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【2020展望】APS导航推动业务变革,实现智能化竞争优势
2019-12-25

【2020展望】APS导航推动业务变革,实现智能化竞争优势

原创: 蔡颖 高效计划与智能调度排程研究会 前天

面对着不断增长的市场压力,企业转型数字化已上升到战略层面,追求更高的智能制造水平,故许多公司不得不重新评估他们生产计划职能的编制水平与执行情况,并试图寻找新的生产计划排程工具来支持企业的决策过程,并为企业及时生成合适的优化计划排程指挥决策。

 

在企业界中,生产计划和排程能力一直都是企业提高生产效率的重要环节之一。低效的计划排程和不明确的目标往往会导致企业可变成本的大幅上扬。但需要强调的一点是,生产计划与详细日程计划的产生方式一直在变化。

 

以往,由于标准的衡量成本的方法总是要求“最大化设备利用率”,因此,在制定生产计划排程时,生产计划排程人员的目标总是最大限度地利用现有的生产资源。但是,由于面临着来自市场的强大压力,现在企业的竞争优势已经转变为在更短的时间内向客户提供100%的优质高交货准确的服务。在这种情况下,生产计划排程人员的目标也就从“最大化设备利用率”转变为通过在正确的时间生产正确的产品和订单来减少缺货现象并保证订单的准时发运,不仅如此,精益生产要求的快速流动性与快速响应交期,也使计划排程人员平衡这些竞争力目标更为艰难。这就迫使需要对一些传统的计划排程技术如批次划分规则、最小化准备时间规则等进行重新评估。

 

现在,制造商将不得不以更小的生产批量来应付不断变化的需求,因此,那些能为计划排程人员提供帮助的决策支持工具也获得了越来越多的关注。

 

在许多工业领域,尤其是在那些中小型的订单运作类型企业中,在过去实践中经历了很多重大的变化。起初,许多中小企业是由那些拥有产品的核心技能的企业创始人所控制和经营,但是,当这些创始人退休后或企业被更大的组织所兼并后,他们的位置被具有更多财务背景的职业经理人所取代,这些职业经理人在管理企业时面对所面临的生产控制问题,努力想用他们所熟悉的工具如电子表格等来解决这些问题。但随后这些经理人就发现事实上电子表格根本不能解决他们公司所面临着的复杂的生产问题。

 

生产计划和排程是一个制定生产计划的过程,在这个过程中根据企业所拥有的资源的实际能力把和产品相关的各个操作按照先后顺序组织起来从而生成企业的生产计划排程。企业所拥有的资源可以是机器设备、辅助装置、模具、各种容器、管道系统、人员劳动力、物料库存、仓储区域、叉车、运输卡车、工具及各种加工工艺顺序或任何能够约束生产过程的事物。

 

许多计划排程系统都假定在生产产品时企业拥有充足的资源,能够满足客户的所有生产需求,也就是说,企业的资源具有无限的生产能力。传统的计划排程系统接到订单后,把这些订单分解为各个零部件或组成部分,然后根据各零部件预计的生产周期(可能还要进行一些调整如等候时间等)计算何时对这个生产批量进行生产,如果在生产过程中还需要原材料的话还要考虑当前库存水平的因素。

 

但是,在这个过程中,却没有把资源的真实生产能力考虑进去,在某一具体的生产阶段中,没有考虑资源是否已经处于高负荷运转状态,在计算生产订单和批量时使用的是同样的生产周期。在计算订单的生产时间时,在生产现场所需的物料也要求能够被及时提供,确保生产能够正常进行。如果在生产过程中某一道上游工序由于种种原因被延误了,那么按原计划定购物料就显得太早了。如果在生产计划排程时没有考虑相应的资源是否处于瓶颈状态,那么资源往往会处于超负荷工作状态,资源的工单队列将会更长,在生产过程中半成品的数量也会增加。在这种情况下,在生产过程中的每一道工序中产品都不得不在资源的工作队列中等待,订单不得不用更多的时间来走完整条工艺路线,原先所期望的生产周期将会变得不现实,订单的发运也将延期。

 

使用APS计划排产系统时,仅当资源处于可用状态时相应的工序才会被排进去;生产中所需要的物料也仅当需要时才会被定购。

 

库存水平不可思议地大幅下降,关键生产资源的使用情况更为合理,整个生产工作流的控制情况也更为理想。半成品的数量保持在一个比较稳定的水平,产品的生产周期更易预测,订单的交付日期也更为可靠。这样在生产管理中就能够花更少的时间用于过程跟踪和充当救火队员的角色,从而能够集中精力从事每天生产订单的平衡工作,经常变化的客户需求和企业的实际生产能力。

 

