APS成为国际巨头们布局智能制造的关键系统

为布局数字化工厂，实现智能制造与工业4.0，工业巨头西门子、软件巨头SAP等为代表的国际巨头们纷纷并购、集成独立工业软件或自开发APS软件，完善数字化工厂、智能制造工业4.0解决方案。

一、西门子Preactor APS解决方案：

SIMATICIT套件APS高级计划排程系统，它是基于有限能力约束及所见即所得的高级计划排程系统-Preactor。（西门子2013年并购原英国知名APS厂商）

针对极耗人力、时间的人工排定计划，原始而又效率低下的生产计划传递方式等计划与排产体系现状，构建基于约束理论的APS高级计划排程系统。实现精确一键排产，进行多重运算，从成千上万可行性方案中选择最优，并自动分解到人、机，避免因插单、过程异常导致计划无法实现，进而致使汁划难以调控的现象。

Preactor APS包括 AP（Advanced Planning）和AS（Advanced Scheduling）系统。AP是高级计划系统，AS是高级排产系统。

Preactor的AP高级计划作为一个主生产计划系统，它弥补了市场需求和MRP系统之间的空白。对于需求不稳定的企业而言，面向订单或库存的生产方式使得他们需要一个系统来协助平衡能力与负荷或计划量和库存。 Preactor提供一整套计划工具．这个工具有简便的电子表格和交互性图表，可以让用户更全面地控制结果。

Preactor适合处理大量数据，支持约束条件、并能提供一个根据场景执行各种模拟计算的环境，以协助企业制定更符合实际的生产计划。

Preactor的AS高级排程提供对车间工序级别的详细排产，实现各工单在不同设备、工位的自动化排产，并优化排产结果。同时AS提供各种算法及自定义算法，使得详细排产能依据不同企业的特定需求建立定制化的排产逻辑。

通过Preactor的智能自动计划排产，可使用户达成如下效果：

-更高的资源利用率。

-订单交期计算，并提高及时交付率。

-定义和管理订单优先级，实现快速的插单、撤单等处理。

-在计划排产模型中快速实现资源设备约束。

-排产结果可视化、透明化。

-允许对各种假设条件的快速尝试。

-实现工作清中输出，指导现场作业。

1、Preactor APS与其他系统的集成

PreactorAP从ERP或者外部输人获取销售订单、预测、库存、BOM数据，根据产品产能、产品制造模式MT0（Make to Order）或者MTS（Make to Stock）产生主生产计划；Preactor将主生产计划上传给ERP，ERP运行MRP后形成采购订单、生产工单，ERP再将销售订单、采购订单、生产工单传送给Preactor AS高级排程，Preactor AS考虑物料约束、人员约束等各项约束，并按照工厂实际的排产最优规则对设备进行精细排产；将排产结果下发给MES，并且指导物料供应。

2、Preactor AP（Advanced Planning）高级计划系统

Preactor计划模式根据销售、预测和现有的库存，按照产品是基于MTO或者MTS的制造模式，在支持产能有限约束或者产能无限以及支持主备线产能限制多种模式下运行生成主生产计划（MPS）。

