生产信息一体化管理研究

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APS是基于供应链管理和约束理论的先进计划与调度系统，吸收了大量数学模型、优化及模拟技术、智能优化算法。当出现改变时，APS考虑整个供应链，同时检查能力约束、原料约束、运输约束、资金约束等，对各种约束进行模拟分析，自动识别潜在瓶颈，提高资源综合利用率，找出最佳解决方案，保证供应计划实时有效。APS还能及时响应客户要求，快速制订同步生产计划，提供精确交货期，减少库存，提高企业信息管理水平。AMR调查发现［7］，APS投资收益率高达300%，称APS是复杂商务环境下革命性的企业信息管理工具。因此，高技术含量的APS正成为支持企业协同运作的主要信息技术，ERP与APS融合是未来制造业信息技术的发展方向［8］。制造执行系统(MES)是根据APS的排程计划执行人员、设备、物料的工作计划，并实时反馈。APS是IT架构的核心，起决策支持作用，同时也是数据流、信息流必经之处，整合所有模块。它直接影响所有模块的流程，改变各部门的业务驱动方式。ERP与MES系统集成需要实现生产任务监控、限额发料、信息流的系统间传递。MES对生产过程实时监视、诊断和控制，实时排产，完成生产单元整合优化，对物料、能量、设备、资金、人力进行监测、分析、平衡、控制，实现从订单下达到产品交付整个生产过程的优化管理。这种对状态变化的迅速响应使得MES能够减少无效活动，有效指导工厂的生产运作过程，从而使其既能提高工厂的及时交货能力、提高物料的流通性，又能提高生产回报率，使整个企业有一个自上而下、无缝连接的信息交互平台。自动执行计划层制定的MPS，从收集的实时数据中提取ERP系统所需的正确信息，使企业中需要相互联系的各信息系统和以产品生产为纽带的各部门紧密协作，使企业获得最大效益，从而解决生产与计划之间的“信息断层”问题。ERP与MES系统的集成提高了生产管理的适应性，增加了底层生产过程的信息流动，提高了生产管理的实时性和灵活性，使企业内部信息传递顺畅，对市场变化做出快速响应［9］－［12］。ERP的高级计划系统和MES的作业调度模块共同构成的产销一体化计划系统可保证ERP与MES的衔接与协调。因此，ERP与MES的系统集成首先是信息集成，其次才是功能集成。MES与生产控制系统(PCS)之间的信息交互能保证产销协同，MES还向底层控制系统生产指令信息及生产线运行的各种参数，即MES与PCS集成之后，MES即时在线监控车间各设备的运作情况，生产工艺管理也可通过MES的产品和质量信息进行实时优化。ERP/MES/APS/PCS集成，将数据信息从产品级取出，穿过操作控制级，送达管理级的连续信息流，能实现生产信息高度集成，为企业带来巨大经济效益(见图3)。其优势有:(1)适应精益生产的需要［13］－［14］。企业的资源是有限的，而每个企业的资源配置、瓶颈和使用情况都各不相同。而APS、MES能提供全面计划资源约束及生产能力限制，并根据需要及时调整约束，产生动态目标计划，其约束包括资源工时、物料、加工顺序等。APS技术以能力约束为计算依据，自动产生现在与将来的、可视化生产计划，不再以大规模生产模式下的无限能力模型作为计算依据，更能够适应精益生产的需要。APS还能对延迟订单进行准确管控。(2)灵活改变工序计划编排。APS可以实时、动态地进行再调度，实现生产计划的反复运算或可选方案的评估，直至得到可行或可获利的生产计划。由于这些系统通常不存在数据库查询和存取的问题，APS的反复运算可以很快完成。相对于传统ERP的BOM模式下重新修改MPS、重新产生优先级计划与能力计划再调整方法，APS无论在灵活性，还是在时间性上都具有很大的优势［15］。(3)实现对中间品信息的精细管理。ERP、APS、MES为企业建立动态的生产工艺流程模型，紧密连接工序、资源与物料，易于获取中间品的位置、数量及质量信息等，对中间品实施有效的精细管理。(4)提供用户最需要的决策支持信息。APS基于企业实际能力进行实时生产调度，调度方法具有动态性和应急性，从而确保为ERP用户提供最需要的决策支持信息。(5)具有计划优化能力。APS、MES的生产信息管理技术通过优化算法，自动给出最优生产计划以及相应的MRP，不像传统的ERP—BOM模式在优先级计划与能力计划之间做手工调整，然后人工选出相对较优的计划。因此，生产信息的一体化集成管理模式降低了生产计划对于人工确认、调整的依赖程度，弱化了计划员能力对计划质量的影响程度。它可以通过生产工艺路径、订单和能力等输入信息自动生成一个优化的、符合实际的详细生产计划，并自主评估计划的优劣性。(6)满足企业成本管控需求。ERP、MES、APS、PCS系统间信息即时交互，使得管控人员及时且准确地获取采购、销售、生产过程中的异常信息，发现突发问题，有效实施干预指导。

对于大多数的MTO企业，车间订单的计划与执行情况决定了生产物流的速度和效率，从而影响整个供应链运作的速度和质量。利用APS和MES等先进的企业生产信息管理模式和信息管理系统，可以优化企业车间生产管理和调度算法，改变企业传统的生产信息管理模式来提高生产效率，降低库存，加快交货，进而快速响应市场需求，是提高企业竞争力的理想方法。构建ERP、SCM、MES、PCS一体化集成的信息系统架构，可以在业务流程优化的基础上，优化生产计划、车间作业计划及其执行控制，最终提高供应链的敏捷性。目前，需求拉动的环境下，制造商应具备编制动态生产计划的能力，生产过程、PDM、IT系统和基础设施要无缝对接且实时运作，智能、协同、全局、集成是ERP生产信息管理模块的发展趋势。无论APS、PCS，还是MES，都需要与ERP系统进行实时信息交互和共享。因此，企业实施生产信息化必须综合考量供应链，检查各品牌ERP、APS、PCS与MES的特性，结合自身特点及管理目标做出理性选择。

本文作者：孔令夷工作单位：西安邮电大学管理工程学院