APS的前世今生及未来

前世今生

20世纪初，福特公司在底特律郊区海兰帕克建造了世界上第一个使用可互换零件系统的大规模生产工厂。制造业终于进入了大规模、标准化生产阶段。规模化生产极大降低了企业生产成本，也给制造业带来了新的困境：生产原材料短缺或者无法准时供给，生产周期长且难以调控，资金周转慢等。随着矛盾的凸显，美国生产与库存控制协会（APICS）于1975年开始进行工厂计划与管理方面的研究，终于在20世纪60年代计算机商业化应用后，物料需求计划系统（MRP）面世。从此在工厂计划领域开始了从MRP到MRPII再到企业资源计划（ERP）的演进过程。随着制造业进入个性化量产阶段，人们意识到MRP、MRPII、ERP一直存在两大缺陷，一是无限产能逻辑下的计划可执行性低，二是无法给出日常的细粒度生产排程。后者已经越来越被发现是制造业降本增效的一大瓶颈。

直到21世纪初，随着管理理论和计算机技术的发展，高级生产计划与排程系统（APS）诞生，可根据既定的生产目标，在物料和产能约束下给出对各种生产资源和供需规划的同步决策，填补了MRP和ERP在精益化决策能力上的不足。

图1 APS发展历程

当然APS并不是ERP的替代物，ERP是企业的总账本，以全球市场份额最大的ERP产品—SAP来讲，它涵盖了库存（MM）、销售（SD）、生产制造业务（PP）、财务会计（FI）和管理会计(CO)五大常见模块，也有如QM模块（质量管理）、WM模块(仓库管理)、PM模块（工厂维护/设备管理）等多个不常用模块，它的重要性是不可替代的。既然定义ERP为总账本，那它就必然不能管理到很细的颗粒度，也不可能对现场实物、有限资源进行面面俱到的管理，所以诞生了MOM、APS等系统与ERP配合以实现工厂数字化的愿景。

图2 APS与其他系统分工及所在层级

回到中国APS的话题上。中国的工业信息化普遍晚欧美20年左右，比如ERP在国内兴起其实是在2010年左右，到今天为止，大多数的中大型企业都已经上线了ERP产品。APS也是，随着国内供需矛盾加大，从2015年开始APS才被国内制造企业慢慢关注到，直到2020年左右开始爆发。APS的基础逻辑其实是OPT（Optimized Production Technology，最佳生产技术），早在20世纪70年代以色列物理学家 Eli Goldratt 博士就已提出了OPT理论，后来又进一步发展为约束理论（Theory of Constraints，TOC）。TOC 将重点放在控制整体产出的瓶颈资源上，优先处理所有瓶颈作业，并以平衡物料流动为原则，使整个系统达到产出最大的目的。这为计划排程提供了解决资源瓶颈约束的思路，继续推动 APS 发展。

图3 TOC理论其实和我们常说的木桶理论有相同的地方

APS自身的发展也是经历过多轮的技术迭代。早期的APS更多关注工厂内部的排程优化，因为在本世纪初“算力”一词还未大面积进入公众视野，用“算力”解决计划运营问题还不具备实现的基础，所以早期的APS还是关注“结构化数据建模-固定场景定义-固定结果输出-人工进行调整”的数字化链条，关注的更多的还是减轻工厂计划排程人员的工作负担。在21世纪10年代，计算机技术的发展为APS提供了土壤，应用“算法”、“AI”、“运筹学”、“大数据”等相对高端的功能开始进入APS系统内，APS也开始从最初关注的厂内排程逐渐转变到更靠前端的工作，目标也变成了优化公司运营结构，提高运营效率、降低运营成本。常见的功能如销售运营计划（S&OP）、生产主计划（MPS）、更加精准的物料需求计划（MRP）、多工厂运营计划、调拨计划等等，当然最初的生产计划与排程功能（PP）也是越来越成熟。

图4 各系统中的排产侧重点

未来发展趋势

1、全链路

APS 连接企业、企业的供应商、供应商的供应商到企业的客户、客户的客户，是整个供应链的综合计划，不仅限于生产，还涵盖采购、分销、销售等一系列计划，APS 把这些计划分为长期、中期和短期，分别对应供应链管理战略层、战术层和操作层三个计划层次，其中战略层包括供应链战略、供应链计划，战术层包括需求计划与预测、制造计划、操作计划、分销计划，操作层包括可承诺能力 CTP、车间作业排产、运输计划、承诺可供货量 ATP，这些计划通过 APS 的协调，保障供应链各企业、各部门的正常运行。

2、协同

连接 ERP、MOM，有效发挥协同作用，使工厂管理更透明，数据更完整充分。与 ERP 更完美地融合，并且作为 ERP 强有力的补充，甚至超越 ERP 的发展。

3、市场下沉。

应用市场下沉，不断扩大，虽然 APS 发展于大型企业计划系统基础，但其原理同样适用于中小型企业，并且随着深入地研究，未来 APS 会逐渐走进中小企业。

4、大数据及算法支撑。

由于消费者个性化需求的日益增长，产品大量生产的时代即将过去，多品小批量、个性化的订单越来越收到人们的追捧。且随着人们对个性化的性质越来越高涨，定制化产品项目不断涌现，APS 将与这些项目进行结合，形成企业整体的计划管理系统。

DELMIA Quintiq

达索系统旗下DELMIA Quintiq（坤帝科）是一款基于精益生产与敏捷制造理念、成立于1997年有将近30年的历史、并在10多个行业有深度应用的新一代创新型高级计划排程（APS）解决方案。DELMIA Quintiq 是供应链计划和优化领域的市场领导者。它利用破世界纪录的优化技术，为企业提供端到端的供应链建模解决方案，以平衡运营和业务目标。DELMIA Quintiq 将虚拟世界和现实世界联接起来，便于组织创建供应链的虚拟孪生。通过 DELMIA Quintiq 实现供应链优化，推动整个供应链的持续改进。它利用人工智能 (AI) 和机器学习 (ML)，为组织范围内和扩展价值网络内的所有规划和运营相关者提供实时可见性和同步协作。制造商和服务提供商可以计划和优化其供应链的任何或所有领域，包括复杂的全球生产、繁琐的物流和多元化劳动力运营。DELMIA Quintiq 通过预测性和规范性数据分析与预测等关键功能，支持制造和供应链的计划和排期、物流和劳动力。此外，它还提供了无限制假设场景和基于业务的 KPI 规划，以实现敏捷决策并缓解干扰事件的影响。借助 DELMIA Quintiq，制造业计划者和组织可以建立弹性供应链，以提高生产率和效率，确保在更短的交付周期内按时交付，并把握技术创新和可持续增长的机遇。

图5 DELMIA Quintiq价值网络

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