激烈的競爭使制造企業的訂單呈現多品種少批量、交貨期緊迫的特征。同時，企業因缺乏科學管理而導致物料短缺或大量積壓，甚至變呆變廢；停工待料、加班加點、交貨期延誤等生產亂象難以改觀。如何科學地安排生產計劃與進料日程，確保既不影響生產，又不造成呆滯料的產生，已成為生產企業一項非常重要的課題。
MRP／ERP為制造業效率的提升做出了重要貢獻。然而，ERP雖然可以實現企業級資源的計劃與調度，但具體到車間生產調度排程這個亟待解決的瓶頸問題卻無能為力。高級計劃排程(APS)是20世紀信息技術與現代管理思想相結合的產物。企業、咨詢專家以及研究學者一致認為，一旦建立高效的APS系統，該問題將迎刃而解。但是，APS真的是制造企業生產計劃的終極解決方案嗎?
在敏捷生產背景下，客戶需求隨時發生或變更。客戶需求的變化將實時體現為提前期、產品設計、工藝、需求量甚至產品類型的變更，在車間生產過程中則體現為各種急單、插單、改單、撤單，嚴重影響正常生產秩序。高效的APS的確可以實現實時的生產排程，對訂單的變化迅速反應，但是，這只是一種理想境界：APS實現的僅僅是車間調度層次的計劃與優化，但是，對生產系統中出現的各種復雜的隨機變化卻能力有限。基于產能限制和信息技術的APS可以作為生產控制的有力工具，但要從實質上改善企業生產狀況，提高組織績效，管理理念和管理方法上的變革才是根本措施。也就是說，APS的有效性也是建立在健全的管理機制基礎上的。
1 APS簡介
如果把傳統ERP的運作比作計劃經濟，那么以APS為核心的物料流管理，就可比作“市場經濟”。APS作為制造業物料流管理的“心臟”，能夠在有限的物料、生產能力的約束條件下，靈活應對訂單的變化，反復權衡，以求得到最優化的排產計劃。對于離散制造業，APS主要是解決多工序、多資源的優化調度問題；對于流程制造業，APS主要是順序優化問題；對于流程與離散混合型企業，APS能同時解決順序和調度的優化問題。而對于項目管理型企業，APS則主要解決關鍵鏈(資源約束)和成本時間最小化問題”。
APS的基礎輸入包括3個方面：(產品)主生產計劃、(設備)主能力計劃以及生產狀態信息輸入／反饋。當APS系統與ERP系統集成之后，主生產計劃和主能力計劃將為APS提供基本的輸人數據信息，而生產反饋信息則是APS穩定運行的基本保證。APS的輸出則為優化的計劃調度方案，具體表現為訂單／工件(在各工作中心)的加工順序、工作中心資源對各種工件的分配以及各生產資源的運行狀態信息等。圖l所示為APs結構模塊示意圖。
事實上，APS是應用啟發式的方法和線性規劃模型(LP)制定的基于約束的供應鏈計劃，通常不是一個獨立的軟件，而是與ERP系統或者是供應鏈管理系統集成在一起的一個功能模塊。因此APS的重點是基于約束理論對整個生產物流系統進行優化。一個企業要實施APS至少應該MRP或MRPⅡ實施得比較完善而且累積有2—3年的時間，ITEM／BOM等基礎數據完備而且具備較高的數據準確性。如果這些基本條件都無法達到，APS是很難實施成功的。
2 主生產計劃的重要性
首先需要強調產品計劃的重要性。APS是車間作業層級的計劃系統，正常運作的基本前提是企業級的產品計劃。作為車間生產的源頭，必須對主生產計劃的制定進行規范。現實中，對市場進行快速反應的需求導致生產訂單的到達(以及變更)具有極大的隨機性。為了保持市場，維持客戶關系，營銷部門往往會對客戶要求，尤其是交貨期和設計變更的要求，給予不切實際的許諾。還是由于市場的這種不確定性，下游裝配部門往往沒有一個具體的產品計劃，甚至是根據訂單的到達隨時向加工部門派產。在多品種小批量離散制造企業，各產品事業部都根據自身產品訂單情況向加工車間下達生產訂單，而且往往不約而同地都強調任務的緊急性。加工車間由于產能的限制，根本無法保證所有訂單的準時交付，于是各下游產品事業部往往會現場“督導”自己訂單的生產，最終結果是所有的訂單都處于加工狀態，但是準時交付率很低，造成“雙輸”的結果。APS雖然可以最大限度地提高排產效率，一定程度上緩解這個問題，但也不可能從根本上解決。
