基于APS的特鋼企業(yè)信息系統(tǒng)架構(gòu)研究

彭加霖，張春生

0 引言

特殊鋼鐵的生產(chǎn)工藝比普通鋼鐵更加復(fù)雜，具有批量小、種類繁多、工序多、工藝路徑長、產(chǎn)品間可替代性小和交貨期嚴(yán)格等特點，增加了生產(chǎn)計劃與作業(yè)控制的難度。鋼鐵企業(yè)為了實現(xiàn)生產(chǎn)控制與經(jīng)營管理的統(tǒng)一，將處于不同管理層級的ERP系統(tǒng)與MES系統(tǒng)進(jìn)行集成，以解決滿足生產(chǎn)組織效率和滿足市場需求之間的矛盾[1,2]。ERP面向企業(yè)整個運(yùn)營資源，基于無限的產(chǎn)能，制定穩(wěn)定生產(chǎn)環(huán)境下的宏觀生產(chǎn)計劃。MES面向車間的生產(chǎn)資源，通過生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)調(diào)度、庫存管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理和物料跟蹤等系統(tǒng)功能，實現(xiàn)微觀的生產(chǎn)過程管理，并向ERP系統(tǒng)及時地提供生產(chǎn)實際狀況信息[3]。ERP與MES能夠基本實現(xiàn)普通鋼鐵生產(chǎn)計劃與控制的功能，但在處理特鋼多規(guī)格、多工序、多路徑的生產(chǎn)環(huán)境下合理均衡設(shè)備產(chǎn)能、控制生產(chǎn)節(jié)奏，以高效、快捷的生產(chǎn)組織方式來滿足客戶多樣的個性需求和多變的市場環(huán)境的問題，其缺乏必需的優(yōu)化功能。

APS（Advanced Planning and Scheduling）技術(shù)以約束優(yōu)化理論為核心，利用層次計劃思想把計劃任務(wù)分解成許多局部計劃模塊，逐層解決問題，具有處理復(fù)雜約束的優(yōu)勢，為解決特鋼生產(chǎn)計劃與排程問題提供了途徑[4,5]。APS彌補(bǔ)了ERP、MES在鋼鐵生產(chǎn)計劃與控制的優(yōu)化功能。本文基于APS技術(shù)探討特鋼企業(yè)信息化的架構(gòu)，通過各個系統(tǒng)的集成和協(xié)作全面實現(xiàn)企業(yè)按照客戶訂單組織生產(chǎn)，以及產(chǎn)銷一體化的生產(chǎn)經(jīng)營策略。

1 信息化框架

1.1 信息化總體框架

在鋼鐵企業(yè)信息化建設(shè)過程中，ERP與過程控制系統(tǒng)擁有各自的功能范疇，之間獨立運(yùn)行，缺乏信息的交互以及有機(jī)的聯(lián)系。MES作為信息交互的樞紐將上層計劃系統(tǒng)與底層過程控制系統(tǒng)集成為一體，同時彌補(bǔ)了中間生產(chǎn)執(zhí)行的功能，于是出現(xiàn)了鋼鐵企業(yè)信息化三層結(jié)構(gòu)模型：業(yè)務(wù)計劃系統(tǒng)層（BPS）、制造執(zhí)行系統(tǒng)層（MES）和過程控制系統(tǒng)層（PCS）[3]。

1）業(yè)務(wù)計劃系統(tǒng)通過對客戶、企業(yè)自身以及供應(yīng)商的所有資源進(jìn)行整合、統(tǒng)一規(guī)劃，實現(xiàn)物流、信息流和資金流在采購、生產(chǎn)、庫存、銷售、運(yùn)輸和財務(wù)等生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)節(jié)的一致，并在此基礎(chǔ)上綜合考慮顧客需求、生產(chǎn)能力平衡以及利潤最大化等因素,制定長期和中期生產(chǎn)計劃。

