aps之可视化排程

APS高级计划与排程之可视化排程
1. APS基本概念
什么是排程?
一个排程是针对加工过程中,将要发生的不同事件的计划.排程有两个要素:能力和负荷.
能力描述可以工作的能力; 负荷描述已经被使用的能力的数量
资源: 资源可以被细分为:
(1),个人/小组–一个人或一个特别技能的小组
(2),工作中心–一台设备, 工作区域或生产线,它们需要排程, 管理和一样的成本方法
一个工作中心可以有多个单元.
(3)外加工–可以执行外加工服务的供应商
(4),资源组–在同样时间需要的一组资源.或是可以互相替代的资源.
一个资源的能力: 是按照能力的单元.有多少个生产订单可以同时在资源工作.
(1)有限能力: 能力被限制.
(2)无限能力: 能力没有限制或可以通知.
日历: 描述正常工作天数, 开始时间, 班次, 制造设施的在班时间或一个特别的资源
例外日历: 描述区别于正常工作天数开始时间, 班次, 制造设施的在班时间或一个特别的资源
什么是向后排程?
是从最后一个工序和工作的需要的完成日期向后计划每一个加工工序的完成日期
什么是向前排程?
是从第一工序的下达日期按每一个顺序向前计划一开始日期.
生产定单 :一个任务或生产的数量,它们将要在一起生产,共享同样的需要完成日期.
生产定单的要素:
(1),工序. 工作定单可以包括多个有顺序的工序. 是执行加工过程的一任务
工序的要素:
开始日期–工序排程的开始日期
完成日期 -工序排程的完成日期
冻结–保持一个或多个工序在一时间内被固定,不允许自动重排.
并发资源–在执行一个工序时需要多个资源 (例
如. 利用准备和在
机器操作的人.
(2), 物料–采购的物料或半成品.
(3),优先级–在排程过程中,决定哪一个工作订单最
先得到能力处理
(4),下达日期 - “最早允许开始日期” ,针对于向
前排程的工作订单.
(5), 想要日期–工作定单需要完成的日期
(6), 开始日期–工作定单的第一个工序的开始日期
(7), 完成日期–一个完成的工作定单的最后一个工序的完成日期.
产销量–制造企业通过销售,价值减去物料成本和外加工服务的所有金额.它是效率和利润评价.
库存–所有投资原材料和资本设备的开支.
经营费用(OE) –所有保持业务经营,包括那些设施和人工的开支.
Visual 的专利同步排程器–基于用户可选的工厂排程.
排程窗口- 图型显示排程.
产销量窗口–一排程的产销值,是用户定义当前和将来瓶颈的主要工具.
派工单–对每一个车间资源所有固定的和下达的工序的清单
排程资源使用的信息
(1)能力:描述你的可以工作的能力
(2),负荷:负荷描述多少已经分配的能力
一个资源的能力是以能力的单元来表述的在同样的资源同时工作的多少任务.
决定一资源的能力
l班次日历时间(小时/班)
l每班的能力单元(单元/班)
2 排程设置
排程类型: 同步排程器支持两类:有限和无限能力
检查物料可用性: 现有量, 计划可用,零件的得到的提前器
适合容限: 排程算法考虑对给定工序排程的差异时间的百分比.
例如,你设置90,它假设你能完成剩余的10%.排程器就寻找一个可以适合90%的差异的工序.
排程模式
(1), 向后排程: 生产订单的想要日期驱动订单的排程.是从最后一个工序和工作的需要的完成日期向后计划每一个加工工序的完成日期
(2), 向前排程 : 生产订单的下达日期驱动订单的排程.是从第一工序的下达日期按每一个顺序向前计划一开始日期.
工序持续时间:每一个工作订单工序有一计算开始数量,基于满足生产订单的下游工序的需要数量和损耗水平.
计算基于运行时间,运行类型和负荷大小.
资源小时 = (准备小时 x #机器数) + (开始数量 x 运行小时)/件
一个附加因素是移动小时.虽然不会产生负荷,他们却会影响下一个工序的开始. 你可以表达一个有效的工序持续时间:
工序持续时间= 资源小时 +移动小时 = 准备小时 + (开始数量 x 运行小时)/件+移动小时
服务工序(外加工):
