APS生產排程系統基礎知識-資料模型
概述：APS是高階生產計劃與排程系統的簡稱。APS的基本原則是按照工藝模型排程，模型由使用者維護。本文介紹APS執行需要的主要模型資料， 模型中的要點和難點。在閱讀了本文後，您會了解匯入APS需要準備哪些資料，目前APS系統可以支援的工藝和主要約束，排程的難點在哪裡。
前言：
通常我們說APS系統是各行業通用的，排程的邏輯由客戶的工藝模型決定。原則上，只要你的生產工藝是可以精確的定義，就可以自動排程，雖然各廠商提供的系統功能上各有差異，但無一例外都需要使用者定義工藝模型。
以PlanMateAPS為列，使用者可以用Excel收集模型，APS系統提供模型維護工具，通過定義資料檔案格式將模型匯入到系統中。如果是少量的修改，也可以在軟體提供的使用者介面中進行修改。
那些過於靈活沒有原則性的規則，系統就難以自動優化實現。 這部分需要通過靈活的使用者介面，允許使用者干預進行彌補。
需要明白，APS不能解決企業所有的問題。產能不足、供應商不能按期交貨、現場裝置異常、訂單變更等等，這些問題長期困擾企業，計劃部門常常處於救火狀態。很多人會認為，APS只適用於那些訂單和料況穩定、異常很少的企業。 實際正相反，通過匯入APS , 可以在一定的程度上幫助企業緩解問題：
- 雖然不能增加產能，但可以準確評估預測，讓企業可以提前準備。是否需要增加裝置？提前訂製模具？準備外發？ 如果需要外發，APS可以幫助您確定何時外發，哪些產品和工單需要外發，讓協作廠商可以提前做出準備。
- 供應商的問題，部分原因是企業給出的交貨日期不準確，過於模糊或更改頻繁。 APS可以幫助企業做出更準確的計劃，從而能為供應商提供更精確和穩定的交貨日期， 並長期追蹤，在一定程度上改善交貨狀況。
- 現場異常及訂單變更，傳統的人工修改計劃方式不只麻煩還會造成計劃混亂，尤其在有多道生產工序的企業，插單會引發大量衝突。APS提供的快速重排可以幫助企業迅速修改計劃。
APS的生產工藝模型：
- 生產裝置，這裡的裝置是指的需要獨立編制生產計劃的裝置，如果你的一條生產線有多臺機器連線而成，只需定義產線，不需要對每臺機器單獨定義。在APS中我們稱它為主資源。對於主資源有以下幾種屬性需要注意：
生產模式： 在離散製造業中主資源包括兩種主要的生產模式：流水生產和批量生產
流水生產：SMT生產線、機械加工裝置、成型裝置等，產品是一個個的被生產出來，這種是流水生產。
批次生產：加熱爐、磁控濺射機器、使用大容器清洗，這些裝置在生產的時候是成批次的。例如一個加熱爐用於機械加工中的退火，那麼每次要湊夠一定的數量的產品同時加熱，不能一個個的生產，這種就是批次生產裝置
是否可中斷: 以上裝置有一個重要引數需要注意，是否可中斷。流水式生產，在換班且時間不連續的時候，機器可以停下來等第二天再繼續。而加熱爐式的裝置則不能停，只要啟動就必須連續做完，這種就不能中斷。
工作日曆：對於生產資源，除了上述需要定義的型別和引數外還需要考慮它的工作日曆。工作日曆以周為基本週期，包括每天分幾班倒、每個班次的工作時間、休息日。在工作時間定義中還要考慮到吃飯休息時間，中間可能會中斷一段時間。工作日曆還需要定義節假日。 PlanMateAPS中，每個主資源的工作日曆可以不同。
- BOM： 產品清單及物料消耗結構。APS中的BOM有兩種
物料BOM :與ERP中的BOM相同，按料號定義物料消耗結構
工序BOM: 一個產品生產需要經過多個工序，物料可以在不同的工序點加入進來，不需要統一在第一個工序加入，這就是APS中的工序級BOM。如果一個產品的整個生產週期很長，工序BOM可以延遲物料需求時間，大大降低物料庫存水平。
- 產品生產工序：每一個產品會經過多個生產工序，這些工序之間具有一定的關係。
工序順序：有一些產品的生產工藝是確定的。比如PCBA中，我們會經過鐳雕、SMT的BT兩面、波峰焊或選焊、裝配及測試，每個產品都按照固定的順序進行，每個工序允許使用的產線裝置不同。
另外一些產品可能有多選工藝，在機械加工中比較常見。一臺先進的數控裝置可以一次性完成車、銑、鑽等多個工序，排程時只要排一次即可。而這些工序又可以用兩三臺單一功能的裝置來代替，這就形成了平行可選工序。
除平行工序外，在機械加工行業中，工序的分解也不是固定的。例如一個6面體的加工，可以分6道工序，每臺裝置加工一面，也可以分3道工序，每臺裝置加工兩面，或者簡單地讓一臺裝置全部做完。工序分解可以依據經驗，使每個工單的加工時間長短合適，工序之間的緩衝銜接易於管理，裝置能充分利用。
工序之間的緩衝：在產品工序的定義中，除了工序順序及裝置選擇，我們還需要注意的是工序之間的關係和緩衝引數。
考慮到運輸對產品品質及生產效率的影響，應考慮區域及車間限制。在PlanMateAPS中，定義多級區域，主資源有廠區、車間、裝置位置引數，可以定義工序間優先在同車間、同廠區生產。例如SMT的BT兩面，嚴格限定在同車間生產。SMT到波峰焊、切板等，優先在同車間生產。
工序關係一般有兩種：
ES：前工序全部完成後工序才能開始
EE：前工序與後工序可以部分重疊
