供应链高级计划系统方案

1、供应链高级计划系统 (APS)APS 与传统企业资源计划 (ERP) 的不同之处在于，它试图在整个供应链中找到可行的最优（或接近最优）计划，同时直接考虑潜在的瓶颈一、引言近年来，很多企业开始聚焦核心竞争力，将一些不强的业务尽可能外包给其他企业。因此，销售给客户的产品或服务的特性和质量在很大程度上取决于供应链中涉及的所有公司。这带来了新的挑战：如何实现供应链一体化？如何更有效地协调和控制企业之间的物流、信息流和资金流？针对这些问题，需要一种新的管理理念和方法供应链管理。 SCM方法的研究和实施给企业带来了巨大的经济效益。如今，许多企业已将供应链和物流管理作为获得新竞争优势必须采取的战略步骤。在过

2、去的十年中，信息技术（如强大的数据库管理系统）、通信手段（如通过 Internet 进行的电子数据交换）以及用于规划和控制的复杂数学模型（如数学规划）的各种解决方案的开发供应链流程开辟了新的视野。客户订单、需求预测或市场趋势可以分解为必要的活动并立即致给供应链组织，高级计划系统 (APS) 可以生成准确的生产计划和程序，以确保按时完成订单。 APS 与传统企业资源规划 (ERP) 的不同之处在于，它试图在整个供应链中寻找可行的最优（或接近最优）计划，同时直接考虑潜在的瓶颈。本文采用HIERARCHICAL PLANNING）和供应链计划任务的细化，引入了高级计划系统（APS）。2. 什么是计划

3、？为什么要计划？在整个供应链中，每分钟都需要做出和协调数十万个决策。这些决定的重要性与相当简单的问题不同，例如“每台机床接下来计划完成什么工作？”非常重要的决定，例如是否开设或关闭新工厂。一个决定越重要，就越需要更好的准备，而这种准备就是计划。规划通过识别各种可能的未来活动并选择好的甚至最好的活动来支持决策。规划过程可以分为几个阶段：识别和分析决策问题；定义目标；预测未来状况；识别和评估可行的活动；最后选择最优解。供应链是非常复杂的，并不是每一个现实中需要处理的细节都可以（或应该）在规划中考虑，因此有必要建立一个基于现实的模型作为规划的依据。建模的艺术是尽可能简单和详细地表示现实，即在不忽略现

4、实的重要约束的情况下保持简单。预测和模拟模型用于预测未来状况并解释复杂系统的输入和输出之间的关系，但它们不支持基于大量可行活动的准则选择最优解。这项工作通常由优化模型来完成，它与前者的区别在于增加了一个可以用来找到最大值或最小值的目标函数。计划不是一成不变的，计划的有效期受预定计划周期的限制。当达到计划边界时，需要制定新的计划以反映供应链的当前状态。根据计划的范围和计划的重要性，计划任务通常可以分为三个不同的计划层次：长期计划：这一层次的决策也称为战略决策，它决定了企业的未来发展/供应链。必要的框架通常涉及供应链的设计和结构，对未来几年具有长期影响。中期计划：在战略决策的背景下，中期计划决定了

5、日常运营的框架，尤其是供应链中流程和资源的总数和时间安排。季节变化。短期计划：最低计划级别应将所有活动定义为可以立即执行和控制的详细说明。因此，短期计划模型需要高度的细节和准确性。短期计划从几天到三个月不等，受上层决定结构和数量的限制。短期计划是供应链实际绩效（如交货时间、客户服务和其他战略问题）的重要因素。最简单的计划方法是查看所有可用的活动，按照给定的标准进行比较，然后选择最佳选项。不幸的是，这个简单的计划者至少遇到了三个主要困难：首先，在规划活动、目标冲突以及选项之间的优先级不明确时，往往同时存在多个标准。例如，客户服务水平应尽可能高，同时将库存保持在最低限度，对此没有最佳解决方案（即，

6、不能同时优化两个目标）。处理这种多目标决策问题的常用方法是将一个目标设置为最低或最高满意度，然后优化另一个目标。在上面的示例中，可以最大限度地减少库存，同时保持最低水平的客户服务。解决多目标问题的另一种有用方法是根据财务收入或成本对所有目标进行定价，然后使所得利润率最大化，但并非每个目标都可以用财务价值（例如，客户服务）来表示。更常见的方法是为每个目标定义一个系数值，然后加权求和。这种方法的缺点是可以生成伪最优解，因为它严重依赖于任意权重。供应链高级计划系统（APS）原则上支持上述各种多目标优化方法。其次，供应链规划的可行选项数量巨大。例如，对于订单大小或工作开始时间等连续决策变量，备选方案的

7、数量实际上是无限的。离散变量也是如此，比如机器上几个作业的加工顺序，可选数是一个组合的大数。在这些例子中，通过简单的枚举不可能找到最优解，甚至很难找到可行的解。在这种情况下，运筹学（OPERATIONS RESEARCH）来支持规划过程。线性规划或网络流算法可以找到精确的最优解，但是大多数组合问题只能通过启发式算法（HEURISTICS）来近似计算近似最优解（局部最优），这些方法的成功也取决于问题。建模方法。第三，也许最困难的部分是处理不确定性。计划通过分析与未来条件相关的数据来安排未来活动，这些数据由预测模型估计，具有或多或少的预测误差。此错误会降低产品可用性 (AVAILABILITY)，

