刘汉海，林国就，王俊

(中国石化润滑油有限公司茂名分公司，广东 茂名 525011)

0 引言

订单驱动式生产运作管理是以对顾客的订单为依据，按用户特定要求进行的生产运作活动。一方面，订单驱动明确了客户的产品需求，避免了盲目采购和生产导致原料和成品库存积压的风险；另一方面，订单驱动可以结合不同客户的要求到货时间调整各产品生产顺序，避免无法按时保供导致客户流失。虽然订单驱动式可以为生产排产指引方向，但绝大多数客户的到货需求会比预计的生产周期短。因此，企业还需结合订单的走势进行分析，对部分产品进行适当的备货，增加产品的市场竞争优势。

润滑油企业就是典型的离散型订单驱动式的生产企业，虽然润滑油企业通过MES系统和ERP系统已经获得了极强的生产过程管控能力，但在实际的生产计划排程中还是依靠调度员的个人经验来进行离线操作，影响了计划的及时性和准确性[1]。

APS智能排产系统通过优化计划管理、原料需求、成本核算、数据管理等功能，将订单需求转化成生产任务，同时与MES系统、ERP系统、LIMS系统、DCS系统以及在线工控机进行交互，并综合考虑储罐及生产线资源的占用情况、工序间的依赖关系，为调度员提供更加方便、直观的排程工具，实现智能化排程管理和任务的全过程跟踪[2]。

1 系统目标

润滑油生产需要充分考虑质量、原料、设备、人员和时间等因素。因此，本设计是基于企业原有的MES系统和ERP系统建立APS系统排程，接入企业原有的数据库进行交互，主要规划了计划管理、工厂模型管理、生产过程管理、质量管理、看板管理等生产管理模块，最终实现“ERP计划→APS排程→MES执行→ERP发运”的生产全过程覆盖的信息化管理[3]。

2 系统主要功能

考虑到润滑油行业市场及生产工厂的实际情况，对APS系统主要实现的功能做出了规划，本文主要从计划管理、工厂模型管理、生产过程管理、质量管理及看板管理五个方面进行阐述。

2.1 计划管理

2.1.1 需求计划

销售人员通过ERP系统创建销售订单和备货订单，计划管理人员通过APS系统建立手工订单，由APS系统在特定的时间节点通过与ERP系统的交互获取不同成品的需求量，再通过ERP底层的物料BOM识别对应的半成品、包装物、基础油及添加剂的需求[4]。APS系统需求识别管理流程如图1所示。

图1 APS系统需求识别管理流程

通过APS系统的需求识别，计划人员可以看到每个需求对应的计划到货时间，结合系统生成的排程甘特图推出原材料的最迟到货时间，减少了计划人员和采购人员的人工干预，大幅提高了操作的便捷性和准确性。此外，供应商和承运商也可以根据原材料需求同步安排自己的交货及生产计划，实现JIT式的采购与送货计划[5]。

2.1.2 排产计划

APS系统会随着每日销售订单变动情况进行动态更新，并将每一条成品订单结合ERP的物料BOM按照图2的模式进行拆分，拆分完成后对BOM组件内相同半成品进行合并，生成半成品的调合计划。而包装物生产也需要一定的生产周期，因此APS计划排程的基本思路是：在生成半成品调合计划的同时将生成包装物计划发给供应商进行包装物的生产，半成品调合完成后，在半成品质检合格且包装物具备的条件下下发成品的灌装任务，实现计划流程的自动识别。

在实际生产过程中，APS系统还需要根据一定的规则，确定每个订单的排产次序。排序的规则包括：①客户的优先级，客户级别高的订单优先排产；②交货时间的优先级，交货周期短的订单优先排产；③效益的优先级，获得效益最高的订单优先排产；④欠量时间的优先级，对于欠量时间长的订单优先排产；⑤组件状态的优先级，具备生产条件的订单优先排产。以上的规则优先级别可根据具体的要求及实际情况在APS系统中进行人工干预[6]。

2.1.3 任务分配

APS系统在完成计划输出及订单排序后，需要将具体的任务按照订单的优先顺序分配至生产装置，并根据分配的顺序生成任务甘特图[7]。润滑油调合任务分配需要考虑的因素主要有：①油品的工艺路线，根据油品的类别确定使用的调合装置[8]；②油品的调合量，根据油品的调合量选择容量接近的储罐，提高装置的效能；③设备效率，根据订单的优先级选择生产效率最高的装置进行生产；④生产装置的占用情况，主要看储罐状态是否为空；⑤储罐上一批次的油品对该任务油品性能的影响。而润滑油灌装任务分配需要考虑的因素主要有：①油品的工艺路线，根据油品的类别确定使用的灌装产线；②灌装桶型及纸箱类型，根据产品的不同的桶型选择具有该桶型生产能力的产线[9]；③灌装效率，根据订单的优先级选择生产效率最高的产线进行生产；④产线利用效率，将任务结合计划进度甘特图进行平均分配，条件允许的情况下尽可能各产线的停机时间一致，实现产线利用效率的最大化；⑤灌装上一批次的油品对该任务油品性能的影响。

而在实际APS系统的排产过程中，可能会出现已经分配至调合产线的生产任务优先级变化的情况(比如紧急插单、设备故障、客户特殊需求等)[10]。此时可在APS系统的任务甘特图界面将需要调整优先级的任务拖拽至需要后置的任务前方即可，并且通过甘特图可以直观地看到该任务的预计开始时间及预计结束时间，设计界面如图2所示[11]。