對於工序間的緩衝，生產工藝的不同，會有不同的要求。
對於流水生產， 需要考慮到運輸的時間、運輸的工具及每次運輸承載的數量。前工序生產會有一些延遲，因此還需要有一定的緩衝。緩衝方式可以按時間或按產品數量定義。
拼爐生產的工序轉移比較複雜，因為一個工單可能分多爐次，或幾個工單合併一爐，出爐後需要冷卻時間，在工序緩衝定義的時候要特別注意。這裡不詳述，可與供應商溝通。
產品工序需要使用的裝置和生產節拍：
產品經過多個生產工序，在每個工序上都需定義允許使用的裝置。即使在相同工序，每個產品允許使用的裝置也是不一樣的，在允許的裝置中，也會有不同的優先順序和節拍時間。例如SMT，由於線體配置不同，節拍時間有很大差異。
在成型行業，產品選擇模具，模具選擇裝置，每個模具可以使用的機器有一定要求。例如一個模具可以用於60、80噸的機臺，在不影響交貨的情況下， 要優先使用小噸位機器以節省費用。
流水式生產的節拍：
節拍時間是以每隔多長時間產出一個產品來計算的。有的企業以每小時產量來定義產能，節拍時間 = 3600s/每小時產量
在成型行業中，我們以每出模一次作為節拍時間。如果模具上有多個穴位，節拍時間要除以穴位數。
節拍時間 = 出模週期/產品穴位數
爐式生產的節拍和數量：
對於爐式生產方式，生產時間不能按照單個產品計算，而要定義每爐需要的總時間，還要考慮爐次間的切換時間。
在拼爐生產方式下，我們還需要考慮每個爐次的總容量。因產品的尺寸不同，不同產品允許加工的數量也不同。可以按以下方式做定義：
以標準尺寸產品定義爐次容量，再為每個產品定義其大小，可以為標準尺寸的倍數（允許小數），在對不同大小產品排程時需要根據產品大小計算每次允許排的產品數。
另一種情況是生產需要使用特別的夾具，需要定義每爐可以容納的夾具數，各種產品規格所擁有的總夾具數以及產品與夾具的對應關係，會對排程產生約束。
在爐式生產排程中，還需要考慮不同產品的生產時間，需要使用的材料等。只有加工時間和材料一致的產品才能拼為一爐。
輔助資源:
輔助資源對生產排程有約束作用，包括各類治具、夾具、模具，SMT中的鋼網。在主要依賴人力完成的工序中，工人也是一種輔助資源。
在PlanMateAPS中，輔助資源分為幾種型別：
工具類：鋼網、治具、夾具、測試儀器等。這類輔助資源在排程中只起到約束作用，不影響生產節拍時間。在切換產品的時候，也不影響工單任務間的切換時間。
模具類：主要是指成型行業中的模具。模具與普通的輔助資源不同，模具與主生產資源有關聯關係，且決定生產的節拍時間。另外還有一模多穴、多產品拼模等問題，這些都需要在APS的工藝模型中給出定義。
工人：在有些行業中，工人是影響生產的主要資源。例如，成品組裝、製衣等。因工人有操作技能的差異，不能完全以總人數做約束。 假定車間有兩道主要工序A,B，共有100個工人，其中50人僅可操作A工序，30人僅可操作B工序，有20人可以操作AB工序，我們可將工人分為3組，1：50人，2:30人 ，3:20人，其中組3的20人AB兩道工序均可操作。
在組裝等工序中，有兩種情況需要考慮：
1：每個產品生產需要的工人人數是固定的，總人數決定了可以同時生產哪些產品。
2： 工人人數有一定的範圍，例如一個產品生產需要8-12人，但是人數會對生產節拍有影響（人多做的快），這種情況下模型也要定義不同人力對生產節拍的影響。APS做優化時需要根據人力計算任務的工作時間。
為了簡化人力管理，同一個組裝線，最好將需要相同人力的任務排在一起。但是實際情況很難滿足，如果人力一直在變化，會為車間管理增加難度。PlanMateAPS針對這種情況提供了一種很好的解決方案，給出人力變化與裝換表，幫助車間管理人力資源。
產品屬性及切換:
產品屬性可以對排程產生影響或僅作為報表中的參考。主要的屬性可以包括：機種、產品類別、客戶、運輸方式、顏色、主材質等。
切換的優化也是APS系統一個重要功能。主要包括：同產品、同模具、同屬性的產品切換優化。PlanMateAPS中可以按照產品屬性優化切換。例如成型中的顏色，將同顏色，或同色號不同色度的產品排在一起以減少色粉的浪費。SMT中可定義相似機種，將相似機種優先排在一起以減少切換時間。
總結：
以上是自動排程系統需要的工藝模型，各產品可能還會有一些差異，可以在系統匯入的時候與供應商再溝通。
這些資料在手工排程方式也是需要的，只是在手工方式，沒有明確地給出定義和要求統一管理，而是由計劃員自行管理，或者變成計劃員的個人經驗。有時在計劃員請假或離職時，這些資料丟失造成排程混亂。
有些客戶會說，這些資料我們沒有很好地整理，匯入APS有困難。讓我們反過來考慮這個問題:
沒有人整理的原因是：一個工作如果沒有強迫，就沒有人認真做。
沒有認真整理工藝資料，是管理的瑕疵。APS強迫企業管理自己的工藝資料，幫助企業改善管理，積累工藝資料。工藝模型準確，就不會在老員工請假或離職時，因為新人不懂而引起計劃混亂。而長期積累工藝資料，也有利於工藝的改善。
匯入APS的另一個好處是，產線按照標準產能排程，杜絕了隨意性，可以準確評估產線的生產效率，減少了裝置工時浪費，對於整天提高生產效率有很大幫助。