система aps что это
Advanced Planning and Scheduling (APS)
Система синхронного планирования производства
Система синхронного планирования производства, ориентированная на интеграцию планирования звеньев цепи поставок, с учетом всех особенностей и ограничения производства. Идеей и целью системы APS является обеспечение пользователя инструментом, с помощью которого он сможет контролировать и оптимизировать бизнес-процессы. Стратегии критической обработки могут быть распознаны и целенаправленно оптимизированы.
Каталог APS-решений и проектов доступен по этому адресу.
Содержание
Отличительные характеристики APS-систем
Преимущества APS-систем
Большая часть APS-систем поддерживает web-ориентированные технологии, которые гарантируют возможность удаленной работы с планами — визуализация плана, введение заказов клиентов, просмотр отчетов и т. д. Вместе с этим возможно ограничение функций и прав пользователей на удаленную работу. Одно из главных преимуществ — это наличие мощного инструмента визуализации и генератора отчетов. Системы APS дают пользователям удобные средства анализа плановой информации — различные графики, диаграммы (например, интерактивная диаграмма Ганта, графики загрузки машин и ресурсов, складских запасов, объема незавершенного производства и т. п.), широкий набор встроенных отчетов, а также возможность создавать пользовательские отчеты. APS-системы способны работать как отдельно, так и совместно с существующей информационной средой предприятия (например, ERP-APS-MES).
Что есть APS и почему он «тоже» не делает «план производства так, как нам хочется. »
Особенности коммерческих APS-алгоритмов
«Продвинутые» коммерческие APS состоят, как правило, из 2 частей. Первую условно можно назвать APS–synchronizer’ы, их задача – рассчитать (синхронизированные и оптимизированные) планы по всему «дереву» изделия (далее – СИ — Состав Изделия) или заказа, и/или для всего производства-снабжения-цепочки поставок. Вторая — APS-scheduler’ы, задача которых – оптимизация по какому-либо критерию прохождения производственных, несвязанных между собой заданий через группу оборудования. Первые, как правило, при планировании рассматривают все ресурсы (материалы, производственные ресурсы,…), вторые, как правило (есть исключения), – только производственные. APS-scheduler’ы под разными названиями выступают в качестве «планировщиков» в MES-системах.
APS–synchronizer, «классический» подход
Что есть сущность APS-synchronizer’ов? Это – могучие «калькуляторы», которые могут, с теми или иными допущениями, быстро составить детализированный и точный (на момент расчета!) производственный план. Во многих случаях — и с элементами оптимизации по различным критериям. В этом — их большой плюс и возможность их легкой продажи: «вот она, та самая волшебная кнопка, которая будет мне считать реальный (реально выполнимый) план»! Но будет ли.
Далее. Недостатки алгоритма при использовании в реальных условиях:
Плюс, еще интересные APS особенности:
Совсем ли APS безнадежны? Нет, также, как и ERP. С тем условием, что вы будете подходить к APS как к «простому» калькулятору, или, что лучше — почти прямая аналогия, — как к процессору. Если вам нужно собрать компьютер, под определенные условия, вам нужен процессор. Но еще много-много-много чего… та самая «обвязка», п.7 выше. И при этом — будьте готовы – потребуется «слегка влезть» в процессор, подправить некоторые особенности алгоритмов под вас… А это, в случае процессора и даже весьма квалифицированного сборщика,– практически невозможно. С APS – теоретически возможно, практически — … Но, если знаете, как это сделать (и собрать и «подпилить»), тогда — удачи (и это без шуток). Если нет – готовьте себе прокрустово ложе APS. А это будет пострашнее, чем «холодная и костлявая рука ERP» «из коробки»…
Если альтернатива? Для «наших» производств?
Созданный нами на основе вот уже 20и летней практики построения методологии и внедрения ИТ систем, в т.ч. (давно это было…) тех самых ERP и APS. Чем наш подход отличается? Простотой… Реализовав практически все возможности «сетевого» APS (сетевое позаказное планирование, загрузку мощностей (по ресурсной модели), и некоторые другие) и устранив указанные выше недостатки, мы, в СПМ (SCMo), строим концепцию планирования на одновременном существовании в системе двух видов планов: «директивного» («идеальный» «точно вовремя» план) и «расчетного».
