供應(yīng)鏈高級(jí)計(jì)劃系統(tǒng)APS

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一、前言

近年來(lái)，許多企業(yè)開(kāi)始把注意力放在自己的核心競(jìng)爭(zhēng)能力上，對(duì)一些非強(qiáng)項(xiàng)業(yè)務(wù)則盡可能外包給別的公司。結(jié)果，銷售給顧客的產(chǎn)品或服務(wù)，其特征和質(zhì)量在很大程度上取決于供應(yīng)鏈上的所有相關(guān)企業(yè)。這便帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)：如何實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈的集成？如何更有效地協(xié)調(diào)和控制企業(yè)間的物流、信息流和資金流？對(duì)于這些問(wèn)題，需要有一個(gè)全新的管理理念和方法-供應(yīng)鏈管理。SCM方法的研究和實(shí)施為企業(yè)帶來(lái)了很大的經(jīng)濟(jì)效益，今天，許多企業(yè)都選擇了供應(yīng)鏈和物流管理作為獲取新的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)所必須采取的戰(zhàn)略步驟。

在過(guò)去十年中，信息技術(shù)(如強(qiáng)大的系統(tǒng))，手段(如通過(guò)的電子數(shù)據(jù)交換)，以及復(fù)雜數(shù)學(xué)模型的各種求解方法(如數(shù)學(xué)規(guī)劃)的發(fā)展為計(jì)劃和控制供應(yīng)鏈流程開(kāi)闊了新的視野。顧客訂單、需求預(yù)測(cè)或市場(chǎng)趨勢(shì)可以被分解成必要的活動(dòng)，立刻送到供應(yīng)鏈各組織當(dāng)中，并通過(guò)高級(jí)計(jì)劃系統(tǒng)(APS)生成準(zhǔn)確的生產(chǎn)計(jì)劃和程序來(lái)保證按時(shí)完成訂單。APS與傳統(tǒng)的企業(yè)資源計(jì)劃(ERP)不同，它試圖在直接考慮潛在瓶頸的同時(shí)，找到跨越整個(gè)供應(yīng)鏈的可行最優(yōu)(或近似最優(yōu))計(jì)劃。

本文通過(guò)對(duì)層次計(jì)劃(HIERARCHICAL

PLANNING)和供應(yīng)鏈計(jì)劃任務(wù)的闡述，介紹了高級(jí)計(jì)劃系統(tǒng)(APS)。

二、什么是計(jì)劃？

為什么要計(jì)劃？整個(gè)供應(yīng)鏈中每分鐘都有成百上千個(gè)決策需要制定和協(xié)調(diào)，這些決策的重要性不盡相同，既有相當(dāng)簡(jiǎn)單的問(wèn)題如“下一步各機(jī)床計(jì)劃完成哪項(xiàng)工作？”，也有非常重要的決策如是否新開(kāi)或關(guān)閉一家工廠。一個(gè)決策越重要，就越需要更好地準(zhǔn)備，這種準(zhǔn)備工作就是計(jì)劃。計(jì)劃通過(guò)識(shí)別將來(lái)的各種可行活動(dòng)，選擇其中好的甚至最好的來(lái)支持決策。計(jì)劃過(guò)程可分為幾個(gè)階段：認(rèn)識(shí)和分析決策問(wèn)題；定義目標(biāo)；預(yù)測(cè)未來(lái)狀況；識(shí)別和評(píng)估可行活動(dòng)；最后是選擇最優(yōu)方案。

供應(yīng)鏈非常復(fù)雜，現(xiàn)實(shí)中要處理的每個(gè)細(xì)節(jié)并非都能(或應(yīng)當(dāng))在計(jì)劃中考慮，因此，有必要根據(jù)現(xiàn)實(shí)建立一個(gè)模型，以此作為制定計(jì)劃的基礎(chǔ)。建模的藝術(shù)就是要盡可能簡(jiǎn)單、盡需要詳細(xì)地表現(xiàn)真實(shí)，也即簡(jiǎn)單而又不忽略現(xiàn)實(shí)中的重要約束。預(yù)測(cè)和仿真模型用于預(yù)測(cè)未來(lái)的狀況，解釋復(fù)雜系統(tǒng)輸入和輸出之間的關(guān)系，但它不支持從大量可行活動(dòng)中根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇最優(yōu)方案，這一工作通常由優(yōu)化模型來(lái)完成，它與前者的差別在于增加了一個(gè)可用來(lái)求最大或最小的目標(biāo)函數(shù)。計(jì)劃不是一成不變的，計(jì)劃的有效期受到預(yù)定計(jì)劃范圍的限制。當(dāng)達(dá)到計(jì)劃范圍時(shí)，需要重新制定一個(gè)新的計(jì)劃來(lái)反映當(dāng)前供應(yīng)鏈的狀況。根據(jù)計(jì)劃范圍的跨度和所做計(jì)劃的重要性，計(jì)劃任務(wù)通?？煞譃槿齻€(gè)不同的計(jì)劃層次：

長(zhǎng)期計(jì)劃：這一層次的決策也稱為戰(zhàn)略決策，它制定了未來(lái)企業(yè)/供應(yīng)鏈開(kāi)發(fā)所必要的框架，通常涉及供應(yīng)鏈的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)，對(duì)今后幾年有長(zhǎng)期影響。

中期計(jì)劃：在戰(zhàn)略決策的范圍內(nèi)，中期計(jì)劃決定常規(guī)運(yùn)作的框架，特別是決定了供應(yīng)鏈中流程和資源的總的數(shù)量和時(shí)間，其計(jì)劃范圍從6個(gè)月到24個(gè)月，考慮了需求的季節(jié)性變化。

短期計(jì)劃：最低計(jì)劃層應(yīng)當(dāng)把所有活動(dòng)明確為可供立刻執(zhí)行和控制的詳細(xì)指令，因此，短期計(jì)劃模型要求高度的詳細(xì)和準(zhǔn)確。短期計(jì)劃范圍在幾天到3個(gè)月之間，受到來(lái)自上層有關(guān)結(jié)構(gòu)和數(shù)量范圍決策的限制。對(duì)供應(yīng)鏈的實(shí)際性能(如提前期，顧客服務(wù)，和其它策略問(wèn)題)而言，短期計(jì)劃是一個(gè)很重要的因素。

最簡(jiǎn)單的計(jì)劃方法是查看所有可選活動(dòng)，按給定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，然后選擇最好的方案。不幸的是這一簡(jiǎn)單計(jì)劃程序至少會(huì)遇到三個(gè)主要困難：

