一、ERP改變中國(guó)
幾年前，金蝶董事局主席徐少春撰寫了《ERP改變中國(guó)》。的確，這本書出版之前的幾年中，中國(guó)企業(yè)界開(kāi)始認(rèn)識(shí)并運(yùn)用ERP（企業(yè)資源計(jì)劃）提高企業(yè)的管理水平。一時(shí)間，ERP似乎成了企業(yè)管理的代名詞。ORACLE、SAP、i2等一批外國(guó)品牌的ERP大舉進(jìn)攻占領(lǐng)了中國(guó)的主要市場(chǎng)。
同時(shí)，ERP在企業(yè)的實(shí)際運(yùn)作中開(kāi)始出現(xiàn)了種種問(wèn)題。“上ERP是找死，不上ERP是等死”，洋產(chǎn)品開(kāi)始水土不服。
本來(lái)，這個(gè)現(xiàn)象并不是ERP本身的問(wèn)題。任何企業(yè)信息化都要依照自身的基礎(chǔ)條件來(lái)實(shí)施。不能想象，當(dāng)一個(gè)企業(yè)連物料都亂擺放，各種數(shù)據(jù)都不準(zhǔn)確的情況下，ERP能夠發(fā)揮作用改變企業(yè)的管理水平。
于是，ERP在企業(yè)實(shí)施中的切換和磨合期非常漫長(zhǎng)，等全部就緒了，才發(fā)現(xiàn)，與企業(yè)實(shí)際管理的預(yù)期目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)。ERP對(duì)于財(cái)務(wù)、進(jìn)銷存、人事薪金管理功能非常好，但對(duì)于生產(chǎn)管理的功能幾乎為零。其實(shí)，這完全錯(cuò)怪了ERP。
ERP從最初的出現(xiàn)就不是針對(duì)生產(chǎn)管理的。它依據(jù)的管理原則是：清晰的現(xiàn)狀，未來(lái)可能的趨勢(shì)。它最大的貢獻(xiàn)在于企業(yè)現(xiàn)狀管理的信息透明、準(zhǔn)確。因此，對(duì)于企業(yè)信息化的建設(shè)，ERP的基礎(chǔ)地位毋庸置疑，無(wú)可替代。關(guān)鍵的問(wèn)題在于，我國(guó)企業(yè)的制度建設(shè)相對(duì)滯后，管理模式陳舊，所以中國(guó)企業(yè)ERP的實(shí)施，注定要在斗爭(zhēng)中進(jìn)行。但這不是ERP本身的原因，而恰恰是企業(yè)的現(xiàn)實(shí)發(fā)展與ERP的革新管理思想不相適應(yīng)的一面。
ERP對(duì)于生產(chǎn)管理的缺陷是天生的，它出生之初的目的就是為了上層管理者服務(wù)的。
ERP中的生產(chǎn)部分一般由如下幾大模塊構(gòu)成：MPS（主生產(chǎn)計(jì)劃）、MRP （物料需求計(jì)劃）、MOM（生產(chǎn)訂單管理）、SFC（車間現(xiàn)場(chǎng)管理）。由于ERP是基于無(wú)限產(chǎn)能，并且是以訂單向后“推出”的計(jì)劃，所以無(wú)法給出生產(chǎn)詳細(xì)計(jì)劃準(zhǔn)確交期詳細(xì)的排產(chǎn)安排以及物料需。
ERP生產(chǎn)管理模塊（MPS、MRP、MOM、SFC）提供的就是一個(gè)非常粗略的計(jì)劃與生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)采集統(tǒng)計(jì)功能，無(wú)法滿足用戶實(shí)際的生產(chǎn)流程控制。必須一個(gè)計(jì)劃層和控制層之間的執(zhí)行環(huán)節(jié)。于是，生產(chǎn)管理的任務(wù)當(dāng)然地由MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）來(lái)完成了。
二、承上啟下靠MES
