物资需求计划

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  物资需求计划(Material Requirement Planning,MRP)即指根据产品结构各层次物品的从属和数量关系,以每个物品为计划对象,以完工时期为时间基准倒排计划,按提前期长短区别各个物品下达计划时间的先后顺序,是一种工业制造企业内物资计划管理模式。MRP是根据市场需求预测和顾客订单制定产品的生产计划,然后基于产品生成进度计划,组成产品的材料结构表和库存状况,通过计算机计算所需物料的需求量和需求时间,从而确定材料的加工进度和订货日程的一种实用技术。

  美国生产与库存控制协会(APICS:American Production and Inventory Control Society)对物料需求计划的定义:物料需求计划就是依据主生产计划(MPS)、物料清单、库存记录和已订未交定单等资料,经由计算而得到各种相关需求(Dependent demand)物料的需求状况,同时提出各种新订单补充的建议,以及修正各种已开出订单的一种实用技术。

  其主要内容包括客户需求管理、产品生产计划、原材料计划以及库存记录。其中客户需求管理包括客户订单管理及销售预测,将实际的客户订单数与科学的客户需求预测相结合即能得出客户需要什么以及需求多少。

  物料需求计划(MRP)是一种推式体系,根据预测和客户订单安排生产计划。因此,MRP基于天生不精确的预测建立计划,“推动”物料经过生产流程。也就是说,传统MRP方法依靠物料运动经过功能导向的工作中心或生产线(而非精益单元),这种方法是为最大化效率和大批量生产来降低单位成本而设计。计划、调度并管理生产以满足实际和预测的需求组合。生产订单出自主生产计划(MPS)然后经由MRP计划出的订单被“推”向工厂车间及库存。

  :在流通企业中,各种需求往往是独立的。而在生产系统中,需求具有相关性。例如,根据订单确定了所需产品的数量之后,由新产品结构文件BOM即可推算出各种零部件和原材料的数量,这种根据逻辑关系推算出来的物料数量称为相关需求。不但品种数量有相关性,需求时间与生产工艺过程的决定也是相关的。

  :MRP的需求都是根据主产进度计划、产品结构文件和库存文件精确计算出来的,品种、数量和需求时间都有严格要求,不可改变。

  :MRP要根据主产品的生产计划、产品结构文件、库存文件、生产时间和采购时间,把主产品的所有零部件需要数量、时间、先后关系等准确计算出来。当产品结构复杂,零部件数量特别多时,其计算工作量非常庞大,人力根本不能胜任,必须依靠计算机实施这项工程。

  ,它指明在某一计划时间段内应生产出的各种产品和备件,它是物料需求计划制订的一个最重要的数据来源。

  ,它指明了物料之间的结构关系,以及每种物料需求的数量,它是物料需求计划系统中最为基础的数据。

  应该说,这四项数据都是至关重要、缺一不可的。缺少其中任何一项或任何一项中的数据不完整,物料需求计划的制订都将是不准确的。因此,在制订物料需求计划之前,这四项数据都必须先完整地建立好,而且保证是绝对可靠的、可执行的数据。

  一般来说,物料需求计划的制订是遵照先通过主生产计划导出有关物料的需求量与需求时间,然后,再根据物料的提前期确定投产或订货时间的计算思路。其基本计算步骤如下:

  即根据主生产计划物料清单得到第一层级物料品目的毛需求量,再通过第一层级物料品目计算出下一层级物料品目的毛需求量,依次一直往下展开计算,直到最低层级原材料毛坯或采购件为止。

  即由相关计划人员对物料生产作出批量策略决定,不管采用何种批量规则或不采用批量规则,净需求量计算后都应该表明有否批量要求。

  即指通过以上计算后,根据提前期生成计划订单。物料需求计划所生成的计划订单,要通过能力资源平衡确认后,才能开始正式下达计划订单。

  物料需求计划的再次生成大致有两种方式,第一种方式会对库存信息重新计算,同时覆盖原来计算的数据,生成的是全新的物料需求计划;第二种方式则只是在制定、生成物料需求计划的条件发生变化时,才相应地更新物料需求计划有关部分的记录。这两种生成方式都有实际应用的案例,至于选择哪一种要看企业实际的条件和状况。