这是生产控制者的艺术,必须坚持不懈地在需求和能力之间努力地进行平衡。在需求这边,新订单的到来、订单优先级的改变或库存订单在需求预测日期之前上线都会导致工作流的变化。机器设备故障、操作员请假、出现废品、返工、和额外的转换时间等都会导致生产能力“泄漏”现象的产生,这时生产计划人员可选的选项是增加生产能力,包括加班、外包、批量分割和避免瓶颈等。任何决策支持工具都必须能够支持这类平衡任务。

 

从这几个真实案例故事中,可以看到变革正在进行并逐渐显现的其巨大价值。

 

传统的汽车零配件行业,最先遭遇的双向挤压的挑战,某一汽车零配件工厂(不愿透露)是专业进的刹车及底盘组件的设计和生产。拥有大约660名员工。现在,他们开始更多的产品,包括车架、方向盘和悬挂系统、冷却系统、燃油系统以及排气系统等。但是,市场的特性意味着工厂不得不对客户的需求,包括新组件的设计要求和现有组件的修改要求做出快速响应,满足客户对于订单准确性和可靠交付的需求对于工厂来说是非常重要的。

 

目前,工厂需要更多的工艺路线和工序来满足客户的需求。传统的用于加工的设备如转床、磨床、碾床等已经被复杂的切割、铣床、激光刻蚀和碾磨设备所取代。此外,对于某些工序的资源无法提供加工能力,如焊接等,工厂把这些工序外包给其它的一些企业进行加工,但热处理工序在现场完成。

 

一般而言,每天会有十几个新订单,每个订单将会有12个组件类型。生产批量的平均规模是10个,这就意味着每天将会有大约1000多个组件被添加到生产日程中。

 

工厂的生产计划排程方式是传统的精益现场可视化方法,使用一个带有T牌的编排墙板。各个订单、工序的优先排列结果取决于每天上午的讨论,这种排程控制方法可以被描述为“听谁喊叫的声音最大”。

 

“情况变得越来越严峻。墙板上几乎插满了红色(延迟)的卡片,半成品不断地增加,我们正在向我们的竞争对手们输掉我们的客户。当我们向我们的顾客询问原因时,我们意识到了我们必须要尽快解决我们不可靠的交货时间问题。我们必须要克服我们的问题,但这些问题经常被大量的库存所掩盖。我们在很多年前就提倡运用精益供应链与约束理论  ,并把这些理论介绍给了我们很多公司。我们于是开始寻找一个可配置的工具,这个工具应该是交互式的,能够满足精益供应链优化的技术要求,减少我们的半成品数量,并使我们摆脱这种混乱的情况。”生产计划部长这样描述。

 

APS计划排产系统上线后,生产计划员每周一进行生产排程并识别出那些预计可能会发生延误的订单,这些订单的完成时间离交货日期很近或超过了订单的交货日期。随后确定这些订单的优先级并生成相应的措施方案来解决潜在的问题。当这些完成之后,重新这些步骤并确认是否继续需要重新排程。

 

通过使用APS计划排程系统,工厂已经从中获利,订单的准时交货率则有了极大的改善。再也不需要进行额外的加班工作,而那块计划排程墙板则已经被扔到了废物箱中。现在,工厂已经能对顾客的价格问询做出快速反应并能把更多的精力投入到工程研发上去。正如计划员所说的:“在使用系统之前,我们的计划墙板上是一片红色的海洋,我们正在输掉越来越多的业务给我们的竞争对手。现在我们重新夺回了控制权并击败我们的竞争对手。最可喜的是现在我们公司已经能够集中精力获取利润。

 

安全门定制行业也遇到前所未有的挑战,多品牌多品种、小批量、多工厂,个性化定制,交期承诺苛刻,产能损失较大。领导品牌中国王力安防集团信息管理总部总监任川说,“这些一定要改变,我们实现二级智能计划排产,柔性产线与大规模定制”主要对需求管理,能力评估,供应链计划与产线排产进行改变。

 

计划模式为集团统一接单,然后把销售需求在分配到产能有富裕的多家制造工厂,分单规则明确化,通过APS来负责快速分配工厂。在制造工厂,弥补ERP无限产能排产的缺陷,通过APS设置的排产规则及各项约束排产到具体机台/产线。通过APS排产将产线的生产计划时间节点经由MES传递给智能制造车间各个控制系统,控制系统根据时间节点分解具体操作过程。

 

改变原模式,分单规则复杂,非结构化;分单需要逐条(2500/日)处理,处理时间长,EXCEL手工处理,错误率高无法合理和整体评估产能。实现新模式现模式:科学分单规则、工厂指派规则标准化产能计划优化编制和评审;模具和设备约束,自动拆分订单需求;订单分类,正向逆向混合排产;产能预留数据分析,可以快速应对市场变化。

 

