制造业MRP系统的算法分析与实现.pdf

文章编号 ： 1 0 0 6 -3 2 6 9 ( 2 0 0 8 ) 0 2 -0 0 3 6 0 4 制造业 MRP系统的算法分析与实现 丁丹 晨 ( 东南大学 软件 学院 ， 南京 2 1 0 0 9 6 ) 摘 要 ： 介 绍 了 MR P的概 念和框 架， 对 MR P 系统 的运算逻辑进行 了分析， 并结合 具体 的案例说 明了 MR P系 统运算逻辑 的应用，为基 于在 计算机上设计 MR P系统提供 了依 据 关键词 ： 制 造 业 ； 物 料 需 求 计 划 ； 企 业 资 源 计 划 ； 物 料 清单 中 图分 类 号 ： TP3 1 1 1 文 献 标 识 码 ： A 随着信息技术和管理手段 的进步， 作为现代管 理平 台的 E R P在行 业 间的普及 更加 深入 特别 作 为 E RP的核心 MR P ( 物料需 求 计 划 ) 被 提到 了相 当 的 高度 如 何设 计 出一 个 完 善 的 MR P系 统 ， 是从 事 E R P系统开 发人员 面临 一项 重要 任 务 但 是 由于 制 造 环节 加 工 工 艺 的 多样 性 ， 要 设 计 出 一 种 通 用 的 MR P系 统 是 一 件 困 难 的 事 情 ， 本 文 结 合 最 新 的 MRP的系统理论和应用实例 ， 对 MR P系统的算法 实现 进行探 讨 1 物料 需求计划简介 物料需 求计 划 ( MR P ) 是 2 0世 纪 7 0时 年 代 提 出的 ， 目前 世 界上普 遍 采 用 的 是 一种 离散 型 制 造 业 的企业管 理模 式 MR P的基本 原理是 在 已知 主 生产 计 划 ( 根据 客 户订 单结 合 市 场 预测 制 定 出来 的各 产 品的排产 计划 ) 的条件 下 ， 根据 产品结 构或所 谓 的物 料 清单 ( B OM) 、 制造 工 艺 流 程 、 产 品交 货 期 以及 库 存状态等信息由计算机编制 出各个时间段各个物料 收稿 日期 ： 2 0 0 8 0 3 一l 0 作者简介 ： 丁丹晨 ( 1 9 7 8 一) ， 男 ， 江苏镇 江人 ， 硕士研究 生， 主要研究 方 向 为 MRP系 统 的 开发 与应 用 的生 产和采 购计 划 最 初 ， 它 只是 一 种 需 求计 算 器 ， 是 开 环 的 随着 MR P的发展形 成 了闭环 的 MR P系 统 ， 闭环 的 MR P是 在 基 本 的 MR P 的基 础 上 ， 引进 了能力 需求 计划 ( C R P ) ， 并进 行运 作反 馈 ， 从 而 克服 基 本 MRP的不 足 ， 所 以 它是 一 个 结 构 完 整 的 生 产 资源计划及执行控制系统， 基本逻辑如 图 1所示 1 图 1 M RP基 本逻 辑 图 基 本 流程 ： 由用 户合 同需 求 生成一 主生 产 计 划 ； 由产 品 图纸 、 产 品 成本 表 和 材料 用量 表等 生 成一 物料 清 单 ； 由库存提供物料储备数据生成库存数据 ； 最后 由以上提供的信息结合 MR P的算法产生一物 料 的生 产计划 或采 购计划 MR P从 产品结构 出发 ， 实现 了物料信息 的集 成 ， 形 成 了一 个 上小 下 宽 的锥 状 产 品 结 构 ： 其 顶层 是生 产 成 品 ， 属 于企 业 市 场 销 售 部 门 的业 务 ； 底 层 是采 购 的原 材 料 或 配 套 件 和 生 产 的 物 料 ， 是 企 业 成组技术与生产现代化2 0 0 8年第 2 5卷第 2期 维普资讯 物 资供 应 部 门和 生 产 部 门 的 业 务 ； 介 于 中 间 的 是 MR P的 物料 需 求 计 划 的 提 交 系统 ， 是 系统 维 护 部 门 的业 务 2 MR P与 E RP其他 系统 的关 系 MR P I I 是 以物 料 需 求计 划 ( MRP ) 为核 心 的企 业 资源计划 MRP 1 I 通过 引入 能 力需 求 计 划 和 反馈 调整 功能增 强 了 MR