劉漢海，林國就，王俊

(中國石化潤滑油有限公司茂名分公司，廣東 茂名 525011)

0 引言

訂單驅(qū)動式生產(chǎn)運作管理是以對顧客的訂單為依據(jù)，按用戶特定要求進行的生產(chǎn)運作活動。一方面，訂單驅(qū)動明確了客戶的產(chǎn)品需求，避免了盲目采購和生產(chǎn)導致原料和成品庫存積壓的風險；另一方面，訂單驅(qū)動可以結(jié)合不同客戶的要求到貨時間調(diào)整各產(chǎn)品生產(chǎn)順序，避免無法按時保供導致客戶流失。雖然訂單驅(qū)動式可以為生產(chǎn)排產(chǎn)指引方向，但絕大多數(shù)客戶的到貨需求會比預計的生產(chǎn)周期短。因此，企業(yè)還需結(jié)合訂單的走勢進行分析，對部分產(chǎn)品進行適當?shù)膫湄洠黾赢a(chǎn)品的市場競爭優(yōu)勢。

潤滑油企業(yè)就是典型的離散型訂單驅(qū)動式的生產(chǎn)企業(yè)，雖然潤滑油企業(yè)通過MES系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)已經(jīng)獲得了極強的生產(chǎn)過程管控能力，但在實際的生產(chǎn)計劃排程中還是依靠調(diào)度員的個人經(jīng)驗來進行離線操作，影響了計劃的及時性和準確性[1]。

APS智能排產(chǎn)系統(tǒng)通過優(yōu)化計劃管理、原料需求、成本核算、數(shù)據(jù)管理等功能，將訂單需求轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)任務，同時與MES系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、LIMS系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)以及在線工控機進行交互，并綜合考慮儲罐及生產(chǎn)線資源的占用情況、工序間的依賴關(guān)系，為調(diào)度員提供更加方便、直觀的排程工具，實現(xiàn)智能化排程管理和任務的全過程跟蹤[2]。

1 系統(tǒng)目標

潤滑油生產(chǎn)需要充分考慮質(zhì)量、原料、設備、人員和時間等因素。因此，本設計是基于企業(yè)原有的MES系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)建立APS系統(tǒng)排程，接入企業(yè)原有的數(shù)據(jù)庫進行交互，主要規(guī)劃了計劃管理、工廠模型管理、生產(chǎn)過程管理、質(zhì)量管理、看板管理等生產(chǎn)管理模塊，最終實現(xiàn)“ERP計劃→APS排程→MES執(zhí)行→ERP發(fā)運”的生產(chǎn)全過程覆蓋的信息化管理[3]。

2 系統(tǒng)主要功能

考慮到潤滑油行業(yè)市場及生產(chǎn)工廠的實際情況，對APS系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功能做出了規(guī)劃，本文主要從計劃管理、工廠模型管理、生產(chǎn)過程管理、質(zhì)量管理及看板管理五個方面進行闡述。

2.1 計劃管理

2.1.1 需求計劃

銷售人員通過ERP系統(tǒng)創(chuàng)建銷售訂單和備貨訂單，計劃管理人員通過APS系統(tǒng)建立手工訂單，由APS系統(tǒng)在特定的時間節(jié)點通過與ERP系統(tǒng)的交互獲取不同成品的需求量，再通過ERP底層的物料BOM識別對應的半成品、包裝物、基礎(chǔ)油及添加劑的需求[4]。APS系統(tǒng)需求識別管理流程如圖1所示。

圖1 APS系統(tǒng)需求識別管理流程

通過APS系統(tǒng)的需求識別，計劃人員可以看到每個需求對應的計劃到貨時間，結(jié)合系統(tǒng)生成的排程甘特圖推出原材料的最遲到貨時間，減少了計劃人員和采購人員的人工干預，大幅提高了操作的便捷性和準確性。此外，供應商和承運商也可以根據(jù)原材料需求同步安排自己的交貨及生產(chǎn)計劃，實現(xiàn)JIT式的采購與送貨計劃[5]。

