從ERP到MES

大約在2000年左右，ERP開始在印刷企業(yè)應(yīng)用推廣，中國印刷行業(yè)拉開了信息化建設(shè)的序幕。經(jīng)過20年的實踐探索，終于有一部分企業(yè)把ERP跑順了。

從2018年開始，隨著智能制造理念的推廣，一部分企業(yè)開始MES系統(tǒng)的應(yīng)用建設(shè)。因為大家已經(jīng)理解，要實現(xiàn)智能制造必須要有MES，ERP是無法支撐智能工廠的，MES才是智能制造的主要載體。

一夜之間，印刷行業(yè)的ERP軟件供應(yīng)商都變成了MES供應(yīng)商，紛紛推出智能工廠的軟件解決方案。很多所謂的ERP+MES一體化解決方案其實就是在ERP基礎(chǔ)上加上三個小尾巴：一個叫“機臺報工”，一個叫“設(shè)備數(shù)據(jù)采集”，另外一個叫“電子看板”。

借著政府補貼政策的東風(fēng)，第一批智能制造的樣板工廠出現(xiàn)了！熱潮之中，稍微有點規(guī)模的企業(yè)紛紛進行智能制造規(guī)劃，各種會議論壇之中，“智能印廠”更是熱點話題。

在大家的理解之中，ERP加上MES，再加上AGV、立體庫等一些高大上的應(yīng)用就是智能工廠了，而MES么，就是數(shù)據(jù)采集上云，就是設(shè)備連線。

轉(zhuǎn)眼又3年過去了，再去看看那些樣板工廠，發(fā)現(xiàn)很多樣板工廠的電子看板平時是黑的，只有領(lǐng)導(dǎo)和客戶來參觀時才打開，機臺上的數(shù)采設(shè)備平時要不關(guān)著，要不索性拆了。因為采集過來的一堆數(shù)據(jù)不知道怎么應(yīng)用，所以真正產(chǎn)生的價值非常有限。

愿望很美好，現(xiàn)實很骨感。到底是哪里出了問題？

印企生產(chǎn)管理中存在的問題剖析

智能制造的本質(zhì)是為了解決生產(chǎn)問題，追本溯源，我們先來看看印刷企業(yè)生產(chǎn)管理過程中都存在哪些問題？

以下十點是我們經(jīng)過多年實踐梳理總結(jié)出來的印刷企業(yè)生產(chǎn)方面的行業(yè)共性問題：

1.交貨準時率低，生產(chǎn)周期長；

2.訂單交期無法精準應(yīng)答；

3.計劃、跟單、統(tǒng)計等生產(chǎn)輔助人員臃腫；

4.依靠EXCEL，采用主計劃、車間、班組多級排程模式，工作量大，效率低；

5.計劃粗放，計劃應(yīng)變能力差，插單頻繁，插單后不能預(yù)知后果；

6.生產(chǎn)進程不透明，部門協(xié)同差，溝通成本高，生產(chǎn)會議天天開；

7.生產(chǎn)節(jié)拍紊亂：停工等版、等料，后工序等前工序；

8.半成品堆積，該做的沒做，不該做的做了一大堆；

9.計劃損耗失控，遇到超損時無法做到提前補紙補印，導(dǎo)致更大浪費；

10.無精益水平的評估體系，出了事故不可追溯。

針對上述問題可以發(fā)現(xiàn)，MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和看板僅僅是將信息透明了而已，對于問題的整體改善沒有太多的幫助。

MES系統(tǒng)叫生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，重在執(zhí)行和反饋。我們發(fā)現(xiàn)上述很多問題是因為計劃的不到位導(dǎo)致的，是MES系統(tǒng)解決不了的。所以，正確的解決方案應(yīng)該是，除了加強執(zhí)行以外，還必須同時加強計劃，因為計劃與執(zhí)行是兩位一體，互相支撐的。如果沒有對的計劃，再強的執(zhí)行也都是錯的。

ERP是企業(yè)的基礎(chǔ)信息化系統(tǒng)，是企業(yè)的數(shù)據(jù)總臺，位于信息化體系的頂部；MES是神經(jīng)系統(tǒng)，物流是血液，智能化的裝備是骨骼，企業(yè)的創(chuàng)新能力是DNA......

