APS生产排程系统——ERP、MES、APS系统的关联和区别

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APS生产排程系统——ERP、MES、APS系统的关联和区别

APS生产排程系统——ERP、MES、APS系统的关联和区别

• 1. APS的概述（Advanced planning and scheduling）
• 2. ERP的概述（Enterprise Resource Planning）
• • 2.1 行业属性
  • 2.2 业务流程
  • 2.3 EPR模板
  • • 2.3.1 生产管理
    • 2.3.2 客户管理
    • 2.3.3 销售管理
    • 2.3.4 采购管理
    • 2.3.5 技术管理
    • 2.3.6 库存管理
• 3. MES的概述（Manufacturing Execution System）
• • 3.1 MES 的产生背景
  • 3.2 MES 的发展历程
  • 3.3 MES 功能介绍
  • 3.4 MES 的业务价值
• 4. 三分钟看懂ERP、MES、APS系统的关联和区别
• 5. APS与EPR对比
• 6. APS的生产工艺模型
• 7. 总结

1. APS的概述（Advanced planning and scheduling）

APS是高级生产计划与排程系统（Advanced planning and scheduling）的简称。APS的基本原则是按照工艺模型排程，模型由用户维护。

APS高级计划与排程(Advanced Planning and Scheduling)，是解决生产排程和生产调度问题，常被称为排序问题或资源分配问题。在离散行业，APS是为解决多工序、多资源的优化调度问题；而流程行业，APS则是为解决顺序优化问题。它通过为流程和离散的混合模型同时解决顺序和调度的优化问题，从而对项目管理与项目制造解决关键链和成本时间最小化，具有重要意义。


APS是指一种生产过程的管理，通过对原材料和生产能力进行最优的配置，以满足各种需求。APS特别适合简单的计划方法不足以应付的复杂竞争优先级的生产环境。因为解空间大小与待生产物料/产品的数量(近似)存在阶乘依赖关系，所以生产调度本质上是非常难求解的。

2. ERP的概述（Enterprise Resource Planning）

ERP是Enterprise Resource Planning（企业资源计划）的简称，是上个世纪90年代美国一家IT公司根据当时计算机信息、IT技术发展及企业对供应链管理的需求，预测在今后信息时代企业管理信息系统的发展趋势和即将发生变革，而提出了这个概念。 ERP是针对物资资源管理（物流）、人力资源管理（人流）、财务资源管理（财流）、信息资源管理（信息流）集成一体化的企业管理软件。它将包含客户/服务架构，使用图形用户接口，应用开放系统制作。除了已有的标准功能，它还包括其它特性，如品质、过程运作管理、以及调整报告等。

ERP面向全球市场，包罗了供应链上所有的主导和支持能力，对企业内部人力、物力、财力资源进行管理，协调企业各管理部门围绕市场导向，更加灵活“柔性”地开展业务活动，实时地响应市场需求，由此可分析出ERP系统的主要功能模块：

那么，ERP系统到底有什么作用呢？ERP系统的价值主要体现在为企业“降本、增效、保质”三个方面：

2.1 行业属性

理论层面，ERP的使用者必须对企业业务足够了解和熟悉。

如果刚刚进入一家公司，那么建议更专注于学习企业业务本身，今后能够更好地服务于ERP的工作。

但是按制造方式和物质形态，可划分为离散制造与流程制造。

2.2 业务流程

ERP系统渗透于公司业务的整个流程，要想对ERP系统做到更好的了解和使用，就要对每一个使用部门和使用流程了然于心，每个公司的业务流程都不同，建议试着根据本公司业务大体勾勒出如下图的业务流程图：

2.3 EPR模板

这是一位大佬搭建的EPR模板

1. 离散制造EPR模板

2. 流程制造EPR模板

2.3.1 生产管理

ERP系统最重要的管理环节就是在生产领域。根据生产需求，制定生产计划并进行生产派工；提前进行生产领料，准时排产，如物料不足则发起采购申请；员工进行完工汇报，记录工时及生产实绩，并对生产成品进行质检，统计最终结果。

2.3.2 客户管理

客户信息录入系统便于统计与查询；根据数据分析掌握客户信息变化，制定战略决策；对客户的跟进拜访形成记录，便于查询参考。

2.3.3 销售管理

签订合同后根据销售合同，制作业务流转单，明确物料采购需求；销售根据订单进行产品发货及发货前的质量检验；根据数据，生成销售业绩报表，便于员工查询提成，管理者洞察销售业绩变化。

2.3.4 采购管理

根据业务流转单产生的物料采购需求统一制定采购合同；进行交货期控制和物流到货跟踪，发起物料采购入库流程；业务员将供应商信息录入系统并进行情况分析，制定最佳采购选择；生成采购报表，实时查看采购数据。

2.3.5 技术管理

员工在线填写产品信息；产品库基础信息实时共享，规避信息孤岛问题；通过公式自动计算工艺成本。

2.3.6 库存管理

根据发起的出入库申请进行审核；对部分物料进行其他出入库处理；定期盘库，确保库存准确性；对部分材料进行形态转换，更新系统库存。

3. MES的概述（Manufacturing Execution System）

MES(Manufacturing Execution System)， 制造执行系统。是面向车间生产的管理系统。MESA 对 MES 的定义为：在产品从工单发出到成品完工的过程中，制造执行系统起到传递信息以优化生产活动的作用。在生产过程中，借助实时精确的信息、MES引导、发起、响应，报告生产活动。作出快速的响应以应对变化, 减少无附加价值的生产活动，提高操作及流程的效率。MES提升投资回报、净利润水平、改善现金流和库存周转速度、保证按时出货。MES保证了整个企业内部及供应商间生产活动关键任务信息的双向流动。