2.1.2 排產(chǎn)計劃

APS系統(tǒng)會隨著每日銷售訂單變動情況進行動態(tài)更新，并將每一條成品訂單結(jié)合ERP的物料BOM按照圖2的模式進行拆分，拆分完成后對BOM組件內(nèi)相同半成品進行合并，生成半成品的調(diào)合計劃。而包裝物生產(chǎn)也需要一定的生產(chǎn)周期，因此APS計劃排程的基本思路是：在生成半成品調(diào)合計劃的同時將生成包裝物計劃發(fā)給供應商進行包裝物的生產(chǎn)，半成品調(diào)合完成后，在半成品質(zhì)檢合格且包裝物具備的條件下下發(fā)成品的灌裝任務，實現(xiàn)計劃流程的自動識別。

在實際生產(chǎn)過程中，APS系統(tǒng)還需要根據(jù)一定的規(guī)則，確定每個訂單的排產(chǎn)次序。排序的規(guī)則包括：①客戶的優(yōu)先級，客戶級別高的訂單優(yōu)先排產(chǎn)；②交貨時間的優(yōu)先級，交貨周期短的訂單優(yōu)先排產(chǎn)；③效益的優(yōu)先級，獲得效益最高的訂單優(yōu)先排產(chǎn)；④欠量時間的優(yōu)先級，對于欠量時間長的訂單優(yōu)先排產(chǎn)；⑤組件狀態(tài)的優(yōu)先級，具備生產(chǎn)條件的訂單優(yōu)先排產(chǎn)。以上的規(guī)則優(yōu)先級別可根據(jù)具體的要求及實際情況在APS系統(tǒng)中進行人工干預[6]。

2.1.3 任務分配

APS系統(tǒng)在完成計劃輸出及訂單排序后，需要將具體的任務按照訂單的優(yōu)先順序分配至生產(chǎn)裝置，并根據(jù)分配的順序生成任務甘特圖[7]。潤滑油調(diào)合任務分配需要考慮的因素主要有：①油品的工藝路線，根據(jù)油品的類別確定使用的調(diào)合裝置[8]；②油品的調(diào)合量，根據(jù)油品的調(diào)合量選擇容量接近的儲罐，提高裝置的效能；③設備效率，根據(jù)訂單的優(yōu)先級選擇生產(chǎn)效率最高的裝置進行生產(chǎn)；④生產(chǎn)裝置的占用情況，主要看儲罐狀態(tài)是否為空；⑤儲罐上一批次的油品對該任務油品性能的影響。而潤滑油灌裝任務分配需要考慮的因素主要有：①油品的工藝路線，根據(jù)油品的類別確定使用的灌裝產(chǎn)線；②灌裝桶型及紙箱類型，根據(jù)產(chǎn)品的不同的桶型選擇具有該桶型生產(chǎn)能力的產(chǎn)線[9]；③灌裝效率，根據(jù)訂單的優(yōu)先級選擇生產(chǎn)效率最高的產(chǎn)線進行生產(chǎn)；④產(chǎn)線利用效率，將任務結(jié)合計劃進度甘特圖進行平均分配，條件允許的情況下盡可能各產(chǎn)線的停機時間一致，實現(xiàn)產(chǎn)線利用效率的最大化；⑤灌裝上一批次的油品對該任務油品性能的影響。

而在實際APS系統(tǒng)的排產(chǎn)過程中，可能會出現(xiàn)已經(jīng)分配至調(diào)合產(chǎn)線的生產(chǎn)任務優(yōu)先級變化的情況(比如緊急插單、設備故障、客戶特殊需求等)[10]。此時可在APS系統(tǒng)的任務甘特圖界面將需要調(diào)整優(yōu)先級的任務拖拽至需要后置的任務前方即可，并且通過甘特圖可以直觀地看到該任務的預計開始時間及預計結(jié)束時間，設計界面如圖2所示[11]。

