高級排程計劃APS發(fā)展綜述

高級排程計劃APS發(fā)展綜述發(fā)表時間：2010-11-3工斌陳曉劍來源：萬方數(shù)據(jù)

關(guān)鍵字：APS供應(yīng)鏈管理高級排程計劃高級排程計劃(APS)是二十世紀(jì)信息技術(shù)與現(xiàn)代管理思想相結(jié)合的產(chǎn)物，本文回顧了 APS從萌芽到與ERP/SCM結(jié)合的過程，總結(jié)了APS的主要特點(diǎn)，并對我國企業(yè)應(yīng)用APS的前景進(jìn)行了分析與展望。0引言APS不是單純的計劃方法或者系統(tǒng)，而是融合各種先進(jìn)的現(xiàn)代技術(shù)與管理思想的產(chǎn)物。對APS的貢獻(xiàn)來自計算機(jī)科學(xué)、人工智能、決策支持系統(tǒng)、工業(yè)工程、物流管理、管理科學(xué)、運(yùn)籌學(xué)和生產(chǎn)運(yùn)作管理等領(lǐng)域。本文試圖追蹤APS的發(fā)展脈絡(luò)，介紹APS的體系框架，并對APS的發(fā)展趨勢進(jìn)行展望。1伴隨著信息技術(shù)成長一90年代以前的APS自從50年代萌芽到90年代初與ERP-的結(jié)合，APS與信息技術(shù)一同成長，經(jīng)歷了幾個發(fā)展階段：1?1APS思想的萌芽階段一20世紀(jì)50年代以前高級排程計劃的一些主要思想早在計算機(jī)的存在前就已經(jīng)出現(xiàn)。對APS貢獻(xiàn)最大的有兩個方面，一是早在20世紀(jì)初出現(xiàn)的甘特圖(Gannttchart1917)，讓人們可以直觀地看到事件進(jìn)程的時間表，并且可以進(jìn)行交互式更新。二是運(yùn)用數(shù)學(xué)規(guī)劃模型解決計劃問題。美國和前蘇聯(lián)都應(yīng)用新的最優(yōu)化線性規(guī)劃技術(shù)解決與戰(zhàn)爭相關(guān)的物流管理問題。這些思想和方法對于APS［的萌芽起到了奠基性的作用。1.2開始與計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合一50-70年代的APS在50年代后期和60年代初期，大公司開始配置計算機(jī)，用來觀察計劃有問題的部分，優(yōu)化少數(shù)關(guān)鍵性的材料能否平衡對產(chǎn)品的需求，而且考慮能力約束，或者為產(chǎn)品尋找最低的費(fèi)用路徑。線性規(guī)劃普遍被用，小型的計劃試算表開始出現(xiàn)。這一時期對最優(yōu)化”的定義促進(jìn)了的發(fā)展。1.3企業(yè)個別開發(fā)階段一60年代中期到80年代隨著跨國公司在世界各地的發(fā)展，制造業(yè)問題變得越來越復(fù)雜，需要計算的變量大小由60年代初期的數(shù)以百計發(fā)展到80年代末的數(shù)以萬計。雖然線性規(guī)劃等技術(shù)也擴(kuò)展成可以處理更加復(fù)雜的問題，但仍然不能滿足企業(yè)的需要。因此，許多公司在內(nèi)部開發(fā)他們自己的工具作為主要計算環(huán)境，另一些公司則在購買解決線性規(guī)劃問題的程序基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)。這一階段的主要開發(fā)語言為Assemblercobol。FORTRAN和pl/i。60年代中期，IBM開發(fā)了基于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分解的MRP系統(tǒng)，并在80年代發(fā)展為閉環(huán)MRP系統(tǒng)，除了物料需求計劃外，還將生產(chǎn)能力需求計劃、車間作業(yè)計劃和采購作業(yè)計劃也全部納入MRP，形成一個封閉的系統(tǒng)。這為80年代MRPII的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。