数字化转型网灯塔制造专题
数字化转型网灯塔智造专题活动将涵盖灯塔工厂、黑灯工厂、未来工厂、智能工厂等，从设计规划到落地实践的全流程。并融合人工智能、数字化转型、智能制造、机器人与自动化等技术与理念，帮助中国制造业企业打通客户订单到生产的全流程，实现世界一流灯塔标杆。
一、精细化工行业的现状与挑战
精细化工行业作为国民经济的重要支柱行业，在经济发展和日常生活中占据着举足轻重的地位。从日常生活中的清洁用品，到工业生产中的各类原材料、添加剂，精细化工产品的身影无处不在，为众多行业的发展提供了不可或缺的基础支持。数字化转型网（www.szhzxw.cn）
然而，随着市场竞争的日益激烈和客户需求的不断变化，精细化工行业传统的生产计划方式逐渐暴露出诸多问题。在生产效率方面，由于缺乏精准的计划与调度，设备的利用率较低，工艺流程多，生产周期长，导致产能无法充分释放，大量的生产时间被浪费在等待原材料、设备不合理的生产安排上。
首先，在物料计划利用上，传统生产计划方式存在明显不足。一方面，对原材料消耗缺乏统一规划，造成了大量的资源浪费。
例如，一些企业在生产过程中，由于无法精确控制原材料的投入量，导致原材料的浪费率高达 10% – 20%。虽然ERP系统能够提供MRP的功能，但是由于精细化工的行业特性，原料的用量可能存在诸多变化因素，导致传统系统无法跟上企业的需求。
另外，化工生产计划需要考虑的因素极为繁杂。从车间、产线、到生产设备的运行状况、人员的配置，再到市场需求的波动、订单的交付时间等，每一个环节都相互关联、相互影响。任何一个因素的变动，都可能导致整个生产计划的调整。数字化转型网（www.szhzxw.cn）
而传统的人工生产计划方式，往往难以全面、及时地考虑到这些复杂因素的变化，导致计划与实际生产脱节。当遇到临时订单插入、设备突发故障、原材料供应延迟等突发情况时，传统的生产计划很难进行快速有效的重排。这不仅会导致订单交付延迟，影响客户满意度，还可能引发一系列的连锁反应，如增加库存成本、打乱后续生产计划等。
二、APS是什么
在这样的背景下，APS（高级计划与排程，Advanced Planning and Scheduling）应运而生，为化工行业的生产计划管理带来了新的解决方案。
APS 是一种基于供应链约束理论的先进计划与排产工具，它打破了传统生产计划方式的局限，通过集成大量的预建类库模型、优化及模拟技术，能够全面、综合地考虑生产过程中的各种复杂因素 。
从原材料的采购与供应，到生产设备的运行能力、人员的工作安排，再到订单的优先级、交货期等，APS 都能将其纳入到统一的计划体系中进行分析和处理。数字化转型网（www.szhzxw.cn）
因此，APS就像是一位智能的生产指挥官，能够根据实时的生产数据和复杂的约束条件，实现生产计划的智能化生成、进行自动化排程 ，快速地对各种生产场景进行模拟和分析，采用多种计算过程，权衡不同结果的利弊，从而为企业制定出最符合实际生产情况的生产计划。
通过 APS 的应用，企业可以实现生产计划与实际生产的紧密结合，使生产过程更加高效、灵活、可控，有效提升企业的生产效率和市场竞争力。
三、精细化工行业APS应用和主要需求
本文将以某工业添加剂行业为例，阐述精细化工计划排产的主要需求和相关APS功能。
该添加剂有30种不同规格产品，其生产流程长，涉及反应、提纯、混合三大工段，每个工段内有50-100道工序，每个工序均对使用的设备具有多种要求，只有符合工艺要求的设备才能执行该工序。
如果从头开始，到产出产品需要一个月左右时间。再加上物料齐套性的考虑，要做到满足客户需求精准的计划，手工生产计划任何一个环节的疏忽都可能导致交期不满足。同时为处理客户的询单和插单要要求，需要快速生成重排计划，手工计划因其耗时长急待进行改善。数字化转型网（www.szhzxw.cn）