Которые постоянно сравниваются между собой, с учетом и ситуации в производстве в т.ч., с запущенными производственными заданиями. Таким образом давая производственным руководителям то, чего им больше всего не хватает: не супер-точного плана (он, возможно (!) нужен на коротком промежутке времени…), но отклонений — «узкие места» как в производстве, так и в «сети» заказа. Правильное определение «правильного» плана производства: «План не должен быть точным, он должен быть достоверным!» И рабочим. Что еще особенного у нас? Интерфейсная часть (экранные формы мониторинга. В самой системе – не BI) и обязательная «подгонка» (иногда и с подгонкой «ядра») алгоритмов расчета под особенности параллельно определяемой производственной системы предприятия (мы никогда не автоматизируем заводы со слов сотрудников…); бОльшая, по сравнению с равнозначными APS, скорость вычисления и пр.
Что с таким подходом мы потеряли? Ничего. (мега) Оптимизация, т.е. составление плана с учетом всех и всяческих, разных-преразных ограничений – не используется в начале работы системы по нашей методологии. Но не потому, что не может система, а потому, что производство — не готово. Ощутимо это? Пока, и в ближайшей перспективе — нет, т.к. все эти «мелочи» – суть внутрицехового управления. И потом — зачем нам «ловить блох» в «пооперационном планировании станочного парка», если выпуск цеха/участка слабо синхронизирован с выпуском остальных «партнеров»? (это, кстати, типичный подход многих «горе-продавцов» MES: MES–оптимизация внутрицеховой работы, без оглядки на остальных). А если планы по производственной цепочке синхронизированы, не проще ли управлять «внутри-цеха» Lean-инструментарием?
А если все-же кто-то захочет оптимизацию уже на уровне межцехового/участкового планирования? Без вопросов! Причем в рамках той же самой модели (необходимо будет детализировать ресурсы…)
APS– scheduler
Они-же — «калькуляторы» планирования MES. Их место – внутрицеховое/участковое планирование. Оно возможно и оправдано тогда и только тогда, когда производственная цепочка синхронизована. А если «по серьезному» — тогда и только тогда, когда реализован п5 выше (выстроена общая система планов). В этом случае, при наличии явно выраженных и сложно-планируемых вручную «узких мест» они могут применяться. Прежде всего, для определения последовательности в очереди на обработку перед конкретным участком/станком или последовательными группами оборудования. В силу этого APS–scheduler’ы «начинали свою жизнь» как sequencer’ы, как правило, в системах имитационного моделирования.
Если у вас позаказное производство, каждый заказ – существенно отличается по параметрам наладки и обработки оборудования, заказов/вариантов прохождения и обработки – много, нельзя заранее задать правила их размещения – да, в этом случае эта часть APS может вам помочь. С учетом того, что вы готовы заплатить указанную выше цену (не все «особенности» APS–scheduler’ов указаны). И с учетом следующего комментария: если «муда», генерируемая этой частью APS меньше, чем «муда» без его использования. Первая муда – это неизбежное нормативное увеличение циклов выполнения заказа, необходимое для задания «окна оптимизации», в котором scheduler будет по своему усмотрению «тасовать» производственные задания, и, связанный с эти рост НзП; вторая – потери на переналадках, потери пропускной способности узкого места, риск срыва сроков выполнения заказа. В моей практике, в дискретных производствах, крайне редко APS–scheduler необходим. Многие задачи внутрицехового управления решаются «примитивными» Lean и/или ТОС инструментами, а так-же, «простой», через ИТ-методы, визуализацией происходящего с элементами полу автоматизированного управления очередями.
«Непрерывка»
Использование «правильных» APS/MES в «непрерывке» («где все течет»), металлургии, пищёвке, и для решения некоторых других узко-специфических задач в производствах, где оборудование (его использование) – критично для процесса – не обсуждается. Они (системы) там просто должны быть.