首先，計(jì)劃活動(dòng)中常常同時(shí)有幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，目標(biāo)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(wù)水平應(yīng)盡可能高，而與此同時(shí)又要保持庫(kù)存最少，這種情況就沒(méi)有最優(yōu)解(也即不能同時(shí)使兩個(gè)目標(biāo)最優(yōu))。處理這種多目標(biāo)決策問(wèn)題的常用方法是設(shè)定一個(gè)目標(biāo)在最小或最大的滿意水平，然后優(yōu)化另一個(gè)目標(biāo)。在上面的例子中，人們可以在保證一個(gè)最低顧客服務(wù)水平的同時(shí)使庫(kù)存最少。另一種處理多目標(biāo)問(wèn)題的有用方法是對(duì)所有目標(biāo)按財(cái)務(wù)收入或成本定價(jià)，然后使結(jié)果的邊際利潤(rùn)最大，但不是每個(gè)目標(biāo)都能以財(cái)務(wù)價(jià)值的形式來(lái)表達(dá)(如顧客服務(wù))。還有一個(gè)更常用的方法是給每個(gè)目標(biāo)定義一個(gè)系數(shù)值，然后加權(quán)求和，這種方法的缺陷是有可能產(chǎn)生偽最優(yōu)解，因?yàn)樗诤艽蟪潭壬先Q于任意的權(quán)值。供應(yīng)鏈高級(jí)計(jì)劃系統(tǒng)(APS)從原理上支持上面各種多目標(biāo)尋優(yōu)方法。

其次，供應(yīng)鏈計(jì)劃的可行方案數(shù)量巨大。例如，對(duì)連續(xù)決策變量(如訂單大小或工作的開(kāi)始時(shí)間)，可選方案的數(shù)量實(shí)際上是無(wú)限的。對(duì)離散變量也是如此，如幾個(gè)工作在機(jī)床上的加工順序，可選的數(shù)量是一個(gè)組合大數(shù)。在這些例子中想通過(guò)簡(jiǎn)單枚舉來(lái)找到最優(yōu)方案是不可能的，甚至要找到一個(gè)可行的方案都很困難。在這種情況下，可應(yīng)用運(yùn)籌學(xué)(OPERATIONS

RESEARCH)的數(shù)學(xué)方法來(lái)支持計(jì)劃流程。線性規(guī)劃或網(wǎng)絡(luò)流算法能找到精確的最優(yōu)解，然而，大多數(shù)組合問(wèn)題只能通過(guò)啟發(fā)式算法(HEURISTICS)來(lái)計(jì)算近似最優(yōu)解(局部最優(yōu))，這些方法的成功也取決于問(wèn)題的建模方法。

第三，最難的恐怕還是處理不確定性。計(jì)劃通過(guò)分析與未來(lái)狀況相關(guān)的數(shù)據(jù)來(lái)安排將來(lái)的活動(dòng)，這些數(shù)據(jù)通過(guò)預(yù)測(cè)模型估計(jì)得到，或多或少存在預(yù)測(cè)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(wù)水平。為了改進(jìn)服務(wù)，安全庫(kù)存被用來(lái)緩沖實(shí)際需求與預(yù)測(cè)之間的誤差。當(dāng)然，安全庫(kù)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(jì)劃與現(xiàn)實(shí)之間存在偏差，因此必須進(jìn)行控制，如果偏差過(guò)大，計(jì)劃就要重新修改?！盎瑒?dòng)范圍窗”(ROLLING

HORIZON

BASIS)的計(jì)劃方法就是這種計(jì)劃-控制-修改的交互實(shí)施。計(jì)劃范圍(如1年)被分成若干時(shí)間段(如12個(gè)月)，計(jì)劃在1月份開(kāi)始時(shí)制定，涵蓋12個(gè)月，但只在第一個(gè)時(shí)段(1月份，稱為凍結(jié)時(shí)段)計(jì)劃才真正被付諸實(shí)施。新的計(jì)劃在第二個(gè)時(shí)段(2月份)開(kāi)始時(shí)重新制定，新計(jì)劃考慮了第一個(gè)時(shí)段中的實(shí)際變化，并更新未來(lái)時(shí)段的預(yù)測(cè)。新計(jì)劃的范圍與原先的計(jì)劃重疊，但延伸了一個(gè)時(shí)段(從2月份到第二年的1月份)，如此類推。在傳統(tǒng)計(jì)劃系統(tǒng)和APS中，這種方法是處理運(yùn)作計(jì)劃中不確定性的常用方法。圖1給出了這種不斷滑動(dòng)計(jì)劃范圍的計(jì)劃方法。

另一種更有效地更新計(jì)劃的方法是面向事件的計(jì)劃(EVENT-ORIENTED

PLANNING)。新計(jì)劃不是在正常間隔，而是在出現(xiàn)重要事件時(shí)制定，例如意外銷售，顧客訂單變化，機(jī)器故障等等。這種方法要求計(jì)劃需要的所有數(shù)據(jù)(如存貨，工作等)被連續(xù)更新，以便在事件發(fā)生的任何時(shí)刻都有數(shù)據(jù)可用。這種方法的一個(gè)例子就是APS，它利用來(lái)自的數(shù)據(jù)，根據(jù)事件來(lái)更新計(jì)劃。APS有下面三個(gè)主要特點(diǎn)：

它是整個(gè)供應(yīng)鏈的綜合計(jì)劃，從企業(yè)(甚或更廣泛的企業(yè)網(wǎng)絡(luò))的供應(yīng)商到企業(yè)的顧客；它是真正優(yōu)化的計(jì)劃，定義了各種計(jì)劃問(wèn)題的選擇、目標(biāo)和約束，使用精確的或啟發(fā)式的優(yōu)化算法；它是一個(gè)層次計(jì)劃系統(tǒng)，結(jié)合了上面兩個(gè)特點(diǎn)：供應(yīng)鏈最優(yōu)計(jì)劃既不能靠同時(shí)執(zhí)行所有計(jì)劃任務(wù)的單一系統(tǒng)形式獲得(根本不切實(shí)際)，也不可能靠依次執(zhí)行各種計(jì)劃任務(wù)取得(達(dá)不到最優(yōu))。層次計(jì)劃折衷考慮了實(shí)用性和計(jì)劃任務(wù)之間的獨(dú)立性。值得注意的是，ERP系統(tǒng)中的傳統(tǒng)物料需求計(jì)劃(MRP)在概念上沒(méi)有上面這些特點(diǎn)：MRP只限于生產(chǎn)和采購(gòu)領(lǐng)域，不做優(yōu)化，在大多數(shù)情況下甚至不考慮目標(biāo)函數(shù)，它是一個(gè)運(yùn)作層面的連續(xù)計(jì)劃系統(tǒng)。

層次計(jì)劃的主要思想是把總的計(jì)劃任務(wù)分解成許多計(jì)劃模塊(即局部計(jì)劃)，然后分配給不同的計(jì)劃層，每一層都涵蓋整個(gè)供應(yīng)鏈，但層與層之間的任務(wù)不同。在最頂層只有一個(gè)模塊，是企業(yè)范圍的、長(zhǎng)期的、但卻是粗略綜合的發(fā)展規(guī)劃。層次越低，計(jì)劃涵蓋的供應(yīng)鏈局部受到的限制越多，計(jì)劃時(shí)間范圍越短，計(jì)劃也越詳細(xì)。在層次計(jì)劃系統(tǒng)的同一計(jì)劃層中，供應(yīng)鏈各局部計(jì)劃之間通過(guò)上一層的綜合計(jì)劃來(lái)協(xié)調(diào)。圖2給出了計(jì)劃任務(wù)的層次結(jié)構(gòu)框圖。

