一、機械加工行業現狀
機械制造業在生產管理上的主要特點是：離散為主、流程為輔、裝配為重點。機械制造業的基本加工過程是把原材料分割，大部分屬於多種原材料平行加工，逐一經過車、銑、刨、磨或鈑金成型等加工工藝，成為零件，然后組裝制成為產品的裝配式復雜多步驟生產。生產管理特點如下：
- 生產方式：專用設備生產以按訂單生產為主，按訂單設計、按訂單裝配和按庫存生產為輔;通用設備生產以按訂單生產和按庫存生產相結合，按訂單設計、按訂單裝配為輔。
- 生產批量：根據機械產品結構和生產批量的不同，可分為單件小批量生產，多品種、中小批量生產和大量流水生產3種類型。傳統上裝配車間多屬於中小批量生產類型，零部件生產車間則多屬於多品種中小批量生產類型或大批量生產類型。
- 產品配置復雜，BOM層次多，邊設計邊生產，且首件生產周期長，工過程藝變更對生產計划影響較大。制造工藝復雜，加工工藝路線具有很大的不確定性，一種零部件或產品可以有多種工藝並存，生產過程所需機器設備和工裝夾具種類繁多。
- 訂單多數按項目型接單制造方式，整個生產運營過程，按項目號、產品型號、零部件進行單件跟蹤和成套控制。
- 生產計划：產品結構復雜，制造工藝復雜，產品中各部件制造周期長短不一和產品加工工藝路線的不確定性，造成管理對象動態多變，因此為了保證產品成套、按期交貨，又要盡可能減少在制品積壓，導致生產物資管理工作十分復雜，需要從每一產品的交貨期倒推，周密安排各部件、零件、毛坯的投入/產出數量和時間;生產計划的制訂與車間任務工作繁重，影響生產過程的不確定因素多，導致制訂生產、采購計划困難。
- 產品零部件加工采用自制和委外加工結合模式，中間部分工序由於工藝特性需要委外加工，甚至需要出口委外，委外周期長。
- 機械制造業企業由於主要是離散加工，產品的質量和生產率很大程度依賴於工人的技術水平，而自動化程度主要在單元級，例如數控機床、柔性制造系統等。
- 產品中各部件制造周期長短不一和產品加工工藝路線的復雜性造成在制品管理不易。
二、中車業務需求難點
中車集團某子公司主要有三個不同車間：“A車間-C車間-F車間”。A車間負責中間品A和中間品B的加工和中間件的組裝，有全自動的智能化加工線和手工線，生長周期在1周左右。C車間主要生產中間品C的零部件生產、多次加工與組裝，生長周期在1個月左右。F車間按照客戶訂單完成最終成品的組裝，生產周期短，制定3日計划。因此，排程需要考慮部分特殊的工藝和車間的聯動計划，具體需求如下：
- 多版本工藝路線：需要支持產品存在多條不同的工藝路線生產。
- 產線/機台負荷均衡：綜合考慮各產線之間的負載平衡生產，工序有多個候選機台時，保證機台加工負載均衡；提高設備利用率。
- 物料齊套約束：除了自制件，還需要考慮外購物料是否齊套對生產計划的影響約束。
- 部裝和總裝車間協同排產：中間品加工、部件組裝、成品組裝屬於不同的車間，排程周期不一樣，排程時需考慮按照總裝的計划倒推出部裝的計划，同時當部裝的計划調整時，需考慮調整對總裝的計划影響。
- 工序拆分和批量委外加工生產：訂單成品和中間件，需要拆分成單件進行生產跟蹤；部分工序需要委外生產，需要集齊N件之后批量委外生產。
- 產品組合（混流）生產：不同種類的中間品C在退火工序一次可加工數量不一樣，需要根據訂單產品組合生產。
- 爐資源選擇條件：如中間品C在退火工序使用退火爐，需根據產品種類選擇退火爐設備，且加工數量不一樣，要求同時開始同時結束。
- 工序緩沖時間：很多工序是離散工位，需要考慮工序之間的銜接等待緩沖時間。
- 自動一鍵排程：將計划員的經驗和排程邏輯固化到系統排程約束規則后，計划的制定能一鍵智能排產，自動排程響應計划調整。
- 響應各類生產異常：設備停機、維修、保養；生產延期、缺料、緊急插單都會影響訂單的生產，在出現異常的情況應該保持之前已下發鎖定的訂單生產順序的不變，快速響應異常調整計划。
- 滾動排程：計划需要考慮生產執行情況，滾動排程，形成閉環計划。
三、易普優APS解決方案
針對該企業的生產計划排程需求，易普優APS（高級計划排程系統）設計並提供了對應的解決方案：