Сокращения
SCM, SCMo: Supply Chain Management и Supply Chain (Planning) and Monitoring – управление производственными цепочками, Планирование и Мониторинг Производственных цепочек. Набор базирующихся на классической MRP-II концепции методов и автоматизированных систем, позволяющий планировать производство и закупки синхронно, с учетом существующих и будущих материальных и производственных ресурсов. Как в рамках отдельного предприятия, так и для распределенных систем (производственно-логистических цепочек).
APS — Advanced Planning and Scheduling, «Продвинутое» Планирование или, ближе к смыслу, синхронное планирование и оптимизация. Класс информационных систем – планировщиков производства и запасов, в которых, вычисляющих планы производства и/или уровни запасов с использованием оптимизационных алгоритмов. В классической системе планов предприятия могут соответствовать (зависит от конкретной системы конкретного производителя) уровням планирования от DP до Scheduling.
MES — Manufacturing Execution System, система производственного управления (исполнения!). Класс информационных систем, предназначенных для детального планирования и управления производством, как правило, на уровне оборудования и операций. В ряде случаев с использованием интеграции с оборудованием. Принципиально отличаются для разных типов производства.
ERP — Enterprise Resource Planning – планирование ресурсов предприятия. Маркетинговый термин и широко определенный класс информационных систем позволяющих интегрировано автоматизировать некоторые области деятельности предприятия, как правило, без областей планирования, бюджетирования, ведения состава изделия и некоторых других.
MRP-II — Manufacturing Resource Planning, Планирование Производственных Ресурсов – западная 1970х гг прошлого века концепция управления производством и операциями. Планирование производства и запасов в которой выполняется по MRP (Material Requirements Planning) и CRP (Capacity Requirements Planning) алгоритмам.
Зачем нужна система APS, если есть ERP?
ERP-система (от англ. Enterprise Resource Planning) – как следует из названия, в первую очередь, это инструмент для планирования ресурсов предприятия. Системы ERP предназначены для хранения и обработки большого объема данных, позволяют связать все информационные ресурсы предприятия в единый механизм.
Программа не просто хранит данные о происходящем на предприятии, но и позволяет благодаря встроенным модулям ERP-системы планировать и оптимизировать все виды ресурсов – финансовые, материальные, человеческие, временные и др.
ERP-система, в отличие от других автоматизированных систем, охватывает работу всей компании, а не отдельных подразделений. Современные ERP-системы нужны, чтобы связать все процессы в единый цикл управления. Автоматизация ERP позволяет объединить все бизнес-процессы компании на одной мощной платформе.
Функционал ERP-систем может различаться, особенно если речь идет о зарубежных разработчиках и отечественных решениях, но есть и общие для всех продуктов функции:
Как видим, в ERP есть отдельный блок, в котором можно спланировать работу производства.
Но у ERP-систем есть ряд архитектурных ограничений, которые присущи практически всем системам, независимо от того, какой компании-разработчику она принадлежит:
Если на производстве стоит задача внедрить процесс эффективного производственного планирования, которое позволит предприятию оптимизировать расходы, повысить прибыльность, то внедрение ERP не решит эту задачу. Здесь необходимо внедрять отдельный инструмент, заточенный именно под производственное планирование – системы класса APS (Advanced Planning & Scheduling).
Кроме того, система:
Что такое система APS
APS – программное обеспечение для производственного планирования, которое формулирует точные стратегии, четко определив рыночный спрос и способ производства. План ориентируется на комплекс факторов: потребности потребителей, возможности производства, сроки поставки материалов и комплектующих поставщиками.
Главная особенность систем усовершенствованного планирования производства – возможность быстрого составления планов с учетом имеющихся ресурсов и ограничений, а также быстрое перепланирование по заранее составленным сценариям оптимизации.
Отличия APS от ERP
В ERP планирование менее детализировано, что может стать препятствием для принятия обоснованных плановых решений. При этом, существующие технологии ERP не позволяют одновременно повысить степень детализации и решать в реальном времени задачи анализа и моделирования.
В отличие от ERP, APS планируют более быстро, детально и точно благодаря ряду особенностей:
тесной взаимосвязи расписаний, составленных для отдельных подразделений и заказов;
планированию с точностью до технологических операций;
точному определению времени начала и продолжительности операций;
одновременному учету расходных материалов, производственных мощностей и трудовых ресурсов;
планированию с учетом специфики производства.
