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關鍵詞:農業機械;現代農業;農業生產
中圖分類號: F323.3 文獻標識碼: A 文章編號: 1674-0432(2013)-20-66-1
現代農業的快速發展,農業機械功不可沒,農業機械有效的促進了農業生產,保證了農業生產工作保質保量、有效穩定的完成,改善了農業生產經營條件,提高了農業生產技術水平,有效的促進了現代農業的穩步發展,促進了社會繁榮。
本文主要從以下三點來說明農業機械化發展的重大意義:一是農業機械化發展提高了農業生產技術水平,增強農業抗災能力;二是農業機械化發展促進了國民經濟的增長;三是農業機械化發展是我國農業現代化發展的必然要求。
1 農業機械化發展提高了農業生產技術水平,增強了農業抗災能力
農業機械化是指運用先進適用的農業機械裝備農業,改善農業生產經營條件,不斷提高農業的生產技術水平。
在農業各部門中最大限度地使用各種機械代替手工工具進行生產,是農業現代化的基本內容之一。如在種植業中,使用拖拉機、播種機、收割機、動力排灌機、機動車輛等進行土地翻耕、播種、收割、灌溉、田間管理、運輸等各項作業,使全部生產過程主要依靠機械動力和電力,而不是依靠人力、畜力來完成。實現農業機械化,可以節省勞動力,減輕勞動強度,提高農業勞動生產率,增強克服自然災害的能力。
2 農業機械化發展促進了國民經濟的增長
農業機械化是指農業從使用手工工具、畜力農具轉變為普遍使用機器,是農業現代化的重要內容之一。
根據國情,我國在一個相當長的時期內,農業生產均實行人力、畜力、機力、電力相結合以及改良農具、半機械化機具和現代農業機器相結合,生產效率不高,農業機械化的目的就是用機械代替人力、畜力,做到有效完成農業生產。提高了農業生產效率的同時,還可以使人們利用省下來的時間投入到二三產業當中,提高了農民收入。為農民外出打工創造了良好的條件,農業機械化發展實現了農工雙贏的好局面,促進了社會繁榮發展。
3 農業機械化發展是我國農業現代化發展的必然要求
發展農業機械化是現代農業發展的基礎物質,農業機械在現代農業發展的道路上具有不可替代的作用。
農業機械化不僅僅是機械的利用,更是農業技術的載體,運用先進適用的農業機械裝備農業,可以有效的改善農業生產經營條件,不斷提高農業的生產技術水平,這對我國發展現代農業至關重要。
如設施農業、深耕深松、高效收獲、秸稈還田等技術就只有依靠農業機械才能保質保量并且快速的完成。農業機械將人們從原始的勞作中解放出來,并實現了人工所不能企及的現代農業技術。實踐證明農業機械化提高了農業生產效率,推動了農業生產規?;a業化、標準化的發展,增強了農產品的競爭力,加快了現代農業的發展腳步。可以說沒有農業機械化就沒有現代農業的快速穩步發展。
4結語
毋庸置疑,農業生產機械化是現代農業的重要標志,沒有農業機械化就沒有現代農業的快速穩步發展。未來農業的發展與繁榮也不可能離開農業機械而存在,農業機械化的穩步發展必然會為未來的農業發展做出突出貢獻。
參考文獻
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關鍵詞:花生;濰花11號;特征特性;栽培技術
中圖分類號:S565.2 文獻標識號:B 文章編號:1001-4942(2013)10-0117-02
濰花11號是濰坊市農業科學院最新育成的高產優質大花生新品種,具有高產、果大仁大、抗病、抗逆性強等突出特點,2009~2011年參加山東省區試和生產試驗,2012年6月通過山東省農作物品種審定委員會審定(魯農審2012029號)。
1 主要特征特性
該品種屬中間型早熟大花生,春播生育期130天左右,苗勢強。株型直立,主莖高45.9 cm,側枝長53.8 cm,總分枝8.6條,結實枝6.9條。葉片較大,色深綠。連續開花,結果整齊,莢果普通型,籽仁長橢圓形,外種皮粉紅色,內種皮淺黃色,百果重239.5 g,百仁重108.0 g,公斤果數556個,公斤仁數1 224個,出米率74.0%。蛋白質含量23.43%,脂肪44.94%,油酸49.7%,亞油酸30.5%,O/L值1.63。耐儲性好,抗枯萎病,耐病毒病,較抗葉斑病,抗旱耐瘠,種子休眠性強。
