APS системы

APS (сокр. от англ. Advanced Planning & Scheduling - синхронное планирование и оптимизация) – система планирования и управления производством, которая включает в себя две части: планирование производства и снабжения и диспетчеризацию производства.

Первая часть метода APS похожа на алгоритм MRP II. Существенное отличие заключается в том, что в системе APS согласование материалов и мощностей происходит не итеративно, а синхронно, что резко сокращает время перепланирования. Системы типа APS позволяют решать такие задачи, как "проталкивание" срочного заказа в производственные графики, распределение заданий с учетом приоритетов и ограничений, перепланирование с использованием полноценного графического интерфейса. Это особенно актуально для позаказного производства, а также в случаях жесткой конкуренции в сроках выполнения заказа и необходимости точного соблюдения этих сроков.

Вторая часть метода APS - диспетчеризация производства, с возможностью учета различного рода ограничений, с элементами оптимизации.

Относительно систем класса ERP, APS служит надстройкой, которая расширяет и заменяет их функциональность в части планирования. При этом APS пользуется информацией, содержащейся в транзакционной части ERP (история продаж, информация о фактических заказах клиентов, остатках товаров на складах и др.). В качестве источника информации о состоянии запущенных производственных заказов и мощностей могут выступать MES-системы (Manufacturing Execution Systems - системы оперативного контроля за производственным процессом, которые имеют собственный модуль детальной оптимизации ODS, используемый диспетчером для расчёта и коррекции текущих внутрицеховых производственных расписаний). По завершении процесса планирования APS-система передаёт соответствующие результаты, такие как заказы на производство, закупку и перемещение, прогнозы и т. д., в ERP- систему.

В настоящее время существует несколько коммерчески-доступных APS алгоритмов: сетевые модели, имитационные, модели мат. моделирования (моделирование с использованием нейронных сетей, с помощью линейного программирования и т.п.), оптимизационно-сетевой и т.п.

Начальные данные:

- план производства/прогноз/заказы клиентов.

- спецификации и пооперационные техпроцессы производимых изделий,

- уровень запасов по складам и местам складирования,

- ожидаемые приходы от поставщиков и из производства, ожидаемые отгрузкипотребителям,ресурсы и группы ресурсов.

APS алгоритм использует для расчета принципиально отличную от MRP, реальную модель предприятия. Это не абстрактные и жестко-определенные рабочие центры (участки) с одинаковыми машинами в нем, которые, как правило, должны соответствовать рабочим участкам и не могут быть «размазаны» по нескольким цехам или всему предприятию, а реальные ресурсы завода, т.е. люди, станки или группы оборудования, площади, инструменты и оснастка и т.д. В отличие от классической MRP, ресурсы APS алгоритма (оптимизационно-сетевая модель) могут иметь дополнительные качественные атрибуты, такие как квалификация рабочих или их разряд, характеристика оборудования или инструмента, например, «старый», «новый», где «старость» оборудования может определяться например реальной группой точности или скоростью обработки. Также для каждого ресурса может быть определен свій график работы, и ресурсы могут быть объединены в группы ресурсов, что является приблизительным аналогом рабочих участков (рабочих центров) MRP-модели. Более того, ресурсы могут быть объединены в группы ресурсов, также имеющих вполне реальное название («токари 2-го разряда», «токари 6-го разряда» - см. выше). В случае отсутствия для персонала предприятия разрядной сетки может использоваться своя, которая реально существует на каждом предприятии. Один из примеров – стаж работы. При таком определении ресурсов нет необходимости определять альтернативные маршруты, достаточно определить возможные варианты групп ресурсов, составляющие которых и будут последовательно перебираться при планировании. При этом будет проверяться и их одновременная доступность во времени, например для дневной или вечерней смены.

Формирование плана производства или плана отгрузки по заказам клиентов с использованием APS алгоритма будет следующим.

Шаг 1. Расчет потребностей в материалах. Определение самой ранней даты начала работ, даты закупок и даты отгрузки/даты выпуска готового изделия.

Расчет производится по алгоритму MRP, но с двумя существенными отличиями.

1. Расчет идет не для всех объектов всех изделий базы данных одного уровня вложенности, а для всех компонентов каждого «головного» изделия, потребность в котором на определенную дату может определяться планом производства, заказом клиента или прогнозом спроса. Т.е. сначала берется первое (в соответствии с определенным правилом выбора) изделие, и рассчитывается «сверху-вниз, из будущего в прошлое», затем второе и т.д. пока для всех изделий потребности в материалах не будет рассчитаны. Именно за счет этого достигается возможность рассчитывать ожидаемые даты завершения каждого конкретного заказа клиента или производственного задания.

