基于ERP与APS集成模型的协同供应链计划研究

1、在当前的竞争环境下，市场的竞争已经由企业之间的竞争转变为供应链(网)之间的竞争。面对日益复杂的竞争环境：客户个性化服务意识的增强，需求的不确定性等，供应链实体企业之间实现系统集成和业务协同的愿望也越来越强烈。协同供应链已经成为当前供应链管理发展的必然趋势，供应链中的节点企业只有通过信息共享、相互合作、制定共同的战略计划和对市场需求的变换做出快速反应，提高整条供应链的效率，才能保证供应链中的企业在复杂激烈的市场竞争中得以生存。协同供应链计划的制定和有效实施是供应链管理的关键步骤，但由于企业资源计划(enterprise resourcesplanning，ERP)本身的局限性，ERP 系统计划模

2、型已经不能适应企业信息化集成的需求。而高级计划排程(advanced planning and scheduling，APS)系统是一种在资源约束前提下的优化技术，即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。同时，APS 的计划系统能够实现基于约束的计划功能以及模拟功能，弥补了 ERP 计划模块的不足，但 APS 的运行需要大量的数据作为支撑，无法独立运行，因此，其与 ERP 的集成就显得非常重要。APS 计划与 ERP 系统集成的方式，可以优化 ERP 的计划，同时又不必影响到 ERP 其他成熟的商业流程，

3、故 ERP 与APS 的集成方式已经成为供应链企业实现供应链协同计划的研究热点。1 ERP 与 APS 集成的相关问题研究1.1 ERP 计划功能的不足ERP 在继承制造资源计划(manufacturingresources planning，MRP II)的功能实现企 业内部信息集成的基础上，拓展了企业与上下游相关企业的供应链外部的集成，但其在计划模块上的核心仍然是采用 MRP II 编制计划的方法，在各类基础数据和系统参数设置完整、正确的前提下进行日常业务，这些业务主要包括：工作计划生产基本数据管理，如物料清单(billof material，BOM)、工艺路线、物料替代、工厂日历等数据的

4、管理；主生产计划 (master produetionschelule，MPS)的计算、粗能力平衡计算、物料需求计划(material requirement planning，MRP)以及(细)能力平衡计算。这种计算方法得出的生产计划排产只能应用于相对平稳的生产条件下，存在以下几点不足：MRP 的概念仅限于生产和采购领域，没有进行最优化，在大多数情况下，MRP 甚至没有目标函数，而且它是按顺序进行的规划系统；仅仅根据交付周期或日期来安排生产的优先次序；MRP 生产排产工作都是在假定无限能力的前提下进行的，虽然 ERP 系统在做生产计划时考虑了能力资源的约束，但仍旧是一种串行过程的校验处理，始

5、终没有实质性的改变；重复计划过程要花费相当多的时间，而相关计划的更改十分困难；ERP 虽然增强了与客户与供应商的联系，但其计划部门只能针对企业内部。由于 ERP 系统的以上特点，使得 ERP 生产计划的准确性以及对计划变动的反应能力有限，并导致了供应链上企业在计划协同方面的不足，ERP 系统的计划模块已经不再适应企业发展的需要。直至 20 世纪 90 年代中期，寻求克服 ERP 缺点的努力才开始有了成果，这就是 APS 的出现。1.2 APS 系统的特点APS 是供应链管理软件中的一种优化决策辅助系统，它是基于约束理论、采用多种数学解析优化算法以及常驻内存运行的交互式计算机系统。APS 不是

6、ERP 的替代品，而是对现有 ERP 技术的补充，APS 的主要优势在于具有实现基于约束计划与排产的功能，其本身在制定计划的实现过程中与 ERP 系统相比有如下优越性：整体规划整个供应链，包括企业的供应商和其客户，甚至可以包括整个企业网络；可实现真正的最优化，即 APS 能合理确定不同规划问题的可选方案、目标和约束条件，并使用最优化规划方法；采用基于内存的计算结构，这种计算处理可以持续进行计算，彻底改变了批处理的计算模式，提高了运行速度；采用并发模式考虑所有供应链约束条件，当数据发生改变的时候，APS 就会同时检查能力约束、原料约束、需求约束、运输约束和资金约束，保证供应链计划在任何时候都有效