同时市场面临竞争激烈、需求不确定性大的特点，客户下单后通常要求一周内交货。因此企业的一般做法是预建一些反应和提纯的半成品备库存，按客户订单进行混合和发货。
因此该企业对APS的需求主要集中以下方面：
（一）精准的库存和交期控制
APS通过自身拥有的供应链MRP功能，可以辅助库存备货，通过导入预测的需求，安全库存设置等，结合现有半成品和成品库存，在制半成品和成品批次工单，计算出应该补充生成的半成品批次工单。进一步根据成品和半成品工单，基于BOM展开原材料的采购订单。
通过从需求到采购的整体运算，可保证及时的生产工单开立和采购订单的下达，及时满足客户的需求。它还会实时监控原材料和成品的库存水平，如果某种原材料库存较低或过高的情况，APS 会以多种形式进行提示处理，防止缺货或库存积压占用资金。数字化转型网（www.szhzxw.cn）
交货期的保证和回复也是精细化工企业关注的重点。传统的主计划，一般是基于标准周期或基于全厂设备总产能的计算方式，无法满足精细化工行业的交期回复和监控。
原因在于每道工序对设备的要求各不相同，必须是规模、材质、功能、产线设备连续性等都符合产品要求的设备才能用来执行工序；且工序完成后，由于产品液体性质的原因，经常需要在设备中等待下一工序开始，基本没有线边仓和中转仓的概念；再者有的工序需要多个设备联合进行加工或一个设备能同时加工多个工序。
在这样复杂的设备产品匹配的情况下，设备实际有效利用率通常不足60%，如果使用传统的标准周期、设备总体能力等主计划的计算方式必然造成很大偏差。所以必须依靠详细计划才能得到准确的交期预估和回复结果。
物料齐套也是保证生产计划可执行和交期满足的关键。APS 需要根据生产计划和原材料库存情况，精确计算原材料的需求量，并按照生产进度和需求及时拉动配送。需要优先使用库存中即将过期或存储成本较高的原材料，避免原材料的浪费和过期损失。数字化转型网（www.szhzxw.cn）
同时，APS物料齐套模块还需与供应商建立紧密的信息交互，根据生产计划实时调整原材料的采购到货计划，确保原材料的稳定供应。
（二）设备人员资源计划的合理性
在资源分配上，精细化工企业需要，全面考虑企业的业务实际情况，对人力、设备、原材料等资源进行科学合理的调配 。
设备资源的合理分配，是可执行计划的关键。如前所述，每道工序对设备的要求各不相同，必须是规模、材质、功能、产线设备连续性等都符合产品要求的设备才能用来执行工序。这就要求APS 根据设备的规格和产品的规格进行匹配，且保证匹配的重要性。
且设备和工序间的关系可能是一对多或多对一的关系，即某些工序需要多个设备连线生产，而另一些工序（如热处理炉）需要集批进入同一设备进行生产。如果想到得到合理的计划，APS必须具备良好的副资源排产能力和合炉排产能力。数字化转型网（www.szhzxw.cn）
在人力资源方面，APS 必须结合员工的技能水平、工作负荷以及生产任务的需求，进行精准的人员安排。
精细化工企业对人员技能的管控比较严格，是名副其实的持证上岗，必须具有技能认证的人员才能操作对应的工序。不同的人员可能具备多项资格，且各有不同。
对于一些技术要求高的生产环节，APS 会安排经验丰富、技能熟练的员工负责；而对于一些常规性的生产任务，则会合理分配给其他员工，确保每个员工都能在自己擅长的岗位上发挥最大作用，同时避免员工过度劳累或工作不饱和的情况。因此APS必须具备人员分配策略的配置，人员排产结果需经过企业评定结果达标，才能用来进行人员排班计划的拟定。
（三）降低生产成本和保证交期
虽然APS可以生成正确的计划，但企业需要成本较低且客户需求可满足的计划。对于精细化工企业来说，设备的串线生产是其中一种形式的低成本计划。数字化转型网（www.szhzxw.cn）