2 產量表現
本院品種比較試驗,兩年莢果平均單產5 424.0 kg/hm2,籽仁4 024.5 kg/hm2,分別比對照魯花11號增產15.0%和14.4%;2009~2010年山東省大粒組花生品種區試,兩年28點次,莢果平均單產5 746.5 kg/hm2,籽仁4 175.6 kg/hm2,分別比對照豐花1號增產10.2%和13.5%;2011年生產試驗,莢果平均單產4 384.5 kg/hm2,籽仁3 046.5 kg/hm2,分別比豐花1號增產8.8%和9.5%;大田高產栽培一般莢果單產6 750 kg/hm2左右,莢果高產潛力9 750 kg/hm2以上。
3 適應范圍與栽培技術要點
濰花11號適于山東及北方大花生產區春播栽培。選擇中上等肥力、排灌條件良好的生茬地覆膜栽培更能發揮其高產潛力。
3.1 深耕改土,配方施肥
深冬耕25 cm以上,開春后盡早耙耢或旋耕,以創造上虛下實的土體結構,避免土壤懸松造成播種過深和落干。施肥應盡量增施有機肥;化肥施用應掌握輕氮、重磷鉀的原則,一般高產田每公頃施用有效含量40%(14-17-9)的花生專用肥1 125~1 500 kg,中微量元素肥400 kg左右,或同等含量的其它化肥。有機肥于冬耕前鋪施作底肥,化肥2/3早春旋耕前撒施,其余1/3播種時集中條施,并注意種肥分離,防止燒種。
3.2 合理密植
采用大壟雙行覆膜種植方式,壟距80~85 cm,墩距17~18 cm,壟上小行距30 cm,種植密度13.5萬~14.0萬墩/hm2。
3.3 病蟲害安全防治
播種前用 “一拌豐收”、“護豐” 和“高巧”等高效、低毒微囊懸浮種衣劑拌種防治蠐螬等地下害蟲;苗期用吡蟲啉、阿維菌素等防治蚜蟲、薊馬、紅蜘蛛和粉虱,兼防病毒??;分別于6月下旬和7月上旬選用高效、低毒生物農藥甲維鹽噴灑2次,防治棉鈴蟲;生育中、后期選用愛苗、杜邦升氏或戊唑醇等噴灑葉面,間隔10~15天,共噴2~3次,防治葉斑病。
3.4 合理化控
濰花11號生長勢較強,植株較高,宜采用減量增次化控法。第一次于盛花后30天左右,大部分果針入土,當主莖高達到32 cm左右時葉面噴施壯飽安225 g/hm2;第二次是當主莖高達到38 cm左右時噴施壯飽安150 g/hm2。對有旺長趨勢的地塊、高產田及雨水充足年份應適當加大施用量,但最大不應超過450 g/hm2,以免造成早衰和減產。
3.5 適期收獲
生育后期,當花生植株中下部葉片變黃、脫落,主莖頂部仍剩5片左右復葉且70%以上莢果成熟時及時收刨,特別是生育后期久旱遇雨和降水偏多、土壤濕度過大時更應注意,以防發芽和爛果,實現豐產豐收。
參 考 文 獻:
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關鍵詞: 關鍵設備;計劃調度;應用模型;求解方法
隨著我國社會經濟的高速發展與社會體制的變革,現代生產企業的競爭模式逐步實現不僅僅依靠各種先進的生產工藝和生產設備作為手段,而是將新型的生產計劃調度與管理方法提升為最主要的競爭本錢。生產計劃調度作為企業生產的重要內容,同時也是企業生產保障的最薄弱環節之一。為了能夠切實提高企業的生產能力,在對關鍵設備生產計劃調度方面則應以結合運籌學、管理學和計算機應用技術等學科理論知識為基礎,做到有效降低生產成本、均衡原材料資源利用和提高生產效率等,從而實現企業的經濟效益和社會效益。同時,作為一項管理辦法,無論是在理論研究方面還是生產實際當中,其技術模型的建立及應用開發也備受各界專家、學者的關注。因此可以說,針對如何開發與研究計劃調度模型的問題是具有十分重要的意義與價值的。
1 計劃調度模型的建立及原理分析
1.1 先進的生產計劃調度技術
