MRPⅡ系统中MRP分析与实践.pdf

第 3 1 卷 第4期 燕山大学学报 文章编号：1 0 0 7 - 7 9 1 X ( 2 0 0 7 ) 0 4 - 0 3 6 8 - 0 5 Vb1 31 No4 J u l y 2 0 0 7 M R P I I 系统 中 M R P分析与实践 郭洪禹 ，王 ( 1 上海水产大学 信息学院，上海 2 0 0 0 9 1 ；2 倩 大连东软信息学院，辽宁 大连 1 1 6 0 2 3 ) 摘要：物料需求计划 MR P( M e fi a l R e q u e s t P l a n n i n g )是在制造资源计划系统中占有重要地位，是 MR P I I 系 统实现的核心。 MR P系统根据主生产计划、 物料清单和库存信息计算生产对零件需求的详细信息。在分析 MR P 的工作逻辑和工作原理的基础上， 针对 MR P的计算逻辑及 B O M 的数据结构及处理方法等关键问题进行了深入 研究，并提出解决方案。最后结合某机械加工厂的生产和运行实际，给出应用实例。 关键词：MR P I I ：B O M；MR P ；数据库 中图分类号：T P 1 8 2 文献标识码：A 0 引言 在制造业的生产经营活动 中，一方面对原材 料、零部件、在制品和半成品进行合理储备，以使 得生产连续不断的进行， 同时满足波动不定的市场 需求；另一方面，原材料、零部件和在制品的库存 又 占用大量资金，为了加快企业的资金周转，提高 资金的利用率，需要尽量降低库存。MR P就是为 了解决这一矛盾提出的， 它既是一种较精确的生产 计划系统 ， 又是一种有效的物料控制系统，用以保 证在及时满足物料需求的前提下， 使物料的库存水 平保持在最小值内， 即协调生产的物料需求和库存 之间的差距。 MR P I I( Ma n u f a c t u r e R e s o u r c e P l a n n i n g )是以 物料需求计划 MR P( Ma t e r i a l R e q u e s t P l a nni n g ) 为 核心的闭环生产计划与控制系统，它将 MR P的信 息共享程度扩大，使生产、销售、财务、采购、工 程紧密结合在一起，共享有关数据，组成一个全面 生产管理的集成优化模式。MR P I I系统分为 5个 计划层次：经营规划 、生产计划大纲、主生产计 划，物料需求计划和车间作业计划 。 MR P 是主生产计划的进一步展开，是实现主 生产计划 的保证和支持，它根据主生产计划、物料 清单和库存信息计算 出要生产 的全部加工件和采 购件的需求量； 按照产品出厂的时间，计算出加工 件和采购件的需求时间，并提出建议性的计划订 单。MR P是 MR P I I 系统微观计划阶段的开始，是 MR P I I 的核心， 它把生产作业计划和物资供应计划 统一起来 。 在 MR P系统中，遵循 以需定供及需求与供应 平衡的原则，MR P子系统的关键问题是，MR P和 B O M ( 物料清单)的管理方法。本文针对 MR P系 统实现及 B OM 系统分析展开研究， 针对其中几个 关键技术进行深入探讨并提出解决方案， 最后结合 某机械加工厂 MR P I I 系统中MR P 模块的设计与实 现给 出应用实例。 1 物料需求计划概述及工作原理 1 1 MR P的逻辑和工作原理 1 )MR P的工作逻辑 物料需求计划 ( Ma t e ri a l Re q u i r e me n t P l a n n i n g ) 是一种利用计算机来 自动计算出生产过程中各种 物料需求数量和需求时间的系统。 它的基本逻辑如 图 1 所示。 制造业生产管理的本质规律可以概括为 4个 问题 ： 要生产什么?要用到什么?已经有什么?还 缺什么，什么时候下达计划? 在 MR P I I 系统中，主 收稿 日期：2 0 0 6 - 1 2 1 0 作者简介：郭洪禹 ( 1 9 7 4 )女，黑龙江齐齐哈尔人。硕士，讲师。主要研究方向为智能信息系统、网格技术、对象数据库。 维普资讯 第 4 期 郭洪禹 等MR P I I 系统中MR P分析与实践 3 6 9 生产计划回答了第一个问题； 物料清单回答了第二 个问题；物料库存信息回答了第三个问题； 第四个 问题还缺什么， 什么时候下达计划则由MR P来回 答。