在層次計(jì)劃中向下(向上)分解(綜合)數(shù)據(jù)和結(jié)果，可以取得計(jì)劃詳細(xì)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(shí)間(把分段時(shí)間組合成更長(zhǎng)的時(shí)間段)。各計(jì)劃模塊被水平和垂直信息流連接在一起，上層計(jì)劃模塊的結(jié)果為下屬計(jì)劃設(shè)定了約束，而下層計(jì)劃也將有關(guān)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(jì)劃系統(tǒng)(HPS)的設(shè)計(jì)需要仔細(xì)定義模塊結(jié)構(gòu)，模塊計(jì)劃任務(wù)的分配，和模塊間信息流的詳細(xì)說(shuō)明。HPS通常采用滑動(dòng)范圍的計(jì)劃方法，在不同層次上計(jì)劃間隔和范圍的復(fù)雜協(xié)調(diào)方法可參閱文獻(xiàn)[2]。面向事件的計(jì)劃簡(jiǎn)化了HPS的使用，使它更加靈活，但前提條件是有一個(gè)通信系統(tǒng)能對(duì)有關(guān)的計(jì)劃層和任務(wù)模塊發(fā)出“事件”報(bào)告，此外，一個(gè)計(jì)劃任務(wù)的結(jié)果也應(yīng)能對(duì)其它計(jì)劃任務(wù)發(fā)出事件報(bào)告。

APS有三個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：信息可視化，減少計(jì)劃時(shí)間，和允許方便地應(yīng)用優(yōu)化方法。正因?yàn)槿绱?，許多計(jì)劃人員或許會(huì)擔(dān)心自己的工作會(huì)被計(jì)算機(jī)所代替。然而，模型只是現(xiàn)實(shí)的近似，人們的知識(shí)，經(jīng)驗(yàn)和技能仍然需要來(lái)彌合模型和現(xiàn)實(shí)之間的差距。計(jì)劃系統(tǒng)無(wú)論多么高級(jí)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(jì)劃中，通常要由計(jì)劃人員來(lái)決定是否需要修改計(jì)劃，此外，每一個(gè)計(jì)劃模塊也需要由人來(lái)負(fù)責(zé)它的功能、數(shù)據(jù)和結(jié)果。三、供應(yīng)鏈計(jì)劃任務(wù)

整個(gè)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)由網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)伙伴的內(nèi)部供應(yīng)鏈組成，內(nèi)部供應(yīng)鏈包括四個(gè)主要的供應(yīng)鏈流程，其計(jì)劃任務(wù)不盡相同。采購(gòu)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(diǎn)和顧客(零售商或其它進(jìn)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(qū)動(dòng)其它三個(gè)流程。

供應(yīng)鏈計(jì)劃矩陣(SCP-MATRIX)根據(jù)計(jì)劃范圍長(zhǎng)短和供應(yīng)鏈流程對(duì)計(jì)劃任務(wù)進(jìn)行分類(如圖3所示)，圖3給出了大多數(shù)供應(yīng)鏈類型中常見(jiàn)的計(jì)劃任務(wù)，任務(wù)的內(nèi)容隨各行業(yè)不同而不同。圖中長(zhǎng)期任務(wù)只用一個(gè)長(zhǎng)方框，體現(xiàn)了戰(zhàn)略計(jì)劃內(nèi)容廣泛綜合的特點(diǎn)，其他方框是矩陣輸入，表示不同的流程計(jì)劃任務(wù)。SCP-MATRIX可供APS開(kāi)發(fā)商用來(lái)定位他們的軟件模塊，以便涵蓋矩陣中所有的供應(yīng)鏈計(jì)劃任務(wù)。

在圖3的層次計(jì)劃系統(tǒng)中，各計(jì)劃模塊之間通過(guò)信息流協(xié)調(diào)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(yīng)鏈下游向上傳遞，包括顧客訂單，銷售預(yù)測(cè)，倉(cāng)庫(kù)補(bǔ)貨訂單，各部門之間的內(nèi)部生產(chǎn)訂單，和給供應(yīng)商的采購(gòu)訂單，整個(gè)供應(yīng)鏈?zhǔn)茴櫩托枨篁?qū)動(dòng)。計(jì)劃模塊之間(不僅限于相鄰模塊)更多信息的雙向交換能夠大大改進(jìn)供應(yīng)鏈性能(如“長(zhǎng)鞭效應(yīng)”)，這些信息主要包括實(shí)際庫(kù)存，可用能力，提前期和銷售點(diǎn)數(shù)據(jù)。