----我們還需要一個強健的大腦，這個大腦就是APS，智能化的高級計劃排程系統(tǒng)！

APS定義

APS名為高級計劃排程(Advanced Planning and Scheduling)系統(tǒng)。是對生產(chǎn)相關(guān)資源包括人、機、法、料、環(huán)、測等進行統(tǒng)籌運算，制定出最佳的各工序在車間機臺上的具體生產(chǎn)計劃，要求在保證準時交貨和質(zhì)量的同時，實現(xiàn)生產(chǎn)效率最高、浪費最少。

APS系統(tǒng)至少應(yīng)該具備以下特征：

1.同步規(guī)則

APS 系統(tǒng)的同步規(guī)劃是指：根據(jù)企業(yè)所設(shè)定的目標（如最佳的客戶服務(wù)），同時考慮企業(yè)的整體供給與需求狀況，作出最佳的生產(chǎn)計劃。APS 系統(tǒng)的同步規(guī)劃能力，不但使得規(guī)劃結(jié)果更具備合理性與可執(zhí)行性，亦使企業(yè)能夠真正達到供需平衡的目的。

2.考慮企業(yè)有限資源下的最佳規(guī)劃

在傳統(tǒng)ERP上，用MRP排程邏輯所做的生產(chǎn)規(guī)劃并未將企業(yè)的資源限制（如物料、產(chǎn)能、模具、設(shè)備、人員以及外協(xié)任務(wù)等）納入考慮，使其規(guī)劃結(jié)果非但無法達到最佳化，甚至可能是不可執(zhí)行的。而APS系統(tǒng)則應(yīng)用數(shù)學(xué)模式（如線性規(guī)劃）、或仿真技術(shù)等先進的規(guī)劃技術(shù)與方法，基于有限資源擬定出一套可行且最佳效能的生產(chǎn)計劃。

3.實時性規(guī)劃

APS制定計劃后由MES去執(zhí)行，MES反饋生產(chǎn)現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)，由APS重新進行實時糾偏，并幫助管理人員快速處理類似物料供給延誤、生產(chǎn)設(shè)備故障、緊急插單等例外事件。

所以，印刷企業(yè)要徹底解決生產(chǎn)問題，除了ERP和MES，還必須得有一套有效的APS系統(tǒng)才行。

APS在印刷行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀

中國印刷行業(yè)從來不缺少對新技術(shù)和新事物的探索者，早在數(shù)年之前就已經(jīng)有盛通、中榮等一批頭部企業(yè)實施過APS系統(tǒng)，但最終都以失敗而告終。而在其他行業(yè)，這幾年APS的應(yīng)用推廣速度非?？?。

為什么APS在印刷行業(yè)難以落地呢？經(jīng)過調(diào)研分析，原因有以下幾點：

1.印刷是典型的離散型制造，大部分企業(yè)無固定產(chǎn)品（是客戶定制產(chǎn)品），產(chǎn)品的工序組合千變?nèi)f化，APS計算所需要的數(shù)學(xué)模型很難確立。

APS的計算首先是基于BOM，每個產(chǎn)品首先要固化部件結(jié)構(gòu)、工藝路線和物料清單，才能建立數(shù)據(jù)模型啟用APS的計算。但是，現(xiàn)實中要讓印刷企業(yè)把每個產(chǎn)品都建立BOM，本身就是一件很難的事情，因為我們大部分企業(yè)的訂單碎片化，交期短，生產(chǎn)訂單數(shù)量多，單批次生產(chǎn)數(shù)量少。每個產(chǎn)品建立BOM需要增加不少人力，造成浪費，而且時間上也不允許。

