高级计划排程

一、高级计划排程（APS）

在离散型制造企业中，高级计划排程（Advanced Planning and Scheduling，简称APS）是为解决多工序、多资源的优化调度问题引入的生产排程工具。APS可以根据生产能力的瓶颈动态地进行排程，并且在进行生产排程的决策过程中，充分检查能力约束、原料约束、需求约束、运输约束和资金约束等各种各样实物和非实物约束关系，寻找出最好的解决方案。APS既可以作为一个独立的软件工序，与企业的ERP系统和MES集成后发挥高级排程的作用，也可以作为MES的一部分，为企业的生产执行提供高级排程功能。

将APS引入到企业的生产排程中需要企业具备对产品生产工艺路线的完整定义，这是因为排程的逻辑是由生产工艺路线决定的，因此，只有完整明确地定义生产工艺路线，APS才能进行高精度的自动排程。

企业通过引入APS可以在一定程度上解决生产过程中遇到的问题，如订单变更、设备异常、人员变动、产能不足和工期延期等。其中对于订单变更、设备异常等问题，APS可以通过快速重排工序实现生产计划的变更；对于产能不足的问题，APS可以通过生产能力预测，帮助管理人员做出增加设备、加班生产等扩充产能的决策；对于工期延期的问题，APS可以通过排程实现工期预估，提高交货时间的准确性，降低工期延迟带来的损失。

二、精益生产

精益生产

1.精益生产的概念

精益生产（Lean Production）是当前最科学的生产管理模式之一，是美国麻省理工学院国际汽车计划组织的专家们对日本“丰田JIT（Just In Time，准时化生产）生产方式”的赞誉之称。精益理念的广泛应用推动了工业革命的发展。

精益生产以满足客户需求、提升企业利润为追求目标，以消灭产品制造过程中的资源浪费和提升产品品质为执行方向，使企业以最少的投入，来获取成本和收益的运营改善。精益生产追求产线的持续提升和精益求精。

精益生产的特点是消除产品制造过程中的一切不产生价值的浪费，包含物料、资源、人力。每个岗位设置的原则是产生价值，精简是精益生产的核心，消除产品设计阶段、生产阶段以及管理阶段中一切不产生价值的浪费环节，以便用最快的速度、最好的品质和最低的成本响应客户的需求。

精益生产的理念最早起源于日本丰田汽车公司的TPS（Toyota Production System，丰田生产模式）。它的核心目标是消除一切浪费，提高企业的盈利能力。随着全球产品制造水平的持续提升和管理学科的科学专业化，精益生产的管理模式也在与时俱进，内容也在不断充实完善。

2.精益生产的目标

精益生产方式的最终目标与企业的经营目标是一致的，都是实现利润的最大化。要实现这一目的，就需要不断地降低成本，提高效率。精益生产的基本目标有两个，一是降低成本，二是快速响应。精益生产的终极目标是零浪费，具体体现在PICQMDS七个方面：

（1）“零”转产工时浪费（Products多品种混流生产）。

将在产品线上加工的产品种类进行切换时所耗费的时间、装配线各工序流转所耗费的时间浪费降为“零”或接近于“零”，通过实现这一目标，将有利于减少不产生价值的资源的浪费。

（2）“零”库存（Inventory消减库存）。

消除产品制造过程工序间的半成品、成品库存，将以往的根据市场预估安排生产改变为接收订单后安排生产，将库存降为“零”，这将有效减少成本的积压带来的浪费。

（3）“零”浪费（Cost全面成本控制）。

消除加工环节中多余的加工、中转等操作，实现加工操作的“零”浪费。加工环节多余的操作都会带来人员效率的降低，操作的繁琐也会增加错误发生的频率。有效地降低这些浪费，可有效提高公司的整体效率。

（4）“零”不良（Quality高品质）。

不良品不是在检查位检出，而应该在产生的源头消除它，也就是追求“零”不良。企业如果单纯依靠挑选出良品对客户进行交付，这其中的质量成本会不断地压缩企业的盈利空间，而且这种粗放的生产模式也会导致不良品或有质量风险的问题流入客户端，给客户的后期使用带来风险，影响客户对企业的满意程度。高品质的产品生产可以提高企业的盈利水平和客户的好评度。

（5）“零”故障（Maintenance提高运转率）。

消除机械设备的故障停机，实现“零”故障。生产中设备的故障停机会导致产线的停顿，人员、半成品都处于停滞状态，对资源造成很大浪费，对产线设备进行良好的维护，定期对设备进行维护保养，避免由于设备故障导致的产线停顿，可有效提高企业的产线效率。(www.daowen.com)

（6）“零”停滞（Delivery快速反应、短交期）

消除工序间由于安排不良导致的等待、停滞，实现“零”交接。产线间由于工序间不透明，信息滞后导致的后续工序的生产安排不合理会导致生产的等待、滞后，人员、设备、半成品都会处于等待状态，提高工序间的流转顺畅程度可以提高产线的效率和人员利用率。

（7）“零”灾害（Safety安全第一）。

消除生产中一切的安全隐患，实现零灾害。安全隐患会给企业的人员、物料、企业固定资产带来直接或间接的损失。一旦出现安全事故，对企业来说将是灾难性的，在以人为本的大前提下，企业生产零安全事故是长远发展的基本要求。

3.精益生产的核心

精益生产方式的核心是：通过优化生产流程，彻底消除产品生产过程中的不安定、不合理以及不必要的浪费，达到降本增效的目的。准时生产制（JIT）是支持精益生产核心思想的重要支柱。JIT生产是指根据市场需求及时地做出反应，在被市场需要的时候，可以按数量、质量及时地生产出优质的产品。为了实现按需生产的要求，JIT将传统的“推式生产系统”改变成了“拉式生产系统”。