串线指的是同一客户需求的一系列工单，尽量采用同一套设备进行连续的生产。如果交期满足则需遵循此原则，这样有利于产品集中交付，减少设备的清洗和母液回收时间，但如果出现交期无法满足的情况，需要另开一套设备进行并行的生产。
这就要求APS首先要遵循串线的原则拟定策略，在多工序，设备数以千计的车间计划中，APS仍需得到准确的计划结果；而且APS策略应具有足够的灵活性和智能性，判断设备选择对交期的影响。
面对这些需求，企业决定引入 APS 系统进行生产计划的优化升级。在项目实施过程中，企业首先对产品工艺数据进行了标准化管理，建立了完善的工艺要求与资源配置对应关系。同时，通过与 ERP 系统的集成，将生产订单准确导入 APS 系统，实现了订单的精细化管理。
在智能优化排程方面，APS 系统利用图形化工具，直观展示设备任务，根据订单优先级和设备产能进行智能排产，并拉动精准的物料需求计划。此外，通过与 MES 系统的协同，实现了工序排程的滚动计划，确保对客户需求的满足。
经过一段时间的运行，APS 系统为该企业带来了显著的成效。生产效率大幅提高，设备利用率提升了 30% 以上，生产等待时间显著减少，生产周期缩短了 20% 左右。运营成本也得到了有效控制，物料浪费减少，生产成本降低了 15% 左右。订单交付能力更是得到了质的飞跃，交期预测更加精准，客户满意度从原来的 70% 提升到了 90% 以上，企业在市场中的竞争力得到了极大增强 。数字化转型网（www.szhzxw.cn）
四、精细化工企业实施 APS 的要点
（一）APS的选型和前期准备
在精细化工企业实施 APS 系统之前，充分的前期准备工作是确保项目成功的关键。
企业需要明确自身的需求。深入了解生产过程中存在的问题和痛点，以及期望通过 APS 系统实现的目标，如客户需求的满足和原材料的拉动计划，快速产生合理的生产计划等。只有明确了需求，才能有的放矢地选择和实施 APS 系统。
软件功能是否适用的甄别一般比较具有挑战，最好选择敏捷迭代式实施的系统，通过策略和规则配置化，使得效果迭代不断贴近最佳效果。透过以上案例中的主要需求，我们可以推论出APS需要具备MRP需求、精准的设备约束条件控制、多重副资源约束、炉资源合并、人员技能约束、灵活的设备选择策略、复杂的交期预估等功能。
同时要确保APS软件在复杂规则和大数据量，如10000条工序任务，的情况下能够在有限的时间内计算完成。因此POC数据验证是APS选型的试金石。
此外，还要关注软件供应商的技术实力、服务水平和行业案例数量，确保能够得到良好的实施服务和售后服务。数字化转型网（www.szhzxw.cn）
（二）实施步骤
精细化工企业实施 APS 系统通常需要经过以下几个关键步骤：
1.APS建模：
这是实施 APS 系统的基础，需要对化工生产过程按工艺路线要求进行详细的建模。包括生产工序、设备能力、物料需求、人员配置等方面的信息，尤其是设备和工序的匹配逻辑，都要准确地反应到系统中，构建出一个可用的生产模型。
2.与其他系统集成：
APS 系统不是孤立存在的，它需要与企业现有的其他信息系统，如 ERP（企业资源计划）、MES（制造执行系统）、PLM（产品生命周期系统）等进行集成，实现数据的共享和交互。与 ERP 系统集成，可以获取订单信息、库存数据、采购计划等；与 MES 系统集成，则能够实时获取生产现场的设备状态、生产进度等信息。与PLM的集成，可以获取完整的工艺路线和设备资源数据，通过系统集成，打破信息孤岛，实现企业生产管理的一体化。
3.转化提取数据：
从各个数据源中提取 APS 系统所需的数据，包括生产订单、物料库存、设备产能、工艺参数等。这些数据的准确性和完整性直接影响到排产结果的质量，因此在数据转换提取过程中，要确保数据的可靠性，并对数据进行清洗和预处理，去除错误和无效的数据。数字化转型网（www.szhzxw.cn）
