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高级计划排程系统APS的应用印义昊 2016/10/26

中国供应链与运营管理人俱乐部

China Supply Chain & Operations Manager Club

We help you create the future. 我们助您创未来！

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• APS的应用分类（试以制造装配，OEM，流通，快速消费品分析）

• APS的算法基础

• 装配或者OEM行业的APS举例

• APS和当代IT系统变化为IT架构带来新变化

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Agenda

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• APS是一种在资源约束前提下的优化计划，既可用于单个企业内部的短期的计划与排产，又可用于在已知条件下的长期预测和在企业间进行计划，成为改进和优化企业供应链管理的有力工具：

• 预测人员可以使用该系统用定性和定量信息制定预测并可以对预测的波动进行管理

• 运行基于约束的供应链计划，提高计划的准确性; • 将供应和需求基于约束进行匹配，并能识别出约束；提高计划可视性、可追溯性，并具有交互式模拟功能

• 具有基于约束、规则的制造排产功能，在线提供产能的可视性。• 能够使用该系统进行快速的ATP检查和订单状态查询，具有良好的供应能力和订单状态可视性

• 支持与供应商的合作计划（预测、供应能力、PO）

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What is APS?

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APS/ SCP-高级计划排程和供应链计划的结构矩阵更倾向广义狭义的区分

Definition: „APS is a process manufacturers use to effectively meet

customer demand. The process involves producing customer

demand forecasts and using them to set optimal material and

production levels”

IBP

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• 对于MRP, MRP II 和 Optimization Production Technology 的应用升级，引入S&OP, Retail Planning, CFPR, QR, ECR

• 也有在实现方法上 TOC, DBR

• 为供应链上所有成员的信息进行计划，缓解牛鞭效应，降低库存

• 可以使用在，这些概念一直在发展，我们会随后介绍:• Make-To-Order 制造业

• 有高复杂程度的产品

• 持续的市场环境变化引起排程调整制造业

• 流通的补货计划

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不同的时期多种定义拓展到其他行业

列举一些国外APS软件•

德国科德宝A

DIC

OM

A

PS/M

ES

制造排程与执行

系统

•荷兰坤帝科q

uin

tiq

高级计

划和排程解决方案

•A

dexaA

PS

软件解决方案

•

流程化工行业的高级系统

的Asp

enTech

公司

•ILO

G

公司-A

PS

引擎

•O

racle AP

S

：高级供应链

计划A

SCP

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S

：高级计划优化

AP

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系统建模公司的Tem

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PS

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gicitics

公司的A

PS

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公司的AP

S

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PS

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racle JDE

高级生产排程

•

日本A

spro

vaAP

S

系列产品

介绍

•

英国P

reactor

Intern

ation

al

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• 与执行层结合• MES与APS结合，• Retail Planning和POS以及Category Management紧密结合

• 制造领域，与工艺数据还有鸿沟

• 与行业相关，方案驱动

• 成功案例主要与行业的• 零售 - 全领域的运作计划结合，涉及方方面面• 汽车与全行业的ECO系统结合但是国内和国际企业使用的方法各不相同，

BTS和FMS都存在• 流程制造，主要减少中间产品库存 E2E• DRP在流通和消费品行业的应用 QR，ECR，CFPR

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今天我们看到的APS软件

APS是企业的“大脑”

APS的算法基础

• 数学规划算法• 广泛使用混合整数线性规划（MILP）或混合整数非线性规划（MINLP）。对企业建立数学规划模型，求解总成本最低条件下的生产任务的分配问题以及产品的分配问题。也可以建立了一个通用的MINLP模型，目标是最小化完工时间（make span），确定投产批量。采用启发算法，并与其他启发式算法进行比较。

• 约束规划Constrained Programming• 一种适合于工业需求的方法。这种方法采用约束定向搜索（constraint directed

search CDS）解决问题的组合部分，并且确定剩余的（N）LP问题是否解决。组合部分的解中包括了，通过对变量赋值和规定变量值和顺序的启发规则进行的用户干预。

• 遗传算法是一种模仿生物自然进化的随机搜索技术。自从Goldberg和Davis发表遗传算法以来，它就被用来解决调度问题。

• 具体可以列出更多名称，在不同层级和应用领域

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狭义的APS具有的功能，国内的引进技术和自主开发还是有差距• 基于业务规则的资源和物料优化

• 模拟仿真使用内存驻留技术来提供快速计算和多个“假设”场景

• 制造过程运作的同步

• 有限排程（能力的限制）

• 约束管理

• 动态提前期计算：基于业务规则和复杂系统

• 同时考虑物料和能力的约束，以确保两者可用。

• 惩罚成本管理-使用最小化成本优化工艺路径或设备的使用。

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制造业各类机构模型，加上流程才是完整的模型

10/26/2016 13

V A T I

例如: 零售行业

例如：炼油行业

例如:飞机和轮船制造行业

例如：电脑生产

不要忘了时间

引入设计流程品类管理

狭义的APS是一种营运模型，包含的主要的要素• 机构模型

• 各种库存点• 至少两层的模型，同时考虑和ERP的对应

• 限制• 设备能力• 资源能力，有资质能力的员工• 工具

• 目标• 及时交货• 成本• 存货水平• 效益最大化• 资源利用率

• 计划的参数• 时间• 时间点• 库存水平

• 可能的修改• 目标引入资源的目标调整• 建立模型的过程

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Manufacturing RequirementsRetailer/Wholesaler