MES(Manufacturing Execution System)制造執(zhí)行系統(tǒng)的理念起源于上個(gè)世紀(jì)90年代，MES軟件在最近若干年才逐漸成熟。MES是在公司的整個(gè)資源按其經(jīng)營(yíng)目標(biāo)進(jìn)行管理時(shí)，為公司提供實(shí)現(xiàn)執(zhí)行目標(biāo)的執(zhí)行手段，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)連接基本信息系統(tǒng)的理論數(shù)據(jù)和工廠的實(shí)際數(shù)據(jù)，并提供業(yè)務(wù)計(jì)劃系統(tǒng)與制造控制系統(tǒng)之間的通信功能。
近十多年來(lái)，中國(guó)通過(guò)863 CIMS項(xiàng)目應(yīng)用的研究和推廣，大大提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，使中國(guó)的制造業(yè)水平上了一個(gè)嶄新的臺(tái)階。“十五”期間，國(guó)家863項(xiàng)目研究將MES作為重點(diǎn)研究課題，流程工業(yè)領(lǐng)域MES成為技術(shù)研究的突破口。
在離散型制造企業(yè)如何應(yīng)用MES系統(tǒng)？在工廠底層自動(dòng)化完善的車間或工廠，實(shí)施MES比較容易。但是目前中國(guó)制造企業(yè)底層自動(dòng)化都不完善，通過(guò)自動(dòng)化返回信息進(jìn)行生產(chǎn)控制不可能一步到位，必須根據(jù)底層自動(dòng)化水平的提高，局部完善。目前實(shí)施MES的實(shí)時(shí)生產(chǎn)信息必須有人工收集與輸入。要充分發(fā)揮執(zhí)行層MES的作用，必須加強(qiáng)底層（控制層）的基礎(chǔ)建設(shè)。
三、我們需要MES做些什么呢？
出現(xiàn)用戶產(chǎn)品投訴的時(shí)候，能否根據(jù)產(chǎn)品號(hào)碼追溯這批產(chǎn)品的所有生產(chǎn)過(guò)程信息？能否立即查明它的：原料供應(yīng)商、操作機(jī)臺(tái)、操作人員、經(jīng)過(guò)的工序、生產(chǎn)時(shí)間日期和關(guān)鍵的工藝參數(shù)？
同一條生產(chǎn)線需要混合組裝多種型號(hào)產(chǎn)品的時(shí)候，能否防止工人部件裝配錯(cuò)誤、產(chǎn)品生產(chǎn)流程錯(cuò)誤、產(chǎn)品混裝？
過(guò)去12小時(shí)之內(nèi)生產(chǎn)線上出現(xiàn)最多的5種產(chǎn)品缺陷是什么？次品數(shù)量各是多少？
目前倉(cāng)庫(kù)以及前工序、中工序、后工序線上的每種產(chǎn)品數(shù)量各是多少？要分別供應(yīng)給哪些供應(yīng)商？何時(shí)能夠及時(shí)交貨？
生產(chǎn)線和加工設(shè)備有多少時(shí)間在生產(chǎn)，多少時(shí)間在停轉(zhuǎn)和空轉(zhuǎn)？影響設(shè)備生產(chǎn)潛能的最主要原因是：設(shè)備故障？調(diào)度失誤？材料供應(yīng)不及時(shí)？工人培訓(xùn)不夠？還是工藝指標(biāo)不合理？
能否對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，精確區(qū)分產(chǎn)品質(zhì)量的隨機(jī)波動(dòng)與異常波動(dòng)，將質(zhì)量隱患消滅于萌芽之中？
能否廢除人工報(bào)表，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)每個(gè)過(guò)程的生產(chǎn)數(shù)量、合格率和缺陷代碼？
這些就是需要MES解決的主要問(wèn)題。