  组成MRP基本条件数据主要有:产品出产计划(主生产计划)、产品结构、库存状态。

  产品结构文件BOM(Bill of Materials)也叫物料清单,是MRP的核心文件,它在物料分解与产品计划过程中占有重要的地位,是物料计划的控制文件,也是制造企业的核心文件。

  以光缆产品为例,其产品结构文件中,各物料处于不同层次,我们采用层次码表示。光缆成品的层次码为最高层,或用0层表示,钢带、成缆半成品、护套料等分为第2层,缆膏、松套半成品、聚脂带等分为第3层……有时一种原料同时在不同的部件上使用,为了计算机处理方便,把同一种原料集中表示在它们的最低层次上,即采用低层码,提高计算机的运行效率。

  MRP中的库存状态文件的数据主要有两部分:一部分是静态的数据,在运行MRP之前就确定的数据,如物料的编号、描述、提前期、安全库存等;另一部分是动态的数据,如总需求量、库存量、净需求量、计划发出(订货)量等。MRP在运行时,不断更变的是动态数据。下面对库存状态文件中的几个数据进行说明:

  (Gross Requirements)。如果是产品级物料,则总需求由MPS(Master Production Schedule)决定;如果是零件级物料,则总需求来自于上层物料(父项)的计划发出订货量。

  (Scheduled Receipts)。该项目有的系统称为在途量,即计划在某一时刻入库但尚在生产或采购中,可以作为MRP使用。

  (On Hand)。表示上期末结转到本期初可用的库存量。现有数=上期末现有数+本期预计到货量-本期总需求量。

  (Net Requirements)。当现有数加上预计到货不能满足需求时产生净需求。净需求=现有数+预计到货-总需求。

  (Planned Order Receipts)。当净需求为正时,就需要接收一个订货量,以弥补净需求。计划收货量取决于订货批量的考虑,如果采用逐批订货的方式,则计划收货量就是净需求量。

  (Planned Order Release)。计划发出订货量与计划接收订货量相等,但是时间上提前一个时间段,即订货提前期。订货日期是计划接收订货日期减去订货提前期。

  另外,有的系统设计的库存状态数据可能还包括一些辅助数据项,如订货情况、盘点记录、尚未解决的订货、需求的变化等。

  MRP的展开数据主要是生产与库存控制计划与报告,其内容与形式与企业生产的特点有关。

  1、计划发出的订单,主要是零部件的投入出产计划、原材料采购或外协件计划。这两种计划是MRP的主要展开数据。

  (3)计划企业的生产活动与采购活动,使各部门生产的零部件、采购的外购件与装配的要求在时间和数量上精确衔接。

  MRP主要用于生产“组装”型产品的制造业。在实施MRP时,与市场需求相适应的销售计划是MRP成功的最基本的要素。但MRP也存在局限,即资源仅仅局限于企业内部和决策结构化的倾向明显。

  (1)再生式MRP,它表示每次计算时,都会覆盖原来的MRP数据,生成全新的MRP。再生式MRP是周期性运算MRP,通常的运算周期是一周。

  (2)净变式MRP,它表示只会根据指定条件而变化,例如MPS变化、BOM变化等,经过局部运算更新原来MRP的部分数据。净变式MRP是一种连续性的操作,当指定数据改变时就需要立即运行。

  (1)根据市场预测和客户订单,正确编制可靠的生产计划和生产作业计划,在计划中规定生产的品种、规格、数量和交货日期,同时,生产计划必须是同现有生产能力相适应的计划。