這段時間，模擬技術(shù)開始進(jìn)入計劃領(lǐng)域，基于模擬的計劃工具開始在70年代出現(xiàn)，直到70年代中期聯(lián)邦快遞公司的應(yīng)用系統(tǒng)時才出現(xiàn)了整體的效果。80年代初，KellSpringfield(輪胎制造商)和PhilipMORRIS開始應(yīng)用計劃和排程系統(tǒng)。1.4與OPT/MRP/ERP的結(jié)合—80年代的在1983年9月5日出版《財富雜志》上，由領(lǐng)導(dǎo)的創(chuàng)造力輸出公司”特別引人矚目。他們的產(chǎn)品“最優(yōu)化生產(chǎn)技術(shù)”(OptmalProducyionTechnologyOPT),應(yīng)用了一系列處理瓶頸約束的運(yùn)算法則于批處理模式中，在離散型制造業(yè)中獲得了許多客戶QPT按照其意義又稱為“約束理論”，認(rèn)為一個組織的輸出受制于其關(guān)鍵瓶頸資源的約束，因此按照解決資源瓶頸約束的思路進(jìn)行計劃排程。在Goldratt和i2之后，相繼出現(xiàn)了Numetrix和Chesapeake，這是兩個提供交互式產(chǎn)品的早期APS供應(yīng)商。1984年，AT&T公司的年輕研究員提出了一項新的運(yùn)算法則，用于解決線性規(guī)劃問題，所有現(xiàn)代規(guī)劃都吸收了。80年代初期美國管理學(xué)家(ArtificialIntelligence)在MRP的基礎(chǔ)上提出了制造資源計劃(ManufacturingResourcePlanning,MRPII),英文縮寫為MRPII,MRPII把生產(chǎn)、財務(wù)、銷售、工程技術(shù)、采購等各個子系統(tǒng)集成為一個一體化的系統(tǒng)oMRPll系統(tǒng)引入了西方標(biāo)準(zhǔn)成本制度的思想和方法，不但加強(qiáng)了產(chǎn)品成本管理，更重要的是，它被用來有效地規(guī)劃控制企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營目標(biāo)。1980后期出現(xiàn)了人工智能(ArtificialIntelligenceAI)和專家系統(tǒng)。公司開始把人工智能應(yīng)用到制造計劃和排程。杜邦公司和IBM積極把人工智能和已存在的APS技術(shù)與應(yīng)用結(jié)合起來。IBM開發(fā)了批處理的排程系統(tǒng)。人工智能對后來的基于約束的規(guī)劃和遺傳的運(yùn)算法則在技術(shù)上做出了重要貢獻(xiàn)。80年代后期出現(xiàn)了圖形用戶界面(GraphicalUserinterfaceGUI)o隨著OSFMOTIF成為圖形標(biāo)準(zhǔn)，交互式圖形用戶界面變成預(yù)測、計劃、排程工具的標(biāo)準(zhǔn)。這種技術(shù)上的創(chuàng)新大大提高了APS的市場銷售沖擊力。2APS與供應(yīng)鏈管理一90年代以后的APS90年代開始，供應(yīng)鏈管理思想逐漸為大型企業(yè)所接受，供應(yīng)鏈管理的軟件系統(tǒng)SupplyChainmannagementSCMS)開始出現(xiàn)，如APS的R3系統(tǒng)中增加了供應(yīng)鏈管理模塊。其實(shí)，早在20世紀(jì)80年代初，美國咨詢顧問就提出了供應(yīng)鏈的概念。物流管理委員會根據(jù)研究與應(yīng)用的發(fā)展，對供應(yīng)鏈管理給出新的定義：“供應(yīng)鏈管理是對從最終用戶直到原始供應(yīng)商的關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程的集成，它為客戶和其他有關(guān)者提供價值增值的產(chǎn)品、服務(wù)和信息”。供應(yīng)鏈管理涉及跨企業(yè)組織的計劃系統(tǒng)能夠統(tǒng)一和協(xié)調(diào)企業(yè)間的長中近期的計劃，是ERP的核心。在供應(yīng)鏈管理環(huán)境下，每個公司執(zhí)行著數(shù)千項活動，每一家公司在某些方面都會涉及與其他公司的供應(yīng)鏈關(guān)系。