先進的生產計劃調度技術一般都是以最優化的技術方法對每一個企業生產流程的單元方案及關鍵設備進行相對比較的詳細的計算與分析,并建立相應的計劃調度模型以指導各個工序流程的正常生產,如生產作業等。實例舉證,APS即主動階段開關技術。APS技術的動態節能是微星獨家采用的節能技術來實現計劃統籌與調度應用的。APS技術應用于企業生產的計劃調度需保證完成分配、協調和生產調度控制三個基本任務,通過生產數據分析統一建立比較先進的生產計劃調度模型,由于APS技術在提高企業生產效益方面具有相當大的潛能與發展空間,應用計劃調度模型則可以提高實際生產能力滿足消費客戶的買需要求,且能夠及時發現生產企業與消費客戶之間供應關系存在的問題及瓶頸,實現快速同步計劃,避免供不應求。
1.2 生產計劃調度模型的基本特征
生產企業的生產計劃調度模型是一個層次化分布相對明顯的系統工程。其構架主要是以計劃層為上部結構,而調度層則作為下層結構。上層的計劃結構是據生產企業的發展狀況、與消費市場之間的供需關系以及原材料的保證情況編制相對宏觀的生產計劃調度及調整方案,下層結構則是通過以生產流程中的工藝切換、關鍵設備的運行狀況、原材料供應及公共資源波動等情況為依據,將生產計劃結構所能夠確定的市場需要計劃分解為各個詳細的分部調度計劃,并根據實際生產情況制定最為優化的關鍵設備生產方案及資源分配方案,同時凸顯一些在經濟與性能兩方面的指標可供隨時調整。鑒于我國企業生產的作業流程普遍具有非線性、隨機性和不確定性等基本特征,優化制定的生產計劃調度模型應具有決策混合型問題的能力和作用。
1.3 設計原理
本文論述應用計劃調度模型技術主要是以生產企業關鍵設備生產運作流程的總計劃和調度,作為指導生產的關鍵內容,將直接影響企業從原材料購入、生產運作及后期銷售整個過程的經營與管理過程。生產計劃調度作為企業生產的重要內容,同時也是企業生產保障的最薄弱環節之一。為了能夠切實提高企業的生產能力,在對關鍵設備生產計劃調度方面則應以結合運籌學、管理學和計算機應用技術等學科理論知識為基礎,做到有效降低生產成本、均衡原材料資源利用和提高生產效率等,從而實現企業的經濟效益和社會效益。但是,從應用生產計劃調度模型的發展現狀來看,理論研究方面任欠成熟,在實際應用過程中往往也會出現如應用軟件模型單一等問題,未能將生產實際中的各種約束因素完整體現,建立模型的目標函數也過于單一。因此,為了能進一步擴大生產企業關鍵設備應用生產計劃調度模型技術的作用,不論是在理論研究方面還是生產實際中都應加大操作力度。
1.4 計劃調度模型的組成及影響要素
生產計劃調度模型的組成要素一般分為三個不同層次即長期計劃、中期計劃和短期計劃。計劃調度的長期計劃屬戰略性范疇,制定計劃所受影響因素具有諸多的不確定性,計劃應用措施的意義不大。生產實際中還是主要以中、短期計劃調度作為主要技術手段。通常,中、短期計劃包括綜合生產計劃、主生產計劃和生產作業計劃等。綜合生產計劃是以生產企業內部、自身的生產能力和市場消費的需求狀況,在計劃期較長時間內確定生產水平和貨存量,均衡原材料資源利用,實現降低投資成本和利潤最大化。主生產計劃則是綜合生產計劃的下一步劃分,是以如何合理安排在計劃期內的產量及時間,確保能夠將綜合生產計劃有效轉化為各個分部計劃。
生產計劃調度模型的建立通常涉及生產企業的原材料采購、加工生產及供需銷售等活動過程,其建立模型主要受到計劃期時段、生產模式、生產工序、關鍵設備用途、中間產品存儲容量、存儲策略、人力資源、預算成本、生產產品相關性、市場需求等幾個方面的因素影響。
2 基于關鍵設備對計劃調度模型的應用
2.1 模型建立需考慮的問題
2.1.1 不確定性因素。企業生產過程中往往存在諸多的不確定因素,這些不確定因素有可能在生產過程中發生不同程度的變化導致建立模型的難度倍增,如關鍵設備故障、損壞及操作失誤等。對于不確定性因素對建模的影響應主要通過采取基于概率論理論的隨機概率試驗法組織建立生產計劃調度模型,以一定的方法求解最優解。或可以模糊數表示不確定因素的方法并利用模糊集理論及技術求解關鍵設備計劃調度模型的最優解。