В APS перерасчет расписания происходит в ответ на любые изменения. Скорость расчета существенно выше, чем в ERP – система оптимизационного планирования для производства позволяет пересчитывать расписание несколько раз за смену, быстро реагировать на отклонения, получать несколько вариантов расписания и выбирать оптимальный.
Возможности APS
В системах APS предусмотрены три компонента, необходимые для получения реалистичных планов:
прогнозирование сбыта и спроса;
составление основного производственного плана и общее планирование загрузки производственных мощностей;
детальное планирование производства и загрузки производственных мощностей.
Принципы работы APS включают следующие составляющие:
Синхронность. Расчет необходимого количества продукции и сырья происходит с учетом существующих мощностей. Расписания строятся для всех подразделений с учетом сроков поставок.
Детализация. Модель APS предполагает учет детальных характеристик конкретных единиц оборудования, штата, транспортных средств, технологических маршрутов и т. д., в результате чего предприятие получает реализуемые планы.
Оперативность. Программы дают возможность быстро определить срок изготовления заказа и оперативно перестроить графики и производственные процессы в зависимости от текущих обстоятельств.
Модель APS позволяет предприятию адаптировать работу под текущую рыночную ситуацию и постоянное изменение внешних и внутренних факторов, снизить затраты, повысить производительность и удовлетворить потребности клиентов.
Подписывайтесь на Кафу в Facebook, страницу ВКонтакте, блог в Twitter и группу в Одноклассниках. А также в «Яндекс.Дзене» и на канал Youtube.
Конкурентная борьба за снижение цен и издержек (минимизация запасов, себестоимости и т. д.), за точность сроков выполнения заказов и уровень качества повышает роль систем планирования производственных процессов. Как в живой природе, так и в бизнесе выживают не самые большие или сильные, а самые эффективные. Иными словами, те организмы, которые максимально точно оценивают состояние окружающей среды и быстро реагируют на ее изменения, гибко и экономично управляя своими внутренними ресурсами. На предприятии подобные функции выполняют информационные системы, в частности те, что отвечают за планирование.
Рассматривая АPS как продолжение и развитие метода MRP (и MRP II), можно отметить бо/льшую сложность и совершенство метода APS, в котором явным образом выделяются два инструмента планирования: Плановик и Диспетчер. Продолжая аналогию с выживанием организмов в природе, можно сказать, что Плановик следит за внешней средой, а Диспетчер занимается оптимизацией внутренних ресурсов. Естественно, что для построения детальных планов и тот и другой нуждаются в достаточном объеме актуальных данных, снабдить которыми их в состоянии современные ERP-системы.
Планирование необходимых материалов
Традиционно функцией MRP в ERP-системах является расчет материальных ресурсов, необходимых для выпуска определенного количества изделий на протяжении некоторого периода.
*1 На многих предприятиях применяют аналогичный по смыслу термин «технологический маршрут и спецификации»
— вероятность того, что MRP может запланировать что-то на уже прошедший период, т. е. указать, например, что операцию нужно было сделать три дня назад;
— неспособность самостоятельно передвинуть сроки выполнения отдельных операций в случае нехватки материалов либо мощностей. Обычно MRP выдает пользователю предупреждения, на основании которых тот должен принимать самостоятельные решения.
Эти особенности метода MRP, равно как и упомянутые выше тенденции развития рынка, привели к появлению методологии APS. В результате изменился не только сам инструмент планирования, но и область его применения.
На рис. 1 показано, каким образом одни и те же заказы могут планироваться методами APS и MRP (цифрами обозначена последовательность планирования). Видно, что APS позволяет проследить исполнение каждого заказа по всем его уровням (переделам), в то время как MRP обезличивает все заказы. С другой стороны, MRP лучше приспособлен к тому, чтобы объединять партии изделий внутри одного уровня.
Последовательность планирования APS и MRP
Отсюда вывод: для разных типов производства один подход может оказаться предпочтительнее другого2, и иногда лучше иметь в своем арсенале оба инструмента с возможностью переключаться от одного к другому либо комбинировать их.