供應(yīng)鏈管理特別強(qiáng)調(diào)企業(yè)之間的合作與協(xié)同，企業(yè)要想在市場競爭中取勝，必須加強(qiáng)供應(yīng)鏈合作。因此，與供應(yīng)鏈管理相關(guān)的需求促進(jìn)了0年代APS的發(fā)展。分頁與供應(yīng)鏈管理思想同步發(fā)展的還有計算機(jī)技術(shù)。90年代初期出現(xiàn)的順序查詢語言對APS的發(fā)展很有幫助，允許APS工具更動態(tài)地和關(guān)系數(shù)據(jù)庫交互。逐漸增加的計算機(jī)運(yùn)算能力的使得成本降低、并導(dǎo)致新的解決方法，而且擴(kuò)大了所解決問題的大小和復(fù)雜性。遺傳基因算法、模擬技術(shù)逐步成熟。90年初，提出了企業(yè)資源計劃(EnterpriseResoucePlainningERP)的概念。其功能標(biāo)準(zhǔn)包括四個方面：(1)超越MRPII范圍的集成功能；(2)支持混合方式的制造環(huán)境；(3)支持能動的監(jiān)控能力，提高業(yè)務(wù)績效；(4)支持開放的客戶機(jī)/服務(wù)器計算環(huán)境。至00年代中期，APS引起了ERP廠商的注意。主要吸引點(diǎn)有：APS交付規(guī)模越來越大；每個用戶支付的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于580；快速增長的APS市場。因此580廠商也開始介入APSo90年代中期，廠商把用戶界面轉(zhuǎn)向Windows環(huán)境，或把整個的應(yīng)用移動到環(huán)境。除了提供更加直觀的接口和報告能力外，新的APS應(yīng)用費(fèi)用更低，計算機(jī)能力正在以令人驚異的比率增加。3APS的主要特點(diǎn)進(jìn)入21世紀(jì)，APS與以互聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術(shù)和以供應(yīng)鏈管理思想為代表的先進(jìn)管理思想相結(jié)合，具有跨越整個供應(yīng)鏈進(jìn)行計劃協(xié)調(diào)的能力。APS的主要目標(biāo)是某一指標(biāo)（例如ROB）的總優(yōu)化。這需要預(yù)先假定供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)和其各種不同的資源和邊界情況（例如能力限制）是可見的。因此，APS工具是以供應(yīng)鏈的跨組織模型為基礎(chǔ)的。由于大多數(shù)企業(yè)都采用580作為基本的管理系統(tǒng)，單純應(yīng)用APS的企業(yè)很少。因此APS在很多企業(yè)作為580的補(bǔ)充，用于協(xié)調(diào)物流、開發(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)來改進(jìn)計劃。APS的強(qiáng)大功能主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1） 綜合性。APS是整個供應(yīng)鏈的綜合計劃，從企業(yè)、企業(yè)的供應(yīng)商、供應(yīng)商的供應(yīng)商到企業(yè)的客戶、客戶的客戶。計劃范圍不限于生產(chǎn)，還包括采購、分銷、銷售等一系列計劃。這些計劃分為長期、中期和期三個時間段，分別對應(yīng)戰(zhàn)略計劃、戰(zhàn)術(shù)計劃和執(zhí)行計劃。APS協(xié)調(diào)各種計劃，保證供應(yīng)鏈有關(guān)各企業(yè)、部門的正常運(yùn)行。（2） 最優(yōu)化。APS定義了各種計劃問題的選擇、目標(biāo)和約束，采用線性規(guī)劃等數(shù)學(xué)模型，使用精確的或啟發(fā)式的優(yōu)化算法，保證計劃的優(yōu)化。