2. В случае если даты начала производства/закупки некоторых деталей/материалов оказываются в прошлом (система «наталкивается» на сегодня - см. рис.) метод планирования меняется. Последовательно берутся элементы с датами начала работ раньше сегодня, и методом планирования вперед от сегодня определяется новая дата завершения производства или дата поставки от поставщика.

Шаг 2. Определение дат начала/завершения работ с учетом загрузки существующих ресурсов.«Проталкивание», т.е. планирование «снизу-вверх, из прошлого вперед».

1. После определения даты начала работ по производству/закупке самого первого в технологической цепочке материала/детали, методом планирования вперед от самой ранней даты производства/закупки, последовательно, начиная с первой, определяются даты и время начала, завершения каждой операции с учетом ограниченной загрузки ресурса из заданной группы ресурсов. Если в заданный диапазон времени свободной мощности на данном ресурсе недостаточно (все рабочие/единицы оборудования загружены, либо недоступны инструменты):

1) по заданным в системе правилам из определенной для этой операции группы ресурсов подбирается доступный ресурс, операция переопределяется для него,

2) если такого ресурса нет, все операции данной детали последовательно переносятся в ближайшее свободное временное «окно» первого свободного ресурса. Таким образом, определяются даты начала/завершения каждой операции для производства данного компонента или готового изделия.

2. Действия по п.1. выполняются для всех деталей по уровням, начиная с самого нижнего. Таким образом определяется дата начала работ производства следующего, по технологической цепочке, изделия (берется самая поздняя дата окончания работ).

3. Действия по пп 1–2 выполняются по всей структуре изделия снизу – вверх, пока не будет определена итоговая дата готовности конечного изделия.

Шаг 3. Сокращение общего времени производства. «Вытягивание», т.е. планирование «сверху–вниз, из настоящего в прошлое».

К определенной выше дате итогового окончания работ «подтягиваются» даты производства/ закупок всех деталей/материалов рассматриваемого изделия с учетом загрузки ресурсов, т.е. для деталей/материалов нижнего уровня переопределяются даты начала/завершения работ на более поздние (в общем случае).

После завершения цикла планирования для одного изделия, такое же планирование выполняется для следующего изделия из производственной базы данных. При этом потребности в материалах, зарезервированных под первое изделие потребляются только если в них есть избыток (производство с учетом минимальной партии), а при расчете времени с учетом загрузки ресурсов, плановая загрузка нового расчета «накладывается» на созданную предыдущим расчетом. Далее, осуществляется планирование для следующего изделия и т.д.

В зависимости от программной реализации алгоритма, расчет может производиться как для одного изделия (по конкретному производственному заданию или под заказ клиента), так и для всех изделий базы данных, как с общим обнулением загрузки и сохранением зарезервированных материалов, так и нет.

В режиме «одиночного» планирования (необходимо для предприятия, работающего под заказ) каждый заказ рассчитывается сверху-вниз, накладывая свои потребности на спланированные ранее.

В режиме общего перепланирования для всего горизонта планирования обнуляются все спланированные ранее потребности (кроме запущенных в производство заданий), выбирается последовательность объектов к планированию (план, производственные задания, потребности в пополнении страхового запаса, прогноз спроса, заказы клиентов и т.д.). Далее, по алгоритму, описанному выше, последовательно планируется один за другим выбранные изделия.

При таком перепланировании даты завершения спланированных ранее, но не выпущенных в производство заданий могут измениться («съехать» вперед). Однако общий план, тем не менее, будет реальным.

Вторая часть метода – оптимизация производства. Оптимизация производства выполняется для спланированных и/или уже запущенных производственных заданий с учетом всех «узких мест». При этом в большинстве систем существует возможность накладывать на процесс оперативного управления производством ряд ограничений. Наиболее распространенные оптимизационные алгоритмы: совмещение производственных партий из расчета сбора оптимальной для запуска в производство партии, составление последовательности выполнения производственных заданий, из расчета оптимизации подготовки оборудования (например, при покраске изделия разными цветами последовательность выполнения заданий будет от светлых тонов к более темному, для сокращения действий по промежуточной чистке оборудования) и т.д.

Дата добавления: 2014-01-05