应用它可以满足：

-根据企业的计划需求、产品要货时间或者安全库存制定粗生产计划。

-考虑产能负荷，支持主、备线能约束，支持外协处理。

-支持计划锁定，满足计划严谨性。

-可视化的库存水平和库存预警信息。

-可配置的最小库存、安全库存、动态库存，直接改善库存水平。

3、Preactor AS（Advanced Scheduling）高级排程系统

使用甘特图进行工单的详细排产，在排产过程中考虑多种约束，比如物料约束、人员约束、空间约束、模具约束等。

排产规则具有高度可配置性和定制化。

应用它可以满足：

-考虑物料约束，保证排产在生产过程中可执行性。

-考虑产品交期的优先级，最大限度地保证交期，提高客户满意度。

-支持冻结功能和插单功能，既保证排产计划的顺利进行，又保证紧急情况的快速处理。

-支持多维度考虑换线，节省换线时间，提高生产效率。

-提供原材料的库存水平清单，推动采购计划。

-提供成品的库存水平清单，最大限度地降低库存。

4、使用Preactor APS的收益

从宏观角度来说，使用Preactor可以：

-提高计划和排产效率。

-提高生产效率，使资源使用最大化。

-改善供应链：

-提高客户满意度

从微观的角度来说，使用Preactor可以：

-实现AP高级计划生成粗能力排产（取代ERP的无约束计划），根据BOM展开计划下的各车间工序零部件的生产计划。

-AS高级排程生成详细排产计划下发给MES（需要MES支持），同时MES向AS反馈实际执行进度，以便AS能及时修正计划与实际的偏差。

-排产结果除下发给车间外，同时可用于支持供应商供货，比如用于指导材料等的采购与送货。

-实时、准确的排程优化了制造资源的利用。

-缩短生产制造周期，为用户节约了成本。

-减少生产提前期。

-降低在制品库存，提高对物料采购时间节点的控制能力。

二、SAP：APO与DS的APS解决方案

高级计划优化APO （Advanced Planner Optimizer）与独立工业模块的详细排产DS（Detailed Scheduling）无缝集成在一起，组成一个完整的计划体系。这个计划体系可以完成从中长期的整体计划一直到分钟或秒级的作业计划，从而构成整个信息化管理体系中的计划层。

APO中的生产计划与DS详细排产模块可以真正完成中短期的计划并产生计划工单。因此，在M ES中不再有生产计划，而直接是生产订单。 独立的工业模块DS详细排产模块主要用来完成基于件次的排产工作。

APO中的计划与独立工业模块的计划的区别或者说分工是：

所有基于订单的计划，比如产生计划工单，并对计划工单进行排序、分拆、合并等优化工作全由APO来完成；而所有基于物料件次的计划排产由独立工业模块来完成。比如加热炉的上料计划，再比如轧制薄板类产品时的排序。如图：

之所以采用这种独立的工业模块，主要是因为基于件次的计划与行业特征如钢铁冶金企业的设备、工艺的关系非常密切，很多独立的工业模块中内置了大量的工业优化算法。

这些算法模型主安关注技术层面，与管理层面的关系不大。而SAP公司作为ERP企业管理软件供应商，注重的是管理层面的问题，不会提供类似的工业算法模型，要在ERP系统中实现这些算法也是可以的，但用户必须自己在ERP中建立这样的算法模型，ERP只提供建立模型的平台和工具。

鉴于这种情况，直接采用这些独立的工业模块，并使之与ERP集成便成为一种效率最高的解决方案。另外，如果要在ERP中完成基于件次的计划也是可以的，但除了要在ERP中建立相应的算法模型之外，还必须满足一个计划工单等于一个件次、一个批次等于一个件次这样的约束条件。这是因为，到目前为止所有的ERP系统中的计划都是基于工单来进行的。

因此，在这种最新的架构中，采用了所谓的独立工业模块。当然，这种独立的工业模块除了直接在市场上采购外，也可以由客户自行开发。

另外，在这种架构中，ERP系统与MES构成了一个大的执行层，ERP是企业级的执行层，而MES是分厂或车间级的执行层，这里保留了现场调整与事件处理功能，主要用来处理突发事件和短期的计划调整，使得MES可以及时处理各种现场情况。

在这种架构中，MES成了名副其实的制造执行系统，即只有执行没有计划。当然，上述架构只是众多可行架构中的一种，在项目中具体如何设计，需要根据企业的实际情况而定。

结语：

现随着数字化工厂、智能制造及工业4.0的持续推进，APS又再次被推到风口浪尖。APS高级计划排程系统当仁不然的被当数字化工厂、智能制造的关键系统。再精致的CPS（网络信息物理融合系统），也需要供应链计划SCP的指挥系统APS的支撑，故APS已然是智能制造的标配。

面对多品种小批量个性定制并达到大规模定制的复杂系统，复杂因素下的集中优化已被分而治之即分布式优化。故云计算、雾计算、边缘计算通过先进的语义通讯达到集中与分散智能的协作。即SCP、APS、CPS、PCS的松耦合集成。随着工业CPS平台的成熟，真正的智能制造分布式多智能体范式就可实现，智能的满足客户服务。

随着AI人工智能在工业的深入应用，使得APS模型算法可以自我完善，并能自适应的制造中的高度柔性，真正做到自主、分布的系统智慧自治。

当然，一个计划部门的计划指挥系统APS运作卓越，还需要的企业全方位的合作与协同。

参考资料：

《智能制造之路》 陈明 梁乃明编著 P189、P250

《APS走向实践》 蔡颖编著

*未经允许，谢绝转载！

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公众号： 高效计划与智能调度排程研究会

微信号： APS_Society

网站： www.itapss.org

中国很多企业处于亚健康状态，其特征是“三高”即高交期、高库存、高成本。精益生产、MES、APS、供应链优化是消除企业三高的良方，建立高效的计划执行体系，系统的实现卓越制造。