  按照产品结构进行分解,确定不同层次物料的总需求量;根据库存状态,确定各物料的净需求量;根据产品最终交货期和生产工艺关系,反推各零部件的投入出产日期;根据订货批量与提前期最终确定订货日期与数量。MRP有两种运行方式,即重新生成与净改变方式。重新生成方式是每隔一定时期,从主生产计划开始,重新计算MRP。这种方式适合于计划比较稳定、需求变化不大的MTS(面向库存生产)。净改变方式是当需求方式变化,只对发生变化的数据进行处理,计算那些受影响的零件的需求变化部分。净改变方式可以随时处理,或者每天结束后进行一次处理。

  制造资源计划MRPⅡ(ManufacturingResourcePlanning)是以生产计划为中心,把与物料管理有关的产、供、销、财各个环节的活动有机地联系起来,形成一个整体,进行协调,使它们在生产经营管理中发挥最大的作用。其最终的目标是使生产保持连续均衡,最大限度地降低库存与资金的消耗,减少浪费,提高经济效益。

  从物料需求计划MRP发展到制造资源计划MRPⅡ,是对生产经营管理过程的本质认识不断深入的结果,体现了先进的计算机技术与管理思想的不断融合,因此MRP发展为MRPⅡ是一个必然的过程。

  企业资源计划ERP(EnterpriseResourcesPlanning)是从制造资源计划MRPⅡ发展而来的新一代集成化企业资源管理系统,它扩展了MRPⅡ功能。ERP对MRPⅡ的扩展正在朝三个方向延伸:横向的扩展――功能范围的增加,从供应链上游的供应商管理到下游的客户关系管理;纵向的扩展――从低层的数据处理(手工自动化)到高层管理决策支持(职能化管理);行业的扩展――从传统的以制造业为主到面向所有的行业。

  随着企业管理模式的发展,特别企业过程重组的应用,企业组织结构从传统的递阶组织向网络化、虚拟化发展,ERP将会出现更多的功能:

  另外,在电子商务的推动下,将会有新的企业资源计划概念与形式出现 ,比如e-ERP、企业协同管理系统、协同商务系统、ERPⅡ等、这些新概念说明,ERP还在不断发展与完善中。

  物料需求计划(MRP)的制定需要三个关键信息:MPS、BOM、库存记录。MPS是指主生产计划,BOM是指物料清单。在MRP的制定过程中,库存记录的计算方法构成了MRP的基本计算模型。所以,我们主要介绍一下MRP中的库存记录形式、以及如何计算和使用MRP的库存记录。

  MRP中的库存记录又称为MRP表格。MRP表格在很多方面都与MPS记录表格类似。它所包括的内容有:计划因子、粗需求量、预计入库量、现有库存量、计划订货入库量和计划发出订货量等。它与MPS类似,将未来的需求分成一个个时间段来表示,这种时间段的单位通常是周,但有时也用日或月来表示。为了便于理解,下面结合一个例子来说明MRP表格的计算过程。

  某办公家具公司,其两种主要产品(即企业要出厂的最终产品)是办公用椅A和B,其需求大致稳定:产品A每周需30个,产品B每周需20个。这两种产品都需要用到一种支架部件C。因此,对C的平均需求量是每周50个。A和B的装配期是1周。下图3是办公椅A和B的主生产计划表格以及部件C的库存记录表格(尚未完成)。这种表格没有标准格式,该例所用的是一种常见格式。如右图示,在这种格式中,左上方通常要标出产品名称及其性质(如右图中,表明C是支架部件),右上方表示计划因子,通常包括三项:生产批量、生产周期和安全库存量。在本例中,C的批量是230个,生产周期为2周,安全库存量为50个。这些计划因子的量都需要预先选定。当这些值发生变化以后,管理人员必须及时更新库存记录。

  上例中未来8周的粗需求量如图1所示。其需求量是根据C的最终产品A和B的主生产计划所决定的,但有时候需要加上一些作为配件(更换件)使用的量。

  对C的需求之所以比MPS中A、B的时间提前1周,是因为MPS中所表示的各周的量实际上是指当周应该完成的量。但由于生产或装配是需要一个周期的,因此该生产指令的发出必须给出这部分时间的提前量。在该例中,第2周需150个A,其装配周期为1周,故第1周应发出生产订单,开始装配。上图1中的第2个表格表示的是考虑了生产周期之后,MPS生产订单发出的时间和生产量。同样,MRP库存记录中粗需求的需要量是指当周应准备好的量,例如,为了在第2周装完150个A,第1周必须准备好150个C。