P的计 划 的 可 行 性 和 适 应 性 作 为现在应 用 的 E R P系统 是在 MR P l I 的基 础 上扩 展 了管理 范 围 ， 它把 客 户 的需 求 和 企 业 内部 的 制造 活 动 ， 以及 供应 商 的制造 资源集 成在 一起 ， 形成 一个 完 整的企业 供应 链 ， 并 对 供应 链 上 的所 有 环 节进 行 有效 的管 理 图 2是 MR P系统 与 E RP其 他各 系 统 的关系 图 图 2 MR P系统与 E R P其他各系统的关系图 2 1 MRP的重 要输入一 主 生产计 划 ( MP S ) 物料需 求计划 为 的是更 有效 地实 施生 产计 划大 纲 当生产计 划大 纲 决 定 了企 业 中每 类 产 品将 生 产 多少 ， 需 要 多少 资源后 ， 就 由主生 产计 划按 时 问段来 计 划最 终产 品 的数 量 和交货 期 因此 ， 主生 产计 划是 驱 动 物料需 求 计 划 系 统 运 行 的根 源 ， 它 是 MR P系 统 的实 际效 率与效 果 所 依 仗 的 主要 输 人 从 概 念 上 说 ， 主 生产计 划是一 个企 业 的生产 大纲 ， 其 中不仅 要 反 映所要 生产 的产 品计 划 ， 也 应 该 包括 独 立 需 求 预 测 和外部 零部 件订 货 的需求 计 划 但 是 在 实 际 应用 中 ， 后 2 项 内容 通常 不包括 在 主生产 计划 中 ， 而 以数 据文件形式直接作为 MR P系统的单独输入文件 概括 地说 ， 编 制 MR P的 第 一 个 前 提 条 件 是 需 要 一 个 主生产计 划I 2 2 MR P的重 要输入一 物 料清 单 ( B OM) B O M ( b i l l o f ma t e r i a l 物 料 清 单 ) 是 根 据 产 品 结 构 ， 将 产 品按 构 成 的 层 次 逐 步 向部 件 原 材 料 ( 外 购 零 件 ) 分 解 所 形 成 的裂 变 或 图示 ， 也 就 是 说 它 表 达 了企 业 产 品 的 结 构 和 产 品 中零 部 件 的 构 成 关 系 ， 描 述 了 物 料 是 按 怎 样 的 层 次 结 构 构 造 在 一 起 的 取 出一 单 层 B OM ， 如 图 3所 示 ， B 1 称 为 组 装 件 ， C 1 ， C 2 ， C 3为部 件 ， 组装 件与部 件 是相互依 存 的 ， 单层 B O M 必须 由这 2个层 次组 成 ， 缺 一 不可 ， 有 组 件 ， 必 然有 部件 单层 B OM 反 映 如下 信 息 ： 父 项 的 零部件 信 息 以及 生 成 父 项 所 必须 的各 个 部件 部 件 的简单 描 述及数 量 等 j 图 3单 层 B OM 多层 B OM 可以看作是一串单层 B OM 按装配 层次 连接 成的 B O M 图 B O M 信息 数据 主 要 来源 于 C AD产 品 图形 文 档 信 息 在 机 械 制 造 企 业 中 ， 产 品 设 计人 员 根据客 户 订 单 和设 计 要 求 进行 产 品设 计 ， 产 生 大 量 图形 文 档 ， 这 些 图 形 文 档 要 进 入 E RP MRP系统 时 ， 必 须 经 过转 化 通 过 提 取 图形 电子 文档 中 明细表 与 标 题 栏 信 息 数 据 ， 生 成 B OM 信 息 数据 这样 ， 产 品 图形 信 息 进 入 B OM 模 块 ， 完 成 图 纸 的转 化 ， 且成 为制定 生产 计划 的重 要依据 3 MRP的计 算逻辑 物料需 求计 划计 算 的核 心 就是计 算 出物料 清单 的各层物料的需求量和需求时间 MR P在计算物料 需 求时要 涉及 以下各 个量 ： 毛需 求 量 、 净 需 求 量 、 已 分 配量 、 现有 库存 量 、 可 用库 存量 、 计划 接收量 、 安 全 库存 ， 然 后结 合公式 ( 净 需求 量 一毛需求 量 +已分 配 量一 计划 接收 量一 现 有 库存 量 ； 可用 库 存 