垂直信息流：從上層向下流動(dòng)，通過(guò)高層計(jì)劃的結(jié)果協(xié)調(diào)下層的從屬計(jì)劃，主要信息包括分配給生產(chǎn)車間、部門或流程的綜合數(shù)據(jù)，而協(xié)調(diào)則通過(guò)能力分配和設(shè)定交付日期來(lái)取得。從下層向上流動(dòng)，提供上層有關(guān)供應(yīng)鏈性能更詳細(xì)的數(shù)據(jù)，如實(shí)際成本，生產(chǎn)率和設(shè)備使用率，提前期等等，這些信息在上層計(jì)劃中用來(lái)預(yù)測(cè)下層更詳細(xì)的流程結(jié)果。四、APS實(shí)例：i2RHYTHM位于德州達(dá)拉斯的i2Techonolgy公司通過(guò)它的RHYTHM軟件包提供各種APS軟件模塊。i2成立于1988年，它的第一個(gè)軟件產(chǎn)品是FactoryPlanner，最初在金屬工業(yè)中取得很大成功，目前i2為汽車、消費(fèi)品和高科技工業(yè)提供各種優(yōu)化B2B流程的軟件模塊。最近，i2推出一套新的解決方案TradeMatrix，提供公共和私營(yíng)電子市場(chǎng)所必須的軟件和服務(wù)。i2在2000年與AspectDevelopment公司合并，并與IBM和Ariba結(jié)成了伙伴關(guān)系。根據(jù)供應(yīng)鏈計(jì)劃矩陣給出了i2RHYTHM的部分APS模塊，不同模塊之間通過(guò)RhythmLink協(xié)調(diào)和集成，物料需求計(jì)劃的任務(wù)則由其它ERP系統(tǒng)完成。SupplyChainStrategist(供應(yīng)鏈戰(zhàn)略)：支持整個(gè)供應(yīng)鏈上的"what-if"戰(zhàn)略分析，決定生產(chǎn)地點(diǎn)、分銷中心和其它設(shè)施的最優(yōu)組合和定位，根據(jù)不同方案建立有關(guān)成本和約束的物流模型。DemandPlanner(需求計(jì)劃):提供各種統(tǒng)計(jì)方法，隨機(jī)因素的包含，以及不同組織單位的多輸入管理。提供POS(銷售點(diǎn))數(shù)據(jù)集成并能以不同方式查看需求信息。此外，OLAP(在線分析處理)工具能有效存取有關(guān)數(shù)據(jù)，PRO(產(chǎn)品關(guān)系對(duì)象)模塊支持相關(guān)預(yù)測(cè)的生成。相關(guān)預(yù)測(cè)是指通過(guò)對(duì)產(chǎn)品組的預(yù)測(cè)來(lái)導(dǎo)出單個(gè)產(chǎn)品的預(yù)測(cè)。SupplyChainPlanner(供應(yīng)鏈計(jì)劃):根據(jù)物料、能力、運(yùn)輸和顧客服務(wù)的約束建模和優(yōu)化供應(yīng)鏈。SDP(策略驅(qū)動(dòng)計(jì)劃)模塊允許計(jì)劃人員定義問(wèn)題類型和應(yīng)用適當(dāng)?shù)乃惴?如線性規(guī)劃、啟發(fā)式推理和基因算法)進(jìn)行優(yōu)化。DemandFulfillment(需求滿足)：生成約束驅(qū)動(dòng)計(jì)劃，提供所有分銷和生產(chǎn)地點(diǎn)的成品、半成品、原材料和資源能力在整個(gè)供應(yīng)鏈范圍的可視性。FactoryPlanner(工廠計(jì)劃)：根據(jù)需要日期向后排產(chǎn)或當(dāng)考慮物料和能力約束時(shí)從當(dāng)前日期向前排產(chǎn)來(lái)生成最優(yōu)生產(chǎn)計(jì)劃。在生成無(wú)限能力計(jì)劃之后，有限能力計(jì)劃由i2的專利產(chǎn)品ConstraintAnchoredOptimization(約束優(yōu)化模塊)決定，不過(guò)計(jì)劃人員也可以通過(guò)分析能力短缺和執(zhí)行“what-if"分析施加影響。OptimalScheduler(最優(yōu)排產(chǎn))：建立基于基因算法的加工工序和排產(chǎn)計(jì)劃。約束定義和優(yōu)化算法的分開(kāi)允許處理大量約束，這些約束包括車間能力，工作負(fù)荷平衡，物料可用性等等，此外，交互排產(chǎn)編輯器允許手動(dòng)更改。TransportationModeler,OptimizerandManager(運(yùn)輸建模、優(yōu)化和管理)：是支持分銷計(jì)劃流程的工具。運(yùn)輸建模幫助企業(yè)有效地利用它的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，實(shí)際數(shù)據(jù)被用來(lái)做"what-if"分析。運(yùn)輸優(yōu)化根據(jù)交付、設(shè)備和人力約束自動(dòng)建立和發(fā)送貨物，決定裝貨和交付時(shí)間，此外，它也考慮了成組約束和自動(dòng)選擇接駁(cross-docking)機(jī)會(huì)。最后，運(yùn)輸管理器執(zhí)行和管理從訂單到顧客服務(wù)和財(cái)務(wù)結(jié)算的整個(gè)運(yùn)輸流程活動(dòng)。為了使供應(yīng)鏈伙伴之間能互相協(xié)作，i2還推出了TradeMatrix和GlobalLogisticsManager(全球物流管理)模塊。TradeMatrix支持采購(gòu)服務(wù)(如電子商務(wù)市場(chǎng))、協(xié)作計(jì)劃流程、談判和其他B2B解決方案。全球物流管理模塊是一個(gè)流程建模和監(jiān)控系統(tǒng)，它提供多模式多企業(yè)物流運(yùn)作的可視性，這一模塊的功能包括：訂單和庫(kù)存的可見(jiàn)和跟蹤，性能測(cè)量，失效報(bào)警和改進(jìn)顧客服務(wù)。供應(yīng)鏈全局優(yōu)化-高級(jí)計(jì)劃排程系統(tǒng)(APS)APS是應(yīng)用啟發(fā)式的方法和線性規(guī)劃模型(LP)制定基于約束的供應(yīng)鏈計(jì)劃.因此APS的重點(diǎn)是基于約束理論對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化.一個(gè)企業(yè)要實(shí)施APS至少應(yīng)該MRP或MRPII實(shí)施的比較完善而且沉淀有2-3年的時(shí)間,ITEM/BOM等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)完備而且具備較高的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性(90%以上).如果這些基本條件都無(wú)法達(dá)到,APS是很難實(shí)施成功的.

現(xiàn)在大型的ERP系統(tǒng)如和等本身就有APS功能,單獨(dú)的APS提供商中I2是比較專注做APS這塊的,很多500強(qiáng)企業(yè)上APS時(shí)候基本也選擇的I2的解決方案.過(guò)來(lái)的聯(lián)想和華為也采用的I2的解決方案,I2有專門的ODS,實(shí)施的時(shí)候重點(diǎn)是要采用ETL工具對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取和整合.聯(lián)想用的SAP系統(tǒng)而華為用的OracleERP,可見(jiàn)I2本身對(duì)大型ERP系統(tǒng)的集成是比較好的.

上APS的目的就是要進(jìn)行供應(yīng)鏈的優(yōu)化,我們談集成供應(yīng)鏈就是要從系統(tǒng)的角度出發(fā),從整個(gè)供應(yīng)鏈過(guò)程去尋找最優(yōu)化方案而不是單純的去追求某一點(diǎn)上業(yè)務(wù)流程的最優(yōu)化.對(duì)于一個(gè)兩個(gè)月后要交付的訂單,以下是常見(jiàn)問(wèn)題

1.按正常途徑能否履行承諾(ATP)

2.如果延誤其它訂單是否可以滿足承諾(需求優(yōu)先級(jí))

3.是否使用替代物料增加采購(gòu)成本可以滿足承諾?(替代)

4.增加設(shè)備,增加工人加班或替代工藝路線是否可滿足承諾?

4.全球化時(shí)候客戶訂單應(yīng)該選擇在哪個(gè)工廠生產(chǎn)是最優(yōu)的

5.需求和供應(yīng)間能否進(jìn)行有效的追蹤?(MRP運(yùn)算邏輯)

6.能否用歷史的產(chǎn)品銷售數(shù)據(jù)來(lái)指導(dǎo)后期預(yù)測(cè)?(預(yù)測(cè)模型)

7.設(shè)備的產(chǎn)能和現(xiàn)有資源能否很好滿足訂單履行(CP)

8.訂單數(shù)量太大供應(yīng)商產(chǎn)能能否滿足?

APS重點(diǎn)就是通過(guò)模型運(yùn)算得出參考數(shù)據(jù),給出多種可選方案協(xié)助你進(jìn)行各種決策.在MRP分解這一塊,傳統(tǒng)的MRP逐層分解并按時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行歸并,再進(jìn)行庫(kù)存沖減和能力的檢查.而APS計(jì)劃邏輯強(qiáng)調(diào)了在分解過(guò)程中需求和供應(yīng)的匹配,可以在后期較好的實(shí)現(xiàn)銷售合同和采購(gòu)訂單間的全程可追蹤性.對(duì)于MRPII考慮了能力和資源約束,但是在排產(chǎn)過(guò)程中只考慮關(guān)鍵工序的能力,而APS在排產(chǎn)過(guò)程中可以考慮到需求的有先級(jí),而不僅僅是考慮需求的時(shí)間先后順序.

