高级排程计划APS发展综述

高级排程计划APS发展综述发表时间：2010-11-3工斌陈晓剑来源：万方数据

关键字：APS供应链管理高级排程计划高级排程计划(APS)是二十世纪信息技术与现代管理思想相结合的产物，本文回顾了 APS从萌芽到与ERP/SCM结合的过程，总结了APS的主要特点，并对我国企业应用APS的前景进行了分析与展望。0引言APS不是单纯的计划方法或者系统，而是融合各种先进的现代技术与管理思想的产物。对APS的贡献来自计算机科学、人工智能、决策支持系统、工业工程、物流管理、管理科学、运筹学和生产运作管理等领域。本文试图追踪APS的发展脉络，介绍APS的体系框架，并对APS的发展趋势进行展望。1伴随着信息技术成长一90年代以前的APS自从50年代萌芽到90年代初与ERP-的结合，APS与信息技术一同成长，经历了几个发展阶段：1・1APS思想的萌芽阶段一20世纪50年代以前高级排程计划的一些主要思想早在计算机的存在前就已经出现。对APS贡献最大的有两个方面，一是早在20世纪初出现的甘特图(Gannttchart1917)，让人们可以直观地看到事件进程的时间表，并且可以进行交互式更新。二是运用数学规划模型解决计划问题。美国和前苏联都应用新的最优化线性规划技术解决与战争相关的物流管理问题。这些思想和方法对于APS［的萌芽起到了奠基性的作用。1.2开始与计算机技术相结合一50-70年代的APS在50年代后期和60年代初期，大公司开始配置计算机，用来观察计划有问题的部分，优化少数关键性的材料能否平衡对产品的需求，而且考虑能力约束，或者为产品寻找最低的费用路径。线性规划普遍被用，小型的计划试算表开始出现。这一时期对最优化”的定义促进了的发展。1.3企业个别开发阶段一60年代中期到80年代随着跨国公司在世界各地的发展，制造业问题变得越来越复杂，需要计算的变量大小由60年代初期的数以百计发展到80年代末的数以万计。虽然线性规划等技术也扩展成可以处理更加复杂的问题，但仍然不能满足企业的需要。因此，许多公司在内部开发他们自己的工具作为主要计算环境，另一些公司则在购买解决线性规划问题的程序基础上进行开发。这一阶段的主要开发语言为Assemblercobol。FORTRAN和pl/i。60年代中期，IBM开发了基于产品结构分解的MRP系统，并在80年代发展为闭环MRP系统，除了物料需求计划外，还将生产能力需求计划、车间作业计划和采购作业计划也全部纳入MRP，形成一个封闭的系统。这为80年代MRPII的出现奠定了基础。这段时间，模拟技术开始进入计划领域，基于模拟的计划工具开始在70年代出现，直到70年代中期联邦快递公司的应用系统时才出现了整体的效果。80年代初，KellSpringfield(轮胎制造商)和PhilipMORRIS开始应用计划和排程系统。1.4与OPT/MRP/ERP的结合—80年代的在1983年9月5日出版《财富杂志》上，由领导的创造力输出公司”特别引人瞩目。他们的产品“最优化生产技术”(OptmalProducyionTechnologyOPT),应用了一系列处理瓶颈约束的运算法则于批处理模式中，在离散型制造业中获得了许多客户QPT按照其意义又称为“约束理论”，认为一个组织的输出受制于其关键瓶颈资源的约束，因此按照解决资源瓶颈约束的思路进行计划排程。在Goldratt和i2之后，相继出现了Numetrix和Chesapeake，这是两个提供交互式产品的早期APS供应商。1984年，AT&T公司的年轻研究员提出了一项新的运算法则，用于解决线性规划问题，所有现代规划都吸收了。80年代初期美国管理学家(ArtificialIntelligence)在MRP的基础上提出了制造资源计划(ManufacturingResourcePlanning,MRPII),英文缩写为MRPII,MRPII把生产、财务、销售、工程技术、采购等各个子系统集成为一个一体化的系统oMRPll系统引入了西方标准成本制度的思想和方法，不但加强了产品成本管理，更重要的是，它被用来有效地规划控制企业的生产经营目标。1980后期出现了人工智能(ArtificialIntelligenceAI)和专家系统。公司开始把人工智能应用到制造计划和排程。杜邦公司和IBM积极把人工智能和已存在的APS技术与应用结合起来。IBM开发了批处理的排程系统。