2）制造執(zhí)行系統(tǒng)實現(xiàn)生產(chǎn)活動執(zhí)行過程的動態(tài)管理，其功能包括：生產(chǎn)作業(yè)計劃、生產(chǎn)調(diào)度、物料跟蹤、設(shè)備管理、質(zhì)量管理、熱工具管理、工藝管理和庫存管理等。其中作業(yè)計劃考慮訂單交貨期、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)能和庫存等因素，以負(fù)荷均衡、生產(chǎn)節(jié)奏協(xié)調(diào)一致為管理目標(biāo)制定合理的生產(chǎn)計劃。生產(chǎn)調(diào)度利用跟蹤信息對生產(chǎn)過程中隨機(jī)出現(xiàn)的動態(tài)擾動進(jìn)行處理，維持作業(yè)計劃的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

3）過程控制系統(tǒng)通過控制生產(chǎn)參數(shù)的穩(wěn)定，實現(xiàn)對具體設(shè)備及生產(chǎn)過程的控制。來自不同供應(yīng)商的過程控制系統(tǒng)之間缺乏完整的功能規(guī)劃和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，不具備面向整個生產(chǎn)過程的計劃與調(diào)度的功能。

以上三層體系結(jié)構(gòu)將頂層的資源規(guī)劃、中層的制造執(zhí)行管理與底層的過程控制進(jìn)行集成，通過三層系統(tǒng)的協(xié)作完成企業(yè)生產(chǎn)活動的計劃與控制。但特殊鋼的生產(chǎn)工藝與普鋼大有不同，呈多工序、多路徑的特點，工藝路線長且復(fù)雜，如煉鋼部分有連鑄、模鑄和電渣重熔等多條路徑，之后有軋、鍛、拔等多種加工方式，最后還包括酸洗、退火、矯直、拋丸和磨光等處理工序。特鋼復(fù)雜的生產(chǎn)工藝，使得工序間物流緊密、節(jié)奏一致，產(chǎn)線間負(fù)荷及資源配置均衡十分困難，尤其是后部的加工精整與煉鋼部分的銜接難以順暢。加上生產(chǎn)對象為多品種、多規(guī)格和小批量的訂單，生產(chǎn)組織與計劃時難以實現(xiàn)產(chǎn)能、物流的平衡以及對在制品庫存和交貨期的控制。因此生產(chǎn)計劃與調(diào)度成為特鋼提升企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理水平的關(guān)鍵。在處理這種約束眾多、優(yōu)化目標(biāo)復(fù)雜的生產(chǎn)計劃時，依靠信息處理技術(shù)的ERP與MES的計劃系統(tǒng)暴露出了不足，需要將BPS層與MES層中的計劃功能獨立出來，由其他系統(tǒng)完成。高級計劃與調(diào)度系統(tǒng)APS的核心技術(shù)是約束優(yōu)化技術(shù)，適用于解決特鋼企業(yè)復(fù)雜的生產(chǎn)計劃與調(diào)度問題。于是本文提出了特鋼企業(yè)信息系統(tǒng)4層體系結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 企業(yè)信息化層次架構(gòu)

APS承擔(dān)了MES生產(chǎn)計劃與生產(chǎn)調(diào)度的功能，將問題進(jìn)行層次分解，對不同層次的問題進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，選擇合適的求解方法進(jìn)行優(yōu)化計算，依次解決能力計劃、訂單計劃、生產(chǎn)計劃及生產(chǎn)調(diào)度的問題[6]。MES通過對物料、設(shè)備、跟蹤、質(zhì)量和工具等生產(chǎn)執(zhí)行要素的跟蹤管理為APS計劃的制定與執(zhí)行提供了基礎(chǔ)和保障。

1.2 APS與MES的集成框架

基于以上討論，特鋼企業(yè)生產(chǎn)計劃與控制的實現(xiàn)需要將APS與MES進(jìn)行集成，集成框架如圖2所示。APS承擔(dān)特鋼生產(chǎn)管理中處關(guān)鍵地位且工作量較大的計劃與調(diào)度任務(wù)；MES則承擔(dān)著制造執(zhí)行管理的其他功能，包括設(shè)備工具管理、質(zhì)量的檢化驗、成品物流與發(fā)運(yùn)等，輔助執(zhí)行APS制定的生產(chǎn)計劃[7,8]。

APS的功能模塊包括冶金規(guī)范子系統(tǒng)（FM）、能力計劃子系統(tǒng)（CR）、訂單計劃子系統(tǒng)（OP）、生產(chǎn)計劃子系統(tǒng)（BP）及生產(chǎn)調(diào)度子系統(tǒng)（PS），其層次結(jié)構(gòu)如圖3所示。上層計劃對下層計劃具有指導(dǎo)和支持作用，上層計劃的將執(zhí)行實績進(jìn)行反饋，對上層計劃進(jìn)行調(diào)整。