APS更多的可以說(shuō)是一個(gè)決策支持系統(tǒng).因此它不能完全取代ERP.所有的ITEM/BOM/工藝路線/工序/資源/供應(yīng)商/客戶等基礎(chǔ)信息仍然需要從ERP系統(tǒng)中獲取.APS通過(guò)ETL將這些數(shù)據(jù)抽取和同步到自己獨(dú)立的,然后基于相關(guān)的約束理論和線性模型進(jìn)行運(yùn)算(出于性能考慮,整個(gè)運(yùn)算往往全部在內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行,如I2),APS所采用的并不是單一的技術(shù)和算法，具體應(yīng)用的算法視需要解決問(wèn)題的類型而定。也就是說(shuō)不同的供應(yīng)鏈過(guò)程和環(huán)節(jié)可以使用不同的供應(yīng)鏈優(yōu)化技術(shù)。從采購(gòu)到制造，到分銷；優(yōu)化技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到整個(gè)計(jì)劃過(guò)程。對(duì)于運(yùn)算的結(jié)果經(jīng)過(guò)人工稍微調(diào)整后得到的滿意可以的計(jì)劃就可以用來(lái)指導(dǎo)后期的采購(gòu)和生產(chǎn).

一個(gè)典型的APS計(jì)劃系統(tǒng)應(yīng)該具備的主要功能有:

1.同時(shí)考慮物料和工廠生產(chǎn)能力的約束

2.在計(jì)劃中考慮供應(yīng)鏈合作伙伴的能力，如關(guān)鍵供應(yīng)商、外包商的生產(chǎn)能力等。

3.提供一個(gè)在計(jì)劃流程中將業(yè)務(wù)規(guī)則、約束和目標(biāo)一體化的模型；

4.基于業(yè)務(wù)目標(biāo)進(jìn)行最優(yōu)化，提供多種不同優(yōu)化邏輯算法的計(jì)劃方法；

5.利用基于內(nèi)存的計(jì)劃方法，提供實(shí)時(shí)的計(jì)劃、重計(jì)劃和排程；

6.利用“What-if”分析進(jìn)行模擬，支持實(shí)時(shí)的決策；

7.提供強(qiáng)大的、實(shí)時(shí)的訂單可承諾能力，同時(shí)物料、生產(chǎn)能力、發(fā)運(yùn)進(jìn)行能力的檢查

8.提供基于不同業(yè)務(wù)規(guī)則的車間排程，可以進(jìn)行手工交互式的排程；

9.具有產(chǎn)生無(wú)約束的預(yù)測(cè)的功能，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)、定性和定量的數(shù)據(jù)（新產(chǎn)品、促銷、產(chǎn)品戰(zhàn)略等）來(lái)生成預(yù)測(cè)高級(jí)計(jì)劃系統(tǒng)（APS，AdvancedPlanningSystems）作為ERP的補(bǔ)充，用于協(xié)調(diào)物流、開(kāi)發(fā)瓶頸資源和保證交貨日期。APS應(yīng)用各種優(yōu)化技術(shù)，并根據(jù)企業(yè)的商業(yè)目標(biāo)來(lái)改進(jìn)計(jì)劃。下文主要介紹APS中生產(chǎn)計(jì)劃排程（ProductionPlanningandScheduling）基本原理。被譽(yù)為供應(yīng)鏈優(yōu)化引擎，有稱高級(jí)計(jì)劃系統(tǒng)(AdvancedPlanningSystem)，也有叫高級(jí)計(jì)劃與排程(AdvancedPlanningandScheduling)。定義不是最重要的。最重要的是對(duì)所有資源具有同步的，實(shí)時(shí)的，具有約束能力的，模擬能力，不論是物料，機(jī)器設(shè)備，人員，供應(yīng)，客戶需求，運(yùn)輸?shù)扔绊懹?jì)劃因素。不論是長(zhǎng)期的或短期的計(jì)劃具有優(yōu)化，對(duì)比，可執(zhí)行性。其將要采用基于內(nèi)存的計(jì)算結(jié)構(gòu)，這種計(jì)算處理可以持續(xù)的進(jìn)行計(jì)算。這就徹底改變了批處理的計(jì)算模式?？梢圆l(fā)考慮所有供應(yīng)鏈約束。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。也將采用基因算法技術(shù)，它是一種搜索技術(shù)，它的目標(biāo)是尋找最好的解決方案。這種搜索技術(shù)是一種優(yōu)化組合，它以模仿生物進(jìn)化過(guò)程為基礎(chǔ)?；蛩惴ǖ幕舅枷胧沁M(jìn)化就是選擇了最優(yōu)種類?；蛩惴▽?yīng)用在APS上，以獲得“最優(yōu)”的解決方案?，F(xiàn)在APS系統(tǒng)以將網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的APS主要是基于多層代理技術(shù)與制造內(nèi)部的APS主要是基于模擬仿真結(jié)合起來(lái)，使得網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的APS解決制造同步化問(wèn)題，模擬仿真APS的優(yōu)化順序器解決工廠的順序沖突問(wèn)題。這樣，APS計(jì)劃的編制與順序的安排就可以提供給制造商解決全球的優(yōu)先權(quán)和工廠本地的優(yōu)化順序問(wèn)題，來(lái)滿足制造業(yè)對(duì)客戶響應(yīng)越來(lái)越強(qiáng)烈的需求。

APS應(yīng)包括哪那些內(nèi)容？

1.基于訂單任務(wù)(Job-based)訂單優(yōu)先級(jí)計(jì)劃

2.基于事件(Event-based)資源利用率最大化計(jì)劃

3.基于資源(Resource-based，TOC)瓶頸約束計(jì)劃

4.基于物料約束的可行的計(jì)劃

5.基于歷史，現(xiàn)在，未來(lái)的需求計(jì)劃

6.基于供應(yīng)資源優(yōu)化的分銷配置計(jì)劃

APS為制造業(yè)的四類制造模型提供解決方：

1.流程式模型，APS主要是順序優(yōu)化問(wèn)題。

2.離散式模型，APS主要是解決多工序,多資源的優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題。

3.流程和離散的混合模型，APS同時(shí)解決順序和調(diào)度的優(yōu)化問(wèn)題。

4.項(xiàng)目管理模型，APS主要解決關(guān)鍵鏈（資源約束）和成本時(shí)間最小化問(wèn)題。

APS考慮不同行業(yè)的解決方案。APS的主要著眼點(diǎn)是工序邏輯約束和資源能力約束，物料和工序流程緊密聯(lián)結(jié)，各種優(yōu)化規(guī)則，計(jì)算最早可能開(kāi)始時(shí)間和最遲可能開(kāi)始時(shí)間，物料可重分配和可替代，資源可重分配和可替代，計(jì)劃排程考慮柔性(緩沖)，考慮成本約束，考慮非確定流程和統(tǒng)計(jì)概率論，考慮多種優(yōu)化方案的比較分析。

一般APS軟件都由5個(gè)主要的模塊組成：需求計(jì)劃、生產(chǎn)計(jì)劃和排程、分銷計(jì)劃、運(yùn)輸計(jì)劃，企業(yè)供應(yīng)鏈分析等。

近年來(lái)，許多企業(yè)開(kāi)始把注意力放在自己的核心競(jìng)爭(zhēng)能力上，對(duì)一些非強(qiáng)項(xiàng)業(yè)務(wù)則盡可能外包給別的公司。結(jié)果，銷售給顧客的產(chǎn)品或服務(wù)，其特征和質(zhì)量在很大程度上取決于供應(yīng)鏈上的所有相關(guān)企業(yè)。這便帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)：如何實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈的集成？如何更有效地協(xié)調(diào)和控制企業(yè)間的物流、信息流和資金流？對(duì)于這些問(wèn)題，需要有一個(gè)全新的管理理念和方法——供應(yīng)鏈管理。SCM方法的研究和實(shí)施為企業(yè)帶來(lái)了很大的經(jīng)濟(jì)效益，今天，許多企業(yè)都選擇了供應(yīng)鏈和物流管理作為獲取新的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)所必須采取的戰(zhàn)略步驟。