  预计入库量(scheduledreceipts,简称SR)。它是指订单已发出,、但货尚未收到的量。对于外购件,它现在处于几种状态之一:买方刚发出订单,供应商正在加工;正在从供应商至卖方的途中;已到买方、买方正在验货等。对于自加工件,它现可能的状态包括:正在生产现场被加工;等待他的原材料和零件的到达;正在机床前排队等待加工;正从一个工序移至下一个工序等。第1周需150个C,其生产周期为2周,故至少在2周之前已发出了该生产的订单,但通常不会比提前2周更早地发出订单。

  现有库存量(POH)。其概念与MPS中的概念相同,指每周需求被满足之后手头仍有的库存量。该记录随着每周进货或出货的情况而更新,未来各周的POH则可计算德出。其计算公式为:

  式中,It--t周末的POH;SR,t--t周的预计入库量;PR,t--t周的计划订货入库量;GR,t--t周的粗需求;可见,上式与MPS中的计算方式是一致的,即SR,t+PR,t相当于MPS量,GR,t相当于max(Ft,COt),这里不存在预测值或订单值的选择,因为需求是相关的、确定的。上面图1只给除了前4周的POH,在第4周,POH只剩7个,少于所要求的50个安全库存量,这是一个要求生产的信号,即要求增加PR的信号。

  计划订货入库量(plannedreceipts,简称PR)。其含义是,计划订货或生产、但订单尚未发出的订货量。这个量的意义是要保持POH的量不低于安全库存(在MPS中未考虑安全库存,保持POH非负即可)。对于某些不需要安全库存的中间物料,则如同MPS,其意义是要保持POH非负。在库存记录中所表示的PR量应包括这两种情况。

  (1)在POH出现短缺(或为负值或小于安全库存量)的当周制订一个PR量,其值的大小应是POH大于等于安全库存;

  计划发出订货量(plannedorderrelease,简称POR)。

  它实际上是要说明订单的发出时间或开始生产时间。之所以将其称为“╳╳量”,是因为这种对时间的说明在库存记录中是通过将该订单的量记入相应的时间栏内来说明的。该时间的基本计算式是:到货时间减去生产周期。利用这一项可容易地导出构成某项物料的BOM中下一层物料的粗需求。

  在制造业竞争激烈的大市场中,无论是离散式还是流程式的制造业,无论是单件生产小批量多品种生产、还是标准产品大量生产的制造业,其内部管理都可能会遇到诸如原材料供应不及时或不足、在制品积压严重或数量不清、生产率下降无法如期交货、市场多变计划调度难以适应等问题,这些问题产生的主要原因是企业对物料需求和计划控制不力,因此,必须建立一套现代化企业管理技术来克服这些问题,才能使企业在市场竞争中立于不败之地。

  制造企业的管理信息,就是指整个生产经营过程中产、供、销、存、人、财、物的有关信息。一般可以把制造业MRP模型分解为销售、计划、库存、生产、采购以及零件数据、产品结构和工艺路线等几大子模型,更具体地说,是以物料需求计划MRP为核心,把管理的各个模型集成起来,形成一个通过信息流反映物流状况,追踪和控制物流运行的管理模型系统。

  销售是制造业管理业务的重要一环,有了销售需求才能编制出相应的产成品计划并进行生产,最终完成销售订货,因此销售是制造产品的原因、又是制造产品的目的。模型中的数据项类型包括:输入数据项、有效数据项、公式数据项和宏数据项四种。其中,销售合同编号、订货日期、销售数量和折扣数据项需管理人员手工输入数据,是输入数据项;产品零件号数据项定义为零件数据模型中产成品零件号的有效数据,需管理人员选择有效数据输入,非有效数据无法输入;名称、规格、单位、销售价格、销售总价和销售总价合计数据项是通过公式定义的,无需人工输入数据,由数据项公式自动计算出结果,例如,销售总价数据项公式=IF(OR(销售价格=“”,折扣=“”),销售数量×销售价格×(1-折扣)),此类数据项为公式数据项。