1.2.1 能力計劃子系統(tǒng)（CR）

能力計劃子系統(tǒng)以公司戰(zhàn)略規(guī)劃、市場需求分析預(yù)測為依據(jù)實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)能力的規(guī)劃，為有限能力排產(chǎn)提供依據(jù)，并提供能力計劃實績跟蹤與分析功能。能力計劃屬于中長期計劃，按年/季/月編制，逐步細(xì)化精確，按月滾動，用于指導(dǎo)企業(yè)交貨期應(yīng)答和有限能力計劃的編制。企業(yè)生產(chǎn)能力計劃通過以下四個模塊實現(xiàn)。

1）產(chǎn)品需求計劃模塊：在盈利能力預(yù)測方面，建立能夠綜合評價產(chǎn)品盈利能力的指標(biāo)體系和評估模型，從而得出產(chǎn)品盈利能力排序方案；在市場需求預(yù)測方面，綜合考慮各產(chǎn)品系列在各區(qū)域市場的有效合同量、市場預(yù)期量、運(yùn)費(fèi)補(bǔ)貼、運(yùn)力限制和新產(chǎn)品開發(fā)量等，制定各類產(chǎn)品針對不同區(qū)域市場的優(yōu)化方案。

2）設(shè)備檢修計劃模塊：對定檢修計劃的管理以及合理性評估。對制定的設(shè)備檢修計劃，根據(jù)生產(chǎn)工序及工序產(chǎn)能，對于計劃的合理性進(jìn)行評估。評估通過后，對檢修計劃進(jìn)行記錄、管理和跟蹤。

圖2 APS與MES集成架構(gòu)

3）工序產(chǎn)能計劃模塊：針對主要工序建立基于效益最大化的工序產(chǎn)能計劃，以最大化經(jīng)濟(jì)效益和最大化產(chǎn)能利用率為目標(biāo)，考慮產(chǎn)品盈利能力、產(chǎn)品工藝條件、設(shè)備檢修情況、設(shè)備產(chǎn)能和產(chǎn)出率等約束條件，以獲得每道工序的最優(yōu)化品種規(guī)格產(chǎn)能分配方案，進(jìn)而得到總的生產(chǎn)能力計劃方案。

4）能力平衡計劃編制模塊：根據(jù)產(chǎn)品需求計劃和工序產(chǎn)能計劃等共同制定的，用于指導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)和銷售的經(jīng)營性計劃，是能力計劃的核心所在。能力平衡計劃基于產(chǎn)銷一體化的思想，綜合考慮企業(yè)效益、生產(chǎn)能力和市場需求，得到優(yōu)化的能力平衡計劃方案。提供能力平衡圖、多角度what-if（如果…則…）的智能化分析等決策支持功能。

1.2.2 訂單計劃子系統(tǒng)（OP）

圖3 APS層次結(jié)構(gòu)

訂單計劃子系統(tǒng)對客戶訂單進(jìn)行訂單評審、質(zhì)量設(shè)計、坯料設(shè)計和有限能力排產(chǎn)，即將接收訂單分配到具體產(chǎn)線或車間，并根據(jù)有限產(chǎn)能排產(chǎn)結(jié)果實現(xiàn)制造交貨期應(yīng)答。通過合理的訂單排程，達(dá)到均衡資源和產(chǎn)能、以及交貨期的控制，是特鋼企業(yè)生產(chǎn)計劃的核心。訂單計劃是生產(chǎn)作業(yè)計劃的前提和基礎(chǔ)，主要是對客戶訂單進(jìn)行預(yù)處理，給出交貨期承諾，并為作業(yè)計劃的編制提供準(zhǔn)確的生產(chǎn)訂單需求。企業(yè)訂單計劃由以下五個模塊實現(xiàn)。

1）訂單設(shè)計模塊：包括“生產(chǎn)訂單設(shè)計”和“工序訂單生成”兩類功能，即根據(jù)西鋼的冶金規(guī)范數(shù)據(jù)庫，對于錄入的生產(chǎn)訂單設(shè)計生產(chǎn)工藝路線、成品交貨要求、產(chǎn)品在各個階段的工藝控制和質(zhì)量控制要點等；進(jìn)一步對生產(chǎn)訂單進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計，生成面向各個工序的工序訂單。

