高級計劃與排程APS在供應(yīng)鏈中的應(yīng)用
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一、APS概述
(一)APS的概念
APS(Advanced Planning&Scheduling 高級計劃與排程)是供應(yīng)鏈管理軟件中的一種優(yōu)化決策輔助系統(tǒng)，它是基于約束理論、采用多種數(shù)學(xué)解析優(yōu)化算法、常駐內(nèi)存運行的交互式計算機系統(tǒng)。它借助一些復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算方法來處理多種變量，使供應(yīng)鏈的優(yōu)化成為現(xiàn)實。APS是建立在決策規(guī)則與優(yōu)化算法基礎(chǔ)上的．主要用于解決計劃與排產(chǎn)優(yōu)化問題的方法或相應(yīng)的解決方案。體現(xiàn)為一套基于模型庫和規(guī)則庫的計劃與排產(chǎn)決策支持系統(tǒng)；其決策規(guī)則建立在啟發(fā)式規(guī)則和約束理論的基礎(chǔ)上。優(yōu)化算法則采用多種數(shù)學(xué)解析算法，如線性規(guī)劃(1inearprogramming)、整數(shù)混合規(guī)劃(mixed-integer programruing)、推理(heuristics)、約束理論(theory of constraints)、模擬(simulation)等，視需要解決的問題的類型而定。APS覆蓋了供應(yīng)鏈管理戰(zhàn)略層、戰(zhàn)術(shù)層及操作層3個計劃層次。其中戰(zhàn)略層包括供應(yīng)鏈戰(zhàn)略、供應(yīng)鏈計劃，戰(zhàn)術(shù)層包括需求計劃與預(yù)測、制造計劃、操作計劃、分銷計劃，操作層包括可承諾能力(Capable to Promise，CTP)、車間作業(yè)排產(chǎn)、運輸計劃、承諾可供貨量(Available to Promise，ATP)。
APS的主要目標(biāo)是某一指標(biāo)(例如ROA)的總優(yōu)化。這需要預(yù)先假定供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)和其各種不同的資源和邊界情況(例如能力限制)是可見的。因此，APS是以供應(yīng)鏈的跨組織模型為基礎(chǔ)的。
(二)APS系統(tǒng)的主要特點
(1)整體規(guī)劃：它一次性考慮業(yè)務(wù)流程的橫向和縱向協(xié)調(diào)，針對不同的業(yè)務(wù)流程，不同的時間跨度，并折中考慮了實用性和計劃任務(wù)之間的獨立性，給出了分層次的總體最優(yōu)方案。
(2)采用最優(yōu)化規(guī)劃法：合理確定不同規(guī)劃問題的可選方案、目標(biāo)和約束條件。并使用精確或啟發(fā)式的最優(yōu)化規(guī)劃方法。
(3)實時計劃：采用常駐內(nèi)存技術(shù)，運算速度很快。在每一次意外發(fā)生時?？梢詫崟r針對所有約束和現(xiàn)有規(guī)則重排計劃。
(三)APS的功能
APS的強大功能主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
1．同步性
APS系統(tǒng)的同步計劃指根據(jù)組織所設(shè)定的目標(biāo)(如最佳的顧客服務(wù))，同時考慮組織的整體供給與需求狀況，制訂組織的供給計劃與需求計劃。即在進(jìn)行需求計劃時，須考慮整體的供給情況．也就是考慮由需求滿足和訂單承諾模塊產(chǎn)生的結(jié)果：而進(jìn)行供給計劃時亦應(yīng)同時考慮全部需求的狀況。
APS系統(tǒng)的同步計劃能力，不但使得計劃結(jié)果更具備合理性與可執(zhí)行性。亦使組織能夠真正達(dá)到供需平衡。
2 綜合性