在這里，企業相關部門構成了一個內部供應鏈，部門間的信息交流與溝通協調成為解決問題的關鍵。一方面，通過共享信息，營銷部門可以實時了解生產部門的生產現狀，通過與客戶協商與深入溝通。更準確地了解客戶的需求，提高訂單交付期的合理性，降低需求變更的可能性，可極大程度地減少對車間生產的沖擊；另一方面，需要營銷部門、相關產品事業部以及上游生產加工部門共同進行有效溝通與相互協調，合理安排訂單的優先級和生產進度，制定有效的主生產計劃，使車間得以有序生產。
然而，由于客戶需求的隨機性，即使與之交流溝通再深入徹底，插單、改單、甚至撤單的現象也不可能完全消除。一旦出現這種情況，必然對正常作業造成沖擊，因此必須對此進行有效控制。最直接的預防手段就是“堵”，即拒絕非正常提前期的訂單，或者對非正常訂單給予相應的懲罰，從而降低其發生頻率，同時對造成的損失進行一定的補償。但是，這并不能從根本上解決問題，而且也不符合以市場為主導的基本原則。更有的手段其實還是“疏”，基本手段就是利用“緩沖”，一方面可通過生產挖潛的途徑，得到計劃外的產能，使插單可以“見縫插針”地得以安排，但這是不宜推薦的方法；另一方面是在主生產計劃中考慮到隨機性的影響，對每個產品訂單按照BOM表和產品提前期倒排生產計劃時，根據產品的復雜度和重要性給予一定的附加提前期(如果隨機性的影響得以很好控制，附加提前期并不會表現出來)，相當于對隨機沖擊給予了一定的“預應力”。這樣做似乎不符合敏捷相應的原則，但卻是保證計劃得以有效執行的有力手段。實際上，在一個排隊系統中，這個方法在除了使隊列比理想情況稍長(即計劃完成期偏長)以外，并不會產生其他不利，但卻可以實現有序生產。
3 APS處理過程的控制與維護
當APS系統的基本輸入得到有效管理，下一個問題就是如何有效控制APS的處理過程了。首先，合理的主生產計劃涉及到主能力計劃等基礎數據的維護問題。如果ERP系統中設備能力、產品結構與技術參數、工藝路線等基礎數據缺乏必要的持續的維護，信息與實際情況出現較大偏差，那么由此得出的生產計劃顯然是無效的。APS之所以可實現車間級計劃調度，就是因為其考慮了設備、工藝等現實能力約束，因此，基礎數據的維護具有重要意義。很多企業在花巨資上了ERP、PDM、CAPP甚至APS之后，仍然不能得到期望的績效改善，很重要的原因之一就是系統中的基礎數據沒有得到及時可靠的維護。信息系統的可靠性很大程度上取決于基礎數據的準確性。現實生產中，由于客戶定制、產品創新及其他各種原因，企業實際產品種類會不斷發生變化，相關的基礎數據必須及時在系統中進行更新并有效地管理，而這一工作往往涉及多個部門和多方面的系統數據，工作量很大。
另外，APS的運行必須得到車間生產狀態信息的實時支持。高效的調度排產方案只是一個中間結果，不能只得到一個排產方案就不管其實施了。事實上，APS的作用集中體現在其“動態”上：滾動排程和實時監控／反饋，并不僅僅是人工調度的“電腦化”。生產現場與外部市場一樣充滿了隨機性，設備狀態也處于實時變化之中，理想的APS系統應該包括實時且可視化的設備監控系統、高效實時計劃調度系統，甚至包括刀／夾具管理系統以及自動加工程序編制系統等一系列功能模塊。另外，從決策支持的角度要求，還應該向數據挖掘工具提供接口。實現這些功能，一方面是要求有相應的設備支持(例如具備雙向通信功能的數字化加工中心)以實現調度指令的發送接收和設備技術參數和生產狀態信息的采集與傳遞；另一方面。當APS系統對車間生產流程進行合理優化之后，必然要在生產組織結構中得以體現。因此，基于作業流的生產組織形式及具有多種技能的生產與管理人員則成為APS實施的更重要的軟件要求。畢竟實施結果才是我們真正需要的。
