隨著智能制造的深入推進以及MES的廣泛應用，APS（高級計劃排產(chǎn)）越來越得到制造企業(yè)的重視。APS是工業(yè)軟件的核心，具有復雜的技術(shù)內(nèi)涵。企業(yè)對實施APS都有一些困惑和困難，一直有很大的顧慮。困難這一方面今天先不說，這次說一下APA與效益指標之間的關系，尤其是技術(shù)內(nèi)涵的分析。

  （1）縮短制造周期

  對于具體產(chǎn)品來說，純粹的加工周期其實是固定的，除非在工藝技術(shù)上做改進。但對于一個訂單來說，除了加工時間之外，還有很多的流轉(zhuǎn)時間，這個就涉及到資源的優(yōu)化配置，這就是APs要做的事情。APS縮短制造周期，主要采取如下的措施。

  一是：訂單一旦下發(fā)執(zhí)行，在工序之間能夠形成流水式的周轉(zhuǎn)，比如并不是前一道工序所有的數(shù)量都執(zhí)行完成之后下一道工序才開始，而是形成了一種搭接的生產(chǎn)接續(xù)關系（或者以某種批量的方式在工序之間進行周轉(zhuǎn)），或者，即使不是流水式接續(xù)關系也是一種零等待的周轉(zhuǎn)方式，這種方式就要求前一道工序結(jié)束之后，后一道工序所用的資源能夠馬上開始生產(chǎn)任務。這兩種方式其實，都可以歸結(jié)到單元化生產(chǎn)。對于制造企業(yè)來說，可能配備了一些物理上的生產(chǎn)單元，當訂單種類不多的時候，或者訂單批量比較大的時候，還是比較合適的，但是如果面向柔性生產(chǎn)，這些固定的物理的單元其實并不合適，這時候的制造單元應該是隨著訂單任務而形成和產(chǎn)生動態(tài)邏輯的制造單元，這就涉及到APS的資源優(yōu)化配置，技術(shù)內(nèi)涵是極其復雜的。筆者見過一個APS實施的法院判決案例，其核心就是用戶要求這種資源配置方式，但供應商在技術(shù)上其實是做不到的。

  二是，訂單和工序的優(yōu)化分批。企業(yè)里面常見的做法是根據(jù)經(jīng)驗，以及現(xiàn)場的資源情況，對訂單進行分批組織生產(chǎn)，絕大部分APS將這項優(yōu)化的內(nèi)涵拋給了上游的訂單輸入，也就是說現(xiàn)在常見的APS將接受固定的訂單條目作為任務輸入，其實是沒有這方面的優(yōu)化考慮的。當然從研究角度來說，實現(xiàn)極端的訂單和工序分析，也會一定程度上割裂訂單執(zhí)行過程當中的連貫關系，對于MES的生產(chǎn)組織過程提出了極其高的復雜動態(tài)管理要求，但其實是可以實現(xiàn)極端的優(yōu)化方案的，不同的企業(yè)還是要根據(jù)自己的情況來決定。這些都對APS提出了非常復雜的技術(shù)內(nèi)涵要求，對資源的優(yōu)化配置規(guī)則、策略和算法要求非常高。

  （2）降低庫存

  其實我們說到降低庫存的時候，意思是說提高周轉(zhuǎn)利用率，減少庫存物料的呆滯停留時間，所謂的精益生產(chǎn)很多都是體現(xiàn)在這個方面的。與APS相關的，主要體現(xiàn)在兩個方面。

  一是，減少在制品庫存（WIP）。其實這個要求跟上面提到的縮短訂單制造流轉(zhuǎn)周期是密切相關的，當訂單中各個執(zhí)行工序的周轉(zhuǎn)銜接非常緊密或零等待時，這時候的運行局面就是物料停留等待時間是很短的，在制品庫存自然而然就降下來了。對于某個訂單這么進行資源配置是很簡單的，但難點在于大量的并發(fā)訂單，就復雜了。

  二是，減少原材料庫存。原材料庫存或者配套件庫存之所以能夠減少，是因為這些庫存物料能夠被快速地用于生產(chǎn)，其本質(zhì)上來說也是對物料周轉(zhuǎn)利用率的要求。物料在庫存里面停留或者呆滯的時間是由生產(chǎn)計劃決定的，常見的情況，比如，為了保證生產(chǎn)，庫存里面堆積大量的物料，以免生產(chǎn)的時候出現(xiàn)物料短缺的情況，但在追求精益的情況下，企業(yè)采購哪些物料最終應該是由訂單需求驅(qū)動的APS資源優(yōu)化配置決定的。當資源能力被充分占用的時候（產(chǎn)能不足），很多訂單或者物料想要投入生產(chǎn)也是不可能的。因此必須通過APS建立生產(chǎn)計劃資源配置和物料供應的協(xié)同關系。傳統(tǒng)的做法，或者說狹義的APS，是當物料準備完備的情況下才進行那些訂單的排產(chǎn)。但從APS本身的技術(shù)內(nèi)涵來說，其包括兩個方面，一方面是計劃，另一方面是排產(chǎn)，里面說的計劃，它的內(nèi)涵，就是要牽引出物料的需求或者實現(xiàn)某種形式的均衡，一般來說都應該考慮物料供應的前置時間，將其統(tǒng)一的納入到APS當中，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)精益的生產(chǎn)安排和物料供應。其實這個涉及到，對于APs來說，是將其當成一個系統(tǒng)來看，還是當成一個工具來用，回頭有機會再詳細展開這方面的話題。不同的企業(yè)生產(chǎn)模式是不一樣的，根據(jù)自己的需求慎重的作出決定。