  计划在制造业管理中占有很重要的地位,它决定了企业制造什么、生产多少。通过合理的计划,可以有效地组织企业中的人力、物力、财力,使企业制造过程各个环节能有计划、按比例地协调进行,达到较高的经济效益。

  输入数据项包括计划日期。公式数据项包括计划生产量和计划单位。产品零件号、名称、规格、库存现有量、销售使用量、生产采购量、安全库存量和可用量都是宏数据项,其数据是通过执行宏语言程序引入的。在计划模型中编制“产品计划”宏语言程序,作为产品计划的条件是引入零件数据模型中可用量数据项为负数的产。

  由于制造业中采购件和原材料在产成品成本中所占比例较高并对产成品的质量影响较大,因而采购成为制造业管理中不可缺少的组成部分,它对产成品的制造周期、制造成本、产品质量起着重要的作用。

  输入数据项仅有采购日期。公式数据项包括:采购数量、采购单位、单价、总价、采购人员、零件供应商。宏数据项包括:零件号、名称、规格。在采购模型中编制“采购下达”宏语言程序,作为采购下达的条件是引入零件数据模型中可用量数据项为负数的采购件和原材料。

  库存是为零件储存而建立的,是企业的基地,它可以吸收销售量的变化、调整生产量、防止不稳定的物流引起的人员与设备停工。库存资产一般占用企业总资产的30%左右,因此控制库存对制造业管理具有重要意义。

  输入数据项有:库存日期、入库数量、出库数量。有效数据项有:零件号。公式数据项含:名称、规格、单位、单价、总价、库存占用总资金。其中入库数量指进入仓库的零件数量,采购件和原材料来源于采购模型,产成品和自制件来源于生产模型;出库数量指离开仓库的零件数量,采购件和原材料出库用于生产自制件;自制件出库用于生产更高层次的自制件和产成品;产成品出库用于销售。

  生产是制造业管理的重心,生产过程是对计划的实施、对制造工艺的实现,是企业基本功能,它将各生产要素转化为产品,从而创造价值和增加价值。

  输入数据项为生产日期,其余各数据项均为宏数据项。在生产模型中编制“生产下达”宏语言程序,作为生产下达的条件是引入工艺路线模型中生产数量数据项为正数的产成品和自制件。

  零件数据是制造业管理中对零件属性描述的技术文件,是实现模型功能的数据基础。

  输入数据项有:零件号、名称、规格、重量、标准成本、销售价格、安全库存量。有效数据项含:类型、单位、保管员、计划员、采购员、供应商名称。公式数据项有:条形码、图纸、实际成本、库存现有量、销售使用量、生产采购量、可用量、零件层次代码。

  其中零件号数据项是在制造业管理中对每一种零件给予一个唯一的代码,包括产成品、自制件、采购件和原材料,设计时要注意零件号的系统性,便于分类识别;通用性,结构简单明了;使用性,便于使用记忆;扩展性,利于追加代码。其中唯一性是零件号最基本最重要的属性。图纸数据项是插入图形图像的超链接。类型数据项指各种零件按类型均可分为产成品、自制件、采购件和原材料。实际成本指采购件平均采购成本或自制件的直接材料、人工工时及机时费用之和。库存现有量指仓库现有此零件的实物数,即零件累计入库与累计出库的差。销售使用量对产成品是销售中未完成的销售数量,即累计销售与累计出库的差;对非产成品是满足未完销售数量的零件数或安全库存量,即产品结构中子项累计需求与累计出库的差。生产采购量指零件的在制品数或正在采购的数量。安全库存量指为防止零件短缺而设的库存量。制造业MRP模型的核心是计算物料需求量,其中可用量公式:可用量=库存现有量-销售使用量+生产采购量-安全库存量此值为负值时,可用计划模型中下达产成品计划和采购模型中下达采购零件。