工序持续时间 =运送天数
工序提前期
决定工序什么时候开始,这个日期叫工序的“可开始日期” .如果能力是不限制,工序就可以在这个日期开始.但是,它不能在这个日期之前开始,因为之前的工序仍需要时间完成. “可开始日期”也是车间日历的一个功能.日期不包括资源关闭时间.
后排排程:
工序可能开始日期 = 想要完成日期–后续工序持续时间的合计向前排程:
工序可能开始日期 = 下达日期 + 之前工序持续时间的合计
工序重叠
以上公式在没有工序重叠时,才是正确的.
工序的最小移动数量: 可以规定你需要完成工序的多少件或数量,在他们开始满足下一个工序之前.这会造成工序的可开始日期更有利.(迟于一个想后排程,提前一个向前排程).
如, 如果一个工序的结束数量是100,最小移动数量是50, 那么下一个工序可以在之前的工序持续时间的一半开始.假设运行率是一样的.
如果消耗工序运行率快于供应工序,那么,它就迟于一半开始.因为在供应工序完成生产之前,它就不能用完件数.
工序开始日期和状态
当你运行排程器,如果你已经开始(下达)一工序,VISUAL 把状态考虑进去.
VISUAL 考虑完成的数量,针对你需要完成的工序分派剩余时间给结束数量你能首先排程开始的工作订单,或者冻结或不冻结开始工序.
外加工开始日期
w对外加工工序,用服务接受录入/服务状态功能来指明一个日期,当发料给供应商.当运行一新排程,VISUAL 用这个日期来减去运输天数.
w基于你已经从经开始工序的事实,从这个工序的需要的运输天数.
物料提前期
w如果你检查物料可用性,物料就获得提前期进入计算,就像工序提前期.就是说,物料可用量约束工序的开始日期.
w如果你计划对一个物料可用的及时性的工序的开始日期,开始日期不会改变.
例如, 会考虑一具有提前期15天,没有库存物料, 如果当前车间资源负荷会允许工序从今天的5天开始,检查物料可用性推这个工序到15天,也影响所有相关的工序.
在检查物料的可用性,VISUAL 考虑四件事:
1,当前库存水平是否满足需求.
2,在定量的计划接收的采购
3,零件的提前期的最大时间.
4,考虑计划工作订单的预期的物料.
并发资源
如果对一个工序规定准备和运行为并发资源,对这些资源增加平行资源小时需求,VISUAL用那些资源的能力和日历作为主要资源排程.并发资源的日历可以约束主要资源的排程.
间断工序
排程器支持工序的间断排程. 你可以设置一车间资源
以至于VISUA排程间断的工序
当在一单元里,一负荷出现冲突. VISUAL用最小分割尺寸比较运行的排程持续时间.如果排程持续时间是一至少最小分割尺寸,那么,排程器建立一“分割”排程.继续排程直到找到一个选择的“分割”的排程,分离时间,除非有足够成功的工序的持续时间的排程.
每一个排程,脱节的分割是独立的和包含它的自己的准备和已分配的单元.一个分割可以使用不同的单元,相关的使用率,最小/最大设置,具有不同的任何其它分割的单元号.
资源最小和最大
在同样的工序,多个资源单元上平行运行.对每一个工序,你能规定最小单元需要开始的工序.
VISUAL直到至少这是许多同时发生的单元可用时,才对工序排程.
你也可以规定最大资源的能用的工序.如果你不用VISUAL 来用平行的,规定一个最大和排程一个工序,就设置最大为1.
生产订单的优先级
允许你为生产订单设置1-50.当生产订单争夺同样的资源时,你可以决定采用哪个优先级. 尤其对插单业务.
排程类型
你可以标志工序排程的两种类型:
1,排程连续意味着有足够的能力执行整个工序
2,排程间断,你能规定一个最小的分割尺寸.
VISUAL必须在分割符合条件之前,在一个单元上排程一个最小分割作为需要的运行持续时间.
能力类型
你可以标志车间资源两种方法:
1,一般是有限能力
2, 无限能力
日历
为一资源规定三班的每一班的持续时间,7天的资源周日历.日历例外允许你修正你的日历.日历可以被定义为特殊资源和/或特别的
排程.
资源能力