7、。通过 ERP 与APS 的集成，充分利用 2 个系统的优点，不但可以实现对整个供应链进行长期系统的网络规划，而且可以充分利用 ERP 系统的数据信息源，以及 APS 系统复杂而成熟的算法模型，为企业制定更加准确高效的排程计划，最终为协同供应链制定实时、灵活、准确的计划。1.3 ERP 与 APS 集成的难点及措施ERP 与APS 能在供应链的集成和协同过程中发挥各自的优势，集成两者已经成为一种趋势。然而，在集成的过程中仍有许多难点需要解决。(1)ERP 如何为 APS 提供数据源信息站在 APS 的角度分析，目前的系统不够大，独立获取信息的能力有限，虽然 APS 具备成熟的算法和仿真技术，但

8、缺少数据信息的来源，很难独立完成某项运算。ERP 软件被定义为制造业企业事务处理的中枢，它将企业的各种业务功能，如人力资源、财务、计划、制造、会计和分销等链接到一个共同的系统中，使企业业务流程流畅和事务处理工作自动化。这种定位实际是在强调 ERP 作为供应链管理软件集成和数据源的重要性，故 ERP 可以为 APS 的运行提供大量的基础数据作为支撑。比如在 APS 中的可供定货量的计算，就必须与工作定单管理、库存、BoM、工艺路线和采购系统相连接；APS 进行计划模拟时，必须与 ERP 的车间管理、能力数据做实时的交互，单独使用 APS 会是不完善的，最终会导致系统崩溃。(2)如何解决 ERP

9、与APS 的数据结构定义冲突的问题由于 ERP 与 APS 属于 2 个独立的系统，且设计理念不同，使 APS 的数据结构定义与 ERP 的原始数据定义存在差异，所以在 APS从 ERP 提取数据以及向 ERP 导人数据的过程中都会出现排他性。在集成的过程中，必须对两者的数据结构进行仔细的修改。APS 与 ERP 数据集成的范围很广，集成的重点应该放在为 APS提供实时、准确和灵活的数据。(3)如何实现业务流程的并行化验证过程在 ERP 与 APS 实现业务流程集成的过程中，需要克服 ERP 本身串行化业务流程的弊端，通过与 APS 的集成，实现了业务流程由串行化验证到并行交互验证的转化。ER

10、P 系统在做生产计划时考虑的能力资源的约束是一种串行过程的校验处理，会导致计划系统的效率低和灵活性差的特点。并行交互验证的优点是克服了串行化调整的弱点，实现了排场数据的反复模拟验证。2 ERP 与 APS 的集成框架模型2.1 ERP 与 APS 集成模型的理论依据面对 ERP 与APS 集成的迫切需要，ERP 供应商应建立自己的 APS 模块，形成 APS 与 ERP的无缝集成是最好的解决方案口，但由于这种开发方式需要大量的投资，并且会消耗大量的时间，只有少数国外有实力的 ERP 供应商才能够采取这种策略。APS 系统最终可能会融入到 ERP 系统中，但针对国内企业目前的发展状况，研究如何实

11、现现有的 ERP 系统和 APS 软件功能模块的集成是现代企业解决供应链协同问题，以及计划的高效、实时和最优化问题的合理解决途径。本文中的 ERP 与APS 集成模型，借鉴了供应链计划矩阵(supply chain planning matrix，SCPM)的思想，见图 1。供应链计划矩阵将整体规划任务分为“规划期”和“供应链流程”2 个方面。其中规划期把协同供应链计划的制定过程分成 3 个层次，即长期、中期和短期，并分解成若干规划模块，然后分配给不同的计划层，每一层级都包括供应链的 4个环节：采购、生产、配送和销售，但各层级的任务各不相同。在供应链计划矩阵中，各模块由垂直和水平的信息流联系起