4.拟定和优化排产规则：
生产工艺特点和要求，制定合理的排产规则。如订单优先级的确定、设备的选择原则、生产批量的设定、物料的配送规则等。排产规则是 APS 系统进行智能排产的依据，配置化的APS系统通过多种规则策略配置，支持不断优化模型，最终达到上线标准。
5.生成排产计划：
在完成以上步骤后，APS 系统就可以一键计算，生成详细的生产计划。这个计划将明确每个工序任务的开始时间、结束时间、所需设备人力资源、生产顺序等信息。
6.分析修改：
对生成的排产计划进行分析和评估，检查计划的合理性和可行性。如果发现问题，需要及时对模型和规则进行调整和优化，可以通过配置修改排产规则、调整基础数据结构等方式，使排产计划更加完善。
（三）后期优化
APS 系统实施后，并不意味着工作的结束，而是需要持续进行优化和改进，以确保系统能够始终发挥最佳效能，APS系统的优化理论上没有终点。数字化转型网（www.szhzxw.cn）
企业要不断对排产规则进行优化。随着市场环境的变化、企业生产工艺的改进以及管理要求的提高，原有的排产规则可能不再适用。因此，在业务变化时，需要对排产规则进行审查和调整，使其能够更好地适应新的生产情况，进一步提高生产计划的质量和效率。配置化的系统能够提供充分的扩展性，防止几年后系统无法适应业务变化的情况。
同时，要鼓励员工积极学习和提出改进建议，充分发挥员工的主观能动性，共同推动企业生产管理水平的提升。员工的培训也是后期优化的重要环节。
APS 系统的有效运行离不开员工的熟练操作和正确应用。因此，要定期组织员工进行培训和研讨，使员工熟悉系统的功能和操作流程，掌握系统的使用技巧，使员工能够更好地理解和执行生产计划，确保系统的各项功能得到充分发挥。数字化转型网（www.szhzxw.cn）
五、未来展望
在数字化转型的浪潮中，APS 作为精细化工行业智能化发展的关键驱动力，正展现出无可比拟的重要性。它不仅是解决当前生产管理难题的有效手段，更是引领精细化工企业迈向高效、智能的核心力量。
积极引入 APS 系统已成为顺应时代发展潮流、提升企业核心竞争力的必然选择。
在实施过程中，虽然可能会面临一些挑战，但只要企业充分做好前期准备，科学规划实施步骤，并持续进行后期优化，就一定能够充分发挥 APS 的优势，实现生产管理的质的飞跃。
数字化转型网灯塔智造专题
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1、灯塔智造外脑支持：通过平台外脑的力量，让决策者拥有更多的聘请超过100位的智能制造专家、超过1000家的智能制造软硬件技术公司、超过10000份学习资料，为企业提供强大的智造外脑支持，助力企业打造智能工厂、灯塔工厂。 数字化转型网（www.szhzxw.cn）
2、灯塔智造研习社：与制造业顶尖精英一起学习！数字化转型网建立了一个专门讨论智能制造、灯塔工厂等相关技术的研究学习社区，与各位同学一起成长！
3、灯塔智造论坛：智能浪潮！引领未来！数字化转型网打造的智造论坛，旨在通过高端对话推动行业树立正确理念，减少行业噪音，正本清源，助力行业发展！
4、灯塔工厂参观研学：目前灯塔工厂全球已有153家，目前中国已有62家，数字化转型网计划组织灯塔研习社的同学们先后参观国内的施耐德、海尔、博世、美的、三一重工、宁德时代、联合利华、宝洁、青岛啤酒等等，以及赴国外参观全球的灯塔工厂。
5、灯塔标杆案例研学：除了灯塔工厂外，数字化转型网仍然关注驱动整个制造业数字化转型、制造业智能制造、数字创新技术，我们将以不积跬步无以至千里的精神，关注每一个在细微处取得伟大成绩的“灯塔标杆”案例，组织灯塔研习社社员学习行业标杆！
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