APS經(jīng)過十多年的蟄伏和修煉，不論是從技術角度還是市場角度已經(jīng)逐步走向成熟。本文從APS屬性的學術角度，分析了智能制造關鍵軟件之——APS智能排產(chǎn)系統(tǒng)的一些特性，僅作為企業(yè)用戶選型的參考思路。

一、APS的基本屬性

APS（AdvancedPlanningandScheduling高級計劃和排程）是一個比較年輕的工業(yè)軟件。從軟件的應用目的和目標來說，APS與其他的軟件有很大的不同。比如，財務軟件、進銷存軟件、客戶資源管理軟件等，主要是利用計算機運算速度快，數(shù)據(jù)存儲、傳遞、演繹、糾錯和交換方便，可以把人的很多工作實現(xiàn)“自動化”。這些軟件沒有決策功能，只會做我們讓它做的事情，不會指揮人來做什么事情。

APS最重要的屬性就是它有決策功能，它是否“聰明能干”，就看它的決策好壞了，而它的決策直接關系到企業(yè)的生產(chǎn)效率和效益。排程也就是排序。排程就是把企業(yè)的資源狀況和將要應對的一組任務告訴APS，APS來回答該怎么辦，誰（設備、人）來做？做什么？做多少？什么時間做？等等。

APS最初出現(xiàn)在一些流程型工業(yè)和專線生產(chǎn)環(huán)境。其實，在這些應用場合，APS一點兒也不比人聰明，但是它處理速度快，可以實現(xiàn)自動化，還不會出錯。

生產(chǎn)計劃調(diào)度的復雜程度主要由資源（Resources）、物料清單（BOM）、流程（Process）的情況決定的。比如說，一個廠把資源分為若干條生產(chǎn)線，專門生產(chǎn)若干種不同產(chǎn)品，排程很簡單。但是，如果幾百種產(chǎn)品混線生產(chǎn)，排程就復雜得多。如果再加上動態(tài)的資源（例如模具、工裝、人員的約束和變量）、物料結構的復雜性以及特定的一些時間的約束，暫且不說優(yōu)化的問題，僅僅是排出一個可執(zhí)行的調(diào)度指令就變得異常復雜（生產(chǎn)調(diào)度員多么不容易！這也證明計算機太認真，丁是丁卯是卯；不像人那么靈活，有錯誤也沒有關系，到現(xiàn)場再臨時調(diào)整）。

在離散型制造業(yè)，呈現(xiàn)出多目標、多約束、動態(tài)隨機的環(huán)境條件，企業(yè)生產(chǎn)計劃調(diào)度是一個極其復雜的大系統(tǒng)問題。如果要應用于實際生產(chǎn)中，排程的困難遠遠不止像一個零件毛坯，經(jīng)過車、銑、刨、磨的工序交接就完了。時間、空間、溫度、物料的形態(tài)、交集、分散等等，具有非常多的約束條件。工序工藝的特定要求可以羅列出成千上萬。排程中如果遇到相對重要的約束沒有考慮進去，其結果就不可執(zhí)行。不可能利用一種數(shù)學模型應對所有問題。這也就是APS要做到像ERP那樣通用性幾乎是不可能的。而ERP應用MRP/MRPII這一種方法來應對所有的工業(yè)企業(yè)計劃問題，也恰恰是它在某些項目實施中引起失敗的主要原因。

對于APS來說，應對企業(yè)千差萬別的生產(chǎn)約束條件，能否具有非常強大的、靈活的建模方式是它的主要性能之一，這是解決排程是否可以執(zhí)行，是否符合企業(yè)實際的方法。其次就是它的擇優(yōu)能力，也就是在無窮多的可執(zhí)行方案中能否找到最優(yōu)的那個。一般來說，找到一個可執(zhí)行排程還不算非常難，可能用不了一秒鐘。但要擇優(yōu)就太困難了。

