潤滑油企業生產計劃管理系統的構建

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

訂單驅動式生產運作管理是以對顧客的訂單為依據，按用戶特定要求進行的生產運作活動。一方面，訂單驅動明確了客戶的產品需求，避免了盲目采購和生產導致原料和成品庫存積壓的風險；另一方面，訂單驅動可以結合不同客戶的要求到貨時間調整各產品生產順序，避免無法按時保供導致客戶流失。雖然訂單驅動式可以為生產排產指引方向，但絕大多數客戶的到貨需求會比預計的生產周期短。因此，企業還需結合訂單的走勢進行分析，對部分產品進行適當的備貨，增加產品的市場競爭優勢。

潤滑油企業就是典型的離散型訂單驅動式的生產企業，雖然潤滑油企業通過MES系統和ERP系統已經獲得了極強的生產過程管控能力，但在實際的生產計劃排程中還是依靠調度員的個人經驗來進行離線操作，影響了計劃的及時性和準確性[1]。

APS智能排產系統通過優化計劃管理、原料需求、成本核算、數據管理等功能，將訂單需求轉化成生產任務，同時與MES系統、ERP系統、LIMS系統、DCS系統以及在線工控機進行交互，并綜合考慮儲罐及生產線資源的占用情況、工序間的依賴關系，為調度員提供更加方便、直觀的排程工具，實現智能化排程管理和任務的全過程跟蹤[2]。

1 系統目標

潤滑油生產需要充分考慮質量、原料、設備、人員和時間等因素。因此，本設計是基于企業原有的MES系統和ERP系統建立APS系統排程，接入企業原有的數據庫進行交互，主要規劃了計劃管理、工廠模型管理、生產過程管理、質量管理、看板管理等生產管理模塊，最終實現“ERP計劃→APS排程→MES執行→ERP發運”的生產全過程覆蓋的信息化管理[3]。

2 系統主要功能

考慮到潤滑油行業市場及生產工廠的實際情況，對APS系統主要實現的功能做出了規劃，本文主要從計劃管理、工廠模型管理、生產過程管理、質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系統創建銷售訂單和備貨訂單，計劃管理人員通過APS系統建立手工訂單，由APS系統在特定的時間節點通過與ERP系統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、基礎油及添加劑的需求[4]。APS系統需求識別管理流程如圖1所示。

圖1 APS系統需求識別管理流程

通過APS系統的需求識別，計劃人員可以看到每個需求對應的計劃到貨時間，結合系統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原材料需求同步安排自己的交貨及生產計劃，實現JIT式的采購與送貨計劃[5]。

2.1.2 排產計劃

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

在實際生產過程中，APS系統還需要根據一定的規則，確定每個訂單的排產次序。排序的規則包括：①客戶的優先級，客戶級別高的訂單優先排產；②交貨時間的優先級，交貨周期短的訂單優先排產；③效益的優先級，獲得效益最高的訂單優先排產；④欠量時間的優先級，對于欠量時間長的訂單優先排產；⑤組件狀態的優先級，具備生產條件的訂單優先排產。以上的規則優先級別可根據具體的要求及實際情況在APS系統中進行人工干預[6]。

2.1.3 任務分配

APS系統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先順序分配至生產裝置，并根據分配的順序生成任務甘特圖[7]。潤滑油調合任務分配需要考慮的因素主要有：①油品的工藝路線，根據油品的類別確定使用的調合裝置[8]；②油品的調合量，根據油品的調合量選擇容量接近的儲罐，提高裝置的效能；③設備效率，根據訂單的優先級選擇生產效率最高的裝置進行生產；④生產裝置的占用情況，主要看儲罐狀態是否為空；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，根據油品的類別確定使用的灌裝產線；②灌裝桶型及紙箱類型，根據產品的不同的桶型選擇具有該桶型生產能力的產線[9]；③灌裝效率，根據訂單的優先級選擇生產效率最高的產線進行生產；④產線利用效率，將任務結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線的停機時間一致，實現產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系統的排產過程中，可能會出現已經分配至調合產線的生產任務優先級變化的情況(比如緊急插單、設備故障、客戶特殊需求等)[10]。此時可在APS系統的任務甘特圖界面將需要調整優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束時間，設計界面如圖2所示[11]。

圖2 APS系統生產訂單管理模塊設計界面

2.1.4 計劃分析

在當前生產任務完成后，需要將任務的實際的開始時間與結束時間和任務的計劃開始時間與結束時間進行比較，查找差距的原因，并分析主要的影響生產因素，指導實際生產的持續優化，形成計劃業務的閉環管理[12]。