在過(guò)去十年中，信息技術(shù)(如強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng))，通信手段(如通過(guò)Internet的電子數(shù)據(jù)交換)，以及復(fù)雜數(shù)學(xué)模型的各種求解方法(如數(shù)學(xué)規(guī)劃)的發(fā)展為計(jì)劃和控制供應(yīng)鏈流程開(kāi)闊了新的視野。顧客訂單、需求預(yù)測(cè)或市場(chǎng)趨勢(shì)可以被分解成必要的活動(dòng)，立刻送到供應(yīng)鏈各組織當(dāng)中，并通過(guò)高級(jí)計(jì)劃系統(tǒng)(APS)生成準(zhǔn)確的生產(chǎn)計(jì)劃和程序來(lái)保證按時(shí)完成訂單。APS與傳統(tǒng)的企業(yè)資源計(jì)劃(ERP)不同，它試圖在直接考慮潛在瓶頸的同時(shí)，找到跨越整個(gè)供應(yīng)鏈的可行最優(yōu)(或近似最優(yōu))計(jì)劃。

原理篇

高級(jí)計(jì)劃系統(tǒng)（APS，AdvancedPlanningSystems）作為ERP的補(bǔ)充，用于協(xié)調(diào)物流、開(kāi)發(fā)瓶頸資源和保證交貨日期。APS應(yīng)用各種優(yōu)化技術(shù)，并根據(jù)企業(yè)的商業(yè)目標(biāo)來(lái)改進(jìn)計(jì)劃。下文主要介紹APS中生產(chǎn)計(jì)劃排程（ProductionPlanningandScheduling）基本原理。

決策狀況描述

生產(chǎn)計(jì)劃排程的目的是為車間生成一個(gè)詳細(xì)的短期生產(chǎn)計(jì)劃。排產(chǎn)計(jì)劃（Productionschedule）指明了計(jì)劃范圍內(nèi)的每一個(gè)定單在所需資源上的加工開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，也即指出了在給定資源上定單的加工工序。排產(chǎn)計(jì)劃可以通過(guò)直觀的甘特圖（Ganttchart）形式給出。

排產(chǎn)計(jì)劃的計(jì)劃間隔可以從一天到幾周，取決于具體的工業(yè)生產(chǎn)部門。合理的計(jì)劃長(zhǎng)度取決于幾個(gè)因素：一方面，它至少應(yīng)當(dāng)涵蓋與一個(gè)定單在生產(chǎn)單元中最大的流動(dòng)時(shí)間（flowtime）相對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔；另一方面，計(jì)劃間隔受到已知顧客定單或可靠需求預(yù)測(cè)的可用性限制。很顯然，只有當(dāng)排產(chǎn)計(jì)劃適度穩(wěn)定時(shí)，在一個(gè)資源上進(jìn)行定單排程才是有用的。也就是說(shuō)，它們不應(yīng)受不期望事件經(jīng)常變化的影響（如定單數(shù)量改變或中斷）。

對(duì)某些生產(chǎn)類型（如jobshop），生產(chǎn)計(jì)劃排程需要對(duì)（潛在）瓶頸資源上的任務(wù)定單進(jìn)行排序和計(jì)劃；而對(duì)另一些生產(chǎn)類型（如成組技術(shù)），生產(chǎn)計(jì)劃排程要能自動(dòng)地、按時(shí)段檢查資源組的能力，看其是否能夠在下一個(gè)時(shí)間段內(nèi)完成成組加工的一組定單。然后，可以手工排序這組定單在下一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的加工次序。

排產(chǎn)計(jì)劃任務(wù)能夠而且也應(yīng)當(dāng)分散來(lái)做，這樣可以利用每個(gè)地點(diǎn)人們的專業(yè)知識(shí)和車間當(dāng)前狀況的知識(shí)（例如人員的可用性）。

生產(chǎn)計(jì)劃排程受到上層主生產(chǎn)計(jì)劃的約束，主生產(chǎn)計(jì)劃設(shè)立了在分散的決策單位中執(zhí)行生產(chǎn)計(jì)劃排程的框架。從主計(jì)劃中可獲得的相應(yīng)指導(dǎo)包括：使用超時(shí)或加班的數(shù)量；在不同時(shí)間點(diǎn)上來(lái)自供應(yīng)鏈上游設(shè)施物料項(xiàng)的可用性；涉及來(lái)自供應(yīng)商輸入物料的采購(gòu)協(xié)議。此外，由于主生產(chǎn)計(jì)劃在供應(yīng)鏈上有更寬的視點(diǎn)和更長(zhǎng)的計(jì)劃區(qū)間，從中我們還可以得到：

·計(jì)劃結(jié)束時(shí)需要建立的各物料項(xiàng)的季節(jié)性庫(kù)存量；

·交付給供應(yīng)鏈下游設(shè)施的定單截止日期（下游設(shè)施可以是緊接著的下一級(jí)生產(chǎn)單位，分銷商或最終顧客）。

排產(chǎn)計(jì)劃生成

由車間模型生成排產(chǎn)計(jì)劃的一般程序可簡(jiǎn)單地描述為下面6個(gè)步驟（如圖1所示）。

圖1排產(chǎn)計(jì)劃的一般步驟

1、建模

車間模型必須詳細(xì)地捕捉生產(chǎn)流程的特征和相應(yīng)的物流，以便以最小的成本生成可行的計(jì)劃。

由于一個(gè)系統(tǒng)的產(chǎn)出率只受潛在瓶頸資源的限制，因此，我們只需對(duì)車間現(xiàn)有全部資源的一部分–也即那些可能成為瓶頸的資源，建立一個(gè)清晰的模型。關(guān)于建模方法的細(xì)節(jié)我們將在后面進(jìn)一步闡述。

2、提取需要的數(shù)據(jù)

生產(chǎn)計(jì)劃排程使用的數(shù)據(jù)來(lái)自ERP系統(tǒng)、主生產(chǎn)計(jì)劃和需求計(jì)劃。生產(chǎn)計(jì)劃排程僅利用這些模塊中可用數(shù)據(jù)的一個(gè)子集，因此，在建立一個(gè)給定生產(chǎn)單元的模型時(shí)，必須指明它實(shí)際需要哪些數(shù)據(jù)。

3、生成一組假定（生產(chǎn)狀況）

除了從ERP系統(tǒng)、主生產(chǎn)計(jì)劃和需求計(jì)劃這些數(shù)據(jù)源中接收的數(shù)據(jù)之外，車間或生產(chǎn)單位的決策者或許對(duì)車間當(dāng)前或未來(lái)的狀況會(huì)有更進(jìn)一步的知識(shí)或期望，這些信息在其它地方（如軟件模塊中）是不能得到的。再者，對(duì)車間的可用能力或許也可以有多種選擇（如柔性的倒班安排等）。因此，決策人員必須有能力修改數(shù)據(jù)和建立某種生產(chǎn)狀況（見(jiàn)圖1中的第三步，點(diǎn)劃線框表示這一步必須由決策人員執(zhí)行，并且是可選的）。