排程結果的擇優(yōu)有兩個方面的困難。企業(yè)的需求是多目標的，并且很多目標相互是矛盾的。比如，完成最多的訂單又要縮短訂單的生產(chǎn)周期就是矛盾的。擇優(yōu)需要人來決策。確定目標后，就是如何找到最好的工作排序了。排序在數(shù)學上就是排列組合。這可以用N！來表示。如果計算機每秒可處理1，000，000序列，我們每分鐘最多只能處理11個結果排序。如果給定20個結果排序，找出最優(yōu)解則需要77147年！實際上，我們排程的可執(zhí)行解何止是成千上萬！這就需要我們常常談到的“優(yōu)化算法”。

優(yōu)化算法問題的探討過于高深，生產(chǎn)企業(yè)根本就不想聽，也無須多費口舌。企業(yè)用戶就看結果。只需要說明的一點，優(yōu)化算法的實現(xiàn)必須要一個強大的“優(yōu)化引擎”，優(yōu)化的過程需要時間，APS不可能在瞬間運算得到優(yōu)化結果。這將使云計算平臺大有作為。

有沒有優(yōu)化運算，直接的結果就是延遲訂單數(shù)量是多是少？或者是潛在的20％產(chǎn)能是否挖掘出來。對生產(chǎn)企業(yè)來說，這有質的區(qū)別，可能正是企業(yè)上APS的初衷。

二、如何選擇APS

PK的方式

APS是一個優(yōu)化的排程調(diào)度工具，歸根結底，APS追求的是企業(yè)生產(chǎn)效率的提升，而不是替代人工排程。如何驗證呢？對于APS用戶來說，檢驗衡量的最簡單的方法就是，拿出過去某一個月實際生產(chǎn)計劃的歷史數(shù)據(jù)，指定一個優(yōu)化指標序列，讓若干APS軟件供應商排一下?？梢蕴岢鲆粋€目標序列，例如：第一滿足訂單最少延遲；第二滿足最大設備使用率；第三滿足最短訂單生產(chǎn)周期等。企業(yè)只要給APS供應商提供統(tǒng)一的基本數(shù)據(jù)和必須的約束條件即可。有些數(shù)據(jù)（例如標準工時）不是十分準確也沒有關系，差不多就行了。必要時，可以請APS供應商到生產(chǎn)現(xiàn)場調(diào)研。因為生產(chǎn)企業(yè)的計劃調(diào)度專家已經(jīng)非常有經(jīng)驗了，一看排程結果就能知道這個APS是否適合自己的企業(yè)應用，通過對比就知道各個供應商的結果有什么區(qū)別。讓幾家APS供應商PK，客戶坐等結果再分析論證。

企業(yè)用戶根據(jù)實際需求還可以提出一些苛刻的目標。比如，給出足夠的訂單，要求結果將一些相對瓶頸設備的使用率逼近100％；某些訂單的生產(chǎn)周期不得超過多少天，等等。太簡單的數(shù)據(jù)和需求就沒有PK的意義了。即使這些目標不能實現(xiàn)，APS供應商也必須給出讓人信服的原因。

排程結果是否符合并滿足企業(yè)需求是選擇APS最重要的條件，企業(yè)生產(chǎn)效率的提升主要依賴與此，同時這也是APS技術含量的體現(xiàn)。在可視界面上的其他需求（報表、甘特圖等）都屬于次要需求。

客戶的適應能力

生產(chǎn)計劃調(diào)度絕不是精度越高越好。理論上，APS可以實現(xiàn)排程到分秒不差，可以排到每一個人每個設備的每個動作。這只對自動化生產(chǎn)線有意義。

我國企業(yè)的管理水平參差不齊。不客氣地說，很多工業(yè)企業(yè)的管理水平可能還達不到一百年前泰勒所在的年代。對于一些以農(nóng)民工為主的工業(yè)企業(yè)，能把訂單跟住，能夠實現(xiàn)班組、工作中心級別的信息流和物質流的同步就非常不錯了。所以，企業(yè)選擇APS并不是越高級越好，可以選擇比較經(jīng)濟實用的APS。

各個企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)場管理的復雜性差距很大。有些企業(yè)，產(chǎn)品品種不多，專線生產(chǎn)，產(chǎn)品結構簡單，設備資源很少，工藝簡單，人工排程和APS排程的結果不會有太大差距。這種情況下，利用APS可以大大降低人工的工作強度，也能避免一些低級錯誤。這種企業(yè)也沒有必要選擇太昂貴的APS。