  产品结构是在管理过程中用来定义产品构造层次和数量关系的技术文件,是实现计划模型中的产成品分解成自制件、采购件和原材料的数据基础,以及零件实际成本汇总的依据。

  输入数据项有:构成数量。有效数据项含:父项零件号和子项零件号。公式数据项有:父项名称、子项名称、子项规格、父项需求累计、子项需求累计、单位、子项类型、子项层次代码、父项层次成本和子项实际成本。

  父项零件号数据项指由子项零件组装或加工成的零件。子项零件号指经加工或与其他子项零件组装可构成父项零件的零件。构成数量指父项零件为一个单位时,子项零件所需的数量。父项需求累计指此父项零件在产品结构模型中作为子项时子项需求累计的合计与零件数据模型中安全库存量之和。子项需求累计指对产成品是计划中计划生产量的合计,非产成品是构成数量与父项需求累计的乘积。子项层次代码指当子项零件为产成品时,代码为“0”,产品结构模型向下展开一层代码加1。父项层次成本是构成数量与子项实际成本的乘积。子项实际成本对采购件和原材料是采购的平均价格;对自制件和产成品是直接材料费和人工工时及机时费用之和,其中数据词典模型中的工时费率、机时费率已分摊了制造中的各种费用。

  工艺路线是描述零件加工步骤和装配产品的操作顺序的技术文件,它包含加工工序顺序及内容,指明各道工序的加工设备及所需的额定工时和机时等,它是车间生产和产成品及自制件实际成本的依据。

  生产数量数据项是根据计划中计划生产量和零件数据中可用量来确定产成品和自制件的生产数量。工序号指加工工序的顺序;工序名称指工序简短说明;工序内容指工序详细说明;车间班组指此工序所在的车间班组;生产设备指此工序所用的制造设备;工艺装备指此工序所用的工装设备;配备人数指此工序最少配备单位人数;准备工时指此工序的辅助工时;单件工时指指完成此工序每生产一件所需的工时。单件机时指完成此工序每生产一件所需的机时;零件层次代码指零件的低位码,用于确定生产时的优先级。

  零件数据模型、产品结构模型和工艺路线模型共同构成制造业MRP模型的数据基础,是实现模板功能的必要条件。

  数据词典模型为零件数据、产品结构和工艺路线提供规范数据。通过定义数据词典中的名称,在零件数据、产品结构和工艺路线中用有效数据的序列,引入数据词典的名称进行连接。类型词典指零件的所属类型,任何一种零件都可归为产成品、自制件、采购件和原材料中的一种类型。当前值词典含工时费率、机时费率,用于计算自制件和产成品的人工工时和机时费用,其中费率数值已分摊了制造中的各种费用。单位词典指零件制造过程中使用的量词。职员词典指员工的各种信息,其中姓名用于零件数据中的保管员、计划员和采购员。供应商词典是指为采购件和原材料供货的厂商各种信息,其中名称用于零件数据中的供应商名称。

  ERP的发展过程,虽然经历了订货点法、MRP、闭环MRP、MRPII和ERP五个阶段,但MRP的方法依然是其核心和基础。MRP的基本功能是实现物料信息的集成,保证及时供应物料,降低库存,提高生产效率。物料需求信息由以下四个要素组成:(1)需要什么;(2)何时需要;(3)需要多少;(4)何时订货。

  MRP是在已知主生产计划(MPS:根据客户实际订单并结合市场预测制定出来的各种产品的排产计划)条件下,根据产品结构和物料主数据、加工工艺流程、产品交付期以及成品库存、半成品库存、在途量、在制量、原材料库存等信息编制出的物料采购计划和物料生产计划。如下图所示:

  这些条件的保障,需要企业良好的综合管理能力作支撑。任何一个条件的不满足,都有可能引起生产组织的不畅。