图2 APS系统生产订单管理模块设计界面

2.1.4 计划分析

在当前生产任务完成后，需要将任务的实际的开始时间与结束时间和任务的计划开始时间与结束时间进行比较，查找差距的原因，并分析主要的影响生产因素，指导实际生产的持续优化，形成计划业务的闭环管理[12]。

2.2 工厂模型管理

润滑油企业中制约生产进度的工厂内部因素通常有以下几点：①设备故障；②生产装置的产能未能被最大程度地利用；③仓库无储存库位；④分析效率低下，分析结果滞后。而通过在APS系统维护工厂的生产调合装置、生产灌装产线、仓库库存容量、装卸点、进出厂点、工艺测量点、分析采样点、管线拓扑等信息，建立工厂模型。在排程的过程中分析各产品的工艺路线、各检测项目的分析时长，各产线的生产产品类型及生产速度等因素，结合生产订单的排序情况，可以更好地分配工厂内部的资源。

2.3 生产过程管理

2.3.1 配方管理

前面提到APS系统可根据产品的BOM推出原料的需求量，润滑油企业与其他制造业不同的是，其产品调合配方拥有几种不同的方案，且基础油和添加剂的价格每月波动，按照以往的方式需要采购员将每种原料的价格导出，使用EXCEL表格进行一一比对，工序复杂且涉及范围较窄。通过APS系统与ERP系统的交互，可以获取基础油和添加剂当月的价格，在原料充足的情况下对多个配方方案进行价格比对，大幅降低企业的生产成本。企业内部的APS系统的配方管理架构可参考表1所示的管理模式。

表1 APS系统的配方分级管理模式

在润滑油生产过程完成后，APS系统首先需要获得生产的实际数量，然后核对收发料的数据误差，核对完成后在ERP完成投料或退料操作，执行订单的物料平衡，最后对产品进行入库操作。

2.3.2 生产报工

在润滑油生产过程完成后，APS系统首先需要获得生产的实际数量，然后核对收发料的数据误差，核对完成后在ERP完成投料或退料操作，执行订单的物料平衡，最后对产品进行入库操作[13]。至于APS获取生产实际数量的过程，生产调合过程的报工可在调合作业完成后，通过现场同步计量调合装置(SMB)配备的质量流量计将最终的组分加入量读数传输给DCS系统，再由DCS系统传输给APS系统实现[14]；生产灌装过程可在灌装完成后，通过现场工控机将实际灌装油品的重量以及灌装桶数的数据传输给APS系统，由APS系统对工控机传输的数据进行求和实现。APS系统的简易生产报工流程如图3所示。

图3 APS系统生产报工流程

2.4 质量管理

通常在润滑油产品生产过程中不可避免地会出现不同批次的同一产品分析指标波动的情况，因此在下达调合配方前就需要在LIMS系统查看上一批次油品的分析数据对配方进行适当的调整。但是LIMS的分析数据库非常庞大，每次都需要人工输入指定批次信息进行查询搜索，工序繁琐且耗时较长[15]。通过APS系统在配方下达模块增加分析数据展示，可让工艺员结合生产实际情况对三级配方进行持续的优化改进，大幅缩短查询数据消耗的时间，逐渐固化生产工艺。

2.5 看板管理

在APS系统的生产过程执行完成后，生产管理人员需要以日、月为维度对生产情况进行复盘，此时需要APS系统采集各功能模块的数据进行汇总，形成可视化看板。看板的主要内容如图4所示，主要囊括当日生产情况、月度生产情况、影响生产因素、各生产装置的OEE等方面。通过可视化看板的内容，生产管理人员可对生产薄弱的环节进行有针对性的改进提升，同时可以结合不同类型产品的生产情况对销售部门给出促销意见。

图4 APS系统可视化看板内容示例

3 系统运作流程

在APS系统各功能模块建设完成后，通过建立各系统及功能模块间的接口，可形成如图5所示的APS系统业务流程：①由销售板块人员在ERP系统创建销售订单，APS根据ERP传输过来的订单及库存数据生成生产任务数量；②APS系统结合成品的BOM信息生成半成品调合计划及原材料计划，调度员再结合生产实际情况对订单进行适度的调整；③根据半成品的BOM信息选择成本最优配方下发至MES系统，工艺人员在MES系统选择工艺路线后下发至DCS系统执行；④半成品调合完成后，传输数据至ERP系统完成报工相应的报工操作，同时自动触发LIMS系统生产质检任务单，提醒质检人员进行采样分析；⑤半成品质检合格后，由APS系统识别生成灌装任务单，由MES系统接口下发至在线工控机执行；⑥灌装任务完成后，传输数据至ERP系统完成报工及入库操作；⑦物流专业人员开单进行发货，完成订单的闭环管理。

图5 APS系统运作流程图

4 结论

润滑油企业可通过搭建APS系统与MES、ERP、LIMS系统的接口，取得生产、库存、质量方面的有关数据，减少线下报表的数量和“人机交互”的频次。完成生产订单的闭环管理，大幅提高生产计划的及时性和准确性。此外，APS系统可以结合订单优先级去分配企业内部有限的资源，不仅提高企业生产的信息化及智能化管理水平，还有效节约了生产成本，实现企业效益的最大化。