2.1.2 集成化因素。由于在企業生產中生產計劃與調度兩個不同結構層次之間還是存在一種相輔相成的緊密關系。只重視生產計劃不能保證生產任務的完成,只重視生產調度則對企業生產目標沒有絕對的把握性。因此,只有協調好二者之間的關系才能夠體現生產計劃調度模型的價值與作用。
2.1.3 層次化因素。實現關鍵設備具有層次化的生產計劃是將一個完整的生產計劃調度問題——分解開來,以重要性不同分開層次展開分析與解決方案的探討,最終化整為零整合為一個科學合理地計劃調度可實施方案。
2.2 用計劃調度模型的求解方法
從上世紀五十年代以來,關于生產計劃調度問題的研究主要提出了如運籌學法、人工智能理論、控制理論、啟發式方法以及人工神經網絡、蟻群算法、微粒群算法和多智能體等智能求解方法。但是,鑒于研究水平不高和建立生產計劃調度模型的復雜性,至今未形成一套完整的理論體系,其理論求解方法有運籌學法、啟發式法和智能優化算法等。
2.2.1 運籌學法。運籌學法的原理是將企業生產對關鍵設備的計劃調度問題轉換建立為一種線性的、混合整數線性或混合整數非線性的優化模型,同時通過利用不同的數學求解手段得到合理的可操作結果。此法對于規模大的生產過程還無法做到面面俱到,因此不宜于大范圍推廣。
2.2.2 啟發式方法。啟發式方法是經驗法的一種,是以過往經驗作為基礎進行歸納總結并合理利用的方法原理。在得到有效經驗數據后即可通過試驗找到解決計劃調度問題的辦法,建立優化模型必需要求生產決策管理人員具有一定的主觀能動性和創新能力。采用此法求解模型的最優解具有操作簡便、計算量少和易于操作等優點,但同樣存在的確定在于其全局敏感性,遵循規則不同則可制定的生產計劃調度方案就不一樣。換句話說,生產計劃調度模型的性能主要決定于對制定規則的選擇。
2.2.3 智能優化算法。生產計劃調度模型的求解方法一般都可以得到最優解,其求解難度與跟企業生產規模的大小有著直接的聯系。對企業生產計劃調度工作最具價值的求解辦法則是能夠保證在有限合理地時間內盡快得到最優可行的解,這一點智能優化算法基本可以實現。如人工神經網絡、蟻群算法、微粒群算法和多智能體等求解方法。
3 結束語
多年以來,我國在基于關鍵設備的計劃調度模型應用還尚處于發展階段。在隨著全球企業生產管理辦法趨于整體模式化的今天,企業生產中關鍵設備凸顯的重要性不言而喻。因此,筆者認為大力開發生產計劃調度模型的應用將是我國生產行業實現更大一步發展的基礎。
關鍵詞:生產管理生產計劃管理信息化
中圖分類號:F406文獻標識碼: A
Abstract:。。。
一、引言
發達國家城市軌道交通的發展歷經近150年,經過萌芽發展期、緩慢停滯期、高速發展期,目前已進入穩定成熟期,而中國城市軌道交通行業的發展目前正處在高速發展期,中國的北京、上海、廣州、深圳、香港等城市都已經開通地鐵,許多其它城市的地鐵也在緊鑼密鼓地修建之中,廣州地鐵發展伴隨著外界環境和內部環境的共同作用穩固扎實的前進著。隨著企業信息化的必然趨勢發展,廣州地鐵的生產管理工作也正在加快生產計劃管理信息化的實施的步伐,全方位發展,以此與發達國家的城市軌道交通的發展水平接軌。
二、廣州地鐵的生產計劃管理狀況
(一)運營管理概況
廣州地鐵多條線路的開通,勢必會對運營生產管理提出更高的要求。廣州地鐵在運營線路增加的同時,管理架構也進行相應的調整,以減少管理幅度、管理接口和界面,通過設置各個運營中心,構建區域化的管理機制,充分發揮其一體化資源優勢,實現信息共享。而伴隨著公司業務的多元化和地鐵線網的逐步擴大延伸,公司需要著力探索更適合線網發展的管理模式。
(二)生產計劃管理現狀
廣州地鐵生產管理工作按照高度集中、統一協調、分級負責的原則開展,生產任務的落實以各單位對口業務負責的原則,生產計劃的編制按照自下而上逐級申報、審批,生產計劃的執行按照自上而下逐級下發、落實,計劃管理的全過程通過人工操作。
