng)物料需求計劃(MRP)在概念上沒有上面這些特點：MRP只限于生產(chǎn)和采購領域，不做優(yōu)化，在大多數(shù)情況下甚至不考慮目標函數(shù)，它是一個運作層面的連續(xù)計劃系統(tǒng)。層次計劃的主要思想是把總的計劃任務分解成許多計劃模塊(即局部計劃)，然后分配給不同的計劃層，每一層都涵蓋整個供應鏈，但層與層之間的任務不同。在最頂層只有一個模塊，是企業(yè)范圍的、長期的、但卻是粗略綜合的發(fā)展規(guī)劃。層次越低，計劃涵蓋的供應鏈局部受到的限制越多，計劃時間范圍越短，計劃也越詳細。在層次計劃系統(tǒng)的同一計劃層中，供應鏈各局部計劃之間通過上一層的綜合計劃來協(xié)調。圖2給出了計劃任務的層次結構框

12、圖。在層次計劃中向下(向上)分解(綜合)數(shù)據(jù)和結果，可以取得計劃詳細程度的增加(減少)。綜合主要涉及：產(chǎn)品(組合成批)，資源(組合成產(chǎn)能組)，和時間(把分段時間組合成更長的時間段)。各計劃模塊被水平和垂直信息流連接在一起，上層計劃模塊的結果為下屬計劃設定了約束，而下層計劃也將有關性能的信息(如成本，提前期，使用率)反饋給更高的層次。層次計劃系統(tǒng)(HPS)的設計需要仔細定義模塊結構，模塊計劃任務的分配，和模塊間信息流的詳細說明。HPS通常采用滑動范圍的計劃方法，在不同層次上計劃間隔和范圍的復雜協(xié)調方法可參閱文獻2。面向事件的計劃簡化了HPS的使用，使它更加靈活，但前提條件是有一個通信系統(tǒng)能對有關

13、的計劃層和任務模塊發(fā)出“事件”報告，此外，一個計劃任務的結果也應能對其它計劃任務發(fā)出事件報告。APS有三個主要優(yōu)點：信息可視化，減少計劃時間，和允許方便地應用優(yōu)化方法。正因為如此，許多計劃人員或許會擔心自己的工作會被計算機所代替。然而，模型只是現(xiàn)實的近似，人們的知識，經(jīng)驗和技能仍然需要來彌合模型和現(xiàn)實之間的差距。計劃系統(tǒng)無論多么高級也只是支持人們制定決策的決策支持系統(tǒng)。在面向事件的計劃中，通常要由計劃人員來決定是否需要修改計劃，此外，每一個計劃模塊也需要由人來負責它的功能、數(shù)據(jù)和結果。 三、供應鏈計劃任務整個供應鏈網(wǎng)絡由網(wǎng)絡中每個伙伴的內(nèi)部供應鏈組成，內(nèi)部供應鏈包括四個主要的供應鏈流程，其計劃

14、任務不盡相同。采購流程包括所有為生產(chǎn)提供必要資源(如物料和人力等)的子流程，資源的有限能力是生產(chǎn)流程的輸入，生產(chǎn)流程也由許多子流程組成。分銷流程彌合了生產(chǎn)地點和顧客(零售商或其它進一步處理產(chǎn)品的企業(yè))之間的距離，銷售流程確定顧客需求和訂單數(shù)量，驅動其它三個流程。供應鏈計劃矩陣(SCP-MATRIX)根據(jù)計劃范圍長短和供應鏈流程對計劃任務進行分類(如圖3所示)，圖3給出了大多數(shù)供應鏈類型中常見的計劃任務，任務的內(nèi)容隨各行業(yè)不同而不同。圖中長期任務只用一個長方框，體現(xiàn)了戰(zhàn)略計劃內(nèi)容廣泛綜合的特點，其他方框是矩陣輸入，表示不同的流程計劃任務。SCP-MATRIX可供APS開發(fā)商用來定位他們的軟件模塊，以便涵蓋矩陣中所有的供應鏈計劃任務。在圖3的層次計劃系統(tǒng)中，各計劃模塊之間通過信息流協(xié)調和集成，可分為水平信息流和垂直信息流：水平信息流：從供應鏈下游向上傳遞，包括顧客訂單，銷售預測，倉庫補貨訂單，各部門之間的內(nèi)部生產(chǎn)訂單，和給供應商的采購訂單，整個供應鏈受顧客需求驅動