人工智能对后来的基于约束的规划和遗传的运算法则在技术上做出了重要贡献。80年代后期出现了图形用户界面(GraphicalUserinterfaceGUI)o随着OSFMOTIF成为图形标准，交互式图形用户界面变成预测、计划、排程工具的标准。这种技术上的创新大大提高了APS的市场销售冲击力。2APS与供应链管理一90年代以后的APS90年代开始，供应链管理思想逐渐为大型企业所接受，供应链管理的软件系统SupplyChainmannagementSCMS)开始出现，如APS的R3系统中增加了供应链管理模块。其实，早在20世纪80年代初，美国咨询顾问就提出了供应链的概念。物流管理委员会根据研究与应用的发展，对供应链管理给出新的定义：“供应链管理是对从最终用户直到原始供应商的关键业务流程的集成，它为客户和其他有关者提供价值增值的产品、服务和信息”。供应链管理涉及跨企业组织的计划系统能够统一和协调企业间的长中近期的计划，是ERP的核心。在供应链管理环境下，每个公司执行着数千项活动，每一家公司在某些方面都会涉及与其他公司的供应链关系。供应链管理特别强调企业之间的合作与协同，企业要想在市场竞争中取胜，必须加强供应链合作。因此，与供应链管理相关的需求促进了0年代APS的发展。分页与供应链管理思想同步发展的还有计算机技术。90年代初期出现的顺序查询语言对APS的发展很有帮助，允许APS工具更动态地和关系数据库交互。逐渐增加的计算机运算能力的使得成本降低、并导致新的解决方法，而且扩大了所解决问题的大小和复杂性。遗传基因算法、模拟技术逐步成熟。90年初，提出了企业资源计划(EnterpriseResoucePlainningERP)的概念。其功能标准包括四个方面：(1)超越MRPII范围的集成功能；(2)支持混合方式的制造环境；(3)支持能动的监控能力，提高业务绩效；(4)支持开放的客户机/服务器计算环境。至00年代中期，APS引起了ERP厂商的注意。主要吸引点有：APS交付规模越来越大；每个用户支付的成本远远高于580；快速增长的APS市场。因此580厂商也开始介入APSo90年代中期，厂商把用户界面转向Windows环境，或把整个的应用移动到环境。除了提供更加直观的接口和报告能力外，新的APS应用费用更低，计算机能力正在以令人惊异的比率增加。3APS的主要特点进入21世纪，APS与以互联网为代表的信息技术和以供应链管理思想为代表的先进管理思想相结合，具有跨越整个供应链进行计划协调的能力。APS的主要目标是某一指标（例如ROB）的总优化。这需要预先假定供应链的结构和其各种不同的资源和边界情况（例如能力限制）是可见的。因此，APS工具是以供应链的跨组织模型为基础的。由于大多数企业都采用580作为基本的管理系统，单纯应用APS的企业很少。因此APS在很多企业作为580的补充，用于协调物流、开发瓶颈资源和保证交货日期°APS应用各种优化技术，并根据企业的商业目标来改进计划。APS的强大功能主要表现在以下几个方面：（1） 综合性。APS是整个供应链的综合计划，从企业、企业的供应商、供应商的供应商到企业的客户、客户的客户。计划范围不限于生产，还包括采购、分销、销售等一系列计划。这些计划分为长期、中期和期三个时间段，分别对应战略计划、战术计划和执行计划。APS协调各种计划，保证供应链有关各企业、部门的正常运行。（2） 最优化。APS定义了各种计划问题的选择、目标和约束，采用线性规划等数学模型，使用精确的或启发式的优化算法，保证计划的优化。供应链计划的可行方案数量巨大，想通过简单枚举来找到最优方案是不可能的，甚至要找到一个可行的方案都很困难。在这种情况下，可应用运筹学的数学方法来支持计划流程。线性规划或网络流算法能找到精确的最优解，然而，大多数组合问题只能通过启发式算法（heuritics）来计算近似最优解（局部最优）。APS计划的优化思想和企业资源计划（580）计划有很大不同。580强调计划的可行性，只限于生产和采购领域,只考虑能力约束而不做优化，在大多数情况下甚至不考虑目标函数，因此是一个运作层面的连续计划系统。而APS试图在直接考虑潜在瓶颈的同时，找到跨越整个供应链的可行最优计划。（3） 层次性。供应链最优计划涉及不同的时间跨度（长期、中期、短期、不同的业务流程（采购、制造、分销等）、甚至不同的供应链成员企业，由于需求的不确定性，不可能一次优化所有的计划。