12、来，高一层的规划模块将设定次一层规划的约束条件，后者的执行结果成为向上一层反馈的信息。供应链计划矩阵是真正能够综合“供应链整体规划”以及“实现最优化”2 个方面优点的体系，故可以利用供应链计划矩阵定位大多数的 APS 与 ERP 模块，并通过模块之间的有效数据信息的沟通，使其紧密联系，从而 APS 与ERP 有效集成，最终实现供应链协同计划的制定。图 1 供应链计划矩阵2.2 ERP 与 APS 的集成模型研究本文对ERP 与APS 两者的集成方式主要是各个层次模块之间的集成以及业务流程上的集成。APS 由若干软件模块组成，主要包括供应链战略网络计划、供应链计划、需求计划与预测、制造计划、操作

13、计划、分销计划、车间作业排产和运输计划等功能模块，每个软件模块一般可以执行某项特定的计划任务。APS 模块同时具有强大的协调功能(即数据流的结构和规划任务的单元)是为不同计划水平和每个供应链实体实现一致计划的先决条件。APS 的数据基础需要不断的更新，而主要数据的变化是在 ERP 系统上发生的。为实现 ERP 与APS 的集成，并最终为协2.2.1 长期计划屡的嘉成枉架研究根据供应链计划矩阵，长期计划层次的决策被称为“战略决策”，其决定了供应链未来发同供应链网络制定统一高效的计划，本文把协同供应链分解成各个网络成员的内部供应链，且每一个内部供应链都包括 4 个主要的供应链流程，即采购、生产、配

14、送和销售。供应链协同计划将包含这 4 个流程，因此，APS 与 ERP 的集成首先要从内部供应链出发，而内部供应链计划的制定要以整个供应链(网)共同的战略目标作为指导和约束。基于供应链计划矩阵的理论基础，以及上面的集成思想，本文提出了 ERP 与 APS 集成模型，如图 2 所示。供应链协同计划要求从全局的角度去制定计划，本文的供应链协同计划由 APS 与ERP 的集成模块共同实现供应链的长期、中期和短期计划的结合。供应链战略网络计划模块主要决定了供应链的设计和结构，包括 4 个主要的 长期计划，即供应商的选择和合同、工厂选择、配送结构和产品战略销售计划。APS 的战略网络计划模块可使用线性规

15、划法 (1inearprogramming，LP)，应用线性约束理论解决供应链中的战略性问题，如需要多少工厂，多少分销中心，以及怎么设置它们的位置，选择怎样的供应商等。协同供应链共同的目标和愿景为这个模块制定了结构框架。而这个框架决定了供应链的设计与客户之间基本物料的流动，以及中期计划里面的供应链计划模块的结构。而 APS 的供应链计划模块将为战略网络计划模块提供模拟的主计划，为生产能力的提高提供了有用的线索。2.2.2 中期的集成框架研究APS 从ERP 系统里调用分销商往年的销售信息，通过销售代表的报告、市场研究数据等，对客户的需求进行预测并把数据的结构传送到 APS 的需求计划与预测模块

16、。该模块结合 ERP的订单输入模块提供的实际需求信息，并通过 APS 的运算法则得到预测信息，最终把预测信息反馈到 APS 的供应链计划模块以及 ERP 的 MPS 模块。供应链计划模块结合结构限制以及预测信息为 MPS 提供生产的瓶颈约束条件。MPS 模块把企业的战略目标、供应链计划大纲等宏观计划转化为生产作业与采购作业等微观作业计划，并把结果传递给 MRP 模块。MRP 根据得到的 MPS、产品结构、工艺路线和批量政策等特征，结合 ERP 系统提供的 BOM 与库存信息，把产品分解成具体操作的零部件的生产作业计划和原材料、外购件的采购作业计划。APS 系统的制造计划模块通过制造订单实现与

17、MRP 的交互，两者综合考虑了 BOM、库存状况以及采购进程等数据，利用 APS 的运算法则，反复论证，得出将要生产排产的生产任务单以及采购任务单。此时的生产任务单主要包括的是要加工什么、加工多少以及什么时段完成等信息，采购任务单则包括需要什么、需要多少及需求日期等信息；这些信息将分别提供给短期计划里的生产排产计划模块和采购计划模块。2.2.3 短期排程屡的秦成枉架研究ERP 的采购计划模块在得到 MRP 的采购任务单后，根据供应链的环境特点，制定有关采购作业活动详细的时间安排。采购控制模块则通过设置与采购作业相关的参数，将采购物料的数量和质量控制在预定范围内。采购计划模块和采购控制模块同属于

