0 引言
在激烈的市場競爭中，企業的生產經營思路已由“以產定銷”轉為“以銷定產”，以市場和用戶的需求為導向安排生產，特別是客戶需求的個性化與多樣化，面向訂單(Make to order，MTO)的生產方式成為制造企業產品生產的重要方式之一，該生產方式對企業生產排程的能力有較高要求。雖然目前國內很多制造商企業都已采用ERP系統進行生產管理，但傳統的ERP系統的生產管理存在許多固有的缺陷：如生產計劃排程建立在無限能力的假定上，生產的優先次序只能根據交付期安排，計劃編制所需時間長，對計劃的調整工作十分困難；不能及時反映車間的實際情況和訂單的變化。這對于多品種、小批量和按訂單生產的企業顯然不太合適。為適應市場多變的需求，尋找一種替代ERP的計劃模型勢在必行。高級生產計劃排程(Advanced Planning&scheduIing，APS)是20世紀50年代發展起來的革命性管理技術，是一種基于供應鏈管理和約束理論的先進計劃與排產工具。APS高級計劃排程系統從ERP的盲點發展而來，其考慮生產過程中的多種因素，如班次、產能、當前負荷能力等，并能根據車間生產現狀實時對生產進行調度的出現解決了ERP的計劃缺乏彈性的難題。本文利用APS理念，研究基于產能約束下的生產計劃排程管理系統的應用。
1 生產計劃排程管理系統運行流程
MTO型制造業企業生產計劃排程管理系統運行流程分析如圖1所示。流程圖表達了從接受客戶訂單到完成訂單的整個過程，主要分為以下四個階段：生成主生產計劃、生產計劃預排程、生產現場重排程、作業進度管理。
圖1 生產計劃排程管理系統運行流程圖
(1)生成主生產計劃：總計劃員根據銷售訂單的數量和交貨期，運行SAP系統主生產計劃，經粗能力平衡，將平衡后的訂單通過MRP運算分解到各部門或裝配車間，形成主生產計劃。
(2)生產計劃預排程：根據生產線生產能力計算，確定計劃期內選擇的每一張訂單的開工時間和結束時間，即給出每條生產線上訂單的加工順序。形成的生產進度計劃通過直觀的甘特圖形給出。
(3)生產現場重排程：在生產實際中，經常會出現因緊急插單、訂單取消、物料短缺、設備故障等意外狀況，造成執行結果與原生產計劃的偏差。對于現場出現的意外情況，需要在現場快速調整生產任務，進行現場重排程，以確保生產進度計劃準確執行。當偏差過大時，則需要重新編制生產進度計劃直至修改主生產計劃。
(4)作業進度管理：裝配車間完成生產作業后，通過條碼掃描，將生產訂單完工信息傳遞回生產計劃排程管理系統，系統按照一定的生產計劃周期對尚未完工的生產計劃進行重新排程。
2 生產計劃排程管理系統(APS)功能設計
生產計劃排程管理系統功能模塊如圖2所示。
圖2 生產計劃排程管理系統功能模塊
2.1 基礎數據設置
生產計劃排程管理系統基礎數據配置包含以下幾個內容：
(1)定義計劃區域，生產線組和生產線的關系
一個計劃區域可以包含多個工廠和生產線組；一條生產線只能屬于一個生產線組；一個生產線組只能屬于一個計劃區域。其關系如圖3所示。
圖3 計劃區域，生產線組和生產線的關系
(2)生產線工作日歷
系統要求為每條生產線按班次創建獨立的工作日歷，在該工作日歷中定義生產線開始時間，結束時間、休息時間、開動率、借用能力等信息。
(3)生產線和物料的關系
生產線和物料關系用于定義以下內容：物料可以在哪些生產線進行加工或裝配；物料在不同生產線上的加工節拍，產品在不同生產線上進行生產時的優先順序。
2.2 基于產能約束的生產計劃排程
2.2.1 基于產能約束的生產計劃排程的業務規則所謂產能約束是將生產線的有限生產能力作為生產計劃排程的約束條件，即在限定的生產能力范圍內進行運作。生產能力的公式為：生產能力丁=每日班次×每班工作時數×節拍×利用率。根據生產計劃排程管理系統運行流程，結合本次生產計劃排程系統以產能作為硬約束，確定生產計劃排程規則為：
(1)以生產線最大瓶頸工序的生產節拍作為該生產線的生產節拍，不再考慮具體的每道工序的生產節拍；
(2)按照生產訂單的先后原則，預排加工順序；
(3)采用順排的邏輯進行計劃排程，按開工時間進行排程。
2.2.2生產計劃排程的算法本文研究的生產計劃排程管理系統是基于生產線有限產能約束下的生產計劃排程，并且采用順排的邏輯進行排程。圖4為訂單在生產線上的排程在時間軸上的排序圖。
圖4 生產訂單在時間軸上的排序圖
按照生產計劃排程規則，生產訂單按照先到期先做的原則，對排程訂單進行篩選排序，并以計劃排程開始時間作為排序在第一位的訂單的開始時間，以排序為第一位的訂單的完成時間作為第二位訂單的開始時間，以此類推，直至將所有需要排程的生產訂單排完為止。
假定生產線節拍為K1生產線利用率為A，訂單數量為Qi，訂單能力需求為
當所排計劃訂單能力總需求小于生產線所能供給產能時，即
該計劃為可執行計劃，否則，則需對計劃進行重新排程
2.3 例外信息管理
對生產計劃進行更新排程后，系統對排程結果進行檢查，主要檢查生產訂單末件完工時間是否滿足訂單需求時間，如果不滿足，則將該訂單的警告標識置為“Y”，并將例外信息插入例外信息表中。計劃員可通過計劃工作臺查閱訂單的例外信息，決定是否需要通過人工干預調整排程。
2.4 計劃工作臺
由于ERP系統對生產計劃的調整十分困難，生產計劃排程管理系統的計劃工作臺很好的解決了這一缺陷。計劃工作臺能為計劃員提供一個一站式的工作界面，計劃的調整、下達、取消、優化以及作業進度監控，都可以通過計劃工作臺完成。
2.5 作業進度監控
為了將生產計劃編制與制造過程緊密、有機聯系一個信息平臺，利用條碼掃描技術，在車間完工工序設立條碼掃描儀。生產者每完工一個工件，即進行一次掃描，其結果反映到生產排程管理系統，并直觀的體現在計劃工作平臺，計劃員可對現場作業進度進行實時監控。
2.6 第三方軟件接口
通過接口表程序，實現ERP系統與生產計劃排程管理系統的數據通訊，從ERP讀取生產訂單信息，將排程結果返回ERP系統。
3 結論
本文研究了基于產能約束下的生產計劃排程管理系統在MTO型制造業企業的應用，彌補了ERP的多種不足之處，較好地解決了制造業企業實施ERP以來，長期困擾企業生產計劃模型計算不準確的難題，同時也為敏捷制造的先進生產模式的實施奠定了良好的基礎。
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本文標題：基于產能約束下的APS管理系統的應用研究
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