MESA 提出了 MES 的功能组件和集成模型，定义了11个模块，包括：资源管理、工序管理、单元管理、生产跟踪、性能分析、文档管理、人力资源管理、设备维护管理、过程管理、质量管理和数据采集。

MES是位于上层计划管理系统与底层工业控制之间、 面向车间层的管理信息系统。它为操作人员、管理人员提供计划的执行、跟踪以及所有资源(人、设备、物料、客户需求等)的当前状态信息。

3.1 MES 的产生背景

当前许多企业已经做了很多信息化项目，包括 CRM , ERP, PLM, SCM, OA等。这些系统为企业的管理带来了不少收益。但是这些系统都未能支持到车间生产层面。企业上游管理与车间生产之间没有数据的传递。多数企业车间执行过程是依靠纸质的报表、手工操作实现上下游的沟通。这种方式非常低效，并且产生的数据不准确、不完整。使企业在生产方面无法准确进行各项分析，做到精细化管理。为企业的效益打了折扣。

同时，在 ERP 应用过程中，无法将计划实时，准确下达到车间，也无法实时准确获得车间生产的反馈，缺失了对生产的监控。要把 ERP 的计划与生产实时关联起来。MES 作为一个桥梁就应运而生，弥补了企业信息化架构断层的问题。

3.2 MES 的发展历程

1. 20世纪80年代末，美国先进制造研究机构(AMR)首先提出MES的概念
2. 1992年，美国成立以宣传MES思想和产品为宗旨的贸易联合会——MES国际联合会（MESA International
3. 1997年，MESA发布修订后的6个关于MES的白皮书，对MES的定义与功能、 MES与相关系统间的数据流程、应用MES的效益、MES软件评估与选择以及MES发展趋势等问题进行了详尽的阐述；
4. 1999年，美国国家标准与技术研究所（NIST）在MESA白皮书的基础上，发布有关MES模型的报告，将MES有关概念标准化。

1. 专用的MES (Point MES)。它主要是针对某个特定的领域问题而开发的系统，如车间维护、生产监控、有限能力调度或是SCADA等；
2. 集成的MES(Integrated MES)。该类系统起初是针对一个特定的、规范化的环境而设计的，如今已拓展到许多领域，如航空、装配、半导体、食品和卫生等行业，在功能上它已实现了与上层事务处理和下层实时控制系统的集成。
3. 可集成的MES(I-MES)。它将模块化应用组件技术应用到MES的系统开发中, 是前两类MES系统的结合：既具有专用MES系统的特点，即I-MES中的部分功能作为可重用组件单独销售；又具有集成化MES的特点，即能实现上下两层之间的集成。 I-MES还具有能实现客户化、可重构、可扩展和互操作等特性，能方便地实现不同厂商之间的集成和遗留系统的保护，以及即插即用等功能。
4. 智能化第二代MES(MESII)。其核心目标是通过更精确的过程状态跟踪和更完整的数据记录以获取更多的数据来更方便地进行生产管理，它通过分布在设备中的智能来保证车间生产的自动化
5. 下一代MES(MOM)。其显著的特点是强调生产同步性（协同），支持网络化制造。它通过MES引擎在一个和几个地点来进行工厂的实时生产信息和过程管理以协同企业所有的生产活动，建立过程化、敏捷化、有效的组织和级别化的管理使企业生产经营达到同步化。

在应用方面国内的 MES 明显落后与发达国家，这几年随着国家推进智能制造，MES在国内市场已经出现了较大的需求。

3.3 MES 功能介绍

1. 质量管理：及时提供产品和制造工序测量尺寸分析以保证产品质量控制，并辨别需要引起注的问题。它可推荐一些矫正问题的措施。也可以包括SPC/SQC跟踪、离线检测操作以及在实验室信息管理系统(LIMS)中分析。
2. 过程管理：监视生产过程，自动纠偏或为操作者提供决策支持以纠正和改善在制活动。 它可包括报警管理。可能通过数据采集/获取提供智能设备与MES的接口。 （NIST认为过程管理活动已在分派与质量管理中描述；MESA将其单列，是因为该活动可能由一个单独的系统来执行）
3. 维护管理：跟踪和指导设备及工具的维护活动以保证这些资源在制造进程中的可获性，保证周期性或预防性维护调度，以及对应急问题的反应（报警），并维护事件或问题的历史信息以支持故障诊断。
4. 产品跟踪和谱系：提供所有时期工作及其处置的可视性。其状态信息可包括：谁在进行该工作；供应者提供的零件、物料、批量、序列号；任何警告、返工或与产品相关的其它例外信息。其在线跟踪功能也创建一个历史记录，该记录给予零件和每个末端产品使用的可跟踪性。
5. 性能分析：提供实际制造操作活动的最新报告，以及与历史记录和预期经营结果的比较。运行性能结果包括对诸如资源利用率、资源可获取性、产品单位周期、与排程表的一致性、与标准的一致性等指标的度量
6. 物料管理：管理物料（原料、零件、工具）及可消耗品的移动、缓冲与储存。这些移动可能直接支持过程操作或其它功能，如设备维护或组装调整。 （该功能为NIST所追加，它认为上述物料管理活动与资源分配和跟踪功能的关系并不明确）