現(xiàn)代企業(yè)的目標(biāo)是追求精益生產(chǎn)，也就是通過(guò)減少資源浪費(fèi)以最小投入實(shí)現(xiàn)最大產(chǎn)出的生產(chǎn)理念以及以具有最優(yōu)質(zhì)量和最低成本的產(chǎn)品，對(duì)市場(chǎng)需求做出最迅速的響應(yīng)的理念。MES是實(shí)施精益生產(chǎn)必須的環(huán)境條件。為了達(dá)到精益生產(chǎn)，MES必須實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制、統(tǒng)計(jì)、分析各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)全部細(xì)節(jié)，這也是MES的主要功能。
計(jì)劃調(diào)度是精益生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，很多MES的生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度模塊功能非常有限，不能有效化解，以至于很多企業(yè)不得不使用Excle表格去應(yīng)付精確排產(chǎn)的重任。
首先是生產(chǎn)需求的隨機(jī)性，生產(chǎn)需求發(fā)生變化時(shí)，人工生產(chǎn)排程將十分困難；同時(shí)，當(dāng)生產(chǎn)瓶頸無(wú)法預(yù)測(cè)時(shí)，人工排程很難操作，資源不得充分利用，訂單不能按期交付。尤其是，當(dāng)小批量、多品種、工序復(fù)雜的離散型制造業(yè)企業(yè)矛盾極其突出。人們于是急切地轉(zhuǎn)向求助更加強(qiáng)有力的精益生產(chǎn)解決方案：APS。
APS就是高級(jí)計(jì)劃排程。APS應(yīng)該說(shuō)本來(lái)是MES的一個(gè)模塊，也許是因?yàn)閮?yōu)化排產(chǎn)太重要了，技術(shù)門檻太高了，才拿出來(lái)單獨(dú)作為一個(gè)功能軟件使用。APS要滿足資源約束，均衡生產(chǎn)過(guò)程中各種生產(chǎn)資源；要在不同的生產(chǎn)瓶頸階段給出最優(yōu)的生產(chǎn)排程計(jì)劃；要實(shí)現(xiàn)快速排程并對(duì)需求變化做出快速反應(yīng)。
企業(yè)的難題：
訂單——企業(yè)是否滿足隨機(jī)的訂單需求？怎樣排產(chǎn)才能完成訂單？
產(chǎn)能——企業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)能很高，就是產(chǎn)量上不去，機(jī)器、人員忙閑不均，生產(chǎn)成本居高不下。
調(diào)度——在排滿計(jì)劃的車間，調(diào)度指令牽一發(fā)而動(dòng)全身，一個(gè)插單、一個(gè)工序，后面一連串的計(jì)劃都要調(diào)整。誰(shuí)能預(yù)見(jiàn)未來(lái)的狀況？誰(shuí)能做出快速準(zhǔn)確判斷？誰(shuí)能平衡計(jì)劃、生產(chǎn)、物流部門的矛盾？
庫(kù)存——怎樣在最小庫(kù)存的時(shí)候保證生產(chǎn)的需要和按時(shí)交貨？
企業(yè)調(diào)度天天都在均衡這些問(wèn)題，但總是按下葫蘆浮起瓢。解決問(wèn)題必須依賴計(jì)算機(jī)優(yōu)化排程。那么優(yōu)化的計(jì)劃排程和手工排程有多大的區(qū)別呢？
MESA的調(diào)查數(shù)據(jù)給出：
需求完成率（Demand Fulfil Rate)，提高20%
客戶滿意（Customer Satisfaction）提高
整個(gè)車間半成品庫(kù)存（WIP），減少30%
勞動(dòng)力成本（Labor cost），減少10%
平均生產(chǎn)周期（Average Cycle Time），減少30%
機(jī)器利用率（Machine Utilization），增加20%