量 一现有 库存 量一 安全 库存 一 已分 配数 量 ) 计 算 出相 关 需求 物料 的净 需求 量和 可 用 库存 量 ， 再结 合 批 量 和提 前 期等条件就可以推算 出物料需求计划 ， 即产生零部 件生 产计 划和原 材料 、 外 购件 的采购 计划 下 面 通 过 举 例 说 明 物 料 需 求 计 划 的 计 算 逻 辑 以 X产 品 为 例 ， 关 于 X 的 B O M 结 构 图 如 图 4 所 示 Gr o up Te c h no l o gy Pr o duc t i o n M o de r ni z at i o n Vo 1 25， No 2， 2 00 8 维普资讯 图 4 BOM 结 构 图 假定产 品已经过 主生 产计 划推 算 出计 划投 入量 和产出量 ， 其与所含 的物料的提前期 、 批量 、 安全库 存 、 现 有量 、 已分 配量 等均 为 已知 计 算 A 的毛需 求 、 P AB初值 、 净需 求 、 计 划产 出 量 、 预计可用库存量 ( P A B ) 、 计划投入量 ， 见表 1 ： 表 1物料 需 求计 划 层次码提前期 现有量分配量 安全库存 批量 物料时 段 当期 1 2 3 4 5 0 1 X MP S计 划 产 出量 2 O 1 5 1 5 2 2 40 MP S计 划 投 入 量 2 O 1 5 1 5 1 5 1 O A 毛需求 1 5 1 5 1 5 计划接 收量 ( P AB初 值) 一1 0 1 5 1 0 预计可用库存量 5 0 0 5 5 0 净需求 1 O 1 5 1 O 计划产出量 1 O 2 O 1 O 计 划 投 入量 2 O 1 O 1 O 2 O C 毛需求 4 O 2 O 当 X在时 段 2的计 划产 出量 是 1 5 ， 由于 X 的提 前期为一天， 所以在第一 时段 的计划投入 量是 l 5 ， 引发 了在 第 一 时 段 对 A 的毛 需 求 为 1 5 ， 而在 时段 1 ， A 的现 有库存 为 5 ， 计 划 接受 量 为 0 ， 不 能 满 足 毛 需求 1 5 ， P AB的初值 一上期 末预计 可用 库存 量 +计 划 接收量 一毛需求 量 一 一1 0 ， 说 明将 出现短缺 ， 所 以 净需 求量 为 1 0 ( 当 P A B初 值 安 全库 存 ， 净 需 求 一 0 ； 当 P AB初 值 安 全库 存 ， 净 需 求 一安 全 库 存 一 P AB初值 ) ， 故需 要 引发一 个批 量 的计划 产 出 1 1 O =1 0以补 足短缺 ， 并 且 A 的提 前 期 为一 天 ， 从 时 段 2 看 到 发 生 的计 划 投 入 量 2 O来 满 足 时段 3的计 划 产 出量 2 O ， 下 面 根 据 X 的 B OM 结 构 图 ， 能 清 楚 地 知道 A 与 C 的结 构 关 系 和数 量 关 系 ， 从 而 能从 A 的计划 投入 量知道 C 的毛需 求 ， 然 后 在根 据 以上 的 计算逻辑和方法知道 C的 P AB初值 、 预计可用库 存 、 净需求 、 计划 产 出量 和计划 投入量 以上 为一 般 产 品 MR P的计 算逻 辑 ， MRP作 为 物料 需求计 划会 随 着行 业 和 加 工 工艺 的不 同 ， 其需 要 的数据 也不 一 样 ， 所 以作 为 MR P的 设计 要 根 据 具体 企 业 的 要 求 裁 减 和 增 加 功 能 来 满 足 客 户 的 要求 1 4 3 4 MRP的具体应用 某 眼镜加 工厂 有一 张 1 0 0 0副 眼镜 订单 要求 某 月 的 2 5 E l 出货 ( 周 E l 为休 息 E 1 ) ， 其 中眼镜成 品的库 存是 3 0 0副 ， 要 求 安 全 库 存 是 2 0 0副 ， 现 有 镜 框 是 2 0 0件 ， 且 1 6 E l 有 张 工 单 预 计 完 工 2 0 0件 ， 现 有 镜 架和镜腿库存是 2 0 0 0件 ， 鼻托和螺钉 于 5 E l 预计 采 购 3 