圖2 APS系統(tǒng)生產(chǎn)訂單管理模塊設計界面

2.1.4 計劃分析

在當前生產(chǎn)任務完成后，需要將任務的實際的開始時間與結(jié)束時間和任務的計劃開始時間與結(jié)束時間進行比較，查找差距的原因，并分析主要的影響生產(chǎn)因素，指導實際生產(chǎn)的持續(xù)優(yōu)化，形成計劃業(yè)務的閉環(huán)管理[12]。

2.2 工廠模型管理

潤滑油企業(yè)中制約生產(chǎn)進度的工廠內(nèi)部因素通常有以下幾點：①設備故障；②生產(chǎn)裝置的產(chǎn)能未能被最大程度地利用；③倉庫無儲存庫位；④分析效率低下，分析結(jié)果滯后。而通過在APS系統(tǒng)維護工廠的生產(chǎn)調(diào)合裝置、生產(chǎn)灌裝產(chǎn)線、倉庫庫存容量、裝卸點、進出廠點、工藝測量點、分析采樣點、管線拓撲等信息，建立工廠模型。在排程的過程中分析各產(chǎn)品的工藝路線、各檢測項目的分析時長，各產(chǎn)線的生產(chǎn)產(chǎn)品類型及生產(chǎn)速度等因素，結(jié)合生產(chǎn)訂單的排序情況，可以更好地分配工廠內(nèi)部的資源。

2.3 生產(chǎn)過程管理

2.3.1 配方管理

前面提到APS系統(tǒng)可根據(jù)產(chǎn)品的BOM推出原料的需求量，潤滑油企業(yè)與其他制造業(yè)不同的是，其產(chǎn)品調(diào)合配方擁有幾種不同的方案，且基礎(chǔ)油和添加劑的價格每月波動，按照以往的方式需要采購員將每種原料的價格導出，使用EXCEL表格進行一一比對，工序復雜且涉及范圍較窄。通過APS系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)的交互，可以獲取基礎(chǔ)油和添加劑當月的價格，在原料充足的情況下對多個配方方案進行價格比對，大幅降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。企業(yè)內(nèi)部的APS系統(tǒng)的配方管理架構(gòu)可參考表1所示的管理模式。

表1 APS系統(tǒng)的配方分級管理模式

在潤滑油生產(chǎn)過程完成后，APS系統(tǒng)首先需要獲得生產(chǎn)的實際數(shù)量，然后核對收發(fā)料的數(shù)據(jù)誤差，核對完成后在ERP完成投料或退料操作，執(zhí)行訂單的物料平衡，最后對產(chǎn)品進行入庫操作。

2.3.2 生產(chǎn)報工

在潤滑油生產(chǎn)過程完成后，APS系統(tǒng)首先需要獲得生產(chǎn)的實際數(shù)量，然后核對收發(fā)料的數(shù)據(jù)誤差，核對完成后在ERP完成投料或退料操作，執(zhí)行訂單的物料平衡，最后對產(chǎn)品進行入庫操作[13]。至于APS獲取生產(chǎn)實際數(shù)量的過程，生產(chǎn)調(diào)合過程的報工可在調(diào)合作業(yè)完成后，通過現(xiàn)場同步計量調(diào)合裝置(SMB)配備的質(zhì)量流量計將最終的組分加入量讀數(shù)傳輸給DCS系統(tǒng)，再由DCS系統(tǒng)傳輸給APS系統(tǒng)實現(xiàn)[14]；生產(chǎn)灌裝過程可在灌裝完成后，通過現(xiàn)場工控機將實際灌裝油品的重量以及灌裝桶數(shù)的數(shù)據(jù)傳輸給APS系統(tǒng)，由APS系統(tǒng)對工控機傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行求和實現(xiàn)。APS系統(tǒng)的簡易生產(chǎn)報工流程如圖3所示。