VISUAL 定义给定的资源能力是每一天的每一班可用的小时和有多少个能力单元期间可用. 如, 工作中心有3台机器,每天运行8小时,所以工作中心有24小时的能力.
(如果工作中心预计有3台机器,每天同班运行8小时,机器就有24小时可用.如果有3个任务或更少,总共24小时或更少,那么工作中心的计划是正确的.然而,工作中心的计划不是由于只有三个任务
可以在任何时间运行而不顾持续时间.
VISUAL 可以设置这个作为一班8小时,使用3个能力单元.
这意味你可以排程在给定的时间期间,对最大的3个设备来符合适合的排程,这不同于24小时能力,由一个单元可用24小时.
当你规定能力单元的数量, VISUAL 给每一个分配一个单
元号,用0开始.例如,如果一个钻床资源在第一班有3个能力单元, VISUAL 在单元上,排程工序0,1,2,排程器总是先给0号资源单元的负荷然后1等等).
一些工序时间比在班的时间少
当每一个工序花两小时,你有能力8小时/班和3个能力单元.排程器排程用2小时做12个.
每天: 每一个单元可以做4个/8小时.使用三个平行运行.
班之间的能力变化
考虑同样的例子, 增加一第二班8小时,使用两个能力单元.排程器看到这个工作中心具有最大的3个机器.首先两个班可用16小时(8小时/第一班和8小时/第二班),然后,第三个只有8小时可用(第一班的8小时) .当排程器对这个工作中心加载工序时,它首先研究1号单元的能力(第一个机器).因此,它可以在机器上排到16小时.如果第一机器和第二机器都不可用,排程器用第三台机器,只有这天第一班的8小时可用的第三台机器.
重要的是,注意这个工序剩余的正好是在这个单元为整个持续时间.
意思是工序不适合使用额外的下一天的第二班时间,不管它是否可用.或因为在第二班没有第三个机器.
假设是在开始时你不能移动工序的机器. 或准备时间是.但是,当员工引起的能力变化也许是一个问题.既是如此,一个操作者可以在机器之间移动.你可以提高工作订单的优先级来纠正这个问题.
当排程工序时,如果单元0和单元1有负荷,而单元2没有,排程器从
单元2开始.然而,如果,单元0和1都可用,排程器找到更好的排程在单元0和1选择较好的计划.
在向前排程时,如果遇到较早完成,VISUAL将自动延迟排程的
开始.在向后排程时:如果有较迟的开始,也许由于有更多的能
力,VISUAL选择较早的完成日期
排程的结果:
是决定开始日期和完成日期
对每一个工序,排程决定一个开始和完成日期.第一个工序的开
始日期就是工作订单的开始日期;最后一个工序的完成日期就是工作
订单的完成日期.
VISUAL 可以同时对多个能力单元的资源工序排程.一般来说,
在一特别的资源单元,每一个排程规定开始和结束时间
决定关键路径
是在工作订单里的一组工序,工作订单控制的持续时间的. 这是排程器考虑约束资源的规则.你可以称这个路径“关键路径” .
关键路径工序出现在排程是绿色,如果延迟了关键路径工序是
橄榄色.
同步排程器
是强有力的工具,排程和重排程所有下达的,确定的工作订单,基于完成日期和你定义优先级.你可以为你的客户提供精确的可用和交货期.
w生产计划使用排程器决定几个重要的事情:
w你的确认和下达的工作订单的每一个工序的开始和结束.
w是否,每一个工作中心已经分配给定的能力,来满足这些订单的想要日期.
w什么时候可以增加能力来提高你的交货.
w当你有超出资源能力,你可以用同步排程器建立“what-if”决定能力,负荷,日历设定变化的结果w你可以从报价窗口,订单录入,制造窗口检查计划可用性和工作订单,从报价和客户订单的影响.
在你已经设置和验证车间资源和零件提前期之后,你可以开始排程处理:
排程任务
w 1. 开始排程器.
w 2. 设置同步排程器参数.
w 3. 建立新的排程或激活存在的排程.
w 4. 选择合适的排程选项
w 5. 运行排程.
w查看结果
w 1. 打开排程窗口.
w 2. 加载你建立的排程.
w 3. 查看排程.
APS的算法:
APS的排序方法很多，最常用的有顺排和倒排两种方法，或是将两者混合使用。