1.排程整體流程設計
業務流程描述:
- 工藝管理系統將APS系統所需的工藝BOM數據傳入APS。
- ERP系統根據訂單管理分解出相關的需求訂單，檢查物料齊套后，將訂單數據和物料預計齊套時間傳入APS。
- APS系統根據系統提供的訂單、工藝數據，考慮工藝、產能、訂單、產品等多方面的約束條件，生成相應的可執行的工序級計划。
- 計划員對排程結果進行評估，若計划NG則往上溝通反饋，乃至計划確認。根據計划反饋確認委外情況、是否延期或通過其他方式完成。
- 根據計划下達周期鎖定N天計划並下達工位作業生產計划到MES系統。
- MES根據現場的執行情況，對計划的執行以及影響計划的異常進行反饋進入APS，APS對相應的需求訂單、設備計划進行滾動排程，生產新的生產計划重新發布。
2.系統建模與排程結果
易普優APS針對各個工序的資源設備產能約束和排程期望進行系統建模，分工序通過了業務的邏輯建模與功能驗證，用真實的數據各車間單工序滾動驗證，然后進行三個車間的串聯，確保計划實際指導生產。
1) 多版本工藝路線：易普優APS支持多條工藝路徑的建模方式，如下某中間部件存在自動化生產線和手動加工線兩種不同的工藝路線。
2) 產線設備加工負載均衡：易普優APS系統設置資源評估參數，確保設備線體加工負載均衡。
3) 物料齊套約束：易普優APS在排程前，和ERP系統集成，動態獲取物料齊套檢查后的物料預計齊套時間，作為訂單可以開始排程的最早開始時間約束，確保訂單生產不會出現缺料的情況。
4) 總裝部裝計划協同：易普優APS支持總裝和部裝的多級計划協同，通過總裝計划拉動部裝的計划進行逆向排程。
考慮到部裝和總裝的父子約束關系，易普優APS支持父子訂單約束關系，確保子訂單完成后，父訂單才可以開工。
5) 產品組合生產和爐資源選擇：需要考慮產品類型，易普優APS可以設置資源有效條件進行約束控制建模，確保對應種類的產品在相應的資源上生產且符合對應產能節拍和可生產數量，且同進同出。
排程結果如下：針對機車和地鐵類型的產品，在不同的退火爐上可生產的數量和種類是不一樣的。
6) 訂單的拆分批量和委外：易普優APS滿足在工序模板設置拆分批量，進行訂單的拆分和批量生產。可支持建立委外資源管理，進行中間工序委外加工管控。如下，其他工序訂單單件拆分，調質工序按照4個為批量進行委外生產。
7) 前后工序的銜接等待：易普優APS可支持工序的前后緩沖時間的設置。
8) 生產異常反饋：在計划完成后，如出現生產異常或者訂單變更；考慮生產執行情況；在APS系統錄入生產實績和異常反饋，易普優APS支持一鍵排程，響應計划的調整。
四、應用效果
- 易普優APS系統通過與其他系統的集成，獲取生產訂單和工藝約束，進行基於有限產能和設備的一鍵排產，改變現有通過EXCEL手工排程模式，提高計划員制定計划的效率，解決生產計划和實際生產環節脫節的問題，提高價值鏈增值效率
- 通過梳理計划員的經驗，建立和優化排程規則固化到系統，並考慮更精細化的約束，排程到具體工位，實現精益生產和均衡生產，提高了設備利用率，使的生產過程的管控和物料的管控更加透明化。
- 通過部裝和總裝的多車間協同計划，以客戶需求為中心，建立企業統一的計划體系。以計划體系為紐帶，全面協調銷售、采購、生產、委外加工、庫存和發運的關鍵管理流程，實現整機裝配計划於零部件加工計划的有效銜接，實現企業內部各環節的業務協同，以最快的速度響應客戶需求，縮短交貨期，提高交貨准時率。
- 對於機械行業工藝替代頻繁的特點，提供了多工藝路線解決方案，方便企業管理人員在車間排產時進行靈活決策。
- 通過精細工序級的物料計划，指導物料的配送，通過物料配套檢查的齊套時間約束排程，確保生產計划考慮物料齊套問題，解決機械產品物料復雜，物料缺料待產頻繁的難題。減少因為缺料等問題造成訂單的延期，同時也降低了中間工序待料時間，縮短整體制造周期
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