RequirementsConsumer

Requirements

流通业，消费品的应用

“所有的运作专注于客户,减少重复工作, 持续提高

…from product

development/

design

…via

manufacturing

planning and

purchasing

…to

manufacturer’s

suppliers

…through

manufacturing

…and

distribution

…to

retailers/wholesalers

…and end

consumers

work in

progress

raw

materialfinished

goods

finished

goods

finished

goods

finished

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develop-

ment

orders

planning

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procure-

ment

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production

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sub

and

final

assembly

orders

factory

orders

replenish-

ment

orders

retailer

orders

replenish-

ment

orders

point of

salemfr. retailer consumer

Retailer Forecast

Manufacturer Forecast

VMI ECR QR EPC GDS DRP SCM

CPFRRFIDAPS

SCOR

Ｓ＆ＯＰ

模型有C

ategory M

anagem

en

t

Markd

ow

n P

lann

ing

目标调整

Allo

cation

算法的调整

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数学模型复杂度可以缓慢推广

神秘感是更大的原因

千里之行始于足下

数学计算模型的有限能力要点

完备（实施之初的信息沟通）

收敛，置信区间（滚动计划，牛鞭效应）

有解（特定领域有方案，复杂度，模型分层）

性能（挑战，经济适用性）

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产品模型

计划与订单

多重配置=唯一订单

1. 产品 = 唯一的汽车/订单2. 定义 整车配置3. 举例 定义属性 定义值 数量

配置级别 商务型, 豪华型， 舒适型， 标准型 … 5发动机种类 柴油2000，柴油2400，汽油1800 … 7变速种类 手动5速， 手动6速，自动6速 … 5颜色 黑，绿，蓝，灰 … 9市场 澳洲，欧洲左舵，欧洲右舵，亚洲 … 12

唯一的车/订单 5*7*5*9*12 = 18.900 不同的变量，不同的BOM

物料清单指令清单

工程变更

配置管理

工程数据

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•CCR(产能限制工序)作为鼓手(Drummer),控制整个生产过程的节奏•在CCR前，放置适当的库存作为缓冲(Buffer), 这一库存只需在一定的时间内维护CCR工序满负荷。•为控制原料进入工序的速度，在CCR与原料发放间建立的一个逻辑绳子(Rope), 控制原料进入速度=CCR生产速度

成熟的算法模型化

例如按照人员资质技能进行调整模型的目标

针对生产，交付以及整个供应链的支持

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HMI SCADA RFID 提升数据点反应效率

总装焊装/涂装珍珠链订单计划

涂装下线焊装上线

开始排序订单水平线0-4 个月(100.000 订单)

计划水平线2-12 个月(250.000 订单)

固定顺序7天水平线

物料需求计划

珍珠链固定订单配置

总装线即时控制

排程

整车下线

排序

计划与排程

计划/订单/物料需求计划/生产水平线 以及之间的联系

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• 与90年代由APICS提出相比，APS作为一种技术的系统实现，与时俱进；

• 算法的差别是存在的，但是成熟的算法在相当领域被成功应用；

• 营运的管理和战略的管理都有APS和SCP的存在，数学方法上有一定的相通

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一些观察

信息技术系统的变化

• 平面的五层模型是事务处理系统，现在更多Saas和SOA的架构引起系统的变化

• APS曾经定义是一个3.5层，如果是三维的，就是计划，排程在4，3层的一个功能服务

• Mobility和互联网，提出如Omni Channel，增加信息点，减少复杂度

• IIOT和HMI，制造领域的信息点以及过度向定制化？？

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事务向服务变化，功能孤岛的链接

世界在变化

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Omni Channel 全渠道 新的结合

New Economy 新经济

工业化4.0 INDUSTRIAL

制造2025

互联网+

技术聚集与适用带来新的变革

工业互联网引入对应用的深远影响供求角色的平等

基于私有云或者公有云

对现有IT架构的要求SOA影响服务商定义策略

立体的应用组件的交流

深层影响业务模式

与SENSOR结合

原先的行业APS+MES相比，现在互联网+涉足于制造业，APS可以作为一种独立的大脑组织脑干存在；MES的功能分解，状态控制SCADA，决策APS，报告BI，事物功能还在一段时间内存在，但是事物就是状态加决策的链接；

巴比伦通天塔在建造

做工业互联网应用的传播者

IT

信息技术到O

T

运营变革

20年前HOSTING到10年前云现在互联网+，我们一直在改变

新收入来源

减少成本

提升效率

创新服务

更好保障

针对APS可以从前期咨询到质量监理包括目标设定，阶段，系统导入

为供应链上所有成员的信息进行计划，缓解牛鞭效应，降低库存

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如果我们假设在产品的库存的10%是

由于计划波动引起的，上线三个月内至一年可以有10%的减少，那么假设经营资本周转率20%，那么在在产品部分可以3%的减少

计划滚动缓解牛鞭效应

采用智能载具

反应中枢

执行层

数据集成

数据集成

供应商

智能化引起业务变化

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互联网经济的效益

运行效率• 资产利用率• 运营成本减少• 工人的产出率

新产品和服务• 按使用付费

Pay Per Use• 基于软件的服务• 数据货币化

产出经济• 按产出付费

Pay Per Outcome• 全新的连接的生

态系统• 平台支撑的市场

自生的拉动经济• 持续的需求感知• 端到端的自动化• 资源优化和减少

浪费

APS是企业运营的脑干

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Thank you!

印义昊

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