長期以來,生產單元的生產計劃并沒有很好地把實際工作任務管理起來,沒有形成計劃派工執行評價的閉環管理過程,使得管理人員對生產計劃的執行情況停留在對報表的管理上,管理效率較低。在傳統的管理模式中,一直將管理簡單的理解為通過計劃、組織、人事、指揮、控制各種職能的發揮,保障企業按預定的方向和規則運行,完全忽視了創新在管理中的重要地位,從而會導致公司管理運營效率低下。為此,以“規范、減負”為目標,建設一套完善的生產計劃管理系統,既是基層班組減負的需要,也是規范、提高生產計劃管理水平的需要。
三、廣州地鐵信息化生產計劃管理的建設思路和實現方式
(一)信息化管理模式的優點
相對傳統的管理模式,信息化管理更能調動公司內部員工的主動性和積極性。能夠更好的適應組織外部環境和內部條件的變化,有效的整合、配置和利用有限的可獲資源,以實現公司既定目標的動態、創造性的一切活動。
1.改變傳遞方式。
信息化環境下的信息傳遞,改變了手工環境下的傳票、報告、電話等方式,利用電纜、光纜、無線電波等以光速傳遞信息,而且傳遞的信息量遠非傳統方式可比,為企業加強內部控制提供了基礎。
2.提高信息集成。
在完善的企業信息系統的支持下,各級計劃管理人員可以足不出戶,就能夠在電腦屏幕前對各類計劃的實施情況了如指掌,促使管理者對關鍵節點進行控制并及時提供相關支持,幫助生產單位更好的執行計劃,提高計劃達成率。
(二)信息化生產計劃管理建設思路
通過建立高度集中的生產計劃管理的信息系統,預先制定工作計劃,定期更新完成情況及調整情況,實現計劃的完成率、月度及季度的指標完成情況分析,方便各級計劃管理人員對日常工作的各個過程進行把控,及時發現進度問題,以便進行有效的改進,提高各部門的反應速度,提高管理水平的重要手段,節約人力成本,提高員工工作效率以及規范企業多層次多方位的管理,縮短交流的時間,確??傮w運營工作順利開展。
廣州地鐵生產計劃管理實現信息化管理是企業未來管理的必然趨勢,要真正實現生產計劃的信息化管理,就要重新梳理集成化管理、柔性和擴展性管理、改變傳統的計劃管理理念工作。
1.集成化管理
“現代化集成”的管理思路是考慮利用現代技術和管理手段將現有的人工管理模式、各職能管理手段和信息化系統集成起來,實現生產控制層、管理優化層、經營決策層的信息有機集成,才能根據年度工作目標合理安排生產計劃,在追求整體效率和效益提高的同時,最大限度地滿足乘客的出行需求,才能夠成為適應企業現代化集成管理需要的產物。
2.柔性和擴展性管理
生產計劃系統的運作可以由若干個業務流程來完成,在對系統構建時必須對各類計劃業務過程進行梳理、提取和歸納,抽象成反映各業務管理的通用模型,這樣才能有針對性對軟件結構進行設計,使得系統的底層數據結構和企業的業務模型能真正的對應起來,在此基礎上對系統進行構建。
通過生產計劃系統的應用支撐新的業務流程,可以說,信息系統作為一個重要手段起到了一種催化劑的作用,系統的應用和業務管理的改善達到了“雙贏”的效果。當某項業務管理發生巨大的變化時,必須重新設置生產計劃系統的某類計劃模塊,只需要對相關的極少數模塊調整功能即可,這就要求信息系統在軟件設計規劃時,要保證模塊的強內聚性和模塊間的弱藕合性,使得某些模塊在升級或改變時,對其它的模塊影響減少到最小,可利用面向對象的技術和組件開發技術來實現。
3.改變傳統的計劃管理理念
針對現行生產計劃管理中暴露出以“救火”為主的指導思路,提出6SIGMA管理思想,通過PDCA,即策劃、實施、檢查、處置循環的不斷開展,持續改進,貫徹以追求完好無暇為目標的管理理念,構建一個生產計劃系統平臺,實現信息的共享與集成,驅動生產單位不斷優化生產計劃,獲得柔性敏捷的自我調整和糾正的能力,解決計劃編制中由于各業務的相互獨立運作模式導致的計劃偏差問題。
通過以上幾點,我們可以更清晰的了解到信息化管理所涵蓋的不同轉變方式和靈活多變的業務管理模式??梢哉f,信息化管理囊括了這一上幾點!所以,進行企業經營管理信息化勢在必行。而信息化會逐步成為各企業內部今后首選的管理模式!