當(dāng)前人民幣對(duì)外升值對(duì)內(nèi)貶值、人工成本上升、企業(yè)利潤(rùn)銳減。一些制造業(yè)企業(yè)已經(jīng)到了生死存亡的緊要關(guān)頭！從上面數(shù)據(jù)可以看出，企業(yè)為提高生產(chǎn)效率求助于APS已經(jīng)非常現(xiàn)實(shí)。
優(yōu)化排程難嗎？
不能小看僅僅是一個(gè)車間一個(gè)工廠的計(jì)劃排程問(wèn)題，從學(xué)術(shù)上講，這是一個(gè)大系統(tǒng)、復(fù)雜系統(tǒng)的優(yōu)化問(wèn)題。
排程就是排序，就是先做什么，后做什么的問(wèn)題。但是你可以這樣想象，從現(xiàn)在起，幾百大小設(shè)備、幾百人同時(shí)要做各種任務(wù)，怎樣才能在各種約束（設(shè)備能力、人員、時(shí)間、場(chǎng)地、物料等）條件下以及隨時(shí)可能發(fā)生變化（動(dòng)態(tài)）的，實(shí)現(xiàn)多個(gè)目標(biāo)（交貨期、設(shè)備有效使用率、最低成本等）？
舉一個(gè)簡(jiǎn)單排序例子：假設(shè)計(jì)算機(jī)每秒可處理1,000,000序列，我們希望構(gòu)建一個(gè)最優(yōu)調(diào)度系統(tǒng)，9個(gè)jobs可以不到一秒鐘就完成，11個(gè)則要一分鐘，如果給定20個(gè)jobs，找出最優(yōu)的排程則需要77147年！實(shí)際計(jì)劃調(diào)度問(wèn)題會(huì)涉及上百臺(tái)設(shè)備，上千個(gè)訂單（jobs），可見(jiàn)大系統(tǒng)優(yōu)化排程問(wèn)題非常復(fù)雜。當(dāng)然，人們不會(huì)以窮舉的方法傻算的。
統(tǒng)籌學(xué)家、計(jì)算機(jī)專家們多年來(lái)一直在為解決大系統(tǒng)的優(yōu)化尋找一種快速方法。統(tǒng)籌法、啟發(fā)式、規(guī)則法、仿真法、遺傳基因法等等，這些算法對(duì)一些特定的需求都有各自的特點(diǎn)，有些“算得快”，但結(jié)果不是最優(yōu)解，有些收斂極慢不實(shí)用。甚至學(xué)術(shù)理論界都曾懷疑有沒(méi)有最優(yōu)解。直到前幾年，美國(guó)的一位應(yīng)用數(shù)學(xué)家(LEYUAN SHI)發(fā)明了分割嵌套（NP）算法，證明生成馬克夫鏈，實(shí)現(xiàn)全局收斂，并可以給出離最優(yōu)解的置信區(qū)間。這成為解決大系統(tǒng)復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)題的一條捷徑。
五、APS行業(yè)現(xiàn)狀
APS在流程企業(yè)有許多成功應(yīng)用，特別是與MES模塊集成應(yīng)用。流程業(yè)如鋼鐵，化工等計(jì)劃調(diào)度問(wèn)題相對(duì)簡(jiǎn)單，因此，優(yōu)化排程容易實(shí)施。
APS在離散制造業(yè)，由于排程問(wèn)題的復(fù)雜性，幾乎目前所有的APS系統(tǒng)都采用規(guī)則或啟發(fā)式算法。規(guī)則法或啟發(fā)式算法最大優(yōu)點(diǎn)就是能快速得到一個(gè)可行的排程結(jié)果，但是無(wú)法保證最優(yōu)解，也無(wú)法量化排程結(jié)果。對(duì)于簡(jiǎn)單的流程，較少的訂單，不論什么算法得到的結(jié)果相差無(wú)幾。復(fù)雜的排程問(wèn)題，是否具有優(yōu)化功能其結(jié)果將有很大差異。