而层次计划折衷考虑了实用性和计划任务之间的独立性，对于不同的计划采用分层次优化的方法。层次计划的主要思想是把总的计划任务分解成许多计划模块（即局部计划），然后分配给不同的计划层，每一层都涵盖整个供应链，但层与层之间的任务不同。在最顶层只有一个模块，是企业范围的、长期的、但却是粗略综合的战略发展规划。层次越低，计划涵盖的局部受到的限制越多，计划时间范围越短，计划也越详细。在层次计划系统的同一计划层中，供应链各局部计划之间通过上一层的综合计划来协调。各计划模块被水平和垂直信息流连接在一起，上层计划模块的结果为下层计划设定了约束，而下层计划也将有关性能的信息（如成本、提前期、使用率等）反馈给上一层次的计划。（4） 平衡性。需求的不确定性使计划与现实之间存在偏差，因此必须进行控制，如果偏差过大，计划就要重新修改。APS计划从不同的纬度描述互相补充的功能性计划，APS计划模型通过年度、月度、周、日直至小时、分的多层计划，综合考虑战略计划、战术计划

和运作计划，力图减少不确定性对计划的影响。APS的主要组件有三个：供应链设计；供应链计划；战术/运作计划。其中供应链设计属于长期、战略性的，供应链计划界于战略和战术之间，而战术/运作计划处理日常计划的优化问题。目前，企业信息系统一般以作为主体构架，主要解决企业内部管理问题；而ERP与APS作为补充和完善，主要解决企业之间的计划协调问题，见图1。人力窃海客户关霖皆燈髙级排程人力窃海客户关霖皆燈髙级排程i十划F物料弩理nl:制這国际贸晶后踰后動SCM 1-RFW支搏整牛3d—百TWCTP—产品配畫一后台与FRP集.成<-wors图1APS/SCM与ERPAPS是SCM的核心，它能代替ERP的预测计划、DRP、MRP、CRP和生产计划。APS不能对业务管理如货物的接收、原料的消耗、发货、开发票、文档管理、财务、生产定单下达、采购定单下达，客户定单的接收。APS也不能处理数据的维护如物料主文件维护、维护、工艺路径维护、货源和设备的维护、能力表及供应商、客户、资源的优先级的维护。4APS发展趋势与我国APS应用展望二十一世纪是信息时代，经济全球化步伐日益加快。作为代表当今先进管理思想的高级计划排程系统，APS的发展呈现以下趋势：与供应链管理更加紧密结合。和生产计划系统不同，APS以企业整体水平的资产收益率等将来，小巧灵活的APS系统将为中小企业的计划优化服务。集成化与分散化。计划系统的发展早期是处理分散、单一的问题，至IAPS阶段则成为各种计划技术与方法的系统融合，体现了计划思想的高度集成。然而，由于现实问题的复杂性，如不同的行业与产品特点、不同的企业规模等，对一些企业来说，采用庞大完整的APS系统并不是最佳选择。而结合行业与产品特点、各具特色的先进计划系统同样是APS的发展趋势。与项目管理结合。由于消费者个性化需求的日益增长，产品大量生产的时代即将过去，需要对以前根据批量生产形成的管理理论进行反思，大规模定制就是个性化产品生产的有益尝试。个性化产品就是一个个项目，项目管理必将成为20世纪管理学的重要组成部分。因此，APS应该与项目管理结合，形成企业整体的计划管理系统。尽管APS具有强大的功能，非常适合于供应链整体计划问题的解决，但在我国企业管理实际中，APS应用仍然存在很多需要解决的问题：外部应用环境还不具备条件。APS功能的发挥主要在供应链管理上，而我国企业的供应链管理还停留在非常初级的阶段，企业对于供应链竞争的意识还很模糊，因此,APS难以找到真正的用武之地。其次，APS需要全社会企业间的网络通讯基础设施的支撑，而我国的网络基础设施建设还不够完善，企业网络应用水平还很低，这些都阻碍了APS的应用。企业内部信息化基础薄弱。APS的运行需要有ERP/MRPII/CRM等系统提供的数据支持，而国内大中型企业采用上述系统的比例不足20%(有些企业虽然也称之为ERP,但充其量只能算是MIS)。基本的内部管理信息化问题尚未解决，应用缺乏基础。APS与ERP的整合还有待完善。目前,!2等公司提供的APS系统可以与ERP结合，但只限于SAP等少数产品。和MRPII不同，ERP没有严格的技术规范，这就使得APS不能和广泛的ERP系统结合。因此，国内大部分企业实际上还不能实现APS与ERP系统的结合。(1)价格昂贵。一套ERP软件系统需要几十甚至百万美元，相关硬件与网络投资也很昂贵。近