计划的逻辑
每一个要进行计划的最终物料订单都具有一个承诺日期，该日期是通过订单承诺功能确定的。

计划器算法的逻辑按照如下方式对每一个订单进行操作：
0,自动识别关键路径
1, 从承诺日期反向开始，并且保留每道工序需要的工作中心的能力和物料。

如果所需要的物料是已经生产的组件，则同样从其需求点开始对其进行反向计划。

如果在此途径结束时，开始日期在计划时间范围的开始或之后，则继续执行下一个订单。

2,如果反向途径失败，则意味着生成的开始日期可能已
经过去，则从计划开始日期保留能力和物料。

如果生成的截止日期在计划时间范围内（虽然有可能在承诺日期之后，）则完成对此订单的计划。

如果反向和正向途径都失败，则不将该订单包括在计划期间内。

案例:
方桌"任务为例。

方桌的工艺路线我们已经给出．
假定现在是6月13日,我们接到两个订单(C001和C002),
各订购方桌100套,交货期分别为6月16和6月17日,为简明起见再假定所有涉及的采购物料都不短缺,且目前所有工作中心资源均未被占用或被计划,我们试着用APS的顺排方法为它们安排主生产计划.
(1),将所有任务按优先级排序,形成任务队列.
APS在处理所有的任务时必须遵循一定的顺序,该顺序取决于一定的规则,主要包括要求完成日期、先到先服务、加工时间、下达日期等，这些规则可以按需要单独使用，也可以组合使用。

为简明起见,我们按订单要求的交货期确定优先级，交货期早的优先级高。

因此任务队列的顺序是C001 - C002。

（2）取第一个任务
计算该各工序占用对应工作中心的工作时间的跨度. （3）APS要求将各个工序放在时间坐标上进行考察，所以首先要计
算出各工序占用对应工作中心的时间跨度.
计算方法是：占用工作中心时间=加工数量/效率。

如下表，我们可以计算出"方桌"任务各工序占用对应工作中心的时间跨度。

代码工序
名称
工作
中心
效率（件
/小时）
加工数
量（件）
占用时间（小时）
1 总
装Shop1
10 100 10
2 加工
桌腿Shop4
50 400 8
3 装配
桌面Shop2
10 100 10
4 加工
面板Shop3
20 100 5
5 加工
面框Shop4
30 100 3.33 （4）确定关键路径
我们利用上表的数据可以作出任务C001的网络图。

我们知道，任务的总时间跨度是由图中的关键路径，即最长路径决定的，因此应该先找出关键路径，确定关键工序，在处理上优先安排资源，才能使计划在整个任务的层次达到最优。

确定关键路径
由图不难找出任务的关键路径是:
开始- 4(加工面板)- 3(装配桌面)- 1(总装)- 完成
如果网络图的节点较多，求解关键路径会比较麻烦，系统会自动完成这项工作。

在制造窗口中,会自动加了粗黑框的工序,就是系统自动求解的关键工序,它们所组成的路径,就是关键路径。

有时候，在网络图上两条或以上路径所用时间完全相同的，就会出现两条以上的关键路径，对于这种情况，通常可以任意选择一条当作关键路径，优先分配资源，其余的视为非关键路径。

当路径之间不存在资源争夺关系（即使用不同的工作中心），各资源的占用情况也相同时，选择哪一条关键路径进行优先处理并不会影响排程的结果，而要是上述条件不满足时，选择不同的关键路径优先处理就有可能得到不同的排程结果。

但这种差异并不明显，是可以接受的。

5）取第一个关键工序
工序4，即"加工面
（6）确定当前工序最早可开始时间
在顺排法中工序的最早可开始时间就是当前时间，如果工序所需物料当前短缺，则应加上该工序所需物料的提前期，如果是加工件就是生产加工提前期，如果是采购就是采购提前期。

由于工序4没有要投入的加工件，而采购件当前不短缺，故最早可开始时间就是当前（6月13日9：00）。

（7）确定资源可用
通过确定当前工序最早可开始时间就可以计算其结束时间，那么该工序的计划就算完成了。

但实际上还有一个重要的问题没有解决：该工序对应的工作中心资源在该时段的状态可用吗？还是已经被别的任务占用？
根据已知，工序4对应的工作中心Shop3未被占用，即状态为"空闲"。

（8）确定工序计划开始时间和计划结束时间
如果该工序对应的工作中心资源在该时段的状态可用，那么工序的计划开始时间和计划结束时间就分别等于最早开始时间和最早结束时间。

如果工作中心资源在该时段已被占用，则我们将当前工序往后移至第一个未被占用的时段，重新确定计划开始时间和计划结束时间
因此工序4的计划开始时刻就是最早可开始时刻，即6月13日9：00。