Синхронное планирование и диспетчеризация
Интеграция APS и ERP
Результатом работы Плановика является План, содержащий достижимый уровень удовлетворения каждой потребности и необходимое для этого время. Подобно MRP метод APS учитывает ограничения как по материалам, так и по мощностям, выделяемым на выполнение каждой операции.
Логика работы Плановика
Логика работы Диспетчера, использующего имитацию. Если Плановик ориентирован на своевременное выполнение заказов клиентов, то Диспетчер действует таким образом, чтобы оптимально справиться с очередью заданий, созданной Плановиком.
На рис. 4 показана типичная производственная задача, которую призван решать Диспетчер. Плановик вычислил время старта и длительность выполнения для трех производственных заданий. Имеется три группы ресурсов (групп станков), каждая со своей производительностью, временем наладки в зависимости от обрабатываемого задания (матрица наладки), графиком заданий и планово-предупредительных работ, качеством обработки и т. д.
Очередь заданий, которую обрабатывает Диспетчер
Естественно, что изначально Диспетчер ничего не «знает», его нужно настроить под конкретное предприятие: правильно определить в каждом цехе типичные очереди заданий и описать в терминах Диспетчера ресурсы, группы ресурсов (ресурсная модель), а также сформулировать правила их работы с очередями заданий. Всего для работы с очередью заданий существует четыре стандартных типа правил (разрешается дописывать и свои собственные):
— правило запуска задания, указывающее, какое задание в очереди к ресурсу нужно запустить первым;
— правило распределения группы ресурсов, определяющее, какой именно ресурс из нескольких альтернативных назначить на выполнение операции;
— правило выбора из очереди, по которому ресурс выбирает себе задание из тех, что поставлены в очередь.
Имея ресурсную модель и правила работы с очередями заданий, а также сами задания (План), Диспетчер строит Расписание. Оно создается путем имитации событий (так называемое имитационное моделирование, заранее проигрывающее возможные последовательности шагов).
Под событиями понимаются:
— постановка производственного задания в очередь к ресурсу, 2 начало его выполнения на ресурсе, 2 освобождение ресурса (окончание выполнения).
Диспетчер движется вперед по шкале времени, от события к событию, создавая Расписание цеха. Получив набор заданий и даты начала операций, он начинает создавать Смены. Смены представляют собой список первых операций по каждому заказу. Если для операции хватает и мощностей, и материалов, Смена обновляется и в нее записывается время окончания каждой такой операции. После этого Диспетчер переходит к следующему событию. Так каждый заказ выполняется по своему маршруту с учетом динамики всей системы.
Сравнение альтернативных планов. Подходящий план вовсе не обязательно окажется оптимальным. Иногда бывает полезно увеличить Смены или привлечь дополнительных рабочих, или часть работ отдать на сторону (аутсорсинг) и т. д. Основная выгода моделирования состоит в том, что при этом можно просмотреть результаты различных вариантов планирования, не трогая реальное производство.
Реалистичное обещание даты выполнения заказа можно строить не только в пределах одного завода, но и с учетом функционирования цепочки поставок, комбинируя, допустим, несколько APS-систем для планирования деятельности разных участников такой цепочки. К примеру (см. рис. 5), можно создавать модели ряда предприятий (участников цепочки поставок либо входящих в холдинг) и надстраивать одну APS-систему над другой.
APS в цепочке поставок
Общая схема построения планов с помощью APS. Мы рассмотрели все компоненты APS, необходимые для построения общей схемы планирования на предприятии (см. рис. 6). Хорошим примером здесь может служить автоматизация выдачи сменно-суточного задания на каждую бригаду с учетом всех потребностей и запасов.
Общая схема планирования в APS
Рассмотрим подробнее каждый пункт данной схемы.
Все перечисленные функции выполняются на предприятии с определенной периодичностью, разными людьми и в соответствии с процедурами, которые разрабатываются в ходе каждого конкретного проекта внедрения системы APS-планирования.
Иногда можно услышать вопрос: «Зачем нам ERP-система, не лучше ли купить еще одну производственную линию?». Отвечая на него, не лишне вспомнить про «богатую ресурсами» Россию и «бедную» Японию. В конечном счете не обладание ресурсами, а способы управления ими определили текущее состояние экономики той и другой страны.