有些企業(yè)，具有明顯的瓶頸設備（主資源）。不論是用APS或者是ERP中的MRP都能實現(xiàn)企業(yè)的需求。

有一點需要強調(diào)。精益管理是一個漸進的過程。一些企業(yè)目前管理水平只能適應比較粗的管理，采用功能簡單的APS是可以的。但是，當企業(yè)管理水平提升以后，APS是否能夠適應新的需求環(huán)境是必須要考慮的。

一個優(yōu)秀的APS，應該體現(xiàn)先進的管理理念并將這一理念在系統(tǒng)運行過程得到貫徹實施。在APS的系統(tǒng)下運行，企業(yè)能夠不斷發(fā)現(xiàn)問題，不斷解決問題，不斷提高企業(yè)的管理水平。而這些要求的實現(xiàn)，應該由生產(chǎn)企業(yè)自行實施，而不是必須隨時要軟件供應商提供幫助。

是手工自動化？還是利用人工智慧？

在大型工業(yè)企業(yè)，生產(chǎn)計劃調(diào)度專家是企業(yè)的寶貴財富。在多年的生產(chǎn)實踐中，他們積累了大量的經(jīng)驗。這些經(jīng)驗絕不是用某些軟件就能替代的。換句話說，如果軟件系統(tǒng)不能吸收企業(yè)的專家經(jīng)驗（用專業(yè)一點的說法是：量化專家經(jīng)驗），那么，這個APS可能不會得到比這些專家更好的結果。

受到ERP解決方案模式的影響，國內(nèi)外一些APS供應商根據(jù)工業(yè)企業(yè)普遍性的問題設計標準模板（標準化建模），再根據(jù)客戶的需求做一些個性化的輸出表格方面的外圍開發(fā)。這種建模方式必須對生產(chǎn)現(xiàn)場需求和約束做出簡化或者近似，同時很難吸收專家經(jīng)驗。從這一方面講，不要指望APS有非常成熟的模板可以套用。相對ERP來說，APS的二次開發(fā)量應該多很多，企業(yè)調(diào)研也更加細致。尤其是，在軟件系統(tǒng)中對于專家經(jīng)驗的量化工作得到體現(xiàn)。沒有這些條件，APS的排程優(yōu)化問題無從談起。

企業(yè)多年形成的管理模式包括一些細節(jié)都是有其合理性的。APS必須適應企業(yè)并在原有基礎不斷改善；而不是企業(yè)適應APS，一開始就要求企業(yè)做出某種改變。比如，企業(yè)生產(chǎn)中的各種報表，APS應該完美地適應企業(yè)的習慣。這一點與ERP的實施非常不同。

三、關于APS展現(xiàn)形式

倒排和正排：

一些市場上的APS具有倒排和正排的選擇功能。首先，這個不應該是用戶需要選擇的功能。軟件愛怎么排都行，用戶只關心結果。其次，理論和實踐都已經(jīng)證明，倒排（JIT）必須以足夠的設備資源能力為前提，只有流水作業(yè)或者產(chǎn)能非常豐富的時候，倒排才是可選擇的。優(yōu)化排程目標是挖掘最大產(chǎn)能和降低成本。到底是采用正排？倒排？混合排？是“整體解決方案”確定的，而不是要客戶選擇的。

人工干預：

看到排程結果（甘特圖）有些不滿意的時候，局部拖動甘特圖，試圖對排程結果進行改善，并體現(xiàn)人工干預。在十年前，這個方法在歐美地區(qū)應用很多。這是因為，當時運籌學的成果還不能支持復雜生產(chǎn)現(xiàn)場的計劃調(diào)度運算?，F(xiàn)在，在歐美地區(qū)這個方法早就棄用了。能否支持全局優(yōu)化是APS升級換代的一個標志。

1.甘特圖拖動并立即重新排程，它的前提是排程運算必須非?？?，否則人們?nèi)蟽勺Ь蜔┝?。前面已?jīng)說過了，找出千千萬萬可執(zhí)行解中的一個排程結果是容易的。例如有些算法只排出一個結果就結束了。在系統(tǒng)不會自動去尋找最優(yōu)結果。所以，需要人工反復拖拽，期望找到比較滿意的結果。