2.2 工廠模型管理

潤滑油企業中制約生產進度的工廠內部因素通常有以下幾點：①設備故障；②生產裝置的產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，分析結果滯后。而通過在APS系統維護工廠的生產調合裝置、生產灌裝產線、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品的工藝路線、各檢測項目的分析時長，各產線的生產產品類型及生產速度等因素，結合生產訂單的排序情況，可以更好地分配工廠內部的資源。

2.3 生產過程管理

2.3.1 配方管理

前面提到APS系統可根據產品的BOM推出原料的需求量，潤滑油企業與其他制造業不同的是，其產品調合配方擁有幾種不同的方案，且基礎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系統與ERP系統的交互，可以獲取基礎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，大幅降低企業的生產成本。企業內部的APS系統的配方管理架構可參考表1所示的管理模式。

表1 APS系統的配方分級管理模式

在潤滑油生產過程完成后，APS系統首先需要獲得生產的實際數量，然后核對收發料的數據誤差，核對完成后在ERP完成投料或退料操作，執行訂單的物料平衡，最后對產品進行入庫操作。

2.3.2 生產報工

在潤滑油生產過程完成后，APS系統首先需要獲得生產的實際數量，然后核對收發料的數據誤差，核對完成后在ERP完成投料或退料操作，執行訂單的物料平衡，最后對產品進行入庫操作[13]。至于APS獲取生產實際數量的過程，生產調合過程的報工可在調合作業完成后，通過現場同步計量調合裝置(SMB)配備的質量流量計將最終的組分加入量讀數傳輸給DCS系統，再由DCS系統傳輸給APS系統實現[14]；生產灌裝過程可在灌裝完成后，通過現場工控機將實際灌裝油品的重量以及灌裝桶數的數據傳輸給APS系統，由APS系統對工控機傳輸的數據進行求和實現。APS系統的簡易生產報工流程如圖3所示。

圖3 APS系統生產報工流程

2.4 質量管理

通常在潤滑油產品生產過程中不可避免地會出現不同批次的同一產品分析指標波動的情況，因此在下達調合配方前就需要在LIMS系統查看上一批次油品的分析數據對配方進行適當的調整。但是LIMS的分析數據庫非常龐大，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系統在配方下達模塊增加分析數據展示，可讓工藝員結合生產實際情況對三級配方進行持續的優化改進，大幅縮短查詢數據消耗的時間，逐漸固化生產工藝。

2.5 看板管理

在APS系統的生產過程執行完成后，生產管理人員需要以日、月為維度對生產情況進行復盤，此時需要APS系統采集各功能模塊的數據進行匯總，形成可視化看板。看板的主要內容如圖4所示，主要囊括當日生產情況、月度生產情況、影響生產因素、各生產裝置的OEE等方面。通過可視化看板的內容，生產管理人員可對生產薄弱的環節進行有針對性的改進提升，同時可以結合不同類型產品的生產情況對銷售部門給出促銷意見。

圖4 APS系統可視化看板內容示例

3 系統運作流程

在APS系統各功能模塊建設完成后，通過建立各系統及功能模塊間的接口，可形成如圖5所示的APS系統業務流程：①由銷售板塊人員在ERP系統創建銷售訂單，APS根據ERP傳輸過來的訂單及庫存數據生成生產任務數量；②APS系統結合成品的BOM信息生成半成品調合計劃及原材料計劃，調度員再結合生產實際情況對訂單進行適度的調整；③根據半成品的BOM信息選擇成本最優配方下發至MES系統，工藝人員在MES系統選擇工藝路線后下發至DCS系統執行；④半成品調合完成后，傳輸數據至ERP系統完成報工相應的報工操作，同時自動觸發LIMS系統生產質檢任務單，提醒質檢人員進行采樣分析；⑤半成品質檢合格后，由APS系統識別生成灌裝任務單，由MES系統接口下發至在線工控機執行；⑥灌裝任務完成后，傳輸數據至ERP系統完成報工及入庫操作；⑦物流專業人員開單進行發貨，完成訂單的閉環管理。

圖5 APS系統運作流程圖

4 結論

潤滑油企業可通過搭建APS系統與MES、ERP、LIMS系統的接口，取得生產、庫存、質量方面的有關數據，減少線下報表的數量和“人機交互”的頻次。完成生產訂單的閉環管理，大幅提高生產計劃的及時性和準確性。此外，APS系統可以結合訂單優先級去分配企業內部有限的資源，不僅提高企業生產的信息化及智能化管理水平，還有效節約了生產成本，實現企業效益的最大化。