3.4 MES 的业务价值

优化企业生产制造管理模式，强化过程管理和控制，均衡企业资源的利用率，优化产能，提高运作效率，达到精细化管理目的。

加强各生产部门的协同办公能力，提高工作效率、降低生产成本。

提高生产数据统计分析的及时性、准确性，避免人为干扰，促使企业管理标准化。

为企业的产品、中间产品、原材料等质量检验提供有效、规范的管理支持。

实时掌控计划、调度、质量、工艺、装置运行等信息情况，使各相关部门及时发现问题和解决问题。提高制造系统对变化的响应能力以及客户服务水平； 最终可利用 MES系统建立起规范的生产管理信息平台，使企业内部现场控制层与管理层之间的信息互联互通，以此提高企业核心竞争力。

4. 三分钟看懂ERP、MES、APS系统的关联和区别

前面可以说是非常官方的话，本人查阅相关资料，也不是很懂，但在知乎上有一位大牛，把他们三个的区别整理成一张文章——非常牛！！下面请欣赏这位大佬的杰作。

ERP：企业资源计划
一天中午，丈夫在外给家里打电话：“亲爱的老婆，晚上想带几个同事回家吃饭可以吗？”（订货意向）

订货意向丈夫：“6个人，我们7点左右回来，准备些酒 烤鸭番茄炒蛋 凉菜 蛋花汤。。。。。。，你看可以吗？”（商务沟通）

妻子：“没问题，我会准备好的，”（订单确认）

妻子记录下需要做的菜单(主生产计划），具体要准备的菜：鸭 酒 番茄 鸡蛋 食用油。。。。。。（BOM物料清单），发现需要：1只鸭，5瓶酒，4个番茄，。。。。。。，炒蛋需要6个鸡蛋，蛋花汤需要4个鸡蛋（共用物料）。

打开冰箱一看（仓库），只剩下2个鸡蛋（缺料/MRP）。

按计划生产——查看仓库到自由市场，妻子：“请问鸡蛋怎么卖？”（采购询价）
小贩：“1个1元，8块钱10个。”
妻子：“我只需要8个，但这次买1打。”（经济批量采购）
妻子：“这有一个坏的，换一个。”（验收、退料、换料）

采买MES系统/APS系统

MES：制造执行系统

APS：进阶生产规划及排程系统

回到家中，高高兴兴的看了下燃气灶、微波炉、电饭堡，磨了下菜刀，（设备动态监测使用情况）考虑菜先做什么？后做什么？预计什么时候可以把第一道菜做完？估计了一下全部做完需要多少时间？（高级排产，交货期自动计算）

上面这一段也是柔性车间作业调度的主要的解决问题

然后打电话告诉老公：亲爱的老公我开始做菜了，7:10左右你可以带客人回家吃了。（向客户回复准确交货期）

然后安排好做菜顺序，（按工艺路线编排生产任务）开始洗菜、切菜、炒菜，另外一边做一边看菜谱（智能终端查看工艺指标），根据每个客人的饮食习惯调整味道和咸度（工艺指标更改），厨房中有燃气灶、微波炉、电饭堡。。。。。。设置电器上加温的指标，避免过火了（生产车间自动数据采集系统，LED电子看板系统）。

妻子发现拔鸭毛的夹子坏了，知道儿子放学早，然后通知儿子回来带个夹子来（生产异常，短信通知），没办法只能临时用手拔（生产作业更改），但很费时间，用微波炉自己做烤鸭可能就来不及（产能不足），于是决定在楼下的餐厅里买现成的（产品托外）。如果忙不过来请邻居帮忙，共同完成工作（生产计划临时调整为委外）。

委外加工
如果在餐厅：厨师长分配工作（一级调度，调度指令），每盘菜背后都表明菜名、厨师、加工时间等（追溯跟踪产品），做菜时厨师时常品尝、观察颜色等（中控检验），邻班对每道菜把关（质量）。

下午4点，电话铃又响：“妈妈，晚上几个同学想来家里吃饭，你帮忙准备一下。”（紧急插单）

加单出现“好的，儿子，你们想吃什么，爸爸晚上也有客人，你愿意和他们一起吃吗？” （客户协商）

“菜你看着办吧，但一定要有番茄炒鸡蛋。我们不和大人一起吃，6：30左右回来。”（不能并单处理）

“好的，肯定让你们满意。”（订单确认，MES精益系统重新利用APS排产）

看来要多切些菜、洗点菜、炒多点菜了（APS高级排程根据现场物料和设备使用情况调整生产任务） 厨房鸡蛋已经用了7个 （MES现场数据采集，现场短信通知仓库），冰箱里查看又不够了，（仓管员查仓库，短信通知采购）打电话叫小贩送来。（紧急采购）

