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机械工厂APS新理念成功落地项目总结!干货!

生产排程是一个很大且有难度的话题,在诸位前辈面前不敢班门弄斧,姑且简单的介绍一下前一段时间做的一个机加工工厂的APS(Advanced Planning System),作为一家有深厚技术基因,有强烈使命感的工业软件服务商,我们提供的APS系统是在MRPII系统基础上的升级,主要内涵是实现系统自动排程&人工微调,理想化的APS排程目前看的成功案例少之甚少!

NO.1、APS项目背景

客户是一家从事小批量多品种精密机械零部件加工和组装的企业,属于典型离散型制造业,订单生产组织方式主要是MTO(manufactory to order)。

生产现状:从5M(人\机\料\法\环)五个维度对客户情况做简要介绍,工艺技术稳定、设备多为进口CNC,NC等、人员技能等级略高于同行业、检测仪器有三坐标,对刀仪,红外线检测仪等、原材料主要是航空铝材、现场环境优秀有很好的5S和目视化、定制化管理。

已有系统:客户已经有U8 ERP系统,主要启用了财务、工艺和物料管理模块;PDM系统据客户反馈,与ERP系统有重复作业。

项目范围:客户的数字化系统需求范围主要包含下面几个系统模块:SCADA、TPM、TMS(刀具和工装管理)、MES(内嵌QMS功能)、WMS、APS(MRPII),本次主要做APS(MRPII)的汇报。

NO.2、APS方案设计

在展开系统设计之前我们简要梳理一下计划排程需要的用的基础知识,比如:

综合生产计划、主生产计划、物料需求计划、车间计划、产品结构(BOM)、标准产能、产品工艺、物料管理、仓库管理、需求预测、OTD、C/T、L/T、T/T、5R、MTO\MTS\ATO\ETO、VSM、P\N、PERT(Program Evaluation and Review Technique)、CPM(Critical path method )、JIT、KANBAN、利特尔法则、运筹学等知识。

工业生产计划体系图:

工业生产计划体系图.png

利特尔法则:由麻省理工大学斯隆商学院(MIT Sloan School of Management)的教授John Little﹐于1961年所提出与证明。它是一个有关提前期与在制品关系的简单数学公式,这一法则为精益生产的改善方向指明了道路。

如何有效地缩短生产周期呢?利特尔法则已经很明显地指出了方向。一个方向是提高产能,从而降低生产节拍。另一个方向就是压缩存货数量。然而,提高往往意味着增加很大的投入。另外,生产能力的提升虽然可以缩短生产周期,但是,生产能力的提升总有个限度,我们无法容忍生产能力远远超过市场的需求。一般来说,每个公司在一定时期内的生产能力是大致不变的,而从长期来看,各公司也会力图使自己公司的产能与市场需求相吻合。因此,最有效地缩短生产周期的方法就是压缩在制品数量。

利特尔法则不仅适用于整个系统,而且也适用于系统的任何一部分。

利特尔法则公式和表达示意图:

利特尔法则.png

利特尔法则告诉我们只要减少中间在制品就是缩减生产周期,就是释放产能!

在了解基本需求和知识范围的基础上,了解用作过程种的痛点和问题点,以及从信息技术的角度,通过什么样的技术和工具可以优化现有的作业、解决痛点、化解难点等。然后在前两步骤的工作基础上编写具体的方案、编制功能清单和绘制原型图,交付开发团队设计开发规格书等。

NO.3、APS涉及算法

排程系统用到的算法是相对固定的,经过大量的尝试,我们选择遗传算法作为APS的基础逻辑,具体细节和信息处理流程描述如下图,随着技术的发展、使用场景的变化,APS系统使用的算法也在不断的优化,目前新一般的算法正在测试中。

APS遗传算法描述图:

APS遗传算法描述图.png

NO.4、 APS系统功能

基于解析方式进行机理知识建模,结合制造过程中产生的海量应用数据进行大数据建模,实现混合建模方法,将“关联关系”和“因果关系”深度融合,从根本上提高制造系统建模的能力,有效实现制造系统的优化。通过元模型的顶层抽象性,将多学科、异构、涌现的复杂系统进行定性定量数学建模。在建立的基础模型的基础上结合实际需求和特殊性进行配置。

APS系统主要功能目录图:

APS系统主要功能目录图.png

APS系统主要功能清单架构图:

APS系统主要功能清单架构图.png

整体计划:1.考虑生产线产能、交期、经济批量、物料齐套等约束,对接收到的营销订单进行合理排程,生成产线的周生产计划。 2.通过优化算法,在保证各项约束的前提下,实现产线负荷均衡和节拍均衡优化。 同时提供计划排程相关的数据建模、规则建模、计划管理、版本管理等功能,实现整个排程业务流程的数字化、信息化、智能化。

 APS系统整体计划逻辑结构图:

APS系统整体计划逻辑结构图.png

车间计划:根据整体计划的最早开始、最迟时间约束,在计划排程模块中,对分拣、充磁和组装工单进行计划按照流转批量进行拆分合并调整,然后适用系统的排程功能,进行有限能力的排程,形成派工工单计划。计划人员对系统排程生成的派工单进行审核、修改、重排,并对最终排程结果进行确认。确认的工单/派工单计划将同步到系统种,生成生产工单和工序派工单,用于生产执行!

 APS系统车间计划逻辑结构图:

APS系统车间计划逻辑结构图.png

排产规则:设置排产的规则与方法,根据不同的订单优先级和重要程度,可以选择不同的计划排产规则,排产和规则可以进行增加、删减和修改 !

排场规则选择界面图:

排场规则选择界面图.png

产成品追踪:APS系统与SCADA系统结合,实现生产数据实时采集,计划各工序产生品追踪,delay工序红色显示 !未delay工序黑色显示!

产成品追踪界面图:

产成品追踪界面图.png

NO.6、 TPM系统学习总结

以上简要叙述了精易会APS(系统排程+人工微调)管理系统设计思路、模型、功能结构、系统交互、管理报表和看板等知识。管理是一个系统工程,其中生产排程管理如何把复杂的、混乱的、不确定的要素与作用力(正、反)、以及场景之间的关系分析清楚,使用科学建模的经济性、实用性的APS管理系统是十分有效的工具。篇幅有限很多内容没有展开介绍,学习暂且告一段落,欢迎留言、加微信讨论,感谢!

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