基于APS的车间生产计划和调度方法研究

摘 要 在经济全球化背景下，产品向多样化和个性化方向发展，产品更新换代时间加快，促使产品需求和产品结构呈现出不确定性特征。所以企业要想在激烈的市场竞争中站稳地位，必须要改变传统生产组织模式，采用柔性、平稳的生产组织模式，实现多品种、大批量生产方式，满足客户个性化需求，提高企业的竞争力。但柔性车间生产作业计划最大的问题在于生产计划和生产管理是否能够实现多目标优化的目的。本文基于此，引入高级计划与排程（Advanced Planning and Scheduling，APS），介绍APS基本理念，分析现行车间生产计划和调度方法，并浅谈基于APS的车间生产计划和调度方法。

关键词 APS;生产计划;调度方法

在生产力不断提高的环境下，企业之间的竞争日益激烈，企业要想立足于不败之地，必须要紧跟市场变化，做出适当的调整，从而获取更多的经济效益。对于生产企业而言，只有运用先进的管理模式和生产运作，才能有效提高企业信息化程度，促进企业更好的发展[1]。APS是目前最先进的企业生产计划管理模式，得到企业的认可和应用。

生产是企业的主要活动之一，在企业管理中生产管理占据重要地位，生产管理的主要场所是车间。生产管理在车间生产计划和调度中占据重要地位，合理的生产计划和调度方法，可有效提高企业的生产力，还能有效降低企业生产管理成本，对企业健康发展具有重要意义。

1高级计划与排程（APS）的概述

APS起源于20世纪中期，是一种基于约束理论和供应链管理的先进计划与排程工具。APS运用了各种模拟技术、优化技术，并使用了大量的数据模型，最大的优势在于APS能够实时基于约束的报警功能和重计划。在企业生产计划中，APS根据企业的实际情况，考虑企业内外资源与能力，通过复杂的智能化运算法则，对企业内外资源与能力进行优化和调整，最大化发挥企业资源和能力的作用和价值[2]。APS最大的功能就是可以充分挖掘企业的潜力，提高企业的经济效益，并根据客户的需求做出对应的调整，并做出与客户同步的生产计划，确保产品能够在指定时间内交到客户手上，避免出现成品库存和制品库存的问题，同时将供应链的各种问题考虑在内，自动识别潜在的问题，提高企业资源的利用率和生产管理水平。

如图1所示，在实际的车间生产管理中生产计划的编制和管理的好坏会影响到生产资源调度、采购安排以及成品出库的一系列产品动作。生产计划编制前前后后会涉及产品信息的采购、库存、生产和销售等各类信息，综合起来才能有效判断出一个新的生产任务和新的订单，所以生产计划管理非常重要。

APS在车间生产计划，主要依靠约束规划CP（Constraint Programming）来解决多种产品的生产次序，主要是制定一些短期的生产计划，比如某企业需要制造发动机上多种零部件，可通过使用CP实现生产计划的目的。CP约束的对象较多，包括每一个资源都可能成为约束对象，并形成一个变量，通过准确找到各个变量之间的逻辑关系，实现对生产次序的调整，最终确保产品按照一定的生产顺序进行。在使用APS时，必须要有大量的准确数据，否则很难模拟出可操作的正确工作流程，以及进行实时的监控，APS实时监控功能和工作流程模拟都需要大量的精确数据。最终APS将模拟出来的排程计划呈现出来，并根据实际情况进行对应调整，就能有效实现最优化的生产计划。

2现行车间生产计划和调度方法分析

生产部门是车间生产计划的主要执行部门，而车间生产管理是保障产品顺利加工有效方式，且涉及产品生产加工的各个方面，比如产品数据管理、在制品管理、物料管理、动态成本核算、工时统计、消耗统计、人员安排、现场设备管理、生产调度、生产过程监控等等。对于一般制造企业而言，一套完整的车间生产活动示意图如图2所示，车间生产流程主要从生产计划开始，接收到生产计划后分配工作，然后按照流程顺序去做每一项工作，确保各项工作能够按照对应的要求进行作业，最后根据生产计划完成产品加工的目的，但是任务生产计划時间必须要统一其他信息实现最后的生产决定，比如正在生产加工的计划、相关工艺信息、订单入库时间、订单下达时间等等。在根据实际情况编制出的生产计划，对于正在加工的生产计划而言，就会增加负荷，所以需要对各个生产加工设备的工作能力和工作负荷进行平衡，优化各个加工设备，提高企业资源的利用率，并制定出新生产计划和所需物料的准备工作，包括物料准备计划和派工计划[3]。另外，根据物料、工装等条件及各加工单元的反馈信息，制订出正式作业计划，并开始派工。计划下达后，在实际生产过程中，还要不断根据各个参数的变化，进行实时的调度，提高生产效率，确保生产计划得以顺利完成。

3基于APS的车间生产计划和调度优化

通过对现行车间生产计划和调度方法分析，可以看出传统的生产计划和生产调度很难满足灵活多变的生产计划需求，且重新调度能力较低[4]。在这种情况下，我们以企业的业务和数据平台作为信息基础，由车间生产制造执行系统提供实时的车间生产进度、在制品信息和现场设备运行状况等，通过利用APS的先进优化算法，可以初步解决现行车间生产计划和调度的优化问题，最大化提高企业车间生产效率[5]。

4结束语

总之，企业要充分利用企业的资源和能力，必须要使用APS先进的生产管理模式，在真正意义上实现对车间生产计划和调度，提高企业的生产效率，才能立足于竞争激烈的市场中，促进生产企业健康持久发展。

参考文献

[1] 佚名.智慧工厂的核心管理模块：MES系统与APS系统[J].智慧工厂，2018，（3）：24-25.

[2] 何军红，刘赛，郝宇航，等.基于.NET开发平台的离散制造车间MES的设计与研究[J].工业仪表与自动化装置，2019，（2）：21-25.

[3] 蒋南云，严洪森.带返工的定点装配车间生产计划与调度集成优化[J].控制与决策，2017，32（11）：2045-2055.

[4] 蒋南云，严洪森.不确定可重入定点装配车间集成生产计划与调度[J].计算机集成制造系统，2017，23（3）：584-598.

[5] 顾婷婷.APS系统在生产计划优化中的应用[J].化学工程与装备，2016，（9）：223-226.

作者简介

武文军（1981-），男;工程师，现就职单位：中国航发西安航空发动机有限公司，研究方向：数字化制造协同技术。