2）坯料替代/庫存匹配模塊（可選）：包括“中間產(chǎn)品工單的坯料替代”（可選）和“最終產(chǎn)品訂單的成品匹配”（可選）兩類。運(yùn)用可用量承諾（ATP）模型，最大限度的利用在制品庫存對工單需求做出及時準(zhǔn)確的反應(yīng)，能夠有效縮短交貨提前期、降低在制品庫存/產(chǎn)成品庫存水平。

3）訂單排程模塊：運(yùn)用可用能力承諾（CTP）模型，以工序產(chǎn)能計劃為約束，對工序訂單進(jìn)行排程，編制有限能力計劃。訂單計劃屬于中短期計劃，按月編制，按周滾動。訂單計劃能夠很好地平衡工序間產(chǎn)能和物流，對于交貨期均勻分布、設(shè)備能力平衡、在制品庫存降低均具有重要意義。

4）交貨期應(yīng)答模塊：綜合坯料替代/庫存匹配和訂單排程的結(jié)果，為接受的訂單提供更為現(xiàn)實、可行的交貨日期承諾，并通過坯料替代降低在制品庫存，通過訂單排程保證產(chǎn)品完工時間（計劃交貨期）在計劃周期內(nèi)的均勻分布、均衡生產(chǎn)能力、且進(jìn)一步降低生產(chǎn)庫存，從而提高西鋼的交貨水平和客戶滿意度。

5）訂單評審模塊：包括三階段的評審功能，同時提供智能化的人機(jī)交互界面，是與企業(yè)的決策者和生產(chǎn)科負(fù)責(zé)人就訂單計劃進(jìn)行交互的主要模塊。在訂單計劃制定初期，對于設(shè)計后的生產(chǎn)訂單以及生成的工序訂單依據(jù)冶金規(guī)范進(jìn)行審核和確認(rèn)；在訂單計劃制定后期，即通過交貨期應(yīng)答模塊確定可承諾交貨期后，對于訂單屬性及承諾的交貨期進(jìn)行評審；在訂單計劃下發(fā)后，依據(jù)訂單跟蹤數(shù)據(jù)，對訂單的執(zhí)行情況進(jìn)行評價和預(yù)測。

隨著全球?qū)λ芰衔⒅榈母叨汝P(guān)注，我國也逐漸開始對塑料微珠的危害及影響進(jìn)行研究，到目前為止，暫時還沒有相關(guān)政策出臺對化妝品及個人護(hù)理產(chǎn)品中塑料微珠進(jìn)行限制。

1.2.3 生產(chǎn)計劃子系統(tǒng)（BP）

生產(chǎn)計劃子系統(tǒng)的功能是編制和管理批量計劃，即把待生產(chǎn)的多品種、小批量工序訂單按照生產(chǎn)的工藝路線、技術(shù)條件、設(shè)備的作業(yè)要求組織成生產(chǎn)批量，并對批量計劃進(jìn)行評估、管理、以及跟蹤反饋，以平衡各工序生產(chǎn)節(jié)奏，均衡生產(chǎn)能力，從而降低在制品庫存。批量計劃為周計劃，是協(xié)調(diào)上游訂單計劃（月計劃）與下游作業(yè)調(diào)度計劃（日計劃）的緩沖區(qū)域。生產(chǎn)計劃由以下五個模塊實現(xiàn)。

1）坯料設(shè)計模塊：對由訂單計劃子系統(tǒng)下發(fā)的生產(chǎn)訂單以及各工序?qū)?yīng)的工單進(jìn)行坯料設(shè)計，在滿足工藝限制的前提下，將滿足能力匹配要求和準(zhǔn)備安排生產(chǎn)的訂單集合轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)成本最低的待生產(chǎn)坯料集合，為編制批量計劃提供優(yōu)化的坯料集合，以簡化批量計劃的制定。