18、采购管理，而采购管理活动的深入、细化和扩展的结果，是形成 ERP 系统与其他供应链系统(包括 APS)的有效集成的关键，也是供应链(网)实现协同的关键环节。制作的采购订单将发给上一级供应商。APS的生产排产计划模块用来解决实际加工过程中具体到工序、怎么加工、加工地点以及加工时间等信息，从而实现车间任务的准确排产。同时，通过接受对车间活动的监测数据，实现对车间变化信息的动态反映。ERP 的生产作业控制模块也会对 APS 的生产排产计划模块的生产活动进行监督控制。配送计划模块与运输计划模块利用批量和预期时间的短期协调能带来准确的生产一配送计划。总之，在本文的 ERP 与 APS 集成模型中，实现了

19、 ERP 与APS 在功能模块上的集成以及供应链业务流程的集成。在两者集成的过程中，充分利用了 ERP 作为数据信息源的作用，以及 APS 所没有的采购计划、库存控制和成本控制等模块，并利用 APS 成熟的算法克服了 ERP 本身在计划制定上的不足，不仅考虑到能力约束，还考虑到物料、需求、运输资源、分销资源和供应商资源等的约束，并实时地检查这些约束条件的变化，从而制定出高效、优化和可执行性强的计划。3 协同供应链计划研究3.1 供应链的协同计划供应链协同的基本目的是通过企业间的协同，使合作企业获得比企业自己单独运作时更多的利益口“。协同计划是指供应链中的企业在相互信任的基础上，实时沟通，相互协

20、同，制定共同的战略计划，并结合各自在供应链中所承担的角色，详细编制其所承担的子任务的生产计划过程口“。它可以从提高企业内部敏捷性以及加强成员企业之间的协作方式来实现供应链的协同生产计划，是协同供应链对市场机遇进行快速反应，并实现高效低成本生产的有效途径。对于协同供应链中的每个节点企业，不但要考虑其内部的业务流程，更要从供应链的整体出发，进行全面系统的优化控制，不局限于单纯以本企业物料需求为中心的生产管理，充分了解用户需求并与供应商在经营上协调一致，实现信息的共享与集成，以顾客化的需求驱动顾客化的生产计划，实现协同供应链节点企业内部以及与供应商，分销商之间计划的协同，从而最终获得敏捷的市场响应能

21、力。3.2 协同供应链计划模型ERP 与APS 的集成模型研究只属于供应链协同研究的一个方面，即技术协同，但技术只是便于管理的工具，技术上的协同是为管理协同以及人机协同服务的。如何寻找技术与管理的平衡点，用适当的技术去实现适当的管理，实现供应链整体与个体企业间的帕累托最优状态，将是供应链协同中一个重要的研究课题。协同供应链计划的编制必须涵盖整个供应链范围内高效运作所必需的所有活动。本文总结的 ERP 与APS 的集成模型是以供应链(网)各个成员的内部供应链的集成为前提的，供应链的协同计划需要把各个内部供应链的计划过程连接起来，以实现计划域之间相关数据的交换，最终达成一致的战略网络计划，实现协同供应链共同的目标和愿景。由此，本文构建了协同供应链计划模型，见图 3。图 3 协同供应链计划模型在本文的协同供应链计划模型中，供应链实体企业之间主要是通过纵向上共同的战略网络模块作指导，以及横向上的企业间的相互协作 2 种方式，来共同实现计划的统一以及业务的协同。纵向上，供应链实体企业建立在相互信任合作的基础上，以协同供应链共同的目标和愿景作指导，由供应链中核心企业的 APS 战略网络模块决定供应链整体的结构框架。这种结构主要包括了各个供应链实体企业的位置以及可能的配送渠道。模型中的虚线部分为各企业的内部供应链