四、廣州地鐵信息化生產計劃管理需要注意的問題
生產計劃信息化,從一個角度上看,一是要重視信息化在管理中的作用;二是從資源角度,深刻認識到信息也是重要的企業資源,信息本身在資源中的位置應該體現在企業迅速發展的階段,在這個階段之上,信息的重要程度將被提到更靠前的位置;三是,要切實學會駕馭信息化的現代管理模式,在企業快速發展和競爭的過程中,充分應用現代信息科技技術這個手段;四是信息化也是企業內部管理的一個延伸;五是,信息化是企業管理的輔助手段,推動企業不斷地對自身的業務流程進行優化。
生產計劃的信息化管理也是廣州地鐵信息化管理歷程中的一項新的嘗試,在推行的過程中要不斷的進行優化,不斷進行完善,提升管理領導對信息化建設的認識,加快與員工的接受程度要匹配培訓,不能硬性的改變固有的操作模式,循序漸進的滲透信息化管理的優勢。
[關鍵詞] 企業資源計劃; 高級規劃與排程系統; 鋼鐵業
[中圖分類號] F273.1 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194(2013)06- 0079- 02
0 引 言
隨著經濟全球化和信息網絡化的進程,信息化已成為現代企業的一個重要標志。進行信息化建設,采用信息技術促進、改造企業的生產、經營、管理,有效采集和處理信息,改變整個管理模式及生產行為,增強企業決策的有效性是企業發展的必由之路。鋼鐵業是我國國民經濟的重要基礎產業,推進鋼鐵企業信息化,是鋼鐵行業提高競爭力、適應新經濟、實現現代化的內在需要,也是鋼鐵企業適應國際環境、融入全球經濟的戰略選擇。
鋼鐵行業的信息系統架構被分解成5個層次:設備控制系統,過程控制系統;車間或分廠級制造執行系統(即MES),企業資源計劃系統(即ERP),企業間管理系統及決策系統。這五層系統之間相互集成、相互協調,構成了一個完整的企業信息化管理系統。近年來,我國鋼鐵行業信息化建設取得了很大進展,其中,大部分鋼鐵廠已完成一、二級系統建設,三、四級系統的建設亦取得了一定的成果。
然而,對于鋼鐵行業中的生產管理,僅僅實現信息化并不足夠,因為生產中直軋部分所占比例有限,甚至會由此增加產品庫存。因此,需要以信息化為基礎,采用運籌學和人工智能技術等手段,對企業內部的資源配置、物流組織和生產計劃進行整體規劃,實現生產、庫存、市場響應的整體優化。對鋼鐵企業而言,生產計劃系統功能集成中遇到的最大難題便是如何面向多品種小批量的大量訂貨合同而組織生產。雖然國內大型鋼鐵公司陸續引入ERP系統試圖提高企業的生產管理水平,但由于ERP在設計上的先天不足,僅采用ERP 系統已無法滿足鋼鐵企業對生產規劃與排程的種種需求。近年來,針對鋼鐵業高級規劃與排程(Advanced Planning and Scheduling)系統的研究開始出現,如施燦濤[1-3]設計了基于.NET的三層客戶端/服務器模式鋼鐵企業生產計劃系統,設計了APS優化引擎軟件,對訂單計劃進行建模。
本文對鋼鐵制造業的高級規劃與排程系統進行研究,在總結了鋼鐵業ERP系統缺陷的基礎上,論述鋼鐵企業導入APS系統的重要性以及它與現有ERP系統的集成,從而實現鋼鐵企業對生產資源的優化配置,提高客戶服務水平及生產管理水平。
1 鋼鐵企業的ERP系統
ERP是指建立在信息技術基礎上,將客戶需求和企業內部的經營活動以及供應商的資源融合在一起,以系統化的管理思想,為企業決策層及員工提供決策運行手段的管理平臺。ERP的功能模塊一般包括生產控制(計劃、制造)、物流管理(分銷、庫存、采購管理)和財務管理(會計核算、財務管理)4大部分。其中,生產控制管理模塊是ERP系統的核心所在。
鋼鐵企業一般涉及多段生產,工序多、設備復雜、企業投資大、資金流動頻繁。信息化建設過程中,生產經營活動涉及的內容從財務、人事等傳統信息管理領域延伸到生產管理領域。也正是這個原因,國內大型鋼鐵公司陸續引入了ERP項目,僅在2002年,鋼鐵行業完工的大型信息化工程就有上海益昌薄板公司營銷系統、江陰興澄特鋼信息系統、衡陽鋼管公司ERP、湘潭鋼鐵公司ERP。從軟件的角度分析,鋼鐵公司使用的ERP系統(以上海寶鋼公司的ERP系統為例)包括了以下幾點:PP(生產計劃和管理)、MM(物流的管理)、SD(分銷與銷售)、FI(財務方面的管理)、QM(質量管理)等基礎模塊。