2.實際上，通常人工拖拽甘特圖的方法一定是局部的優(yōu)化，整體指標不一定有好處。只有在產(chǎn)能極大豐富的時候，才有可能同時得到全局的改善。

3.采用了智能化的軟件工具，人工干預應該體現(xiàn)在“排兵布陣”，而不是“指揮單兵作戰(zhàn)”?？吹侥硞€班組（設備）空閑或者哪個訂單延遲，拖拽一下讓他們提前作戰(zhàn)，攻占了這個山頭。但如果后續(xù)部隊沒有跟進是毫無意義的，或者是占了這個山頭丟了那個山頭。

4.從軟件供應商拓展市場的需要，一拖拽，呼啦啦出現(xiàn)一個新的排程結果，這的確好看。對于初次接觸APS的人來說，非常有鼓動效果。但是，APS是一個優(yōu)化排程工具，而不是游戲機。從技術實現(xiàn)角度，甘特圖拖拽沒有任何難度。關鍵的是當排程考慮到全局優(yōu)化的時候，這樣做沒有實際意義。再說，人的視覺是有很大局限性的，當幾百個訂單甘特圖呈現(xiàn)在眼前，如果產(chǎn)能已經(jīng)很緊張了，拖拽的結果一定是顧此失彼。

人工干預應該體現(xiàn)在整體布局和目標上。例如，制定本階段的排程優(yōu)化目標序列；一些訂單需要優(yōu)先安排；把某些資源指定給某個對質量要求高的重要客戶；安排定期維護計劃；縮減和調(diào)整非瓶頸設備資源和人力，安排到瓶頸環(huán)節(jié)；供應鏈的改善等等。把你的需求和戰(zhàn)略告訴APS，具體的安排由它來做并且達到你的要求，這才是需要的人工干預。

四、APS僅僅是一個軟件工具

企業(yè)生產(chǎn)管理是一個系統(tǒng)工程問題，從形式上看到的生產(chǎn)現(xiàn)場的計劃調(diào)度問題是一種表象。解決企業(yè)生產(chǎn)管理難題只能從全系統(tǒng)的角度去分析去論證。千萬不要以為上一個APS就能解決企業(yè)的生產(chǎn)計劃調(diào)度難題，APS僅僅是一個工具，并且是必須在擁有了正確的整體解決方案后才能奏效的。

造成企業(yè)生產(chǎn)計劃調(diào)度困惑的原因很多，影響的程度也不同。企業(yè)的管理體制機制、銷售和市場的管理模式、供應鏈尤其是供應商的管理問題、庫存管理、布局和環(huán)境問題、設備管理體制、工藝技術管理問題、人力資源管理機制、以及車間的生產(chǎn)管理模式，生產(chǎn)流程等等問題都會為計劃調(diào)度帶來困惑。對一個企業(yè)改善生產(chǎn)現(xiàn)場管理，首要的是對企業(yè)生產(chǎn)管理全面做一個科學診斷，找到問題的核心以及各種問題之間的關系。之后，才能根據(jù)企業(yè)的實際設計APS解決方案。這是APS真正的價值所在。與ERP等軟件不同的是，APS必須適應企業(yè)現(xiàn)狀，而不是相反。受傳統(tǒng)的軟件工具實施模式的影響，企業(yè)往往會忽視這個關鍵問題。企業(yè)診斷和咨詢又是另外一個密切相關科學領域。

五、其他技術指標：系統(tǒng)集成（接口）

企業(yè)的信息化構架應該以企業(yè)的核心業(yè)務為主，也就是應該從企業(yè)的生產(chǎn)計劃調(diào)度的信息化為核心，并由此向外圍擴展。遺憾的是，很多企業(yè)或多或少有了ERP、MES、PDM、CAPP等軟件，恰恰在核心部分屬于空白。無論現(xiàn)狀怎么樣，APS必須考慮好與其他軟件的接口問題。

1.開放標準

2.模塊設計

3.良好的應用編程接口(API)設計

4.分布式協(xié)議

5.整合機制