经典产品分析：i2公司的APS计划排程算法逻辑
美国i2技术公司成立于1988年，德州仪器人工智能实验室的Sanjiv，在达拉斯一个简朴的两居室公寓里创立了i2，软件设计思路源于对美国F-16战斗机全球配件供应商的数据计划和分析，并于1989年开发出”采购计划故障最小化方法”软件产品。当时这一领域属于市场真空状态，没有一种软件能够像i2一样，可以考虑到企业的有限能力而去制订生产排程。i2打破了原有ERP或者MRPII中”生产排程计划”建立在无限大能力之上的弊端。一个不大不小的软件一跃成为炙手可热的市场宠儿。公司所获得第一个客户，美国TimKen钢铁公司，项目完成后不久，即被《华尔街日报》评定为i2为TimKen节约了3000万美元成本，随之震撼了整个市场，Armco钢铁、柯达、福特汽车、麦当劳等一批重量级客户开始关注并使用i2产品。
i2 公司（现被JDA公司收购）的工厂计划解决方案提供智能决策支持及主生产计划和排程，物料和能力需求计划，动态有限排程和CTP承诺交货期。主要目的是通过减少制造提前期，增加交货表现和减少在制品来提高赢利性。另外，也可以快速响应客户需求和资源状态和物料可用的变化。有效的同步生产计划和排程。
一、基本逻辑
1、建立工厂基础数据：
利用基本数据资料建立工厂模型,检查在生产计划中的资源名称,检查物料号和工艺路径的状态,检查作业和资源之间的联系,检查订单号码和物料号的关系,定义物料号的父子关系,检验个各个生产单的物料清单和工艺路径.
2、物料计划：
按照物料清单来建立订单树,分派生产单和工艺路径,分派生产单和号码,根据现有库存量和在定量来计算原材料,半成品的净需求.
3、后推演算：
按照订单的到期日,生产工艺计算LPST最迟可能开始时间( Latest Possible Start Time),对所有的成品,半成品计算LPST
4、存货分配：
（1）存货分配-分配规则：订单到期日的前后，如到期日相同时，以订单的优先级来分配。如到期日和优先级都相同时，先满足数量较小的订单。
（2）存货分配-存货本身分配的优先顺序：先分配那些还没有被分配的在制品，再分配那些还没有被分配的存货，重新评估物料清单和生产工艺的分配。
5、前推演算:
计算EPST最早可能开始时间(Early Possible Start Time)，考虑的内容，物料的取得、运送的时间、最短的排队时间、设备换装时间、运行时间、等待时间。
6、计算计划开始时间:
取其LPST与EPST中较迟的那个时间点，计算生产过程中的每一区段的产能,，再根据计划开始时间(Planned Start Time，PST)来计算每一个工作的负荷。
7、产能的计算阶段：
运行产能计算.根据产能大小分配资料对每个区段大小的定义,从资源日历中计算每一个区段的产能，并根据PST来计算每个区段的工作负荷。
二、具体逻辑思路：
第一步：运行ICP无限计划，找出物料和能力问题，锁定物料问题
第二步：运行有限能力计划，目的是锁定能力问题
第三步：运行FCP高级排程
AP高级计划排程流程：
第一步：建立制造模型
第二步：ICP无限能力计划：找出关键约束资源
第三步：FCP有限能力计划：同步物流
ICP无限能力计划：
1、库存分配。2、倒排计划。3、正排计划。4、确认计划开始时间。
库存分配：
第一步：需求订单排序：考虑完成日期、优先分(越多越早)、数量(越少越早)
|
需求订单 |
完成日期 |
数量 |
优先分 |
|
Order 3 |
9/13/97 |
150 |
0 |
|
Order 4 |
9/14/97 |
100 |
100 |
|
Order 2 |
9/14/97 |
50 |
0 |
|
Order 1 |
9/14/97 |
250 |
0 |
第二步: 物料清单BOM 展开
A是成品，B是半成品，C，D是原材料
第三步: 分配库存，重复检查零件顺序和需求订单，分配库存给每一个订单，建立生产订单。
计划数量= 需求数量– 整个库存- 在制品
|
零件号 |
需求订单 |
需求数量 |
现有库存 |
在制品 |
生产订单 |
生产订单数量 |
|
A |
Order 3 |
150 |
260 |
0 |
||
|
A |
Order 4 |
100 |
110 |
0 |
||
|
A |
Order 2 |
50 |
10 |
0 |
MO1 |
40 |
|
A |
Order |
250 |
0 |
0 |
MO2 |
250 |
|
零件号 |
需求订单 |
需求数量 |
现有库存 |
在制品 |
生产订单 |
生产订单数量 |
|
B |
Order 2 |
40 |
45 |
0 |
||
|
B |
Order 1 |
250 |
5 |
0 |
MO11 |
245 |
第二步：倒排计划
Latest Possible Start Time (LPST)最迟可能开始时间：生产任务能开始的最迟日期，但是，仍然能准时完成。每一生产任务都有一个LPST
计算公式:LPST= 完成日期- (准备时间+运行时间+常规缓冲保守时间)
如图：
第三步：正排计划
Earliest Possible Start Time (EPST) 最早可能开始时间：任务可以最早开始日期。每一任务都有一个EPST
计算公式: EPST = 取最大(服务开始日期（作业），物料可用日期)
如图：
第四步：确认计划开始时间
Planned Start Time (PST)确认计划开始时间：希望开始日期，任务将开始考虑物料可用
公式：PST =取最大(EPST , LPST)
如图：
FCP有限能力计划：
1、手工平衡：
增加超负荷的资源的能力，如果可能交互式的移动订单，交互式减少订单。
2、自动平衡：约束优化算法
第一步：找出过载的资源，能力短缺
第二步：分捡出过载资源，用拉pulling–订单不能迟，减少负荷offloading ，订单不能迟。没有其它方法用推pushing。
第三步：如果平衡就选择下一个过载资源重复以上步骤。
具体逻辑思路：
有限能力计划的CAO(Constraint Anchor Optimization)约束优化器的目标是最小化延迟。
CAO的主要步骤：
第一步：定义过载的资源- 能力短缺
第二步：挑出过载资源来平衡: 拉pulling，卸载offloading，推pushing。
第三步：如果平衡,选择下一个过载资源重复以上步骤.
具体步骤示意图：
1、识别关键资源，机器M2 比机器M1更关键
2、一旦关键资源被定义,就开始移动最早的哪一个过载任务?
优先: 所有任务被分配一值,基于LPST（Latest Possible Start Time）最迟可能开始时间
优先= 最早可能开始时间LPST - 开始时间
任务拉Pull，第一次排程,（1）计算整个可用能力 。（2）基于优先的,拉一个少于整个能力的任务，下一个过载的任务。
（3）已解决任务4的资源过载，于是解决下一个过载资源5。
继续拉
完成第一次排程,（4）结束,在重复以上步骤。
第二次排程-拉
第二次排程 (继续)
第三次排程-卸载和推。不能拉任何由于物料约束的任务。如果有替换资源存在，可以卸载避免。推-较高优先被首先推掉。
第三步：如果平衡，选择下一个过载资源重复以上步骤。拉pulling -卸载offloading-推pushing。
来源：蔡颖专著：
《APS走向实践》（2007），P262-i2物料约束和能力约束逻辑
《APS供应链优化引擎》（2004），P147- i2 公司的CAO约束排产优化。