布局智能工廠，先弄清MES與APS！
2017/9/12 15:14:40 點擊：
隨著制造精益化，制造數字化的不斷發展，形成了MES制造執行系統，它包含了11個模塊：
1、生產計劃排產。
2、作業人員管理。
3、生產單元分配。
4、資源狀態管理。
5、產品跟蹤管理。
6、質量管理。
7、文檔圖紙管理。
8、設備維護管理。
9、設備性能分析。
10、車間數據采集。
11、制造過程管理。
MES是智能工廠的核心，將前端產品設計、工藝定義階段的產品數據管理與后端制造階段的生產數據管理融合，實現產品設計、生產過程、維修服務閉環協同全生命周期管理。
APS就是高級計劃排程。應該說APS本來是MES的一個模塊，也許是因為優化排產太重要了，技術門檻太高了，才拿出來單獨作為一個功能軟件使用。APS要滿足資源約束，均衡生產過程中各種生產資源；要在不同的生產瓶頸階段給出最優的生產排程計劃；要實現快速排程并對需求變化做出快速反應。
不能小看僅僅是一個車間一個工廠的計劃排程問題，從學術上講，這是一個大系統、復雜系統的優化問題。
排程就是排序，就是先做什么，后做什么的問題。但是你可以這樣想象，幾百臺大小設備、幾百人同時要做各種任務，怎樣才能在各種約束（設備能力、人員、時間、場地、物料等）條件下（還是動態變化的），實現目標（交貨期、設備有效使用率、最低成本等）最優？
舉一個簡單排序例子：假設計算機每秒可處理1,000,000序列，我們希望構建一個最優調度系統，9個jobs可以不到一秒鐘就完成，11個則要一分鐘，如果給定20個jobs，找出最優的排程則需要77147年！實際計劃調度問題會涉及上百臺設備，上千個訂單（jobs），可見大系統優化排程問題非常復雜。當然，人們不會以窮舉的方法傻算的。
統籌學家、計算機專家們多年來一直在為解決大系統的優化尋找一種快速方法。統籌法、啟發式、規則法、仿真法、遺傳基因法等等，這些算法對一些特定的需求都有各自的特點，有些“算得快”，但結果不是最優解，有些收斂極慢不實用。甚至學術理論界都曾懷疑有沒有最優解。直到前幾年，美國的一位應用數學家(EYUAN SHI)發明了分割嵌套（NP）算法，證明生成馬克夫鏈，實現全局收斂，并可以給出離最優解的置信區間。這成為解決大系統復雜系統優化問題的一條捷徑。
當前APS行業現狀
APS在企業有許多成功應用，特別是與MES模塊集成應用。流程業如鋼鐵，化工等計劃調度問題相對簡單，因此，優化排程容易實施。
APS在離散制造業，由于排程問題的復雜性，幾乎目前所有的APS系統都采用規則或啟發式算法。規則法或啟發式算法最大優點就是能快速得到一個可行的排程結果，但是無法保證最優解，也無法量化排程結果。對于簡單的流程，較少的訂單，不論什么算法得到的結果相差無幾。復雜的排程問題，是否具有優化功能其結果將有很大差異。
先進計劃排程（APS）的核心就是“先進”二字。否則只剩下計劃排程了。大量研究數據表明：由規則法或啟發式法得到的排程結果距離最優排程可相差30％－150％。以最少延遲訂單為目標，優化與否的APS在處理100個訂單時，可能總有30個在延遲交貨，日積月累，對企業是很大的損失。由于優化算法技術門檻的限制，目前中國市場上絕大多數“APS”產品由于“算不出來”，不得不加入很多人工干預（例如：人為制定了很多規則，而這些規則本身可能就是不優的）或者忽略一些問題。
從價格上來說，APS的價格從一兩萬元到一兩百萬。簡單算法的低端產品對于一些流程簡單的小型企業，從手工排產過渡到APS排產，應該說是一個進步，也起到了輔助的決策作用。很多企業的實際生產極其復雜。APS是企業管理軟件中技術含量最高的產品，APS的應用可以提高企業生產效率百分之幾到百分之幾十。真正具有優化排程的APS的價格定位應該至少在幾十萬以上。這說明，中國APS的市場和技術都不成熟。
需要什么樣的APS？
APS是企業管理軟件，它具有高度智能的生產計劃調度功能，可以在多任務的復雜條件，并存在著諸多約束條件的生產流程中，最充分地利用企業的資源條件，找到最佳的調度排程結果。APS的核心是具有尋找最優結果的優化運算引擎。
在實際生產中，離散型工業企業（小批量，多品種，訂單變化大），任務、資源、工序流程復雜，約束條件很多，并且完全是一個動態的過程。企業需要的就是在可以容忍的時間內（例如10分鐘）排出一個最優化的調度計劃。并且這個排程計劃的優化程度是可以判斷和量化的，同時還可以預測對今后的影響（比如可以看到三個月后的情況）。
APS必須有很強的適應性。企業的實際經營運作在不同的時間可能會遇到不同的要求，例如，有時會要求最短交貨期，有時會要求最佳的設備使用率，有時會要求最少庫存，有時會遇到緊急插單，APS必須很方便的根據企業的需求，滿足企業不同時期的需求。
APS的人機界面必須要符合企業調度人員的思維模式和排程習慣。讓人經過極其復雜的培訓，去適應計算機的要求，是企業使用人員不能接受的。
MES與APS融為一體
APS和MES在排產功能上是重疊的。不過，現在的趨勢是APS和MES融為一體，實現四個閉環：
1、需求預測和訂單承諾閉環。
2、計劃與排產閉環。
3、排產與執行閉環。
4、訂單承諾與訂單履約發貨閉環。形成系統自治，自反饋、自決策。
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