隨著制造精益化，制造數(shù)字化的不斷發(fā)展，形成了MES制造執(zhí)行系統(tǒng)，它包含了11個模塊：1生產(chǎn)計劃排產(chǎn)。2、作業(yè)人員管理。3、生產(chǎn)單元分配。4、資源狀態(tài)管理。5、產(chǎn)品跟蹤管理。6、質(zhì)量管理。7、文檔圖紙管理。8、設備維護管理。9、設備性能分析。10、車間數(shù)據(jù)采集。11、制造過程管理。

MES是智能工廠的核心，將前端產(chǎn)品設計、工藝定義階段的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理與后端制造階段的生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理融合，實現(xiàn)產(chǎn)品設計、生產(chǎn)過程、維修服務閉環(huán)協(xié)同全生命周期管理。

APS就是高級計劃排程。應該說APS本來是MES的一個模塊，也許是因為優(yōu)化排產(chǎn)太重要了，技術門檻太高了，才拿出來單獨作為一個功能軟件使用。APS要滿足資源約束，均衡生產(chǎn)過程中各種生產(chǎn)資源；要在不同的生產(chǎn)瓶頸階段給出最優(yōu)的生產(chǎn)排程計劃；要實現(xiàn)快速排程并對需求變化做出快速反應。

不能小看僅僅是一個車間一個工廠的計劃排程問題，從學術上講，這是一個大系統(tǒng)、復雜系統(tǒng)的優(yōu)化問題。

排程就是排序，就是先做什么，后做什么的問題。但是你可以這樣想象，幾百臺大小設備、幾百人同時要做各種任務，怎樣才能在各種約束（設備能力、人員、時間、場地、物料等）條件下（還是動態(tài)變化的），實現(xiàn)目標（交貨期、設備有效使用率、最低成本等）最優(yōu)？

舉一個簡單排序例子：假設計算機每秒可處理1，000，000序列，我們希望構建一個最優(yōu)調(diào)度系統(tǒng)，9個jobs可以不到一秒鐘就完成，11個則要一分鐘，如果給定20個jobs，找出最優(yōu)的排程則需要77147年！實際計劃調(diào)度問題會涉及上百臺設備，上千個訂單（jobs），可見大系統(tǒng)優(yōu)化排程問題非常復雜。當然，人們不會以窮舉的方法傻算的。

統(tǒng)籌學家、計算機專家們多年來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，這些算法對一些特定的需求都有各自的特點，有些“算得快”，但結果不是最優(yōu)解，有些收斂極慢不實用。甚至學術理論界都曾懷疑有沒有最優(yōu)解。直到前幾年，美國的一位應用數(shù)學家(EYUANSHI)發(fā)明了分割嵌套（NP）算法，證明生成馬克夫鏈，實現(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)復雜系統(tǒng)優(yōu)化問題的一條捷徑。

當前APS行業(yè)現(xiàn)狀

APS在企業(yè)有許多成功應用，特別是與MES模塊集成應用。流程業(yè)如鋼鐵，化工等計劃調(diào)度問題相對簡單，因此，優(yōu)化排程容易實施。

APS在離散制造業(yè)，由于排程問題的復雜性，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)點就是能快速得到一個可行的排程結果，但是無法保證最優(yōu)解，也無法量化排程結果。對于簡單的流程，較少的訂單，不論什么算法得到的結果相差無幾。復雜的排程問題，是否具有優(yōu)化功能其結果將有很大差異。

先進計劃排程（APS）的核心就是“先進”二字。否則只剩下計劃排程了。大量研究數(shù)據(jù)表明：由規(guī)則法或啟發(fā)式法得到的排程結果距離最優(yōu)排程可相差30％－150％。以最少延遲訂單為目標，優(yōu)化與否的APS在處理100個訂單時，可能總有30個在延遲交貨，日積月累，對企業(yè)是很大的損失。由于優(yōu)化算法技術門檻的限制，目前中國市場上絕大多數(shù)“APS”產(chǎn)品由于“算不出來”，不得不加入很多人工干預（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）或者忽略一些問題。

從價格上來說，APS的價格從一兩萬元到一兩百萬。簡單算法的低端產(chǎn)品對于一些流程簡單的小型企業(yè)，從手工排產(chǎn)過渡到APS排產(chǎn)，應該說是一個進步，也起到了輔助的決策作用。很多企業(yè)的實際生產(chǎn)極其復雜。APS是企業(yè)管理軟件中技術含量最高的產(chǎn)品，APS的應用可以提高企業(yè)生產(chǎn)效率百分之幾到百分之幾十。真正具有優(yōu)化排程的APS的價格定位應該至少在幾十萬以上。這說明，中國APS的市場和技術都不成熟。

需要什么樣的APS？

APS是企業(yè)管理軟件，它具有高度智能的生產(chǎn)計劃調(diào)度功能，可以在多任務的復雜條件，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)度排程結果。APS的核心是具有尋找最優(yōu)結果的優(yōu)化運算引擎。

在實際生產(chǎn)中，離散型工業(yè)企業(yè)（小批量，多品種，訂單變化大），任務、資源、工序流程復雜，約束條件很多，并且完全是一個動態(tài)的過程。企業(yè)需要的就是在可以容忍的時間內(nèi)（例如10分鐘）排出一個最優(yōu)化的調(diào)度計劃。并且這個排程計劃的優(yōu)化程度是可以判斷和量化的，同時還可以預測對今后的影響（比如可以看到三個月后的情況）。

APS必須有很強的適應性。企業(yè)的實際經(jīng)營運作在不同的時間可能會遇到不同的要求，例如，有時會要求最短交貨期，有時會要求最佳的設備使用率，有時會要求最少庫存，有時會遇到緊急插單，APS必須很方便的根據(jù)企業(yè)的需求，滿足企業(yè)不同時期的需求。

APS的人機界面必須要符合企業(yè)調(diào)度人員的思維模式和排程習慣。讓人經(jīng)過極其復雜的培訓，去適應計算機的要求，是企業(yè)使用人員不能接受的。

MES與APS融為一體

APS和MES在排產(chǎn)功能上是重疊的。不過，現(xiàn)在的趨勢是APS和MES融為一體，實現(xiàn)四個閉環(huán)：1、需求預測和訂單承諾閉環(huán)。2、計劃與排產(chǎn)閉環(huán)。3、排產(chǎn)與執(zhí)行閉環(huán)。4、訂單承諾與訂單履約發(fā)貨閉環(huán)。形成系統(tǒng)自治，自反饋、自決策。

至此，不知道大家對此是否對MES、APS兩大智能工廠系統(tǒng)有了一個全面的認識？