然而,鋼鐵生產是一個多階段、離散和連續加工方式并存的復雜過程,大部分鋼鐵生產計劃與調度問題都是NP難問題。這種問題具有描述容易、求解困難的特點。再加上ERP生產控制模塊在設計上的先天不足,使得ERP系統在鋼鐵企業的應用效果大打折扣,主要體現在以下幾個方面:
(1) ERP中的生產計劃管理模塊,假設資源(機器、人員、物料)是無限的,因此所制訂的生產計劃并不考慮資源短缺的情況。在匹配鋼鐵業多品種、小批量的大量訂貨合同時,只能通過CRP能力需求計劃分析手工調整,計劃的可執行性差,不能匹配生產車間現場的資源產能。
(2) 在計劃執行過程中,如果生產訂單的開工或完工日期沒有按照計劃完成,則無法根據實際開工或完工日期自動進行滾動計劃排程。ERP的生產任務一旦下達,日期只能手工修改。
(3) ERP以計劃管理為導向,生產過程中不可避免的插單、設備故障、缺料等意外情況發生時,不能提供類似what-if的情景分析與模擬等事前計劃、模擬及比較分析等功能,無法及時對原有計劃做出相應的調整。
(4) 在車間執行層面,ERP缺乏行之有效的派工規則安排訂單的加工順序。如,沒有生產訂單下達規則,哪個訂單先下達,按交貨期、優先級、生產訂單合并與分割等。沒有加工順序規則,當資源不夠時, 生產訂單和負荷在排隊,如何解決排隊的順序。沒有優化選擇規則,當資源需要動態選擇加工時,如何對順序規則重新選擇。沒有現場調度資源組成員分配規則,當須選擇多個資源、替代資源時,如何最大化資源利用率等等。
(5) ERP生產計劃的制訂過程,主要是依據市場預測及訂單狀況,采用定期性的批量式規劃并涵蓋一定的時程范圍(例如一星期、一個月、半年甚至更長),然后再對生產計劃進行層層細化,因此不能支持優化算法的多目標計劃,如在滿貨期的前提下,資源負荷利用最大化、庫存最小化、成本最小化的優化計劃排程。
2 高級規劃與排程系統思想
高級規劃與排程(Advanced Planning and Scheduling,APS)系統是利用許多先進的規劃管理技術,包括限制理論(Theory Constraints, TOC)、運籌學(Operations Research, OR)、遺傳算法(Genetic Algorithms, GA)、限制條件滿足技術(Constraint Satisfaction Technique, CST)等,在有限資源下,尋求供給與需求之間的平衡規劃;同時,利用信息的儲存與分析能力,以最短的期限,達到最有效的規劃。
APS是為解決ERP能夠整合企業的資源,但欠缺排程功能的問題,而且更注重決策支持的能力??梢愿鶕惓顩r如缺料、停機、插單、數量調整、工期調整、加班設定等進行生產計劃的調整。APS可以讓規劃制訂者快速結合生產相關信息,如訂單、派工單、生產工藝、半成品、存貨、物料清單等進行生產規劃。
目前APS常見的功能如下[4]:
(1) 有限資源約束條件下的效益最大化規劃。傳統規劃方法因未能考慮資源限制及企業的目標而無法達到規劃的最大化,APS應用了數學規劃、網絡規劃、仿真方法等先進技術,能夠在各種不同的限制條件下,找出一個可行及最大化的規劃。
(2) 即時規劃能力。APS能夠搜集生產過程中的相關數據,并立即進行分析與規劃,使得規劃人員能夠應對許多突發狀況,如緊急插單、物料供給延遲等。
(3) 考慮供需平衡的規劃。由于APS能同時兼顧需求與供應,使得供需規劃能夠達到均衡,符合企業運營上的需要。
(4) 提供決策支持功能。企業處于復雜多變的外部環境中,常常需要更多決策支持功能的工具,APS因具備仿真等預測分析工具,有利于規劃人員在分析上的應用,從而得到正確的決策。
3 鋼鐵企業的APS系統
鋼鐵生產過程包括煉鋼-連鑄、熱軋、冷軋及精整等工序,工序多、流程長。其生產計劃的復雜性主要體現在: ① 生產對象眾多:包括爐次、澆次、中間包、板坯、軋次等,有些半成品又可以作為產成品出售; ② 工藝路徑多樣:如相同規格的彩鋼生產過程就可以有十幾條生產路徑可供選擇; ③ 生產約束條件多:如熱軋批量計劃既要滿足下游生產路徑的需求量,又要滿足自身軋制單元的約束條件; ④ 求解困難:求解對象屬于大規模組合優化問題,在有限時間內難以獲得優化解。