雖然APS可顯著改善車間生產狀況，但顯然也不是說用了它一切排程問題都已解決。事實上，作為APS算法基礎的現有計劃排程算法是很難與現實生產完全對應的：離散制造企業在制工件品種少則幾百，多則幾萬，而且是典型的Job．shop問題，再強大的算法也很難實現對實際生產的實時理想計算。因此從本質上看，APS系統只是一種輔助決策工具，向車間計劃調度人員提供可行的或者比較滿意的排程方案，其有效運行需要經驗豐富的生產管理人員進行控制、維護，以及對輸出結果的正確判斷與執行。
4 APS輸出結果的執行保障
APS系統的有效運行，主生產計劃的執行非常關鍵。一旦主生產計劃和車間排產計劃都已做出，接下來就是嚴格執行了。APS在生產過程中的核心作用是資源調度與計劃安排，但一旦安排確定、任務下達，其執行結果如何則不是APS所能控制的了。車間生產混亂的主要原因之一就是計劃執行不力。由于通過APS得到的調度計劃是一個優化后的“相對合理的”生產計劃，如果在生產中不能有效執行，其最終結果與優化前的效果就沒有區別了。即使進度的異常可以迅速地反饋到APS系統中，并動態地重新得出新的排程，但如果每次得出的優化結果不能保證有效執行，即使能做到實時排產也是沒有意義的。而且，排產方案變化過于頻繁，本身就是影響生產的另一個重要原因。
企業內部供應鏈同樣要做到信息流與物料流的同步。APS系統中，指令、信息可實現實時傳遞，但物料流要做到同步控制則需要更多的制度保障。為了保證計劃的有效執行，物料供應／外協管理就顯得尤其重要。前面提到的由于市場變化引起的插單改單是一個客觀現實，另外，在生產現場，由于各種各樣的原因，加工中心也可能對下達的任務不能按進度完成，如物料短缺．工藝路線的不合理，工時核算中的矛盾，工序間銜接的不及時，公用設施(如稀缺刀具夾具，叉車等轉運設備，圖紙等)的等待等。一方面，工件需要經過多工序多設備加工，各工序間能否實現流暢銜接將極大影響到生產計劃的執行效率；另一方面，對供應商／外協商的管理與評估則是物流平穩度的重要保障。在制造企業中，由于物料供應或者外協加工造成的物流停滯在很多時候成為企業流程不暢的關鍵原因。前者解決的是物料流的流速問題，而后者則是確保為內部物料流提供穩定“水源”的問題。要從根本上解決這些問題，一方面是通過高效APS系統實現合理調度，另一方面，需要強有力的管理措施／制度來保障APS的正常有效運行，如以物料流為中心規范化制造加工流程，加強生產過程控制，建立以目標管理為基礎的績效管理體系和物質激勵與精神激勵相結合的員工激勵機制等。
5 結束語
基于約束理論與優化理論的APs極大程度地彌補了傳統ERP系統對車間級作業計劃的不足。讓離散制造企業擺脫了車間生產混亂的局面。但是，APS的有效運作必須得到其他各方面的有力支持。只有當系統的基礎數據輸入得到良好的管理與維護、系統處理過程得到合理控制、系統輸出結果指令能夠有效執行，APS才能真正發揮期望的作用，成為繼ERP之后制造企業的又一個效率之源。
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本文標題：APS：制造業瓶頸的終極ERP解決方案
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