2）批量計劃編制模塊：把待生產(chǎn)的多品種、小批量工序訂單按照生產(chǎn)的工藝路線、技術(shù)條件、設(shè)備的作業(yè)要求組織成生產(chǎn)批量。煉鋼、連鑄、熱軋及其他后部工序每個階段分別有自己的加工單位和工藝約束。按照每個階段的工藝約束和優(yōu)化目標(biāo)分別制定煉鋼批量計劃、連鑄批量計劃、熱軋批量計劃以及其他后部工序的批量計劃，從而保證工序之間的物流平衡和前后工序的生產(chǎn)連續(xù)性，達(dá)到生產(chǎn)過程的全局優(yōu)化。

3）批量調(diào)度模塊：將已經(jīng)編制好的批量計劃排入到相應(yīng)工序的可用時間段內(nèi)，進(jìn)行工序能力平衡，最終形成各工序未來一段時間的待生產(chǎn)批量計劃序列，并給出生產(chǎn)計劃甘特圖。批量計劃屬于短期計劃，按周編制，按日滾動。

4）批量計劃評價模塊：對編制及調(diào)整的批量計劃進(jìn)行評價，同時提供智能化的人機(jī)交互界面，是與企業(yè)的決策者和生產(chǎn)科負(fù)責(zé)人就生產(chǎn)計劃進(jìn)行交互的主要模塊。該模塊主要從產(chǎn)能利用率、庫存水平、連續(xù)澆鑄比率等方面對一段時間內(nèi)的工序批量計劃進(jìn)行預(yù)測和評估。

5）批量計劃調(diào)整模塊：對已編制的批量計劃進(jìn)行調(diào)整，使其滿足企業(yè)生產(chǎn)的需要。批量計劃調(diào)整的情況主要有兩種：由于企業(yè)決策者對已編制的批量計劃存在不同需求時引發(fā)的調(diào)整；當(dāng)生產(chǎn)實績與批量計劃出現(xiàn)偏差時引發(fā)的調(diào)整。批量計劃調(diào)整模塊根據(jù)上述兩種情況的不同特點對變化后的計劃迅速做出調(diào)整，并傳輸至批量計劃評價模塊重新評估，為決策者提供智能的決策支持。

1.2.4 生產(chǎn)調(diào)度子系統(tǒng)（PS）

1）煉鋼作業(yè)計劃模塊：編制煉鋼生產(chǎn)的作業(yè)計劃。煉鋼生產(chǎn)是鋼鐵生產(chǎn)的重要工序，包括煉鋼、精煉和連鑄三個階段，可以抽象為多階段、多作業(yè)和多并行機(jī)的混合流水車間調(diào)度問題（Hybrid Flow Shop Scheduling）。此外，煉鋼連鑄生產(chǎn)調(diào)度又具有特殊性，要求一定爐次范圍內(nèi)必須連續(xù)澆鑄，且鋼水只允許在各工序間等待較短時間，這使得煉鋼調(diào)度更具復(fù)雜性。

2）加熱爐作業(yè)計劃模塊：編制加熱爐生產(chǎn)的作業(yè)計劃。加熱爐生產(chǎn)是銜接澆鑄和熱軋的關(guān)鍵工序，加熱爐作業(yè)計劃是根據(jù)軋制計劃確定的板坯軋制順序，在滿足生產(chǎn)工藝要求的情況下，為每塊板坯指派加熱爐、確定板坯在加熱爐上的加工順序、實際加工時間以及入爐時間，以提高直裝率，降低生產(chǎn)能耗。

（3）軋制作業(yè)計劃模塊：編制軋制生產(chǎn)的作業(yè)計劃。要求嚴(yán)格按照軋制計劃指定的板坯順序?qū)Π迮鬟M(jìn)行加工，并根據(jù)加熱爐作業(yè)計劃的結(jié)果，確定板坯軋制的開始時間和結(jié)束時間。

（4）后處理作業(yè)計劃模塊：編制后處理生產(chǎn)的作業(yè)計劃。在滿足生產(chǎn)工藝約束和調(diào)度約束的前提下指定合理優(yōu)化的后處理作業(yè)計劃，使得生產(chǎn)節(jié)奏平衡、降低中間庫存、減少生產(chǎn)流程時間。