供應(yīng)鏈計劃的可行方案數(shù)量巨大，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(yīng)用運(yùn)籌學(xué)的數(shù)學(xué)方法來支持計劃流程。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)組合問題只能通過啟發(fā)式算法（heuritics）來計算近似最優(yōu)解（局部最優(yōu)）。APS計劃的優(yōu)化思想和企業(yè)資源計劃（580）計劃有很大不同。580強(qiáng)調(diào)計劃的可行性，只限于生產(chǎn)和采購領(lǐng)域,只考慮能力約束而不做優(yōu)化，在大多數(shù)情況下甚至不考慮目標(biāo)函數(shù)，因此是一個運(yùn)作層面的連續(xù)計劃系統(tǒng)。而APS試圖在直接考慮潛在瓶頸的同時，找到跨越整個供應(yīng)鏈的可行最優(yōu)計劃。（3） 層次性。供應(yīng)鏈最優(yōu)計劃涉及不同的時間跨度（長期、中期、短期、不同的業(yè)務(wù)流程（采購、制造、分銷等）、甚至不同的供應(yīng)鏈成員企業(yè)，由于需求的不確定性，不可能一次優(yōu)化所有的計劃。而層次計劃折衷考慮了實(shí)用性和計劃任務(wù)之間的獨(dú)立性，對于不同的計劃采用分層次優(yōu)化的方法。層次計劃的主要思想是把總的計劃任務(wù)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(yīng)鏈，但層與層之間的任務(wù)不同。在最頂層只有一個模塊，是企業(yè)范圍的、長期的、但卻是粗略綜合的戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃。層次越低，計劃涵蓋的局部受到的限制越多，計劃時間范圍越短，計劃也越詳細(xì)。在層次計劃系統(tǒng)的同一計劃層中，供應(yīng)鏈各局部計劃之間通過上一層的綜合計劃來協(xié)調(diào)。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(jié)果為下層計劃設(shè)定了約束，而下層計劃也將有關(guān)性能的信息（如成本、提前期、使用率等）反饋給上一層次的計劃。（4） 平衡性。需求的不確定性使計劃與現(xiàn)實(shí)之間存在偏差，因此必須進(jìn)行控制，如果偏差過大，計劃就要重新修改。APS計劃從不同的緯度描述互相補(bǔ)充的功能性計劃，APS計劃模型通過年度、月度、周、日直至小時、分的多層計劃，綜合考慮戰(zhàn)略計劃、戰(zhàn)術(shù)計劃

和運(yùn)作計劃，力圖減少不確定性對計劃的影響。APS的主要組件有三個：供應(yīng)鏈設(shè)計；供應(yīng)鏈計劃；戰(zhàn)術(shù)/運(yùn)作計劃。其中供應(yīng)鏈設(shè)計屬于長期、戰(zhàn)略性的，供應(yīng)鏈計劃界于戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)之間，而戰(zhàn)術(shù)/運(yùn)作計劃處理日常計劃的優(yōu)化問題。目前，企業(yè)信息系統(tǒng)一般以作為主體構(gòu)架，主要解決企業(yè)內(nèi)部管理問題；而ERP與APS作為補(bǔ)充和完善，主要解決企業(yè)之間的計劃協(xié)調(diào)問題，見圖1。人力竊?？蛻絷P(guān)霖皆燈髙級排程人力竊海客戶關(guān)霖皆燈髙級排程i十劃F物料弩理nl:制這國際貿(mào)晶后踰后動SCM 1-RFW支搏整牛3d—百TWCTP—產(chǎn)品配畫一后臺與FRP集.成<-wors圖1APS/SCM與ERPAPS是SCM的核心，它能代替ERP的預(yù)測計劃、DRP、MRP、CRP和生產(chǎn)計劃。APS不能對業(yè)務(wù)管理如貨物的接收、原料的消耗、發(fā)貨、開發(fā)票、文檔管理、財務(wù)、生產(chǎn)定單下達(dá)、采購定單下達(dá)，客戶定單的接收。