6：30，一切准备就绪，可烤鸭还没送来，急忙打电话询问：“我是李太太，怎么订的烤鸭还没送来。”（采购委外单跟催）

“不好意思，送货的人已经走了，可能是堵车吧，马上就会到的。”

门铃响了，“李太太，这是您要的烤鸭。请在单上签一个字。”（验收、入库、发货，转入应付账款）

6：45，女儿的电话：“妈妈，我想现在带几个朋友回家吃饭可以吗？”（又是紧急订购意向，要求现货）

“女儿，今天妈妈已经准备了两桌饭，6:30做完你弟弟的饭，7:10做完你爸爸的饭，你可以6:30回来和你弟弟一起吃，也可以7:10分回来和你爸爸还有些客人一起吃，如果你是要晚一点回来呢，8:00我再做些给你吃也可以。”（MES精益系统随时掌握订单进度时间情况准确回复客户时间）

女儿的电话：“妈妈，我们8点还要去一起学舞蹈呢，我和弟弟一起吃吧，不过我们有三个人哦”

“乖女儿，你等等，我先问下你爸爸晚点回来行不行？如果时间来的及，你们可以6:30以后回家吃。”

拿起电话打给老公：“亲爱的，儿子女儿今天都有朋友带回来吃饭，你们稍晚半小时7:40回家吃可以吗？”（根据掌握订单进度时间情况与客户沟通，重排生产工序计划）

老公：“好，刚好我也有些事没处理完，我和朋友们说好，7:40回去吃，亲爱的，辛苦你了”

老婆：“恩，老公，做饭是我的本分，不辛苦，回家注意安全哦”
“乖女儿，我和你爸爸说好了，他们晚些回家吃，你们6:30和你弟弟一起吃吧”

女儿的电话：“好，还是妈妈好，等会我们就回去”
（MES精益系统利用高级排程根据现场物料重新排产，根据设备产能调整生产任务，重排交货期）增加洗菜、切菜量。重新多煮一次饭。

7:40,丈夫问妻子菜做的怎样了。妻子马上回答说：“亲爱的！你想吃的烤鸭、番茄炒蛋 凉菜做好了，现在正在做蛋花汤！5分钟以后就可以了！你现在马上回来，刚好可以趁热吃”（生产过程及进度控制）

蛋花汤不要放太多油（减少生产现场浪费）…

送走了所有客人，疲惫的妻子坐在沙发上对丈夫说：“亲爱的，现在咱们家请客的频率非常高，应该要买些厨房用品了（设备采购），最好能再雇个小保姆（连人力资源系统也有接口了）。” （MES精益系统数据分析，帮助领导层决策）

丈夫：“家里你做主，需要什么你就去办吧。”（通过审核）

妻子：“还有，最近家里花销太大，用你的私房钱来补贴一下，好吗？”（哈哈哈哈，最后就是应收货款的催要）

总结： ERP和MES集成系统，不仅能充分发挥它们各自的优势；同时，可使MES系统的生产计划更合理，使ERP系统的数据更及时有效，工作效率更高。MES系统软件与ERP间的集成数据与MES、ERP间的界面划分有关。一般而言，即可以由MES系统软件来承担所有车间层和单元层的功能，也可以由ERP承担车间层的功能，由MES来承担单元层的功能。但从系统的集成角度看，由MES系统软件来承担所有车间层和单元层的功能实施比较容易。

分析ERP、APS与MES系统，答疑解惑！

ERP是……，APS是……，MES是…….，这些概念早已为大家所熟知，谁也改变不了，所以不必多说。本文要做的是对它们所共有的‘生产计划’部分的对比和分析。

首先，我们谈论的是一个关于计算机的话题，那么就有一个最基本的问题：计算机能干什么？对这个问题似乎答案太多了，计算机本身就是一个大千世界，随便就能找出很多种答案。但是告诉你最基本的，计算机实际上只干两件事：读和写。它的所有花里胡梢的功能，最终不过是在用最笨的方式干这两件最简单的事情，速度快而已。

不信吗？仔细想一想，不必去深究它的基本原理，你可能会感觉到，无论上网、看电影听音乐、玩游戏、编写文档、操作数据库，这些的确都不过是在快速地读和写一些数据。但是，计算机还有计算功能，这不象读写那么简单吧。比如你要算25×96，计算机马上给出结果：2400。难道它能事先知道你要算这个数已经把结论保存在那儿了吗？难道这也是读和写的结果吗？没错！这个过程计算机的确只是进行了一些读写操作。不信，你找一支笔来，在纸上手算这个乘法题，然后逐步记录你的整个计算过程。

那么计算机呢，你可能会想，它应该有一些更高明的手段。告诉你，计算机也是这么算的！它同样没有办法直接计算出25×96，而是把它分解成多个个位数字相乘和相加的运算，原理与你在纸上计算过程是一样的。你在计算的时候心里早就背会了一个小九九，计算机也早就把这个九九乘法表存在那里了，当要算5×6的时候，它就去把30调出来写到一个位置，算2×6的时候把12调出来写进去，然后呢，1＋1＝2，2＋3＝5这样的个位加法的所有组合也都早就存好了，直接去取结果就可以。看，只要有一个乘法表加上一个加法表，计算机就可以通过简单的读写操作计算出你的任何乘法计算。