  （3）資源利用率

  資源是企業(yè)的重要資產(chǎn)，企業(yè)一定會想盡辦法充分利用。各種統(tǒng)計資料均顯示，制造企業(yè)的資源利用率其實是很低的。這方面的原因當然有很多，但是通過APS進行資源的優(yōu)化配置，是可以部分解決或緩解這個問題的。

  比如，通過APS可以減少或者降低制造設備在不同訂單之間的切換次數(shù)，降低制造設備的非工作時間，可以通過合理的安排訂單工序時間計劃也可以通過小訂單的合批來實現(xiàn)。

  比如，可以在提前投產(chǎn)和精益生產(chǎn)之間做出一個權(quán)衡，就是能夠部分接受某些訂單提前生產(chǎn)出來，以實現(xiàn)對制造資源的充分利用，但這樣的后果一定是增加了部分訂單的成品庫存，需要企業(yè)做出某種形式的權(quán)衡，也許對于MTS模式的企業(yè)來說，是可以接受的。這個后臺的技術(shù)內(nèi)涵本身，其實也是計劃與排產(chǎn)的綜合考慮。

  （4）提高產(chǎn)出或產(chǎn)能

  提高產(chǎn)出和產(chǎn)能一般的衡量是盡可能多的出產(chǎn)產(chǎn)品，這個當然也是有訂單需求驅(qū)動的。一般來說可能比較適用于大規(guī)模批量化生產(chǎn)的企業(yè)，多是那種MTS企業(yè)。但是，如果企業(yè)的類型是產(chǎn)品種類非常多，至于是否不計代價的，把所有產(chǎn)品都生產(chǎn)出來庫存里面，其實可能對于企業(yè)來說并不合適。提高產(chǎn)出和產(chǎn)能其實是一個綜合指標，應該根據(jù)不同的情況進行細化分解。

  簡單來說，提高產(chǎn)出或產(chǎn)能提高跟資源利用率是密切相關的，盡量降低資源的等待時間，能夠形成流水式單元化的生產(chǎn)效果是最好的，形成一種節(jié)拍化的大規(guī)模批量化生產(chǎn)運行效果。

  但是對于企業(yè)來說，在購置資源的時候，或者說隨著企業(yè)產(chǎn)品線的發(fā)展和豐富，現(xiàn)有的制造資源或產(chǎn)線并不是按照節(jié)拍化的方式在進行配置的，尤其在當多訂單并發(fā)的情況下，瓶頸資源的產(chǎn)生是不可避免的。對于瓶頸資源來說，APS的優(yōu)化配置策略一般采用拉式生產(chǎn)，就是對瓶頸資源保證足夠的“喂活”，甚至施加一定的緩沖控制。TOC理論可以在這個方面發(fā)揮作用，但是TOC在多訂單并發(fā)情況下而不是只針對一個訂單，尤其在柔性的生產(chǎn)環(huán)境下，必須考慮動態(tài)的瓶頸資源約束下如何實現(xiàn)綜合的優(yōu)化平衡，這方面還是需要進一步豐富和發(fā)展技術(shù)處理機制的。

  （5）提高訂單的按期履約率

  訂單的按期履約率也是企業(yè)孜孜不倦追求的效益指標。從系統(tǒng)工程的角度來說，我們不能等到即成事實發(fā)生，而是應該在前期接訂單的時候，就應該進行評估，從而在綜合考慮多訂單并發(fā)，以及資源統(tǒng)一優(yōu)化配置的情況下，給出的交貨期才是有效的。這也是APS貫徹WHAT－IF的一種運用方式。當然了，APS在運用過程當中，對各種生產(chǎn)擾動進行實時或者準實時快速響應調(diào)整，也是保證訂單按期交貨的必備技術(shù)要求。

作者信息：王愛民，北京理工大學數(shù)字化制造研究所所長，長期從事MES、APS等技術(shù)研究、系統(tǒng)開發(fā)與實施應用。

筆者公眾號：智能制造隨筆