2.生產(chǎn)訂單碎片化，計算量太大，APS的計算速度不堪重負。

例如：一家書刊印刷廠每天承接50個新訂單，每個工單平均4個部件，每個部件平均5道工序，假定生產(chǎn)周期為10天。系統(tǒng)中就已經(jīng)有10000條以上基礎(chǔ)數(shù)據(jù)了，再加上每本書內(nèi)頁分版、分貼、數(shù)據(jù)量就達到數(shù)萬條了。數(shù)萬條數(shù)據(jù)再疊加交期、客戶等級、各個工序與不同機臺的適配、前后工序?qū)ψ?、系統(tǒng)每進行一次操作有幾十萬數(shù)據(jù)的運算，對系統(tǒng)是一個巨大壓力。

也就是說，其他行業(yè)每臺設(shè)備上一條任務(wù)做幾天，印刷行業(yè)一臺設(shè)備一天要做幾十條任務(wù)，計算量自然就大了。

3. 沒有適合印刷行業(yè)的APS產(chǎn)品

以上這兩個行業(yè)屬性，導(dǎo)致其他行業(yè)通用的APS系統(tǒng)很難在印刷企業(yè)落地，不管是進口的還是國產(chǎn)的。因為市場規(guī)模太小，SAP、用友、金蝶等大牌軟件供應(yīng)商也不愿意為印刷行業(yè)定制開發(fā)，而我們印刷行業(yè)的軟件供應(yīng)商則因為APS的技術(shù)門檻太高難以突破。

有人說，市場上那些印刷行業(yè)ERP上不都號稱有APS模塊嗎？對不起，那些ERP上的所謂的APS模塊是不考慮資源約束，不考慮前后工序?qū)ψ层Ｕ?，也根本沒有通過統(tǒng)籌運算而預(yù)知未來的能力，他們的功能僅僅是把任務(wù)分配到機臺，這樣的APS充其量只是EXCEL的替代品，它們只能稱為“排程系統(tǒng)”，不能叫“高級計劃排程系統(tǒng)”。

APS和MES在印刷行業(yè)的應(yīng)用探索

易印網(wǎng)絡(luò)科技股份有限公司作為一家以推動“印刷行業(yè)轉(zhuǎn)型升級”為使命的專業(yè)軟件公司，從2009年開始，專注于為印刷企業(yè)實現(xiàn)精益生產(chǎn)和智能制造提供解決方案。在APS和MES系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用方面，我們經(jīng)過12年的艱苦探索和實踐，積累了一定的經(jīng)驗與技術(shù)基礎(chǔ)，供大家分享。

我們對于APS和MES的探索經(jīng)過了三個階段：

2012年，我們開發(fā)上線了第一代MES系統(tǒng)（命名為“智慧印刷管理系統(tǒng)，簡稱IPM”）。IPM系統(tǒng)的管理流程從工單開始，到切紙、印前、印刷、印后，實現(xiàn)了信息化覆蓋到車間整個生產(chǎn)過程。生產(chǎn)進程信息由一線員工直接在系統(tǒng)中錄入，自動生產(chǎn)各種生產(chǎn)報表，取消了生產(chǎn)日報表和車間統(tǒng)計員，并取消了大部分紙質(zhì)管理單據(jù)，只剩下“物料流轉(zhuǎn)單”和“送貨單”；因為生產(chǎn)管理者和各部門在一個信息平臺上共享生產(chǎn)即時信息，大大提升了部門之間的協(xié)同力，并降低了溝通成本；IPM的排程系統(tǒng)采用上下拉動實時計算校正的模式，并設(shè)計了前后工序的銜接溝通機制，工序消耗時間自動計算，各工序的計劃開始時間和計劃完成時間由系統(tǒng)自動計算，完全代替了原有的EXCEL作業(yè)，解放了計劃管理人員。

第一代APS+MES系統(tǒng)界面圖

第二代APS+MES系統(tǒng)于2015年立項開發(fā)，2017年上線，產(chǎn)品命名為“精益生產(chǎn)管理系統(tǒng)，簡稱'PAC'。PAC是針對大型印刷企業(yè)而設(shè)計的獨立的APS+MES系統(tǒng)，可以與企業(yè)原有ERP對接。大型企業(yè)有以下特點：

