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工四100术语:什么是APS高级计划与排程

2016-09-14 09:04
蓝林笑生
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   随着智能制造的深入,许多传统的工业实践,却出乎意料地浮出水面,成为焦点——APS正是这样的一个焦点系统。

  APS是解决生产问题,却跟数学算法有着密切的联系。不妨说,APS是一部数学与制造业相互纠缠的进化史。

  工四100术语定义

  APS高级计划与排程(Advanced Planning and Scheduling),是解决生产排程和生产调度问题,常被称为排序问题或资源分配问题。

  在离散行业,APS是为解决多工序、多资源的优化调度问题;而流程行业,APS则是为解决顺序优化问题。

  它通过为流程和离散的混合模型同时解决顺序和调度的优化问题,从而对项目管理与项目制造解决关键链和成本时间最小化,具有重要意义。

  APS起源与发展

  从20世纪40年代以来,用数学方法进行精确计算来安排生产计划,就一直是一个传统的研究课题。

  高级计划排程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( Gantt Chart) ;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。

  对“最优化”定义促进了 APS 发展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 ,变量规模达到数以万计。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自己的APS,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。

  60年代中期 , IBM 开发了基于产品结构分解的MRP系统,并在 70 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,但实际上MRPII的这种闭环因是预设提前期、无限制的产能计划排产与无约束的物料计划,故只能是手工闭环,难以匹配实际复杂动态的制造环境。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出现;而道理80 年代初 , 轮胎制造商Kelly Springfield 和烟草公司 Philip Morris 开始应用计划和排程系统。

  随后快速MRP的模拟技术,能将复杂的生产作业模拟在独立计算机上,部分采用以常驻内存方式进行批处理运算,脱离了当时占业务计算支配地位的主机,使制造企业完成生产计划排程只用几小时而不是当时所公认的20多个小时,大大缩短了计划运行时间。

  随后的岁月,是一段数不清的层层叠戴玉进化史。约束理论,成为整个APS的最基础支撑。

  其中一个颇有意思的插曲是,人工智能AI、实时专家系统产品如G2在此时也出现在APS的技术清单里面,然而结果显然令人失望:AI一如既往的成为失败者loser。

  1984年AT&T推出的 Karmarkar’s 算法,成为线性规划突破性进展,这个新技术解决了线性规划的问题,是AT&T作为“真正的突破”和“设计解决了以前未解决的问题”。AT&T把这个算法绑定他们的计算机,价格达到了天价般的九百万美元!

  那是一个动人的春天

  空气中弥漫着欣欣向荣的味道,这是APS浪漫的春天。一切气息都在表明:APS成为新兴企业管理者的宠儿。许多大型化工公司巴斯夫等都开始积极使用计划和排程的工具, 甚至连许多大的航空公司如美航也实施了复杂的计划和排程系统。

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