1.2.5 冶金規(guī)范子系統(tǒng)（FM）

冶金規(guī)范也即工廠模型。鋼鐵產(chǎn)品具有工序過程復(fù)雜、品種規(guī)格繁多的特點，產(chǎn)品的工藝控制更是紛繁復(fù)雜，需建立特定工廠模型，來描述和管理這一復(fù)雜過程。工廠模型由產(chǎn)品規(guī)范、工藝規(guī)范、制造規(guī)范和排程規(guī)范等構(gòu)成，表達(dá)了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝過程、產(chǎn)品制造規(guī)則及其排程約束規(guī)則等。工廠模型被應(yīng)用于包括工藝設(shè)計、計劃排程和生產(chǎn)執(zhí)行等在內(nèi)的整個計劃管理過程之中。冶金規(guī)范子系統(tǒng)由以下四個模塊實現(xiàn)。

1）冶金規(guī)范管理：對企業(yè)的組織機(jī)構(gòu)和產(chǎn)品的質(zhì)量規(guī)范、生產(chǎn)工藝規(guī)范等基礎(chǔ)編碼進(jìn)行維護(hù)管理。

2）質(zhì)量規(guī)范管理：維護(hù)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的物理性能、化學(xué)成分、公差標(biāo)準(zhǔn)等規(guī)范數(shù)據(jù)。

3）工藝規(guī)范管理：根據(jù)產(chǎn)品所要求的工藝流程確定產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中應(yīng)經(jīng)過的實際工序，即將邏輯工藝與實際工序之間建立對應(yīng)關(guān)系。

4）主數(shù)據(jù)管理：對企業(yè)的各分廠、各車間、設(shè)備以及產(chǎn)品相關(guān)信息進(jìn)行編碼，建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 APS數(shù)據(jù)流圖分析

以上對特鋼企業(yè)APS的功能結(jié)構(gòu)及功能實現(xiàn)進(jìn)行了描述，現(xiàn)用數(shù)據(jù)流圖為其建立業(yè)務(wù)過程模型，探討各功能模塊之間的信息交互關(guān)系。特鋼企業(yè)APS數(shù)據(jù)流程如圖4所示。

圖4 特鋼企業(yè)APS數(shù)據(jù)流程圖

1）冶金規(guī)范FM為其他四個模塊提供各種規(guī)范信息，包括：為需求與能力計劃模塊提供的能力規(guī)范；為合同計劃模塊提供的質(zhì)量設(shè)計規(guī)范；為生產(chǎn)計劃模塊提供的材料設(shè)計規(guī)范；為生產(chǎn)調(diào)度與執(zhí)行提供的冶金規(guī)范。同時該模塊維持生產(chǎn)銷售部合同科的合同管理系統(tǒng)與冶金規(guī)范的數(shù)據(jù)一致。

2）需求與能力RC的作用是對于整個系統(tǒng)的計劃期間的維護(hù)和某期間內(nèi)各分廠的需求和能力信息的錄入與維護(hù)。能力計劃包括工廠產(chǎn)能計劃、機(jī)組產(chǎn)能計劃、機(jī)組檢修計劃等。需求與能力為合同計劃提供需求計劃、能力計劃，為生產(chǎn)訂單模塊和生產(chǎn)調(diào)度與執(zhí)行模塊提供能力計劃，同時接收來自這些模塊的能力計劃的實績信息。

3）合同計劃OP是對于合同管理系統(tǒng)下發(fā)的合同信息進(jìn)行管理的模塊，接收能力計劃和需求計劃，將合同進(jìn)行排產(chǎn)，將完成排產(chǎn)的合同下發(fā)給生產(chǎn)計劃模塊同時將排產(chǎn)占用的產(chǎn)能實績返回給需求與能力計劃模塊。接收來自生產(chǎn)計劃模塊退回的生產(chǎn)訂單和生產(chǎn)訂單的生產(chǎn)實績。

4）生產(chǎn)計劃BP是對于經(jīng)過OP排程后的生產(chǎn)訂單進(jìn)行管理的模塊，從OP接收生產(chǎn)訂單，從RC接收能力計劃，根據(jù)FM提供的材料設(shè)計規(guī)范，對于生產(chǎn)訂單進(jìn)行材料設(shè)計，之后根據(jù)PS模塊提供的庫存數(shù)據(jù)進(jìn)行庫存替代，將替代后的坯料需求進(jìn)行組批排序。將排序后的組批進(jìn)行一體化的生產(chǎn)計劃排程，將排程結(jié)果下發(fā)給生產(chǎn)調(diào)度與執(zhí)行模塊，同時接收來自PS的生產(chǎn)實績的反饋。