圖3 APS系統(tǒng)生產(chǎn)報工流程

2.4 質(zhì)量管理

通常在潤滑油產(chǎn)品生產(chǎn)過程中不可避免地會出現(xiàn)不同批次的同一產(chǎn)品分析指標波動的情況，因此在下達調(diào)合配方前就需要在LIMS系統(tǒng)查看上一批次油品的分析數(shù)據(jù)對配方進行適當?shù)恼{(diào)整。但是LIMS的分析數(shù)據(jù)庫非常龐大，每次都需要人工輸入指定批次信息進行查詢搜索，工序繁瑣且耗時較長[15]。通過APS系統(tǒng)在配方下達模塊增加分析數(shù)據(jù)展示，可讓工藝員結(jié)合生產(chǎn)實際情況對三級配方進行持續(xù)的優(yōu)化改進，大幅縮短查詢數(shù)據(jù)消耗的時間，逐漸固化生產(chǎn)工藝。

2.5 看板管理

在APS系統(tǒng)的生產(chǎn)過程執(zhí)行完成后，生產(chǎn)管理人員需要以日、月為維度對生產(chǎn)情況進行復盤，此時需要APS系統(tǒng)采集各功能模塊的數(shù)據(jù)進行匯總，形成可視化看板。看板的主要內(nèi)容如圖4所示，主要囊括當日生產(chǎn)情況、月度生產(chǎn)情況、影響生產(chǎn)因素、各生產(chǎn)裝置的OEE等方面。通過可視化看板的內(nèi)容，生產(chǎn)管理人員可對生產(chǎn)薄弱的環(huán)節(jié)進行有針對性的改進提升，同時可以結(jié)合不同類型產(chǎn)品的生產(chǎn)情況對銷售部門給出促銷意見。

圖4 APS系統(tǒng)可視化看板內(nèi)容示例

3 系統(tǒng)運作流程

在APS系統(tǒng)各功能模塊建設完成后，通過建立各系統(tǒng)及功能模塊間的接口，可形成如圖5所示的APS系統(tǒng)業(yè)務流程：①由銷售板塊人員在ERP系統(tǒng)創(chuàng)建銷售訂單，APS根據(jù)ERP傳輸過來的訂單及庫存數(shù)據(jù)生成生產(chǎn)任務數(shù)量；②APS系統(tǒng)結(jié)合成品的BOM信息生成半成品調(diào)合計劃及原材料計劃，調(diào)度員再結(jié)合生產(chǎn)實際情況對訂單進行適度的調(diào)整；③根據(jù)半成品的BOM信息選擇成本最優(yōu)配方下發(fā)至MES系統(tǒng)，工藝人員在MES系統(tǒng)選擇工藝路線后下發(fā)至DCS系統(tǒng)執(zhí)行；④半成品調(diào)合完成后，傳輸數(shù)據(jù)至ERP系統(tǒng)完成報工相應的報工操作，同時自動觸發(fā)LIMS系統(tǒng)生產(chǎn)質(zhì)檢任務單，提醒質(zhì)檢人員進行采樣分析；⑤半成品質(zhì)檢合格后，由APS系統(tǒng)識別生成灌裝任務單，由MES系統(tǒng)接口下發(fā)至在線工控機執(zhí)行；⑥灌裝任務完成后，傳輸數(shù)據(jù)至ERP系統(tǒng)完成報工及入庫操作；⑦物流專業(yè)人員開單進行發(fā)貨，完成訂單的閉環(huán)管理。

圖5 APS系統(tǒng)運作流程圖

4 結(jié)論

潤滑油企業(yè)可通過搭建APS系統(tǒng)與MES、ERP、LIMS系統(tǒng)的接口，取得生產(chǎn)、庫存、質(zhì)量方面的有關(guān)數(shù)據(jù)，減少線下報表的數(shù)量和“人機交互”的頻次。完成生產(chǎn)訂單的閉環(huán)管理，大幅提高生產(chǎn)計劃的及時性和準確性。此外，APS系統(tǒng)可以結(jié)合訂單優(yōu)先級去分配企業(yè)內(nèi)部有限的資源，不僅提高企業(yè)生產(chǎn)的信息化及智能化管理水平，還有效節(jié)約了生產(chǎn)成本，實現(xiàn)企業(yè)效益的最大化。