这么看来，计算机并不比我们更高明，它用一种与我们手算相同的计算方法。而且，计算机如果有知觉，他根本不知道自己在干什么，有什么实际意义，它只知道按照一个固定的规则进行了一堆的读写操作，不会任何变通，只不过速度比我们快几百万倍，也正因为此，我们错误地感觉到它在计算，似乎比我们更聪明。

回到我们的话题，依此类推，ERP是什么？MES是什么？APS又是什么？无论他们有什么功能，对企业有什么意义，不过都是计算机在读写一些数据而已。你用ERP把今天的订单录到计算机里再查询昨天的销售数据统计出一个报表保存到服务器上，另一台电脑读了这个报表再读BOM算出需要采购哪些物料和生产哪些物料，另一台电脑打印和显示出这些数据……。实际上这一切的本质不过是数据在硬盘和内存中快速的读和写，我们就不厌其烦地为类似这样的计算机读写过程起了无数个名字，ERP、MRP、APS、SCM、CRM、PDM、PRM、MES等等，还产生了无数的管理理论，并为此争论不已。

企业中那么多复杂的工作流程，那么多先进理念，其最底层的工作本质真的只是计算机简单存了一个数字再简单把它取出来吗？计算机真的只是比人快但是没有人聪明吗？先不要忙着下结论。

说到聪明，我们再回到那个乘法问题，一个一般智力的人只会用纸上手算的方法，但如果让一个聪明的算术高手来计算这个题目，他很可能采取一种简化的方法，96是100－4，而4×25刚好＝100，于是25×96＝25×（100－4）＝2500－100＝2400。不用繁琐的个位相乘，很快就能得出结果。你看，计算机就没有这么聪明，它必须按照自己固定的步骤走完全部流程，不会随机应变，人比计算机聪明多了。

但是且慢，计算机虽然只会读写，但它有一个很大的优势，它很善于学习，记忆力很好。人只要把一种计算的方法转换成它能接受的读写方式教给它，它就变得和人一样聪明了，而且永远不会忘记，还能很快复制给其他同伴。

一个一般智力的人把乘法手算方式教给计算机，计算机就拥有了乘法计算的功能。而一个更聪明的人利用复杂的条件判断语句可以把简化计算法教会计算机，计算机就拥有了人的这种聪明。这时候，一个智力一般的人不仅在速度上远远不如计算机，而且在方法上也显得没有计算机聪明了。计算机的灵魂背后是人的思维。

这就引出了算法的概念。任何人的手工乘法运算就是一种算法，聪明人的简化运算也是一种算法。计算机聪明与否，全看它所接受的算法是不是聪明的。如果计算机接受的是需要一定专业知识的专家级别的算法，那么计算机就会拥有一个专家级别的聪明，一般聪明人在智力上也根本无法与之相提并论。

现在，我们评价一台计算机是不是聪明就有了一个新的标准：看人教给它的算法是不是很高明。如果这种算法就是我们手工每天都在用的类似乘法运算的那种方法，虽然把这种方法教给计算机也需要很专业的知识，但是，计算机还是并不比我们更聪明，只是比我们快而已；而如果这种算法不是简单到谁都能想到的方法，例如简化乘法运算，那么这台计算机就是一台比较聪明的计算机了。

算法，给了我们一个新的视角来观察ERP。很多时候企业要求的是一个聪明人教会的拥有高明算法的计算机，而不是一个智力一般的人用日常方法教会的计算机。但现实情况，很多ERP公司都只满足于低水平重复性地把日常手工的方法教会计算机，再给这种本质上是手工的方法起一个流行的名称，声称它多么高明。仔细考察，只不过是原来的手工方法和日常工作流程的电子化而已。

而企业管理中需要很多真正高明的算法，所要求的聪明程度远不象前面的简化乘法那么简单，需要很高深的数学知识。这时候绝大多数ERP公司由于自身缺乏对基础数学的深入研究和积累而无能为力，这并非单指国内ERP公司，国外大型ERP公司也并不例外。

企业管理中在复杂的约束条件下要求寻找一个工艺流程的关键路径、寻找一个计划的最早和最迟开始时间、或者寻找目前生产计划中哪个资源最短缺的时候，运筹学、数论、图论、线性代数、模糊数学等等数学科学的最前沿理论已经取代了我们一般的直观分析。计算机解决这类问题已经不能再用简单通用的手工方法或者仅仅使用一般的小聪明全凭速度优势代替手工劳动，而是必须集成最前沿数学理论，拥有一个数学专家级别的专业算法。在整个企业管理中，无疑生产排程部分由于它的错综复杂的条件和对精确结果的需求，是最需要这种专家级别的算法的地方。

有了这些基础概念做为武器，我们可以回到关于ERP、APS、MES的正题上来趟一趟这潭混水了。

一般说MES就是生产执行管理，但它在定义自己的时候喜欢把多多益善的东西都拉进来，于是侵犯了很多软件的传统领地，难免引发一场论战。MES最乐道的是连接企业管理系统和生产控制系统，承上启下弥补了空白。

