基于APS的車間生產計劃和調度方法研究

摘 要 在經濟全球化背景下，產品向多樣化和個性化方向發展，產品更新換代時間加快，促使產品需求和產品結構呈現出不確定性特征。所以企業要想在激烈的市場競爭中站穩地位，必須要改變傳統生產組織模式，采用柔性、平穩的生產組織模式，實現多品種、大批量生產方式，滿足客戶個性化需求，提高企業的競爭力。但柔性車間生產作業計劃最大的問題在于生產計劃和生產管理是否能夠實現多目標優化的目的。本文基于此，引入高級計劃與排程（Advanced Planning and Scheduling，APS），介紹APS基本理念，分析現行車間生產計劃和調度方法，并淺談基于APS的車間生產計劃和調度方法。

關鍵詞 APS;生產計劃;調度方法

在生產力不斷提高的環境下，企業之間的競爭日益激烈，企業要想立足于不敗之地，必須要緊跟市場變化，做出適當的調整，從而獲取更多的經濟效益。對于生產企業而言，只有運用先進的管理模式和生產運作，才能有效提高企業信息化程度，促進企業更好的發展[1]。APS是目前最先進的企業生產計劃管理模式，得到企業的認可和應用。

生產是企業的主要活動之一，在企業管理中生產管理占據重要地位，生產管理的主要場所是車間。生產管理在車間生產計劃和調度中占據重要地位，合理的生產計劃和調度方法，可有效提高企業的生產力，還能有效降低企業生產管理成本，對企業健康發展具有重要意義。

1高級計劃與排程（APS）的概述

APS起源于20世紀中期，是一種基于約束理論和供應鏈管理的先進計劃與排程工具。APS運用了各種模擬技術、優化技術，并使用了大量的數據模型，最大的優勢在于APS能夠實時基于約束的報警功能和重計劃。在企業生產計劃中，APS根據企業的實際情況，考慮企業內外資源與能力，通過復雜的智能化運算法則，對企業內外資源與能力進行優化和調整，最大化發揮企業資源和能力的作用和價值[2]。APS最大的功能就是可以充分挖掘企業的潛力，提高企業的經濟效益，并根據客戶的需求做出對應的調整，并做出與客戶同步的生產計劃，確保產品能夠在指定時間內交到客戶手上，避免出現成品庫存和制品庫存的問題，同時將供應鏈的各種問題考慮在內，自動識別潛在的問題，提高企業資源的利用率和生產管理水平。

如圖1所示，在實際的車間生產管理中生產計劃的編制和管理的好壞會影響到生產資源調度、采購安排以及成品出庫的一系列產品動作。生產計劃編制前前后后會涉及產品信息的采購、庫存、生產和銷售等各類信息，綜合起來才能有效判斷出一個新的生產任務和新的訂單，所以生產計劃管理非常重要。

APS在車間生產計劃，主要依靠約束規劃CP（Constraint Programming）來解決多種產品的生產次序，主要是制定一些短期的生產計劃，比如某企業需要制造發動機上多種零部件，可通過使用CP實現生產計劃的目的。CP約束的對象較多，包括每一個資源都可能成為約束對象，并形成一個變量，通過準確找到各個變量之間的邏輯關系，實現對生產次序的調整，最終確保產品按照一定的生產順序進行。在使用APS時，必須要有大量的準確數據，否則很難模擬出可操作的正確工作流程，以及進行實時的監控，APS實時監控功能和工作流程模擬都需要大量的精確數據。最終APS將模擬出來的排程計劃呈現出來，并根據實際情況進行對應調整，就能有效實現最優化的生產計劃。

2現行車間生產計劃和調度方法分析

生產部門是車間生產計劃的主要執行部門，而車間生產管理是保障產品順利加工有效方式，且涉及產品生產加工的各個方面，比如產品數據管理、在制品管理、物料管理、動態成本核算、工時統計、消耗統計、人員安排、現場設備管理、生產調度、生產過程監控等等。對于一般制造企業而言，一套完整的車間生產活動示意圖如圖2所示，車間生產流程主要從生產計劃開始，接收到生產計劃后分配工作，然后按照流程順序去做每一項工作，確保各項工作能夠按照對應的要求進行作業，最后根據生產計劃完成產品加工的目的，但是任務生產計劃時間必須要統一其他信息實現最后的生產決定，比如正在生產加工的計劃、相關工藝信息、訂單入庫時間、訂單下達時間等等。在根據實際情況編制出的生產計劃，對于正在加工的生產計劃而言，就會增加負荷，所以需要對各個生產加工設備的工作能力和工作負荷進行平衡，優化各個加工設備，提高企業資源的利用率，并制定出新生產計劃和所需物料的準備工作，包括物料準備計劃和派工計劃[3]。另外，根據物料、工裝等條件及各加工單元的反饋信息，制訂出正式作業計劃，并開始派工。計劃下達后，在實際生產過程中，還要不斷根據各個參數的變化，進行實時的調度，提高生產效率，確保生產計劃得以順利完成。

3基于APS的車間生產計劃和調度優化

通過對現行車間生產計劃和調度方法分析，可以看出傳統的生產計劃和生產調度很難滿足靈活多變的生產計劃需求，且重新調度能力較低[4]。在這種情況下，我們以企業的業務和數據平臺作為信息基礎，由車間生產制造執行系統提供實時的車間生產進度、在制品信息和現場設備運行狀況等，通過利用APS的先進優化算法，可以初步解決現行車間生產計劃和調度的優化問題，最大化提高企業車間生產效率[5]。

4結束語

總之，企業要充分利用企業的資源和能力，必須要使用APS先進的生產管理模式，在真正意義上實現對車間生產計劃和調度，提高企業的生產效率，才能立足于競爭激烈的市場中，促進生產企業健康持久發展。

參考文獻

[1] 佚名.智慧工廠的核心管理模塊：MES系統與APS系統[J].智慧工廠，2018，（3）：24-25.

[2] 何軍紅，劉賽，郝宇航，等.基于.NET開發平臺的離散制造車間MES的設計與研究[J].工業儀表與自動化裝置，2019，（2）：21-25.

[3] 蔣南云，嚴洪森.帶返工的定點裝配車間生產計劃與調度集成優化[J].控制與決策，2017，32（11）：2045-2055.

[4] 蔣南云，嚴洪森.不確定可重入定點裝配車間集成生產計劃與調度[J].計算機集成制造系統，2017，23（3）：584-598.

[5] 顧婷婷.APS系統在生產計劃優化中的應用[J].化學工程與裝備，2016，（9）：223-226.

作者簡介

武文軍（1981-），男;工程師，現就職單位：中國航發西安航空發動機有限公司，研究方向：數字化制造協同技術。