APS是整個供應(yīng)鏈的綜合計劃．從企業(yè)、企業(yè)的供應(yīng)商、供應(yīng)商的供應(yīng)商到企業(yè)的客戶、客戶的客戶。計劃范圍不限于生產(chǎn)，還包括采購、分銷、銷售等一系列計劃。這些計劃分為長期、中期和短期3種．分別對應(yīng)戰(zhàn)略計劃、戰(zhàn)術(shù)計劃和執(zhí)行計劃。APS協(xié)調(diào)各種計劃，保證供應(yīng)鏈有關(guān)各企業(yè)、部門的正常運行。
3．最優(yōu)化
APS定義了各種計劃問題的選擇、目標(biāo)和約束，采用線性規(guī)劃等數(shù)學(xué)模型，使用精確的或啟發(fā)式的優(yōu)化算法，保證計劃的優(yōu)化。供應(yīng)鏈計劃的可行方案數(shù)量巨大，想通過簡單枚舉來找到最優(yōu)方案是不可能的。甚至要找到一個可行的方案都很困難。在這種情況下。可應(yīng)用運籌學(xué)(operationsresearch)的數(shù)學(xué)方法來支持計劃流程。線性規(guī)劃或網(wǎng)絡(luò)流算法能找到精確的最優(yōu)解．然而．大多數(shù)組合問題只能通過啟發(fā)式算法(heuristics)來計算近似最優(yōu)解(局部最優(yōu))。
APS計劃的優(yōu)化思想和企業(yè)資源計劃(ERP)計劃有很大不同。ERP強調(diào)計劃的可行性。只限于生產(chǎn)和采購領(lǐng)域．只考慮能力約束而不做優(yōu)化，在大多數(shù)情況下甚至不考慮目標(biāo)函數(shù)，因此是一個運作層面的連續(xù)計劃系統(tǒng)。而APS試圖在直接考慮潛在瓶頸的同時。找到跨越整個供應(yīng)鏈的可行最優(yōu)計劃。
4．層次性
供應(yīng)鏈最優(yōu)計劃涉及不同的時間跨度(長期、中期、短期)、不同的業(yè)務(wù)流程(采購、制造、分銷等)甚至不同的供應(yīng)鏈成員企業(yè)，由于需求的不確定性。不可能一次優(yōu)化所有的計劃。而層次計劃折中考慮了實用性和計劃任務(wù)之間的獨立性。對于不同的計劃采用分層次優(yōu)化的方法。層次計劃的主要思想是把總的計劃任務(wù)分解成許多計劃模塊(即局部計劃)，然后分配給不同的計劃層，每一層都涵蓋整個供應(yīng)鏈．但層與層之間的任務(wù)不同。在最頂層只有—個模塊，是企業(yè)范圍的、長期的、粗略綜合的戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃。層次越低，計劃涵蓋的局部受到的限制越多，計劃時間跨度越小。計劃也越詳細(xì)。在層次計劃系統(tǒng)的同一計劃層中．供應(yīng)鏈各局部計劃之間通過上一層的綜合計劃來協(xié)調(diào)。各計劃模塊被水平信息流和垂直信息流連接在一起。上層計劃模塊的結(jié)果為下層計劃設(shè)定了約束，而下層計劃也將有關(guān)性能的信息(如成本、提前期、使用率等)反饋給上一層次的計劃。
5．支持決策能力
在APS系統(tǒng)中。具備有what if之情境分析及模擬分析等工具。這類工具可提供給計劃人員進(jìn)行事前模擬分析或者事后計劃結(jié)果的分析比較，以幫助計劃人員做出正確的決策，例如決定最適當(dāng)?shù)挠唵纬兄Z與時間。
總的來講。APS的主要功能是實現(xiàn)對計劃與排產(chǎn)優(yōu)化的目的。它能代替ERP系統(tǒng)中預(yù)測計劃、MPS、MRP、CRP、DRP及
生產(chǎn)計劃的功能。但它具有更大的功能優(yōu)勢：計算速度很快，可以并發(fā)考慮供應(yīng)鏈的所有約束，并將基于約束的計劃結(jié)果傳達(dá)給上游和下游的合作伙伴。在交互的環(huán)境中實施解決問題和供應(yīng)鏈優(yōu)化的方法。
(四)APS與EILP的聯(lián)系。
由于大多數(shù)企業(yè)采用ERP作為基本的管理系統(tǒng)。單純應(yīng)用APS的企業(yè)很少．因此APs在很多企業(yè)作為ERP的補充。用于協(xié)調(diào)物流、開發(fā)瓶頸資源和保證交貨日期。APS應(yīng)用各種優(yōu)化技術(shù)。并根據(jù)企業(yè)的商業(yè)目標(biāo)來改進(jìn)計劃。