但是，它声称的每个部分的功能都早有其他专业系统承担。比如资源分配和工序排程，是APS的领地；文件管理和控制一直属于OA的范畴；劳动力管理早有详细到每分钟工作记录的专业人力资源HR系统承担；维修管理则有企业资产管理EAM和专业设备－固定资产管理软件；制造流程控制和管理有SFC（shop floor control）；质量管理有集成了更多功能的ERP－QA/QC模块；至于实时数据收集，有无数做硬件的PLC、DCS系统供应商提供与硬件设备的专业数据连接和分析系统，功能只会更强。这些且不说，就连最普通的ERP软件都声称拥有MES的绝大部分功能。看来实在是没有什么空白可以留给MES去弥补。实际的市场状况MES也一直处在多种软件的挤压下在夹缝中艰难生存，特别是它与ERP一直处于一种直接对抗状态。

MES与其他系统的江湖恩怨与本文无关，本文只说MES与APS和ERP互相重合的生产排程这一段内容。对用户来说MES与ERP、APS概念的互相交错，软件商之间激烈争论，让人困惑。到底选择ERP、APS、MES有什么区别？

一般说软件之间的比较，不是看它集成的功能多不多，而是首先要看企业最需要的关键功能是不是有。如果都有，那就需要注意‘有’跟‘有’的差别很大，一个小小的区别可能就是本质的不同，要点就是要看它们的算法哪个更好。一个好的算法可以更深入地解决问题，运算速度快，很容易扩展到其他功能，修改起来方便等等。别的不说，在对比ERP、APS与MES之间的关系时，算法就起到关键作用。

在正常情况下，高级计划排程APS的算法比MES中的详细排程以及资源分配的算法要强很多。而MES中的算法比ERP中的MRP的算法也要强很多。

ERP中的MRP算法实在太简单，就是把平时手工的工作方式电子化，相比而言类似于开发一个乘法运算的难度。因此很多企业不需要MRP在EXCEL上也可以实现相同功能。

而MES的排产功能肯定要强于ERP的生产计划功能。因为如果在这个关键核心功能上不占一定的优势，MES就根本不会有自己的市场份额。但是，它在本质上也只是把一些手工的、经验性的好方法集成进了软件，类似于简化乘法运算，虽然有很大的实用价值，但这与APS的以数学模型为基础的算法相差甚远。

否则，MES开发商就会把这部分拿出来单做成APS出售了，要知道其中的价格差异很大。（当然也不排除某些MES系统集成了APS系统的可能）。

APS系统拥有以数学模型为基础的最强算法，可以满足更高难度、更广泛的需求。但它不是可以直观理解的方法，真正的难点不在于把算法变成软件，而是在于寻找和证明这个算法。因此，各APS公司对其核心算法和数学理论都是保密的，并且申请专利保护。

当然对企业来说，算法也不是唯一的选择依据。一般说，整套系统中的某个功能不如专业系统的功能强大，但是价格低廉，与它集成在一起的功能很多，用起来方便，这是整套系统的优势所在。

ERP的生产管理部分对比MES和APS最简单但也最便宜，一般仅限于简单的物料需求计划。如果企业对生产计划要求比较低，只侧重于较粗物料需求，就可以只选用ERP的生产模块。

MES的排产功能更强一些，但是价格更高。适合于对生产计划要求不太高但是对生产排产管理比较精细的企业。目前国内自称提供MES系统的企业有很多，但其内容差别很大，水平良莠不齐，用户在选择的时候注意比较的关键是算法。从目前出现的趋势看，ERP软件公司倾向于集成MES系统，并与APS系统集成。

APS是功能最强也是最昂贵的软件，适合于多品种、小批量、工艺流程变化很快、对生产计划有很高要求的生产型企业。目前APS开发商都只专注于生产排程功能，不搞其他相关系统。因此APS需要与其他软件集成在一起使用。

目前，国际知名ERP全部都已和某个独立的APS系统集成在一起，常见的如SAP的APO，ORACLE的ASCP。国内用户如果选择了国外ERP软件就可以考虑上它的APS，但是加上大量的定制开发以后，其价格昂贵有可能会超过整个ERP的价钱。

目前国内也有APS系统，主要在特定行业应用，主要是侧重复杂的制造排产调度。在复杂计划优化较弱，但由于价格较低，属于本土化服务，性能价格比要优于国外系统。

综上所述，我们要学会超越一个软件表面上的概念、功能、特点，而以算法作为判断的一个重要标准。这对MES、APS、MRP这样的系统来说尤其重要。

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5. APS与EPR对比

规则	ERP	APS
计划物料和能力	顺序	同时
计划时间段	分段	连续
组织一体的计划	按功能计划	集成计划
计划的方向	单向	双向
分配供应给客户	不可以	可以
约束类型	软约束	硬约束和软约束
制造提前期	固定	灵活
模拟能力	低	高
计划速度	慢	快
计划算法	加减乘除	规则、 数学规划、智能优化、机器学习、深度学习等

6. APS的生产工艺模型

通常我们说APS系统是各行业通用的，排程的逻辑由客户的工艺模型决定。原则上，只要你的生产工艺是可以精确的定义，就可以自动排程，虽然各厂商提供的系统功能上各有差异，但无一例外都需要用户定义工艺模型。

以PlanMateAPS为列，用户可以用Excel收集模型，APS系统提供模型维护工具，通过定义数据文件格式将模型导入到系统中。如果是少量的修改，也可以在软件提供的用户界面中进行修改。