APS也不能處理數(shù)據(jù)的維護(hù)如物料主文件維護(hù)、維護(hù)、工藝路徑維護(hù)、貨源和設(shè)備的維護(hù)、能力表及供應(yīng)商、客戶、資源的優(yōu)先級的維護(hù)。4APS發(fā)展趨勢與我國APS應(yīng)用展望二十一世紀(jì)是信息時代，經(jīng)濟(jì)全球化步伐日益加快。作為代表當(dāng)今先進(jìn)管理思想的高級計劃排程系統(tǒng)，APS的發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢：與供應(yīng)鏈管理更加緊密結(jié)合。和生產(chǎn)計劃系統(tǒng)不同，APS以企業(yè)整體水平的資產(chǎn)收益率等將來，小巧靈活的APS系統(tǒng)將為中小企業(yè)的計劃優(yōu)化服務(wù)。集成化與分散化。計劃系統(tǒng)的發(fā)展早期是處理分散、單一的問題，至IAPS階段則成為各種計劃技術(shù)與方法的系統(tǒng)融合，體現(xiàn)了計劃思想的高度集成。然而，由于現(xiàn)實(shí)問題的復(fù)雜性，如不同的行業(yè)與產(chǎn)品特點(diǎn)、不同的企業(yè)規(guī)模等，對一些企業(yè)來說，采用龐大完整的APS系統(tǒng)并不是最佳選擇。而結(jié)合行業(yè)與產(chǎn)品特點(diǎn)、各具特色的先進(jìn)計劃系統(tǒng)同樣是APS的發(fā)展趨勢。與項目管理結(jié)合。由于消費(fèi)者個性化需求的日益增長，產(chǎn)品大量生產(chǎn)的時代即將過去，需要對以前根據(jù)批量生產(chǎn)形成的管理理論進(jìn)行反思，大規(guī)模定制就是個性化產(chǎn)品生產(chǎn)的有益嘗試。個性化產(chǎn)品就是一個個項目，項目管理必將成為20世紀(jì)管理學(xué)的重要組成部分。因此，APS應(yīng)該與項目管理結(jié)合，形成企業(yè)整體的計劃管理系統(tǒng)。盡管APS具有強(qiáng)大的功能，非常適合于供應(yīng)鏈整體計劃問題的解決，但在我國企業(yè)管理實(shí)際中，APS應(yīng)用仍然存在很多需要解決的問題：外部應(yīng)用環(huán)境還不具備條件。APS功能的發(fā)揮主要在供應(yīng)鏈管理上，而我國企業(yè)的供應(yīng)鏈管理還停留在非常初級的階段，企業(yè)對于供應(yīng)鏈競爭的意識還很模糊，因此,APS難以找到真正的用武之地。其次，APS需要全社會企業(yè)間的網(wǎng)絡(luò)通訊基礎(chǔ)設(shè)施的支撐，而我國的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)還不夠完善，企業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用水平還很低，這些都阻礙了APS的應(yīng)用。企業(yè)內(nèi)部信息化基礎(chǔ)薄弱。APS的運(yùn)行需要有ERP/MRPII/CRM等系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)支持，而國內(nèi)大中型企業(yè)采用上述系統(tǒng)的比例不足20%(有些企業(yè)雖然也稱之為ERP,但充其量只能算是MIS)?；镜膬?nèi)部管理信息化問題尚未解決，應(yīng)用缺乏基礎(chǔ)。APS與ERP的整合還有待完善。目前,!2等公司提供的APS系統(tǒng)可以與ERP結(jié)合，但只限于SAP等少數(shù)產(chǎn)品。和MRPII不同，ERP沒有嚴(yán)格的技術(shù)規(guī)范，這就使得APS不能和廣泛的ERP系統(tǒng)結(jié)合。因此，國內(nèi)大部分企業(yè)實(shí)際上還不能實(shí)現(xiàn)APS與ERP系統(tǒng)的結(jié)合。(1)價格昂貴。一套ERP軟件系統(tǒng)需要幾十甚至百萬美元，相關(guān)硬件與網(wǎng)絡(luò)投資也很昂貴。近