APs提供的高級計劃邏輯是嵌入ERP系統(tǒng)的。而不是取代ERP系統(tǒng)。APS只是局限在計劃決策領(lǐng)域，它需要一個閉環(huán)的集成系統(tǒng)如ERP系統(tǒng)。APS需要從ERP系統(tǒng)取出所需的計劃數(shù)據(jù)，來執(zhí)行計劃優(yōu)化活動。一旦在APS產(chǎn)生計劃，如采購訂單、生產(chǎn)訂單、分銷補貨單，就輸入到ERP系統(tǒng)去執(zhí)行，見圖l。
APS與ERP的集成有兩種系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集成方式：一是分散數(shù)據(jù)的模式；二是共用數(shù)據(jù)的模式。
1．分散數(shù)據(jù)的模式
此種模式是典型的集成方式。從ERP數(shù)據(jù)庫里實時提取數(shù)據(jù)，導(dǎo)入到APS的數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行快速的優(yōu)化計算．形成多個優(yōu)化方案，通過交互的人機界面，提交給計劃員進(jìn)行決策，再導(dǎo)回ERP系統(tǒng)，進(jìn)行業(yè)務(wù)處理。它的好處是可以靈活配置，可以選擇不同APS軟件和不同的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行集成。缺點是數(shù)據(jù)在多個數(shù)據(jù)庫之間交換．給實施者帶來一定的困難。
2 共用數(shù)據(jù)模式
這種模式是較先進(jìn)的方式。也是未來發(fā)展的趨勢。ERP廠商把APS技術(shù)嵌入ERP系統(tǒng)里．改變基于無限約束理論的MRP技術(shù)。用基于約束理論的APS技術(shù)來有效規(guī)劃企業(yè)的資源。
二、APS在供應(yīng)鏈中的應(yīng)用
供應(yīng)鏈管理就是優(yōu)化和改進(jìn)供應(yīng)鏈活動。其管理的對象是供應(yīng)鏈的組織(企業(yè))和它們之間的“流”，目標(biāo)是滿足用戶需求，最終提高供應(yīng)鏈的整體競爭能力。供應(yīng)鏈管理有兩大技術(shù)支柱：集成(Integration)協(xié)同(Coordination)阿。供應(yīng)鏈的協(xié)同則以3項技術(shù)為基礎(chǔ)： ①現(xiàn)代的信息和通訊技術(shù)；②過程標(biāo)定(基準(zhǔn)卜以行業(yè)最佳實踐企業(yè)的運行效果為基準(zhǔn)模板，實施供應(yīng)鏈改造的后來者向這個模板看齊；③高級計劃與排程技術(shù)(APs)。APs能夠統(tǒng)一協(xié)調(diào)企業(yè)之間的長期、中期、近期的計劃。是SCM的核心。
如今，全球企業(yè)均遇到同樣的挑戰(zhàn)——全球化的市場與競爭、專業(yè)化分工、產(chǎn)品生命周期縮短、知識資本化、研發(fā)協(xié)同化。因而敏捷性是2l世紀(jì)企業(yè)在不確定性市場環(huán)境中生存的必備條件。供應(yīng)鏈強調(diào)包括供應(yīng)商、制造商、銷售商等企業(yè)在內(nèi)的各節(jié)點企業(yè)組成的一個直接面向市場和用戶的動態(tài)聯(lián)盟式企業(yè)。它們應(yīng)像一個企業(yè)內(nèi)部的不同部門一樣主動、默契地協(xié)調(diào)工作。
而APS能夠幫助企業(yè)達(dá)到供應(yīng)鏈管理的協(xié)同和優(yōu)化。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
1．通過整個供應(yīng)鏈進(jìn)行成本和服務(wù)的優(yōu)化用APs建立有效的客戶響應(yīng)(ECR)模式．使制造商和零售商之間的協(xié)作為消費者提供更好的價值服務(wù)。
2 最大化滿足客戶和消費者需求