訂單量大，管理的顆粒度更細，計劃要制定到分鐘級，對每個作業(yè)的完成過程有嚴格的管理要求；

要進行全面生產(chǎn)效率評估，要求得到OEE參數(shù)報表；

ERP運行已經(jīng)完善成熟，不想更換。

PAC系統(tǒng)采用全新設(shè)計的圖形化界面，一改傳統(tǒng)ERP系統(tǒng)表格數(shù)字的呈現(xiàn)形式，視覺感受煥然一新；系統(tǒng)后臺的產(chǎn)線模型搭建機制和用工率管理機制，不但解決了BOM問題（不需要建BOM，開好工單就可以了），同時為APS的高級算法提供了數(shù)據(jù)模型支撐；PAC設(shè)計了一套圍繞JIT要求的線性時間管理機制和預(yù)警機制，并根據(jù)PDCA計劃管理原則，實現(xiàn)了進程動態(tài)監(jiān)控和動態(tài)糾偏。另外，PAC還設(shè)計了一系列非常實用和絢麗的看板系統(tǒng)，包括交期總覽、生產(chǎn)總進度、生產(chǎn)異常監(jiān)控、以及設(shè)備實時監(jiān)控等，為用戶所喜歡。

第二代APS+MES系統(tǒng)界面圖

2019年，隨著我們對精益生產(chǎn)和智能制造的深入研究，在前兩代產(chǎn)品的基礎(chǔ)上啟動了新一代APS系統(tǒng)和MES的開發(fā)，產(chǎn)品于2020年10月成型并進入內(nèi)外測試。

2021年6月的北京國際印刷技術(shù)展覽會上，全新的“印能捷APS+MES一體化系統(tǒng)V4.0版”將閃亮亮相！新一代APS+MES一體化系統(tǒng)可以在甘特圖上實現(xiàn)工單（所有部件所有工序）一鍵完成排程，自動規(guī)避前后工序?qū)ψ?，交貨延誤自動預(yù)警，可以順排、倒排，可以實現(xiàn)精準交期應(yīng)答，可以局部手動調(diào)整，可以計劃自動糾偏......

第三代APS+MES系統(tǒng)界面圖

經(jīng)驗與建議

12年來，我們在印刷行業(yè)信息化體系建設(shè)的實踐探索過程中，歷經(jīng)了數(shù)百個項目，與幾百家各種業(yè)務(wù)類型的企業(yè)進行了深入交流，我們希望所積累的經(jīng)驗對那些想實現(xiàn)智能制造的企業(yè)有所幫助。在此提出三點建議：

1.無精益，非智能

不是以精益為導(dǎo)向的智能化是“偽智能”，只是勞民傷財?shù)男蜗蠊こ?。所有智能化技術(shù)的實施都應(yīng)該圍繞成本降低、質(zhì)量的提升以及效率的改善，否則毫無意義。同時，智能制造必須以精益生產(chǎn)為基礎(chǔ)才能應(yīng)用落地，所以，建議智能化改造與精益生產(chǎn)體系建設(shè)同步進行。

2.循序漸進

ERP是一個企業(yè)的基礎(chǔ)信息化工程。ERP都沒有用好，就不要去折騰智能制造了。關(guān)于企業(yè)的ERP如何選型，大小企業(yè)應(yīng)該有不同的考量和路徑，本文不做贅述。

3.讓專業(yè)的人做專業(yè)的事

對于那些ERP使用基礎(chǔ)已經(jīng)非常扎實的大型企業(yè)，可以考慮選擇行業(yè)專業(yè)的APS+MES一體化系統(tǒng)與原有ERP進行集成，因為現(xiàn)在的系統(tǒng)集成技術(shù)已經(jīng)非常成熟。當然，有條件的印刷企業(yè)自己開發(fā)APS和MES也是一個選擇，但是，市場上既懂印刷又懂IT的人才非常稀缺，能開發(fā)APS的人就更難找了，自主開發(fā)大概率會做成一個半拉子工程，反復(fù)推到重來，時間成本和經(jīng)濟成本更高，因為軟件開發(fā)始終繞不開“試錯”這個坎。