0 0 件 ， 其 眼镜 的 B OM 图 如 图 5 所示 其 中， L T为前置天数 ， QC为检测天数 下 面通 过 MR P的计算 逻 辑 算 出 的产 品和零 部 件 的预计生 产 E l 或采 购 E l 及其数 量 眼镜 ( 成 品 ) ： 由于 是 2 5 E l 出货 所 以需 求 E l 是 2 4 E l ， 扣 除 ( QC ) 天 数 ， 预计 2 3 E l 完 工 ， 前 置 天数 为 3天 ， 2 1 E l 为假 E l ， 故 1 9 E l 预计 开 工 ， 其 净 需 求 ( 生 产) 一1 0 0 0 ( 毛需求) +2 0 0 ( 安全库存 ) 一3 0 0 ( 预计 可 用库 存) 一9 0 0 镜 框 ： 由于 1 9 E l 成 品 眼镜 开 工 ， 所 以镜 框 的需 求 E l 是 1 8日， 扣 除( QC ) 天数 ， 预计 1 6 E l 完工 ， 前 置 天数 为 5天 ， 故 1 0 E l 预计 开 工 ， 其 净 需 求 ( 生产 ) 一 9 0 0 ( 毛需 求 ) 一2 0 0 ( 预 计 可 用 库 存 ) 一2 0 0 ( 1 6 E l 完 T ) 一 5 O O 成组技术与生产现代化2 0 0 8 年 第 2 5 卷第 2期 维普资讯 图 5 某 眼镜 产 品 的 BOM 图 镜片 ： 其需 求 日 1 8日， 由于镜 片为 采购件 ， 扣 除 ( QC ) 天数 ， 预计 1 7日采 购 入 库 ， 前 置 天 数 为 5天 ， 所 以 1 1日去采 购 ， 其 净需求 ( 采购 ) = = = 9 0 0 镜 架 和 镜 腿 ： ( 采 购 ) 需 求 日 9日， 预 计 6 El进 货 ， 3日采 购 ， 其 净需 求 ( 采 购 ) 一0 ， 因为 有 2 0 0 0的 库 存 鼻拖 和螺 钉 ： ( 采 购 ) 需 求 日 9 日， 预 计 8 日进 货 ， 2日采 购 ， 其 净需求 ( 采购 ) 一5 0 0 ( 毛 需 求 ) 一3 0 0 ( 5日的采购 ) 一2 0 0 以上 就 是 一 个 具 体 案 例 的 MRP计 算 过 程 ， 其 流 程是从 B OM 的上 层 往 下 分 解 计 算 然 后 以上 的 运算 逻辑 用计 算 机 来 设 计 MR P系 统 ， 本 人 采 用 的 是 B S结构 ， 以 Vi s u a l S t u d i o 2 0 0 5 ( C#) 作 前 端 开 发工具 ， s QL S e r v e r 2 0 0 5为后 台数据库， 其工作流 程 是把 主生 产 计 划 输 入 到 MR P系 统 中 ， 物 料 清 单 和库存 量分 别 存储 在 数 据 库 中 ， 经 过 MR P 的计 算 逻 辑计 算 ， 自动生成 一 份完 整 的物料需 求计 划 报表 5 结 语 E R P系统 早期 只 是在一 些 巨型 企业 中被 应 用 ， 但 随着全球 经 济与信 息技 术 的发展 ， 包 括 中 、 小 型企 业 也看 到 了先进 管 理 手段 带 来 的效 益 ， 也 在 纷 纷 的 落实 E R P系统 所 以我 们 应 该 为 E RP系统 的完 善 作 出更 多 的努 力 参考文献 ： 1 程控 ， 革扬 MR P E RP原理与 应用( 第 2版) M 北京 ： 清 华大学 出版社 ， 2 0 0 6 2 3 李健 企业 资源计 划及其 应用 M 北 京： 电子 工业 出版社 ， 2 0 0 4 E a 李潞生 基于 We b的 E R P MRP系统 中 B OM 的构建 J 山 西科技 ， 2 0 0 7 ( 1 ) ： 6 1 6 2 4 3 王宏 ， 张宇 MR P系统的算法 研究与 实现 J 电脑 与信 息技 ， 2 0 0 6， 1 4( 2 )： 2 3 2 5 Re s e a r c h a n d I mp l e me n t a t i o n o f M a n u f a c t u r i n g