4、生成一個(gè)（初始）排產(chǎn)計(jì)劃

在有了模型和數(shù)據(jù)之后，就可以針對(duì)給定的生產(chǎn)狀況，利用線性規(guī)劃、啟發(fā)式算法和基因算法等各種復(fù)雜的優(yōu)化方法來(lái)生成排產(chǎn)計(jì)劃。這項(xiàng)工作可以一步完成，也可以通過(guò)兩級(jí)計(jì)劃層次（先綜合的生產(chǎn)計(jì)劃，后詳細(xì)的排產(chǎn)計(jì)劃）完成。

5、排產(chǎn)計(jì)劃分析和交互修改

如果通過(guò)兩級(jí)計(jì)劃層次完成，也即先生成綜合資源的上層生產(chǎn)計(jì)劃。那么，在生成一個(gè)詳細(xì)的排產(chǎn)計(jì)劃之前，人們或許首先要對(duì)這個(gè)生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行分析。特別地，如果生產(chǎn)計(jì)劃不可行，決策人員可以交互地指定一些計(jì)劃途徑來(lái)平衡生產(chǎn)能力（如增加班時(shí)或指定不同的加工路徑）。這或許要比修改在單個(gè)資源上的加工工序（下層排產(chǎn)計(jì)劃）更加容易。

APS采用了例外管理（ManagementByexception）的技術(shù)，如果出現(xiàn)問(wèn)題和不可行性（如超過(guò)定單交貨期或資源過(guò)載），APS就會(huì)發(fā)出警告（alerts）。這些警告首先被“過(guò)濾”，然后，正確的警告被傳遞到供應(yīng)鏈中正確的組織單位。

此外，針對(duì)一種生產(chǎn)狀況產(chǎn)生的排產(chǎn)方案還可以通過(guò)結(jié)合決策者的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)交互地改進(jìn)。當(dāng)然，為了提供真正的決策支持，必要的修改次數(shù)應(yīng)當(dāng)受到限制。

6、生產(chǎn)狀況核準(zhǔn)

當(dāng)決策人員確定已經(jīng)評(píng)估了所有可選方案時(shí)，他/她將選擇那個(gè)體現(xiàn)最佳生產(chǎn)狀況的排產(chǎn)計(jì)劃去執(zhí)行。

7、執(zhí)行和更新排產(chǎn)計(jì)劃

決策人員選定的排產(chǎn)計(jì)劃將被傳遞給：MRP模塊（分解計(jì)劃）、ERP系統(tǒng)（執(zhí)行計(jì)劃）和運(yùn)輸計(jì)劃模塊（在顧客定單完成時(shí)安排裝運(yùn)車輛）。

MRP模塊把在瓶頸資源上計(jì)劃的所有活動(dòng)分解成在非瓶頸資源上生產(chǎn)的那些物料或由供應(yīng)商交付的物料；此外，對(duì)某些加工定單所必需的物料也將被預(yù)定。

排產(chǎn)計(jì)劃將持續(xù)執(zhí)行到某個(gè)事件信號(hào)發(fā)生時(shí)才進(jìn)行更新，也即直到修改一個(gè)排產(chǎn)計(jì)劃看來(lái)是可取的時(shí)候（見(jiàn)圖1中的LoopII）。這個(gè)事件可以是一個(gè)新定單的到來(lái)、機(jī)器故障或凍結(jié)的計(jì)劃部分已執(zhí)行完畢（后面我們還將對(duì)排產(chǎn)計(jì)劃的更新作詳細(xì)討論）。

改變車間生產(chǎn)模型的情況不太經(jīng)常（如圖1中的LoopI）。如果結(jié)構(gòu)保持不變和只是數(shù)量上受到影響（例如一個(gè)機(jī)床組中的機(jī)床數(shù)或某些已知產(chǎn)品的新變種），那么，通過(guò)下載ERP系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，APS能自動(dòng)更新模型。但當(dāng)變化很大時(shí)（例如具有某些新特征的新生產(chǎn)階段的引入），那么，由專家對(duì)模型進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整則是可取的。下面我們將對(duì)車間生產(chǎn)流程模型的建模方法作更詳細(xì)的闡述：

生產(chǎn)流程建模

車間模型必須結(jié)合所有必要的生產(chǎn)流程細(xì)節(jié)來(lái)決定顧客定單的完成時(shí)間，模型需要的輸入來(lái)自有關(guān)的物料和潛在的瓶頸資源。排產(chǎn)計(jì)劃中每一步的時(shí)間間隔通常很?。ㄈ鐜讉€(gè)小時(shí)），有時(shí)甚至可以是連續(xù)的。

1、模型

我們可以把建模的范圍限制在（潛在）瓶頸上執(zhí)行的運(yùn)作，因?yàn)橹挥羞@些資源限制了車間的產(chǎn)出。由于生產(chǎn)計(jì)劃排程并不打算控制車間（這個(gè)任務(wù)留給了ERP系統(tǒng)），一些車間的細(xì)節(jié)（如監(jiān)視定單當(dāng)前狀況的控制點(diǎn)）可以被忽略。

在模型的兩個(gè)連續(xù)活動(dòng)之間，在非瓶頸資源上執(zhí)行的所有流程步驟都只被表達(dá)為固定的提前期差度（fixedleadtimeoffset）。這種處理方法與眾所周知的“高級(jí)計(jì)劃給出提前期只是作為計(jì)劃的結(jié)果而不是一個(gè)事先給定的常數(shù)”這一敘述并沒(méi)有矛盾。在這里，提前期差度僅包括前述非瓶頸資源上的加工和運(yùn)輸時(shí)間，因?yàn)榈却龝r(shí)間不會(huì)存在。

模型可以通過(guò)關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)來(lái)定義，這些數(shù)據(jù)可分為結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)（structuraldata）和狀況相關(guān)數(shù)據(jù)（situationdependentdata）。

結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)包括：生產(chǎn)地點(diǎn)，工件，物料單，工藝路徑和相關(guān)的操作指令，（生產(chǎn)）資源，供應(yīng)商清單，準(zhǔn)備時(shí)間矩陣，和時(shí)間表（工廠日歷）。

對(duì)車間分布在不同地方的一個(gè)大型供應(yīng)鏈，把所有數(shù)據(jù)歸集到一個(gè)專門地點(diǎn)或許會(huì)有好處。這樣的話，一個(gè)零件就可以通過(guò)它的生產(chǎn)地點(diǎn)來(lái)識(shí)別，盡管它在顧客眼中是一樣的。

物料清單通常是基于單層描述（存放在一個(gè)物料文件中），也即每一個(gè)零件號(hào)只連接到它下一層物料的那些零件號(hào)。一個(gè)給定零件的完整物料清單很容易在計(jì)算機(jī)上通過(guò)連接這些單層表達(dá)來(lái)構(gòu)造。

每個(gè)工件的資源消耗可以從工藝路徑和操作說(shuō)明中得到。每個(gè)定單的工件數(shù)以及每個(gè)工件的資源消耗是計(jì)算單個(gè)定單順序和排程所必須的。因此，可以用生產(chǎn)流程模型（PPM，ProductionProcessModel）來(lái)清晰地表達(dá)物料加工路徑和生產(chǎn)操作。