推式生产系统的生产计划控制方式是：根据销售订单量和产品库存量确定产品生产数量，并按照产品生产工艺路线的定义，依次确定各个工序的物料投入量和制品产出量，然后向各个工序下达生产任务。在生产过程中，前道工序无须为后道工序负责，生产出产品后按照计划把产品送达后道工序即可。MES负责数据采集并将各个工序的实际完成情况反馈给生产管理人员。在推动式系统中，各个工序之间相互独立，在制品存货量较大，不能满足JIT“适时”生产的要求，会产生很多重大的“浪费”，因此提出拉式生产方式弥补推动生产的缺陷。

拉式生产系统与推式生产系统的不同之处在于：拉式生产是指一切从市场需求出发，根据市场需求来组装产品，借此拉动前面工序的零部件加工。在拉式生产中，生产任务只下达给最后一道工序，生产任务内容是由客户对产品的需求来决定的；前道工序根据后道工序所需的在制品数量和质量进行生产。由此可见，拉式生产可以实时响应实际需求或消耗来执行，是一种由下游向上游提出实际生产需求的生产控制方法，如图3－58所示。其特点在于分散控制、灵活和容易的适应性、关注物料的流动。

图3-58　拉式生产系统

4.精益生产的现场控制技术

在拉式生产系统中，生产指令至下达到最后一道工序，然后通过由后道工序向前道工序领取在制品，逐渐将生产的需求信息从生产工艺路线的下游向上游传递。为了实现对拉式生产过程的控制，丰田公司以“卡片”作为传递信息的载体，在上面标注好工序的生产时间、物料数量、物料要求等，后道工序生产人员将卡片传递给前道工序，让前道工序的生产人员按照卡片上的要求进行生产，从而实现对生产过程的控制。

但是随着MES系统在企业中的应用，传统的纸质“卡片”很快被淘汰，取而代之的是各种电子化看板，是以灯光信号、电子告示板、电视屏幕等形式传递信息的可视系统，这些可视化系统被称为“电子看板”，通过MES提供的可视化电子看板，实现了对生产过程控制的信息化管理。

敏捷制造

三、敏捷制造

敏捷制造（Agile Manufacturing）是通过将高素质的员工、动态灵活的组织机构、企业内及企业间的灵活管理以及柔性的先进生产技术进行全面集成，使企业能对持续变化、不可预测的市场需求做出快速反映，由此获得长期的经济效益。敏捷制造并不意味着改变所有过去的生产过程和结构，而是强调如何利用旧的、可靠的生产过程和生产要素，尽可能少地添加新生产过程，生产出更多更好的新产品。为了实现敏捷制造方式，制造企业的生产系统及其过程应当做到可重构（Reconfigurable）、可重用（Reuse）、可扩充（Scalable），即RRS特性。敏捷制造将成为21世纪制造企业的主导模式。

敏捷制造强调人、组织、管理、技术的高度集成，强调企业面向市场的敏捷性。敏捷性是指企业能够通过复杂的通信基础设施迅速地组装其技术、雇员和管理，以对不断变化和不可预测的市场中的顾客需求做出从容的、有效的和协调的响应。从企业的组织管理角度可以用四个要素来表示企业的敏捷性，即通信连通性、跨组织参与性、生产灵活性、雇员使能性。从企业的综合度量指标看，可以用成本、时间、强壮性、自适应范围四项指标来对企业敏捷性进行综合度量。其中，自适应范围是敏捷性的精华，它不是预先按规定的需求范围建立某过程，而是使企业从组织结构上具有特定的能力策略，它是预测完成变化活动的能力。敏捷制造包含如下丰富的内涵：敏捷制造的出发点是多样化、个性化的市场需求和瞬息万变的经营机遇，是一种“订单生产”的制造方式；敏捷性反映的是制造企业驾驭变化、把握机遇和发明创新的能力；敏捷制造重视充分调动人的积极因素，强调拥有有知识、精技能、善合作、能应变的高素质员工，充分弘扬人机系统中的人的主观能动性；敏捷制造不采用以职能部门为基础的静态结构，而是推行面向产品过程的小组工作方式，企业间由机遇驱动而形成的动态联盟；敏捷制造是通过虚拟制造来实现的。这是制造企业增强产品开发的敏捷性、快速满足市场多元化需求的有效途径。

敏捷制造下MES的基本功能以及地位并没有改变，但其表现的特点与传统MES是有显著差别的。在敏捷制造模式下，车间的功能在制造企业中逐步向分厂制过渡，当车间的任务不能完成时，可直接通过网络在网上寻求合作伙伴，构成一个虚拟车间，另外，车间也可直接接受其他车间或企业的生产任务，作为其他企业的虚拟车间或企业的一部分。在这种虚拟性的企业中，管理模式将由分层递阶向扁平化发展，生产指令不再是由上而下的传达过程，而是由订单驱动来安排各自的生产任务，因此，每个制造单元的相互协调显得越来越重要，业务过程的不断变化要求MES具有良好的“柔性”。

面向敏捷制造的MES具有以下几点特征：

（1）可集成性：实现与不同厂商之间系统的集成以及对企业现有系统的保护。

（2）可配置性：能对工厂新引入的产品，以及不可预料的需求变化进行系统结构上的快速配置，来满足用户不断变化的需求。

（3）可适应性：通过系统良好的重构能力来自动适应变化的工作负荷和条件或者业务过程的改变。

（4）可扩展性：不但可在一个单元内扩展其功能，而且可扩展到其他制造单元以及产品制造生命周期的其他阶段，从而满足各种复杂的制造需求。

（5）可靠性：保证分布式系统的数据完整性、一致性以及虚拟企业信息交互的安全性。