主生产计划的制定来源于订单和市场分析预 测，主生产计划生成 MR P的过程中要进行关键能 力平衡 ( 粗能力平衡) ， 驱动物料需求计划， 再经过 细能力平衡 ( 能力需求计划)生成车间作业计划和 采购计划，这就是闭环 MR P的控制逻辑 窿 。 图 1 MR P工作逻辑 F i g 1 T h e wo r k l o g i c o f MR P 2 )MR P工作原理 MR P 的基本原理是根据产品结构的具体特 征， 将主生产计划具体分解为零部件生产计划和采 购件及原材料的采购计划， 确定 自制件的投产 日期 与完工日 期， 原材料、 采购件的订货日期和入库日 期。MR P根据物料清单将主生产计划中的产品的 生产计划分解成产品所有零部件的生产计划 ， 因此 MR P 计划的准确性依赖于物料清单的准确性。 MR P遵循 J I T的方法，实现适时、适量的生产与 采购，尽量减少生产中的在制品和采购件的库存 量，缩短生产周期，保证按时交货。 1 2 MR P系统的主要输入信息 主生产计划 ( MP S ) ：主要是关于 “ 生产什么” 的描述， 根据客户订单和市场预测确定出厂产品的 数量和时间，作为 MR P展开计算的依据 ，起到承 上启下，从宏观经济 向微观计划过渡的作用。当用 户改变了定货合同项 目的数量或交货期， 市场价格 发生变化，市场供应与需求变化时，主生产计划要 进行相应的调整。具体讲，主生产计划为 MR P计 算提供分时间段的产品需求计划。 物料清单 ( B OM) ：主要是关于 “ 要用到什么” 的描述， 主要描述产品和所有下层物料之间的从属 关系。MR P根据物料清单将主生产计划中的产品 的生产计划分解成产品所有零部件的生产计划， 因 此 MR P计划的准确依赖于物料清单的准确性。物 料清单包括父件、 子件对应数量关系和废品率等信 息。 库存信息：主要关于 “ 已有什么”的描述，说 明物料存放地点的静态信息和说明物料可用量的 动态信息。库存信息通常包括现有库存量 、已分配 库存量和在途量等。现有库存量是 目前的库存量； 已分配库存量是指虽未 出库但 已预留给其他用途 的那部分库存： 在途量指采购订单已发出但还未入 库的物料。MR P计算根据主生产计划分解得到的 零部件的毛需求量， 然后考虑库存量计算出零部件 的净需求量。 物料主文件：物料是指产 品中的每一项材料 ， 包括原材料、在制品、半成品和完成品，物料主文 件记录所有物料的属性。这些属性包括物料编号、 提前期、安全库存、批量规则、最低码等。物料编 号是物料的唯一标识码， 系统中一个物料编号只能 代表一个物料。 提前期是指以交货或完工日期为基 准， 倒推到加工或采购开始 日期的这段时间。生产 提前期是由制造工艺路线中每道工序的传送、排 队、准备、加工和等待时间构成；采购提前期由管 理提前期、 供应商提前期与验收时间等组成。 安全 库存是为了保证生产活动的正常进行， 防止因需求 或供应波动引起短缺损失而设的一种库存数量。 批 量规则是为了达到成本最低的目的而设的订单批 量计算标准。 最低码是物料在产品结构中曾出现的 最低阶次，用来决定 MR P计算的计算顺序。 除了主生产计划、物料清单、库存信息和物料 主文件外，还需要工厂 日历、工艺文件以及工作中 心等信息。根据工厂 日历安排生产计划；根据工艺 文件和工作中心信息，进行能力平衡 ，调整 MR P 计划。 1 - 3 MR P计算原理 MR P计算主要是根据产品结构树，将主生产 计划中产 品的生产计划分解成零部件的生产计划 和采购件的采购计划。MR P逻辑流程图如图 2所 不 o MR P计划的编制一般分下面 4个步骤进行： 维普资讯 3 7 0 燕山大学学报 2 0 0 7 1 )根据产品的层次结构，逐层把产品展开为 部件与零件。 2 )根据规定的提前期标准，由产品的交货日 期倒排生产计划， 根据主产计划的产品需求量和交 货 日期计算零部件的毛需求量。 3 )根据毛需求量和该物料的可分配库存量， 计算。 4 )净需求量，计算公式为： 净需求量= 毛需求量一该时段内可用库存量 再根据子件的完工时间、 批量原则和提前期倒退得 到物料的开工时间。 5 ) 对于外购的原材料和零部件， 先根据 B OM 表进行汇总， 然后按照它们的提前期倒推出采购的 时间和数量。 