5）生產(chǎn)調(diào)度與執(zhí)行PS是對于生產(chǎn)進(jìn)行調(diào)度的模塊，采集產(chǎn)線和庫存的各個相關(guān)生產(chǎn)信息，對于生產(chǎn)計劃進(jìn)行更加細(xì)分的調(diào)度，接收生產(chǎn)計劃，將生產(chǎn)實績返回給生產(chǎn)計劃模塊，為生產(chǎn)計劃提供庫存信息，接收生產(chǎn)計劃返回的庫存替代信息。向質(zhì)量管理系統(tǒng)提交檢化驗的工單，接收檢化驗結(jié)果，以及同生產(chǎn)發(fā)運(yùn)系統(tǒng)交換信息。

數(shù)據(jù)流程圖能夠體現(xiàn)APS如何通過各功能模塊之間的協(xié)作和數(shù)據(jù)交換實現(xiàn)在整個信息化體系中的生產(chǎn)計劃與調(diào)度的工程功能，為進(jìn)一步的系統(tǒng)分析與設(shè)計提供了基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語

特殊鋼鐵的生產(chǎn)不同于普通鋼鐵，呈現(xiàn)多品種、小批量、生產(chǎn)工藝復(fù)雜的特點，產(chǎn)品需要經(jīng)過多道工序且路徑不唯一，這為特鋼的生產(chǎn)組織帶來了極大的困難，面對多變的市場環(huán)境，更加突顯出了產(chǎn)銷的矛盾。為了在生產(chǎn)中實現(xiàn)物流、產(chǎn)能的均衡以及訂單交貨的準(zhǔn)時，需要更高級的生產(chǎn)計劃手段，而依賴于信息技術(shù)的ERP、MES無法勝任高級計劃排程的任務(wù)，現(xiàn)有的鋼鐵信息化體系結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了不足。APS基于約束優(yōu)化技術(shù)，本文提出基于APS的特鋼企業(yè)信息系統(tǒng)4層體系結(jié)構(gòu)，將原體系中的生產(chǎn)計劃與調(diào)度的功能提取出來由具有高級計劃排程能力的APS完成。在此基礎(chǔ)上，給出了APS與MES集成框架以及APS的功能機(jī)構(gòu)，包括冶金規(guī)范子系統(tǒng)、能力計劃子系統(tǒng)、訂單計劃子系統(tǒng)、生產(chǎn)計劃子系統(tǒng)及生產(chǎn)調(diào)度子系統(tǒng)。在對APS各功能模塊進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，以數(shù)據(jù)流程圖對APS進(jìn)行過程建模。

[1] 陳凱, 路銀北. 鋼鐵企業(yè)信息化中MES與ERP的集成應(yīng)用[J]. 自動化與儀表, 2011, (11):1-4.

[2] 施燦濤, 尹靜, 李鐵克. 鋼鐵企業(yè)ERP與MES集成方法研究及應(yīng)用[J]. 冶金自動化, 2008, 32(2): 54-56, 66.

[3] 李鐵克, 張文新, 崔建雙. 鋼鐵企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)[J]. 冶金自動化, 2003, 4: 18-21.

[4] 齊二石, 劉亮. 面向訂單生產(chǎn)APS的關(guān)鍵流程分析及其應(yīng)用方法研究[J]. 制造業(yè)自動化, 2006, 28(12): 33-36, 67.

[5] O Cederborg, M Rudberg. APS for tactical planning in a steel processing company[J]. Industrial Management and Data Systems, 2011, 111(4): 608-28.

[6] 施燦濤, 楊國俊, 李鐵克. 鋼鐵企業(yè)APS優(yōu)化引擎的軟件模型研究及應(yīng)用[J]. 計算機(jī)應(yīng)用研究, 2011, 28(2):606-608.

[7] V C S Wiers. A case study on the integration of APS and ERP in a steel processing plant[J]. Production Planning and Control, 2002, 13(6): 552-560.

[8] 周維, 魏震. MES高級計劃排程APS之煉鋼調(diào)度TPS解決方案[J]. 信息技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化, 2010, 9:49-53.