8、从而降低企业提供的客户服务水平。为了改善服务，安全库存用于缓冲实际需求和预测之间的误差。当然，安全库存并不是应对需求不确定性的唯一方法。需求的不确定性使得计划与实际有偏差，所以必须加以控制，如果偏差过大，就必须修改计划。 “ROLLING HORIZON BASIS”的规划方法就是这种规划-控制-修改的交互实现。计划跨度（如1年）分为多个时间段（如12个月），计划在一月初制定，涵盖12个月，但只在第一期（一月，称为冻结期间）该计划并未真正实施。在第二期（2 月）开始时重新制定的新计划考虑了第一期的实际变化并更新了对未来期的预测。新计划的周界与原计划重叠，但延长了一段时间（从 2 月到次年 1

9、月），依此类推。在传统的规划系统和 APS 中，这种方法是处理运营规划中不确定性的常用方法。图 1 显示了这种连续滑动的规划圈的规划方法。另一种更有效地更新计划的方法是面向事件的计划（EVENT-ORIENTED PLANNING）。新计划不是定期创建的，而是在出现重要事件时创建，例如意外销售、客户订单更改、机器故障等。这种方法要求计划所需的所有数据（如库存、工作进度等）不断更新，以便在事件发生时的任何时间点都可以使用数据。这种方法的一个例子是 APS，它利用来自 ERP 系统的数据根据事件更新计划。 APS具有以下三个主要特点：它是对整个供应链的综合计划，从企业的供应商（甚至更广泛的企业网络

10、）到企业的客户；它是一个真正优化的计划，它使用精确或启发式优化算法定义各种计划问题、目标和约束的选择；它是一个综合了以上两个特点的分层计划系统：最优的供应链计划不能以同时执行所有计划任务的单一系统的形式获得（根本不是）。实用），也不能通过按顺序执行各种计划好的任务来实现（不是最优的）。分层计划损害了实用性和计划任务之间的独立性。值得注意的是，ERP系统中的传统物料需求计划（MRP）在概念上不具备上述特点：MRP仅限于生产和采购领域，不进行优化，在大多数情况下甚至不考虑目标函数，它是一个操作层面的连续计划系统。分层计划的主要思想是将整体计划任务分解为许多计划模块（即局部计划），然后分配到不同的计

11、划层，每个计划层覆盖整个供应链，但层与层之间的任务不同。顶层只有一个模块，这是一个企业范围的、长期的、但大致全面的发展计划。级别越低，计划涵盖的供应链部分越受限制，计划时间跨度越短，计划越详细。在分层计划系统的同一计划层级中，供应链的局部计划通过上层的综合计划进行协调。图 2 显示了计划任务的层次结构图。通过在分层计划中向下（向上）分解（合成）数据和结果，可以实现计划详细程度的增加（减少）。综合主要涉及：产品（分组为批次）、资源（分组为能力组）、时间（将分段时间分组为更长的时间段）。计划模块通过横向和纵向信息流连接在一起，上级计划模块的结果为下级计划设置约束，下级计划还将绩效信息（如成本、提前

12、期、利用率）反馈给上级计划。水平计划。等级。分层规划系统 (HPS) 的设计需要仔细定义模块结构、分配模块规划任务以及详细描述模块之间的信息流。 HPS通常采用滑动周长的规划方法，不同层次的规划区间和周长的复杂协调方法可参见文献2。面向事件的计划简化了HPS的使用并使其更加灵活，但前提是有一个可以将“事件”报告给相关计划层和任务模块的通信系统，此外，一个计划任务的结果也应该是能够向他人报告。计划任务发出事件报告。APS 具有三个主要优点：信息可视化、减少计划时间和允许轻松应用优化方法。正因为如此，许多规划者可能会担心他们的工作会被计算机取代。然而，模型只是对现实的近似，仍然需要人们的知识、经验

13、和技能来弥合模型与现实之间的差距。规划系统，无论多么先进，都只是支持人们做出决策的决策支持系统。在面向事件的计划中，通常由计划者决定是否修改计划。此外，每个规划模块还需要对其功能、数据和结果负责。3.供应链计划任务整个供应链网络由网络中每个合作伙伴的供应链组成。供应链包括四个具有不同计划任务的主要供应链流程。采购流程包括为生产提供必要资源（如材料和人力等）的所有子流程。资源的有限能力是生产过程的投入，生产过程也是由许多子过程组成的。分销流程在生产地点和客户（零售商或进一步加工产品的其他企业）之间架起了一座桥梁，而销售流程决定了客户的需求和订单数量，从而推动了其他三个流程。供应链计划矩阵 (SCP-MATRIX) 根据计划的长度和供应链流程对计划任务进行分类（如图 3 所示）。图 3 显示了大多数供应链类型中的常见计划任务。不同的行业是不同的。图中，只有一个长框用于长期任务，体现了战略规划的综合性、综合性特点。其他框是矩阵输入，代表不同的流程规划任务。 APS 开发人员可以使用 SCP-MATRIX 来定位他们的软件模块，以涵盖矩阵中的所有供应链计划任务。在图3的分层计划系统中，各个计划模块之间的信息流协调整合可以分为横向信息流和纵向信息流：仓库补货订单、部门间生产订单、到供应商的采购订单，整个供应链是由客户需求驱动的。计