先進(jìn)計(jì)劃排程（APS）的核心就是“先進(jìn)”二字。否則只剩下計(jì)劃排程了。大量研究數(shù)據(jù)表明：由規(guī)則法或啟發(fā)式法得到的排程結(jié)果距離最優(yōu)排程可相差30％－150％。以最少延遲訂單為目標(biāo)，優(yōu)化與否的APS在處理100個(gè)訂單時(shí)，可能總有30個(gè)在延遲交貨，日積月累，對(duì)企業(yè)是很大的損失。由于優(yōu)化算法技術(shù)門檻的限制，目前中國(guó)市場(chǎng)上絕大多數(shù)“APS”產(chǎn)品由于“算不出來(lái)”，不得不加入很多人工干預(yù)（例如：人為制定了很多規(guī)則，而這些規(guī)則本身可能就是不優(yōu)的）或者忽略一些問(wèn)題。
從價(jià)格上來(lái)說(shuō)，APS的價(jià)格從一兩萬(wàn)元到一兩百萬(wàn)。簡(jiǎn)單算法的低端產(chǎn)品對(duì)于一些流程簡(jiǎn)單的小型企業(yè)，從手工排產(chǎn)過(guò)渡到APS排產(chǎn)，應(yīng)該說(shuō)是一個(gè)進(jìn)步，也起到了輔助的決策作用。很多企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)極其復(fù)雜。APS是企業(yè)管理軟件中技術(shù)含量最高的產(chǎn)品，APS的應(yīng)用可以提高企業(yè)生產(chǎn)效率百分之幾到百分之幾十。從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度，真正具有優(yōu)化排程的APS的價(jià)格定位應(yīng)該至少在幾十萬(wàn)以上。這說(shuō)明，中國(guó)的APS的市場(chǎng)和技術(shù)都不成熟。
六、企業(yè)需要什么樣的APS?
APS（先進(jìn)計(jì)劃排程）是企業(yè)管理軟件，它具有高度智能的生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度功能，可以在多任務(wù)的復(fù)雜條件，并存在著諸多約束條件的生產(chǎn)流程中，最充分地利用企業(yè)的資源條件，找到最佳的調(diào)度排程結(jié)果。APS的核心是具有尋找最優(yōu)結(jié)果的優(yōu)化運(yùn)算引擎。
在實(shí)際生產(chǎn)中，離散型的工業(yè)企業(yè)（小批量，多品種，訂單變化大），任務(wù)、資源復(fù)雜，約束條件很多，工序流程復(fù)雜，并且完全是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程。企業(yè)需要的就是在可以容忍的時(shí)間內(nèi)（例如10分鐘）排出一個(gè)最優(yōu)化的調(diào)度計(jì)劃。并且這個(gè)排程計(jì)劃的優(yōu)化程度是可以判斷和量化的，同時(shí)還可以預(yù)測(cè)對(duì)今后的影響（比如可以看到三個(gè)月后的情況）。
APS不僅僅具有強(qiáng)大的排程運(yùn)算功能，還應(yīng)該可以把專家領(lǐng)域知識(shí)量化，自動(dòng)加入到計(jì)算機(jī)優(yōu)化排程中，使得排程更加智能化，更快更好的得到最佳的排程結(jié)果。
APS必須有很強(qiáng)的適應(yīng)性。企業(yè)的實(shí)際經(jīng)營(yíng)運(yùn)作在不同的時(shí)間可能會(huì)遇到不同的要求，例如，有時(shí)會(huì)要求最短交貨期，有時(shí)會(huì)要求最佳的設(shè)備使用率，有時(shí)會(huì)要求最少庫(kù)存，有時(shí)會(huì)遇到緊急插單，APS必須很方便的根據(jù)企業(yè)的需求，滿足企業(yè)不同時(shí)期的需求。
APS的人機(jī)界面必須要符合企業(yè)調(diào)度人員的思維模式和排程習(xí)慣。讓人經(jīng)過(guò)極其復(fù)雜的培訓(xùn)，去適應(yīng)計(jì)算機(jī)的要求，是企業(yè)使用人員不能接受的。
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