图2 MR P逻辑流程图 F i g 2 MRP l o g i cfl o w c h a r t 2 BO M系统的几个关键问题及其解决方案 B O M 是英文 B i l l o f Ma t e r i a l s( 物料清单)的 简称。 欲采用计算机辅助企业生产管理，则首先要 使计算机能够读出企业所制造 的产 品构成和所有 要涉及的物料 ，为了便于计算机识别、管理，必须 把用图示表达的产品结构转化成某种数据格式， 这 种以数据格式来描述产品结构的文件就是物料清 单，即 B O M。它是定义产品结构的技术文件，因 此又称为产品结构表或产品结构树 D 。在 MR P系 统里，物料清单 B O M 是相当关键的基础数据，是 系统的主要输入之一。 2 1 产品结构树 物料清单的生成以产品结构为基础， 包含从最 低的层次直到产品层的各个层次的零部件结构， 可 以生成不同格式和结构的物料清单， 以满足不同类 型的应用需求， 产品结构是相互关联的零件按照特 定的装配关系组装起来构成部件， 一系列的零件和 部件装配在一起形成的结构。 将产品按照部件、 零 件进行分解， 并且将部件进一步分解成子部件和零 件，直到不能分解为止，由此形成的分层树状结 构，称为产品结构树。如图 3 所示。 产品 子部件 子部件 子部件 图 3 产品结构树 F i g 3 Th e t r e e o f p r o d u c t s t r u c t u r e 2 2 单层 B O M 的数据结构 B O M 是一种树型结构，每一个零部件都可认 为是树的一个结点， 其 中产品为根结点， 零件为叶 节点，并且可以按结构关系划分出不同的层结构。 在基于关系数据库的存储中只能记录表述关系的 表， 而不是树型结构。从树型结构拆分出关系表和 由关系表重构树型结构是数据源的关键。 根据数据库存储关系表的结构又可分为多层 B OM 和单层 B OM 。 多层 B OM 在数据库中详细 记录零部件的层次号、标识号、及该零件在产品树 中的相应顺序号。 对处于不同层次的相同零部件装 配结构重复计入数据库记录表中。 这种对相同结构 信息的重复记录， 会导致数据库的数据冗余且使数 据维护困难，不利于 B O M 中的零部件的变更和产 品结构的实时更新。 单层 B O M 只记录相同层次的 零部件物料的单层对应关系， 也就是对 B O M 表中 的每一种零部件装配关系只记录一次， 对相同的父 子装配关系合并累计入数据库记录表的数量项中。 维普资讯 第4期 郭洪禹 等 MR P I I 系统中MR P分析与实践 3 7 l 本系统采用单层 B O M 结构来记录 B O M 信 息。单层 B OM 结构采用 “ 单父一单子”的数据结 构，只是记录了各父件和子件之间的对应关系。此 法可满足信息系统对 BO M 结构的两个主要要求： 1 )可容易地生成产品结构树； 2 )可高效地进行分解。 因而这是一种实用性较强的 B OM 构造方法， 该法通过递归方法来显示产品的结构树， 也可准确 地反查一个零件的归属情况； 另外， 由于单层 B O M 相同的关系只记录 1 次，因此 B O M 表更改简单， 一 处更改其它相应之处也更改了，数据库冗余少。 2 3 多层次通用件 的处理方案 在物料清单 中， 存在着同一种物料项同时出现 在产品不同层次的现象， 这种项 目称为多层次通用 件。 一个多层次通用件可能出现在同一产品的不同 层次上，也可能出现在不同产品的不同层次上。于 是， 在计算净需求时不得不重新计算和处理不同层 次上的总需求量，这将极大地影响 MR P( 物料需 求计划)的工作效率。一种有效的解决办法就是引 入最低层代码 ，叫 “ 低层码”( L L C ，L o w L e v e l C o d e ) 。低层码是指某个物料在所有产品结构树中 所处的最低层次码， 每个物料有且仅有一个低层码 。低层码是 MR P运算的依据， 可用它来控制 MR P 编制的顺序，使得各种物料的 MR P运算不重， 提 高了系统的运行效率 。 3 MR P系统 实现 某小型机械加工厂， 其生产、制造特点为按订 单组织生产， 单件小批量， 工艺路线复杂。 