圖2給出了一個(gè)PPM的例子，它描述了一個(gè)特定尺寸和商標(biāo)的瓶裝蕃茄醬的兩級(jí)生產(chǎn)流程。第一個(gè)PPM表達(dá)液體蕃茄醬的生產(chǎn)，包括清洗攪拌池，攪拌配料，和等待裝瓶。一旦蕃茄醬準(zhǔn)備好了，它將在24小時(shí)內(nèi)被裝瓶。蕃茄醬可同時(shí)用于不同尺寸的瓶子，每一種尺寸都將對(duì)應(yīng)一個(gè)PPM。

圖2兩級(jí)蕃茄醬生產(chǎn)流程模型（PPM）

一個(gè)PPM至少由一個(gè)運(yùn)作（operation）組成，而每個(gè)運(yùn)作包含一個(gè)或幾個(gè)活動(dòng)（activities）。一個(gè)運(yùn)作總是與一個(gè)基本資源相關(guān)（如攪拌池）。二級(jí)資源–比如人員–也可歸屬于一個(gè)活動(dòng)?；顒?dòng)或許要求一些輸入物料并能產(chǎn)生一些物料作為輸出。當(dāng)然，我們必須指明什么時(shí)候需要輸入物料和什么時(shí)候輸出物料可用。在一個(gè)運(yùn)作中，活動(dòng)的技術(shù)順序（也稱為優(yōu)先關(guān)系）可以用箭頭線表示，就如同在項(xiàng)目計(jì)劃活動(dòng)中一樣，可以用結(jié)束開(kāi)始，結(jié)束結(jié)束，開(kāi)始結(jié)束，開(kāi)始開(kāi)始關(guān)系和最大最小時(shí)間距離來(lái)連接。這就允許非常準(zhǔn)確地建立包括平行執(zhí)行活動(dòng)（重疊的活動(dòng)）在內(nèi)的兩個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)之間的時(shí)間約束模型。

一個(gè)顧客定單的計(jì)時(shí)、資源和物料需求可以通過(guò)有向標(biāo)界線（peggingarcs）連接相關(guān)的PPMs導(dǎo)出（見(jiàn)圖3中的粗體線和虛線）。有向標(biāo)界線把一個(gè)PPM的輸出物料（節(jié)點(diǎn)）與后一級(jí)PPM的輸入物料（節(jié)點(diǎn)）連在一起。結(jié)果，從最后一級(jí)生產(chǎn)流程開(kāi)始展開(kāi)一個(gè)定單（如圖3中的定單C505X）和相應(yīng)的PPMs,就可以在各時(shí)間窗中生成關(guān)于資源和物料消耗的信息。這些時(shí)間窗可直接用于成生可行排產(chǎn)計(jì)劃。

圖3標(biāo)界線：連接兩個(gè)生產(chǎn)流程模型（PPMs）

工廠日歷指明了休息日和其它資源工時(shí)的中斷，另外還包括車間（或資源）是否以一班，兩班或三班運(yùn)作的信息。高級(jí)計(jì)劃系統(tǒng)（APS）通常提供幾個(gè)典型日歷可供選擇。

狀況相關(guān)數(shù)據(jù)隨車間當(dāng)前的狀況而變，它包括：初始庫(kù)存（含在制品庫(kù)存）、資源的準(zhǔn)備狀態(tài)、和給定時(shí)間間隔內(nèi)要加工的一組定單。由用戶指定的運(yùn)作規(guī)則數(shù)據(jù)包括：批量規(guī)則，優(yōu)先規(guī)則和加工路徑選擇。

盡管建立批量規(guī)則最好是根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況–例如資源的利用和相關(guān)成本的情況，但APS通常要求事先輸入一些簡(jiǎn)單規(guī)則。這些規(guī)則可以是固定批量、最小批量或給定定單間隔時(shí)間的批量。APS軟件包或是提供一組規(guī)則可供選取，或是以高級(jí)編程語(yǔ)言的形式來(lái)編寫它。在某個(gè)資源上決定定單優(yōu)先次序的規(guī)則以類似的方式處理。

如果執(zhí)行一個(gè)生產(chǎn)定單存在可選路徑，那么人們會(huì)期望APS在生成排產(chǎn)計(jì)劃的過(guò)程中選擇最佳路徑。但經(jīng)驗(yàn)表明，用戶得自己選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)穆窂?。有時(shí)可選路徑是作為一個(gè)優(yōu)先列表輸入，只有當(dāng)一個(gè)寧愿的路徑導(dǎo)致不可行計(jì)劃，求解器才會(huì)去試第二個(gè)最佳路徑，然后試第三個(gè)最佳，等等。2、目標(biāo)

最后還要指定一個(gè)優(yōu)化目標(biāo)。這些目標(biāo)指導(dǎo)尋找一個(gè)好的、期望能接近最優(yōu)的計(jì)劃方案。在生產(chǎn)計(jì)劃排程模塊中選擇優(yōu)化目標(biāo)時(shí)，我們看到主要有下面一些面向時(shí)間的目標(biāo)：

Makespan，完成所有定單任務(wù)所需要的時(shí)間。使makespan最小是多機(jī)床任務(wù)排序問(wèn)題中常見(jiàn)的優(yōu)化目標(biāo)。

Lateness，定單任務(wù)完成時(shí)間和它的到期時(shí)間之差。使所有定單的lateness總和最小，或使單個(gè)定單中最大的lateness最小，是常見(jiàn)的排程目標(biāo)。

Flowtime，一個(gè)定單任務(wù)在生產(chǎn)系統(tǒng)中花費(fèi)的時(shí)間。使所有定單的flowtime總和最小也是一個(gè)優(yōu)化目標(biāo)。

Setuptime，每個(gè)定單任務(wù)的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。使所有定單的setuptime總和最小也可以作為一個(gè)優(yōu)化目標(biāo)。

另外，還有三個(gè)與成本相關(guān)的目標(biāo)，分別是：使可變生產(chǎn)成本總和最小；使生產(chǎn)準(zhǔn)備成本總和最小；和使懲罰成本總和最小。

盡管在排產(chǎn)這個(gè)計(jì)劃層對(duì)成本的自由度影響很有限，但我們可以看到，對(duì)于不同加工路徑的選擇（例如，是安排標(biāo)準(zhǔn)定單或是緊急定單），也還是要以貨幣的術(shù)語(yǔ)來(lái)評(píng)估。

如果需要對(duì)“軟約束”建模（例如，為備貨生產(chǎn)定單履行計(jì)劃的交貨時(shí)間），我們可以把懲罰成本包含在目標(biāo)函數(shù)中。懲罰成本也稱為缺貨成本，它是當(dāng)需求出現(xiàn)時(shí)沒(méi)有足夠的現(xiàn)貨來(lái)滿足需求所招致的成本。

如果決策人員想要同時(shí)追求上面幾個(gè)優(yōu)化目標(biāo)，使每個(gè)目標(biāo)都達(dá)到最優(yōu)，這樣“理想”的解答通常是不存在的。那么，只好尋求一個(gè)妥協(xié)方案。一種方法是建立上面單個(gè)目標(biāo)的