计划结束时刻为计划开始时刻往后推5个工作小时即6月13日14：00。

需要注意的是，我们这里使用的是"工作小时"，按照工作日历，如果时间跨度超过了当天的工作时间，超过的部分就要从下一个工作日的工作开始时刻接着计算。

（9）设置对应工作中心相应时段的状态为"占用"
设定了计划开始时间和计划结束时间后，要将相应时段相应工作中心资源的状态设为"占用"，以免后面的任务在该时段被重复分配：在本例中，我们需要将Shop3从６月１３日９：００到１４：００的状态设置为"占用"。

（10）转向紧后关键工序
一个工序的紧前或紧后工序可能不止一个，但我们此处先考虑关键路径上的紧后工序，按照我们在第４步中介绍的方法，这最多只会有一个。

安排的方法和前面（３）～（６）是一样的。

该过程是一个循环，直到当前任务中所有的关键工序都已被安排。

完成对订单C001的关键工序的排程
（11）转向非关键工序
在完成了关键工序的排程后，当前任务的总时间跨度就已经被确定了，接着系统开始转向当前任务的非关键工序。

非关键工序的安排在时间上可以有一定的松动，即只要在其紧后工序开始之
前结束，并且在其紧前工序结束之后才开始就可以了。

因此对非关键工序的排程，我们至少可制定两种规则：
（1）紧前工序结束后立刻开始本工序；
（2）本工序开始前紧前工序刚完成。

系统有时可以让用户选择遵循规则（1）或（2），如果选择规则（2），则相当于关键工序顺排，非关键工序倒排。

至此，我们完成了任务C001的排程。

我们可以看到，Shop4对应的两个工序为非关键工序，在这里采用的是规则（2）。

完成对任务C001的排程
该过程是一个循环，直到当前任务所有的非关键工序都已被安排。

（12）转向任务队列中下一个任务,完成了C001所有工序的排程后，系统转向任务C002。

同样，先安排关键工序，并且也是首先安排工序（4）。

我们注意到，此时工序（4）的最早可开始时间同样是6月13日9：00，但Shop3在该时段已被标记为占用，于是系统将当前工序的计划开始时刻移动到下一个未被占用时段的开始时刻即6月13日14：00，以此为基准往后推5个工作小时得到计划结束时刻即6月14日11：00。

完成对任务C001的安排后,系统开始对任务C002进行排程,同样也是由关键工序开始.
完成对任务C001的安排后,系统开始对任务C002进行排程,同样也是由关键工序开始.
在当前的资源条件下，任务的累计提前期不能满足交货期的情况下，顺排法会通过推迟部分或全部工序的加工来解决，例如图中Shop1对应的被标为红色的两个工序（即C001的工序（1）和C002的工序（1）的计划就是被延期加工的情况。

虽然我们并不希望交货被延迟，但这却是现实约束下的一个可行的方案。

倒排法
倒排法与顺排法方法相似但方向相反，从交货期或指定的完成时刻开始，将各工序计划逆时间顺序向前排程。

如图，假如我们将订单C001的交货期定为6月21日，那么系统将会从来6月20日工作时间的最后一刻即17:00开始向前排程,结果我们得到的计划是最早开始的工序即工序(4)在6月15日16:00开始.
倒排的特点是在满足完交货期的情况下,加工尽可能迟开始,这就是
符合JIT的思想的。

倒排法的问题是当累计提前期不能满足交货期时,按照刚才的算法将会导致某些工序的开始时间被安排到了"从前"，即计划开始时刻早于当前时刻，显然这是不可行的。

综合应用
从以上的介绍我们可以看到，顺排法与倒排法各有利弊，在实际的应用中,有的系统会根据情况自动采用其中哪种方法。

例如，当某任务累计提前期不能满足交货期时,系统自动对该计划各工序顺排,以便得出一个可行的计划;而相反当累计提前期可以满足交货期时,系统自动对该计划各工序进行倒排,以符合JIT的原则。

此外，有的系统还允许对关键工序采用顺排的方法，而对非关键工序采用倒排的方法，在保证计划的可行性和符合JIT之间采取一种折中的方法。

VISUAL 排程选项
同步排程器
获得专利的有限排程引擎, 同时检查资源和物料的可用
鼓缓冲绳
基于TOC的排程和执行系统
VISUAL Easy Lean
针对MTO,MTS的简单市场拉动系统的及混合模式运作
此文摘自朱江先生等著的<<企业资源计划>> 新书,在此深表感谢.。