针对该 机械厂的生产经营特点， 从其生产、 制造实际应用 出发， 设计开发 了MR P管理系统。 该系统采用 C 撑 N E T为前台开发工具，S Q L S e r v e r 2 0 0 0 为后台数 据库。 利用 NE T框架提供的类和工具集合来开发 系统，数据操作采用 AD O N ET的方式。操作界 面友好，便于用户使用。 表 1 系统数据表及数据表用途 1 a b 1 Da t a b a s e t a b l e o f MRP 数据表名称 数据表用途 物料主文件 物料清单 工厂 日历 主需求计划 主需求计划历史 主生产计划 主 生产计划历史 MR P物料需求计 算 MR P物料需求历史 保存生产产品及物 料的管理信息 B OM 表 保存工厂的工作 时间和计划周期 保存工厂生产的主 需求计划 保存工厂生产主需求计划的历史 保存工厂的主生产计划 保存工厂生产主生产计划的历史 保存 MR P计算 的中间结果 计算结果发布后 导入历史 ，供查询用 3 2 系统主要功能界面 3 2 1 “ 物料清单”管理界面 B O M 管理界面如图 4所示 。该模块实现产品 的 “ 物料清单”数据 的显示与维护功能。通过树形 图直观地显示某产品的组成结构， 以及每一个零部 件的物料组成及清单，并可对产品结构进行修改。 “ 物料清单”数据表 中的 “ 低层码”是根据物 料清单的管理界面的操作自动生成的。 保证了 “ 低 层码”的有效性。“ 父项编号”也是根据物料清单 管理界面的操作由系统自动生成。 在为某一物料生 成子结点时，自动记录其父亲的 “ 物料编号”为该 结点的 “ 父项编号” 。 保证了产品树结构的完整性。 图 4 物料清单管理界面 F i g 4 T h e ma n a g e me n t i n t e r f a c e o f BOM 3 1 数据库设计 3 2 2 MRP计算界面 系统主要数据表如表 l 所示，其中 “ 物料主文 件”是系统的关键表 ，其他各表都与 “ 物料主文 件”表的 “ 物料编号”字段进行多对一的关联。 MR P计算界面如图 5 所示。 该模块完成 MR P 计算功能，根据 B OM 表提供的产品结构信息，计 算生成所需物料清单。 维普资讯 燕山大学学报 图 5 MR P计 算界 面 F i g 5 T h e i n t e r f a c e o f M R P c o mp u t a t i o n MRP 计算界面由 3部分组成 ，计算参数、主 生产计划、MR P计算结果显示栏。 计算参数的设定，提供用户选择 MR P计算中 所用的参数的功能，如是否考虑提前期等。 主生产计划栏将显示待处理的主生产计划， 用 户可选择某一个来进行 MR P的计算。 MR P计算结果显示栏，显示 MR P计算结果， 从中可以看到在不同的计划期内各种物料的库存 情况、需求情况等，并以此作为采购的依据。计算 结果在没有发布前是无效的， 此时还可 以修改主生 产计划并单击 “ 计算”按钮重新计算 。在确认主生 产计划和计算结果都在准确后，单击 “ 结果发布” 按钮， 可以对计算的结果进行确认， 发布后将计算 结果导入历史，并清除主生产计划。 4 结论 本文针对MR P的工作逻辑和计算原理展开分 析，并针对其中MR P的计算逻辑及 B O M 管理中 的关键问题进行深入探讨，并提出解决方案。 最后 结合某机械加工厂的生产和运行实际， 给出了应用 实例 。 从系统运行效果看， 该系统的实施对该企业的 生产运作起到了较好的优化作用， 停工待料明显减 少，库存 占用资金压缩 5 0 ，交货周期缩短，做 到了销售和管理人员心中有数。 加快了该企业的信 息化进程。 参考 文献 【 1 】刘佰莹， 周玉清 MR P I F E R P原理与实施 【 M 】 天津： 天津大 学出版 社，2 0 0 1 【 2 】王虹，张宇MRP系统 的算法研究与实现 【 J 电脑与信息技 术，2 0 0 6 ， 1 4( 2 ) ： 2 3 2 5 ， 7 0 【 3 】袁建 国，张国军，李培根基于 B OM 的制造信息系统集成关 键技术研究 J 计算机应用研究，2 0 0 4 ， 2 1( 4 ) ：3 9 - 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