“在实施APS过程中,我们首先改善了整体端到端的计划协调流程,对计划排产过程中对40多个步骤微标准化活动。形成有产能约束的中心计划,负荷均衡。2提升工作效率和准确率,每天手工分单4小时,到系统自动排单2分钟;效率提高99.2%;分单准确率由原来的80%,到系统排单准确率98.75%(24000行中后续带有调整标识的共计300)。助力了集团的智能制造,采用输送线、AGVRGV、立体仓库等智能物流设备串联自动化设备,通过APSMESWMSWCS实现生产、物流全过程自动化、数字化。”

 

王力集团信息管理总部总监任川总结时,还分享了几点感悟:1、排产经验到排产规则的转换艰难。上APS不是系统替代人,而是管理思想与规则的固化。2、多思考、多讨论、多验证。有点算法思维3、分阶段,有步骤的放手。避免期望过高,通过使用和功能迭代增加价值,最终达到期望点。4、计划员是规则优化师,只有不断修正计划模型,才能使排产更加智能。

 

 

“我们通常把工厂计划管理说成APS,但实现王力集团的规划的APS中,包含需求管理、交期管理、主计划管理、工厂计划管理。”王力集团信息管理总部总监任川最后补充道。

 

当然,世界领先的格力集团更是率先变革迎接挑战,外部行业竞争激烈,定单模式的变化,对定单的交付能力需求大大的提升。内部正向精益生产和敏捷制造转变,对工厂精智化要求越来越高。格力集团凌达压缩机有限公司生产计划部部长钟兴:“作为压缩机行业龙头企业格力集团旗下公司凌达压缩机,紧抓制造强国战略机遇,要实现智能制造还存在很多现实问题,APS系统相当于“地图导航”,引导企业信息化革新,推动智能制造分步骤实施,为企业效益作贡献。”

 

 

对自己公司的问题点,生产计划部钟部长毫不讳言,“计划工具落后、数据精度低、沟通成本高、库存占用大,业务系统多,工作效率低。订单多样化,业务流程复杂、基础数据薄弱,操作不规范等”。对此凌达压缩机公司管理层果断地推动业务流程变革,利用APS这个强有力的工具使企业物料快速流动起来,以发运计划为拉动点,改善PSI管理体系,从年度、月度、小日程等维度对制造、需求、库存进行管理分析,考虑产能、库存、材料,快速制定小日程计划。改变了依靠经验能力排产,以建立库存管理标准,定单合批标准,余量标准,产线选择标准,产线能力标准,排产切换标准等规则进行科学的计划排程,获得了阶段竞争优势,需求对应能力提升35%,制造成本消减30%,整体库存减少25%,排产效率提升50%

  

从以上面的几非常好的例子中充分展示了在企业管理中企业是如何被迫重新评估传统的经营方式并进而在企业管理中运用新技术,尽管这些技术对于生产计划制定人员来说是非常激进和根本性变革的,但是在竞争越来越激烈的今天,企业已经越来越需要进行这种转变。现在目标已经不再是最大化机器设备的利用率了,现在的关键是向顾客提供100%的服务水平,而这要求企业在合适的时间生产合适的产品和订单,尽管这样做甚至有可能导致机器设备的利用率比以前要低。

 

很明显,对于任何公司,可变成本的控制情况对于公司的利润获取是非常重要的。库存费用是可变成本中一个非参重要的组成部分,而在上述的案例中这显示当采用智能资源约束排程之后,企业的库存水平有了很大的下降,这是一个非常现实的利润来源。

 

在现实中我们已经看到市场的压力一直在变化,不同的公司对此做出了不同的相应反应。计划即变化,越是变化复杂,越需要灵活计划导航系统。

 

APSS高级计划与排程协会首席顾问蔡颖是这样总结的,“不确定性导致涌现多个计划,而多个预计计划又会导致更多的不确定性。面对日益增长的复杂性,计划必须自主适应决策,故我们必须从捕捉需求到供应匹配模式,从计划运筹到价值采购,从动态排产运作到完美定单履约,均必须多频率迭代与持续的连贯性一致性,且基于协调、规则、反馈的计划来适应随机变化”。

 

现在,当今企业所面临的挑战已经是如何在服务中创造价值。什么是服务的价值呢?不好的服务会导致商业上的失败,或者可能是失去在市场上进行产品差异化的能力,这种能力不是指在价格上的,而是指对顾客不断变化的需求的快速反应能力。改变生产计划排程的途径所获得的某些优势是非常明显的,而另外一些优势,尽管对企业而言是同样重要的,但是却有可能是不能量化的,如何具体量化这些无形的价值是经理们面临着的一个挑战。

 

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网站:  www.itapss.cn

 

中国很多企业处于亚健康状态,其特征是“三高”即高交期、高库存、高成本。精益生产、MES、APS、供应链优化是消除企业三高的良方,建立高效的计划执行体系,系统的实现卓越制造。

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