APS可以在考慮約束規(guī)則的情況下．實時平衡優(yōu)化需求、供應(yīng)。具有實時報警和實時基于約束的重計劃兩種關(guān)鍵能力。APs充分考慮以下的信息：供應(yīng)鏈的具體物理設(shè)置(如供應(yīng)鏈地點——工廠、分銷中心、外加工廠、客戶、供應(yīng)商)及物料清單、工藝路徑、分銷路徑以及提前期和每一項供應(yīng)鏈經(jīng)營成本或資源成本以及能力約束、供應(yīng)約束、運輸約束等，還包括非物理約束如客戶或優(yōu)先區(qū)域、安全庫存、批量；另外還有供應(yīng)鏈中所有的需求信息如銷售預(yù)測，客戶訂單和補充訂單以及供應(yīng)鏈中所有的供貨渠道、原材料庫存、半成品、成品庫存、確認(rèn)的分銷訂單、確認(rèn)的生產(chǎn)訂單和確認(rèn)的采購訂單等。APS同時使用這些信息。并比較需求信息和存在的約束，當(dāng)3個要素未滿足時。立刻產(chǎn)生警告信息并通過供應(yīng)鏈，例如幾十個工廠、幾十個分銷中心和幾百個銷售渠道實時地平衡和優(yōu)化需求、供應(yīng)和各種約束。這意味著一旦有出乎意料的變化．改變了需求、供應(yīng)及約束，APS就能立刻識別到它的影響。APS可以實時、智能地再同步所有的需求、供應(yīng)及供應(yīng)鏈約束．可以幫助決策者重新計劃，自動解決問題。當(dāng)然，它考慮了所有約束規(guī)則。這兩種關(guān)鍵的能力——實時報警和實時基于約束的重計劃可以使公司達(dá)到“零等待”狀態(tài)．提高與客戶的溝通，減少供需緩沖，減少供應(yīng)鏈內(nèi)部的操作。最大化滿足
客戶和消費者需求。
3．使需求信息以最小的變形傳遞給上游企業(yè)
計劃依賴于銷售預(yù)測，然而，銷售預(yù)測本身有許多不確定因素，即使預(yù)測準(zhǔn)確，但如果供應(yīng)鏈中的供應(yīng)商、制造商、分銷商沒有足夠的供貨能力、生產(chǎn)能力和運輸能力。那么銷售計劃也可能會導(dǎo)致企業(yè)失去銷售和超出成本。利用APS通過計劃時區(qū)持久地平衡需求、供應(yīng)、約束．同時看到發(fā)生的供應(yīng)鏈問題。由于實時、雙方向的重計劃能力．計劃員有能力執(zhí)行各種模擬以滿足優(yōu)化計劃。這些模擬提供實時響應(yīng)。如我的安全庫存水平應(yīng)是多少?這是最低成本計劃嗎?我使用的資源已經(jīng)優(yōu)化了嗎?這個計劃滿足我的
客戶服務(wù)水平了嗎?我已經(jīng)最大化利潤了嗎?我可以承諾什么?APs在供應(yīng)鏈中的每—個階段，把最終用戶的需求(實際需求)傳遞回去，因此，一旦實際需求變化．供應(yīng)鏈所有環(huán)節(jié)都會知道，并實時產(chǎn)生適當(dāng)?shù)男袆印?br />
4．促進(jìn)新產(chǎn)品的開發(fā)和新產(chǎn)品的推出
新產(chǎn)品的引進(jìn)必須與需求、能力計劃、供應(yīng)能力集成，并在供應(yīng)鏈上有效地傳遞，使產(chǎn)品周期縮短。為了達(dá)到這些高級的計劃能力，APS依賴一組核心的能力：
(1)并發(fā)考慮所有供應(yīng)鏈約束。當(dāng)每一次改變出現(xiàn)時，APs就會同時檢查能力約束、原料約束、需求約束，而不像MRPII每一次計劃只考慮一種類型的約束。這就保證了供應(yīng)鏈計劃的有效性。
(2)基于硬約束和軟約束的計劃。硬約束不太靈活(如每天三班運行的機器或從一個供應(yīng)商處分配的物料)。軟約束較靈活(如一臺加班的機器可以增加能力或一個非關(guān)鍵客戶的交貨13期)。APs應(yīng)用如下獨特的核心計劃邏輯：當(dāng)軟約束不行時，實行硬約束來執(zhí)行優(yōu)化。
(3)同時傳播。這種同時傳播影響到上游和下游，如計劃員想要延遲一份生產(chǎn)訂單，那么就會影響到下游的活動。如最終產(chǎn)品的可獲得和最后交貨給客戶，也會影響到上游的活動。如其他生產(chǎn)訂單可能推遲、原料的庫存水平變化和將來的采購需求的安排。
(4)在交互的計劃環(huán)境中解決問題和實行優(yōu)化供應(yīng)鏈的算法。因此，它有能力產(chǎn)生反映所有約束的有效計劃，而且有能力產(chǎn)生最大利潤的計劃。