那些过于灵活没有原则性的规则，系统就难以自动优化实现。 这部分需要通过灵活的用户界面，允许用户干预进行弥补。

需要明白，APS不能解决企业所有的问题。产能不足、供应商不能按期交货、现场设备异常、订单变更等等，这些问题长期困扰企业，计划部门常常处于救火状态。很多人会认为，APS只适用于那些订单和料况稳定、异常很少的企业。 实际正相反，通过导入APS , 可以在一定的程度上帮助企业缓解问题：

1. 虽然不能增加产能，但可以准确评估预测，让企业可以提前准备。是否需要增加设备？提前订制模具？准备外发？ 如果需要外发，APS可以帮助您确定何时外发，哪些产品和工单需要外发，让协作厂商可以提前做出准备。
2. 供应商的问题，部分原因是企业给出的交货日期不准确，过于模糊或更改频繁。 APS可以帮助企业做出更准确的计划，从而能为供应商提供更精确和稳定的交货日期， 并长期追踪，在一定程度上改善交货状况。
3. 现场异常及订单变更，传统的人工修改计划方式不只麻烦还会造成计划混乱，尤其在有多道生产工序的企业，插单会引发大量冲突。APS提供的快速重排可以帮助企业迅速修改计划。

1. 生产设备，这里的设备是指的需要独立编制生产计划的设备，如果你的一条生产线有多台机器连接而成，只需定义产线，不需要对每台机器单独定义。在APS中我们称它为主资源。对于主资源有以下几种属性需要注意：
   生产模式： 在离散制造业中主资源包括两种主要的生产模式：流水生产和批量生产
    流水生产：SMT生产线、机械加工设备、成型设备等，产品是一个个的被生产出来，这种是流水生产。
    批次生产：加热炉、磁控溅射机器、使用大容器清洗，这些设备在生产的时候是成批次的。例如一个加热炉用于机械加工中的退火，那么每次要凑够一定的数量的产品同时加热，不能一个个的生产，这种就是批次生产设备
   是否可中断: 以上设备有一个重要参数需要注意，是否可中断。流水式生产，在换班且时间不连续的时候，机器可以停下来等第二天再继续。而加热炉式的设备则不能停，只要启动就必须连续做完，这种就不能中断。
   工作日历：对于生产资源，除了上述需要定义的类型和参数外还需要考虑它的工作日历。工作日历以周为基本周期，包括每天分几班倒、每个班次的工作时间、休息日。在工作时间定义中还要考虑到吃饭休息时间，中间可能会中断一段时间。工作日历还需要定义节假日。 PlanMateAPS中，每个主资源的工作日历可以不同。

2. BOM： 产品清单及物料消耗结构。APS中的BOM有两种
    物料BOM :与ERP中的BOM相同，按料号定义物料消耗结构
    工序BOM: 一个产品生产需要经过多个工序，物料可以在不同的工序点加入进来，不需要统一在第一个工序加入，这就是APS中的工序级BOM。如果一个产品的整个生产周期很长，工序BOM可以延迟物料需求时间，大大降低物料库存水平。

3. 产品生产工序：每一个产品会经过多个生产工序，这些工序之间具有一定的关系。

   • 工序顺序：有一些产品的生产工艺是确定的。比如PCBA中，我们会经过镭雕、SMT的BT两面、波峰焊或选焊、装配及测试，每个产品都按照固定的顺序进行，每个工序允许使用的产线设备不同。

   • 另外一些产品可能有多选工艺，在机械加工中比较常见。一台先进的数控设备可以一次性完成车、铣、钻等多个工序，排程时只要排一次即可。而这些工序又可以用两三台单一功能的设备来代替，这就形成了平行可选工序。

   • 除平行工序外，在机械加工行业中，工序的分解也不是固定的。例如一个6面体的加工，可以分6道工序，每台设备加工一面，也可以分3道工序，每台设备加工两面，或者简单地让一台设备全部做完。工序分解可以依据经验，使每个工单的加工时间长短合适，工序之间的缓冲衔接易于管理，设备能充分利用。

工序之间的缓冲：在产品工序的定义中，除了工序顺序及设备选择，我们还需要注意的是工序之间的关系和缓冲参数。

考虑到运输对产品品质及生产效率的影响，应考虑区域及车间限制。在PlanMateAPS中，定义多级区域，主资源有厂区、车间、设备位置参数，可以定义工序间优先在同车间、同厂区生产。例如SMT的BT两面，严格限定在同车间生产。SMT到波峰焊、切板等，优先在同车间生产。

工序关系一般有两种：

ES：前工序全部完成后工序才能开始

EE：前工序与后工序可以部分重叠

对于工序间的缓冲，生产工艺的不同，会有不同的要求。

 对于流水生产， 需要考虑到运输的时间、运输的工具及每次运输承载的数量。前工序生产会有一些延迟，因此还需要有一定的缓冲。缓冲方式可以按时间或按产品数量定义。
 拼炉生产的工序转移比较复杂，因为一个工单可能分多炉次，或几个工单合并一炉，出炉后需要冷却时间，在工序缓冲定义的时候要特别注意。这里不详述，可与供应商沟通。