目前國內外領先的鋼鐵企業越來越將信息化的注意力集中到塑造企業的核心競爭力上來。它們紛紛投資APS系統,以彌補傳統產銷一體化系統和ERP的不足,對交付業績、庫存水平、交付周期和產出量進行優化和均衡,從而大大提高客戶服務水平,降低整體成本,提高企業的盈利能力。
鋼鐵企業的高級規劃與排程系統應該是集成了大量的數學模型、優化算法及仿真技術,考慮企業內外部的資源、能力、工藝等約束,用數學規劃與人工智能相結合的智能優化算法來指導企業的計劃與排產,重點解決鋼鐵企業生產管理中的生產計劃和生產調度問題。具體應包括以下幾部分功能:
(1) 高級計劃功能。主要用于企業計劃人員了解整體訂單的計劃情況,尤其是中長期的趨勢和預測,當企業接受新訂單時,產能如何,準確的交貨日期在什么時候,對其他訂單的影響怎樣,這些問題都可以通過這個模塊的運行得到可靠準確的信息,以便幫助企業做出合理的決策。
對于批量比較大的訂單,如果企業主要是按照計劃(庫存)生產的情況下,投入到生產線最經濟的生產批量就由這個功能完成。如果是按照訂單生產,則需要進行庫存匹配、能力匹配和板坯設計。即對給定的客戶訂單集合如何與現有庫存進行合理匹配;對沒有庫存與之匹配的訂單,是否有足夠的能力進行生產以及如何將需要生產的訂單集合轉換為板坯集合。
(2) 優化排程功能。優化排程主要是按照企業的訂單情況,按照企業的優化目標來安排生產計劃。該部分優化的核心是基于智能優化的算法,這也是APS的難點所在。在不同的情況下,企業的優化目標可能不同,如訂單延遲最少、設備使用率最高、生產周期最短、庫存最小等都可以成為企業優化調度的目標。這個模塊按照基于企業目標的全局優化配置企業的資源,達到目標最優化。
(3) 輸出報表功能。鋼鐵業APS系統的運行結果應能以報表的形式輸出。報表包括:
生產指令:提供詳細的每個班次、每臺設備的生產調度指令;
設備負荷圖:可發現瓶頸資源,均衡設備負荷、挖掘產能潛力;
生產異常預警:當發生生產異常時,能夠自動輸出生產異常報告。
(4) 決策支持功能。APS的決策支持功能是借助于仿真技術,通過what-if模擬分析幫助企業實施生產異常的快速應對、生產流程分析、梳理和優化。APS仿真模型的建立必須能夠完整、真實地再現生產流程,包括所有的生產現場的實際情況。比如,各種復雜的特殊的工序連接;冶煉、澆注、拉坯、軋制各工序特點;場地資源的占用;所有物料(包括原料、在制品、輔料)的存儲、運輸;所有工裝、工具;所有關鍵人力資源等等。必須能夠快速簡潔地實現重要參數的調整,從而得出不同方案下的運行結果。能夠快速應對生產異常:對市場訂單突發變化、生產設備異常、人員變化等能夠快速響應并做出最佳決策。要能夠梳理出關鍵流程,通過模擬仿真技術為流程優化提供評估工具。
4 結 語
鋼鐵企業的信息化管理系統應該不斷地進化,以適應信息技術的不斷進步以及生產環境及外部環境的變化,其驅動的因素便是對企業獲利能力的不斷追求。制造業管理水平的日趨成熟和商業化軟件的不斷完善,為信息化管理系統的發展創造了有利的條件。ERP系統需要融入按訂單生產、準時制生產、柔性生產等各種先進管理理念,才能給制造業以持續和卓越的競爭力。 因此,從信息化角度來看,由APS取代ERP中的核心計劃體系,從而獲得快速、高效、靈活應變的生產計劃,是鋼鐵企業管理信息化進一步發展的必然需求。從精益生產的角度來看,我們也需要有更先進的計劃方法在客戶訂單輸入時, 能及時計劃,同時考慮人力、產能、生產設備與工具產能等進行排程,能夠靈活地產生準確的交貨計劃回應顧客的交期詢問、訂單查詢,從而滿足客戶需求。
主要參考文獻
[1] 施燦濤,李鐵克,王昌保,等. 基于APS 的鋼鐵企業生產計劃系統設計及實現[J]. 中國管理信息化,2011,14(16):84-86.
[2] 施燦濤,楊國俊,李鐵克. 鋼鐵企業APS 優化引擎的軟件模型研究及應用[J]. 計算機應用研究,2011,28(2):606-608.