产品工序需要使用的设备和生产节拍：

产品经过多个生产工序，在每个工序上都需定义允许使用的设备。即使在相同工序，每个产品允许使用的设备也是不一样的，在允许的设备中，也会有不同的优先级和节拍时间。例如SMT，由于线体配置不同，节拍时间有很大差异。

在成型行业，产品选择模具，模具选择设备，每个模具可以使用的机器有一定要求。例如一个模具可以用于60、80吨的机台，在不影响交货的情况下， 要优先使用小吨位机器以节省费用。

流水式生产的节拍：

• 节拍时间是以每隔多长时间产出一个产品来计算的。有的企业以每小时产量来定义产能

  • 节拍时间 = 3600s/每小时产量

• 在成型行业中，我们以每出模一次作为节拍时间。如果模具上有多个穴位，节拍时间要除以穴位数。

  • 节拍时间 = 出模周期/产品穴位数

炉式生产的节拍和数量：

对于炉式生产方式，生产时间不能按照单个产品计算，而要定义每炉需要的总时间，还要考虑炉次间的切换时间。

在拼炉生产方式下，我们还需要考虑每个炉次的总容量。因产品的尺寸不同，不同产品允许加工的数量也不同。可以按以下方式做定义：

以标准尺寸产品定义炉次容量，再为每个产品定义其大小，可以为标准尺寸的倍数（允许小数），在对不同大小产品排程时需要根据产品大小计算每次允许排的产品数。

另一种情况是生产需要使用特别的夹具，需要定义每炉可以容纳的夹具数，各种产品规格所拥有的总夹具数以及产品与夹具的对应关系，会对排程产生约束。

在炉式生产排程中，还需要考虑不同产品的生产时间，需要使用的材料等。只有加工时间和材料一致的产品才能拼为一炉。

辅助资源:

辅助资源对生产排程有约束作用，包括各类治具、夹具、模具，SMT中的钢网。在主要依赖人力完成的工序中，工人也是一种辅助资源。

在PlanMateAPS中，辅助资源分为几种类型：

工具类：钢网、治具、夹具、测试仪器等。这类辅助资源在排程中只起到约束作用，不影响生产节拍时间。在切换产品的时候，也不影响工单任务间的切换时间。

模具类：主要是指成型行业中的模具。模具与普通的辅助资源不同，模具与主生产资源有关联关系，且决定生产的节拍时间。另外还有一模多穴、多产品拼模等问题，这些都需要在APS的工艺模型中给出定义。

工人：在有些行业中，工人是影响生产的主要资源。例如，成品组装、制衣等。因工人有操作技能的差异，不能完全以总人数做约束。 假定车间有两道主要工序A,B，共有100个工人，其中50人仅可操作A工序，30人仅可操作B工序，有20人可以操作AB工序，我们可将工人分为3组，1：50人，2:30人 ，3:20人，其中组3的20人AB两道工序均可操作。

在组装等工序中，有两种情况需要考虑：

1. 每个产品生产需要的工人人数是固定的，总人数决定了可以同时生产哪些产品。
2. 工人人数有一定的范围，例如一个产品生产需要8-12人，但是人数会对生产节拍有影响（人多做的快），这种情况下模型也要定义不同人力对生产节拍的影响。APS做优化时需要根据人力计算任务的工作时间。

为了简化人力管理，同一个组装线，最好将需要相同人力的任务排在一起。但是实际情况很难满足，如果人力一直在变化，会为车间管理增加难度。PlanMateAPS针对这种情况提供了一种很好的解决方案，给出人力变化与装换表，帮助车间管理人力资源。

产品属性及切换:

产品属性可以对排程产生影响或仅作为报表中的参考。主要的属性可以包括：机种、产品类别、客户、运输方式、颜色、主材质等。

切换的优化也是APS系统一个重要功能。主要包括：同产品、同模具、同属性的产品切换优化。PlanMateAPS中可以按照产品属性优化切换。例如成型中的颜色，将同颜色，或同色号不同色度的产品排在一起以减少色粉的浪费。SMT中可定义相似机种，将相似机种优先排在一起以减少切换时间。

7. 总结

以上是自动排程系统需要的工艺模型，各产品可能还会有一些差异，可以在系统导入的时候与供应商再沟通。

这些数据在手工排程方式也是需要的，只是在手工方式，没有明确地给出定义和要求统一管理，而是由计划员自行管理，或者变成计划员的个人经验。有时在计划员请假或离职时，这些数据丢失造成排程混乱。

有些客户会说，这些数据我们没有很好地整理，导入APS有困难。让我们反过来考虑这个问题:
没有人整理的原因是：一个工作如果没有强迫，就没有人认真做。
没有认真整理工艺数据，是管理的瑕疵。APS强迫企业管理自己的工艺数据，帮助企业改善管理，积累工艺数据。工艺模型准确，就不会在老员工请假或离职时，因为新人不懂而引起计划混乱。而长期积累工艺数据，也有利于工艺的改善。

导入APS的另一个好处是，产线按照标准产能排程，杜绝了随意性，可以准确评估产线的生产效率，减少了设备工时浪费，对于整天提高生产效率有很大帮助。

APS系统可以帮助企业改善库存控制，加强生产计划与执行管理，提高企业运作管理水平，建立一种可复制可扩展的生产运营管理规范。