（管理科学与工程专业论文）计算机辅助期量标准管理系统分析与设计.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人 承担。 论文作者签名：王尘；日期：2 0 0 6 年3 目2 7 臼 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅 和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本 学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：至塑i 导师签名：日期：! ! ：! 二多刁 山东大学硕士学位论文 摘要 企业的信息化建设对基础数据的要求越来越高，基础数据本身的收集、制定 和管理也需要现代信息技术的支持。本文提出的期量标准管理系统，旨在探索一 个为企业制定科学可靠的期量标准提供计算机辅助的技术平台，以提高企业期量 标准数据的准确性，为e r p 的实施提供更好的数据平台。 本课题的研究内容主要分为四大部分： 1 、期量标准和课题涉及的相关理论及技术综述。对期量标准概念、作用以及 计算方法进行了论述。此外还介绍了m r p 、j i t 、a p s 等相关理论的基本内容、发 展状况及其与本课题的关系。 2 、系统初步设计。通过分析期量标准的内容和e r p 的原理，明确了系统基本 需求，并制定出系统的设计目标、处理逻辑和功能体系结构。 3 、系统详细设计。主要指期量标准分系统功能设计。期量标准管理系统的分 系统功能设计对系统总体功能体系进一步细化，采用“自顶向下”的原则将每个 子系统分解为若干个功能模块，同时对每个功能模块功能及其之间的信息关系进 行详细的描述，建立起每一个子系统的详细逻辑结构。 4 、数据库设计。主要任务是明确系统内部各实体及实体问的关系，并在此基 础上进行数据库设计。 关键词：期量标准e r p 计算机辅助系统分析与设计 当奎盔兰堡主兰垡丝苎 a b s t r a c t t h ei n f o r m a t i o nc o n s t r u c t i o no fe n t e r p r i s e se x p e c t sh i g hq u a l i t yb a s i cd a t a , t h e c o l l e c t i o n , e s t a b l i s h m e n ta n dm a n a g e m e n to fb a s i cd a t a a l s on e e d st h es u p p o r to f m o d e mi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y t h i sp a p e rb r i n g sf o r w a r dt h ea m o u n ta n dt i m e s t a n d a r ds y s t e ma n dt r i e st oe x p l o r eac o m p u t e ra i d e dt e c h n o l o g yp l a t f o r mt h a tc a r l e s t a b l i s ht i m ea n da m o u n ts t a n d a r d i no r d e rt oi m p r o v et h ea c c u r a c yo fe n t e r p r i s e s a m o u n ta n dt i m es t a n d a r d , o f f e rt h eb e t t e rd a t ap l a t f o r mf o r t h ei m p l e m e n t a t i o no f e r p t h er e s e a r c hc o n t e n t so f t h i sp a p e ra r ed i v i d e di n t of o u rp a r t s 1 、i n t r o d u c ea m o u n ta n dt i m es t a n d a r da n dt h et h e o r yt h a tc o r r e l a t ew i t ht h e s u b j e c t d e s c r i b et h ec o n c e p t 、f u n c t i o na n dc o m p u t i n gt e c h n o l o g yo fa m o u n ta n dt i m e s t a n d a r d i na d d i t i o n , i ta l s oi n t r o d u c em r p 、j i t 、a p s ，e t c i n c l u d i n gt h ec o n t e n t ， d e v e l o p m e n ta n dr e l a t i o nw i t ht h es u b j e c t 2 、s i m p l ea n a l y s es y s t e m f r o ma n a l y z i n gt h ec o n t e n to fa m o u n ta n dt i m e s t a n d a r da n dt h e o r yo f e r p , p a p e rd e f i n et h eb a s i cd e m a n do f t h es y s t e m ，a n dm a k et h e o b j e c t ，l o g i ca n df u n c t i o ns y s t e m s t r u c t u r eo f t h es y s t e m 3 、a l l a r o u n dd e s i g ns y s t e m m a i n l yp a ya t t e n t i o nt od e s i g ns u b s y s t e m sf u n c t i o n i ti saf u r t h e rd e s i g nt ot h eo v e r a l ls y s t e m i ta d o p tt h e ”t o p - d o w np r i n c i p l e ”t od i v i d e e a c hs u b s y s t e mi n t os e v e r a lm o d u l e s a tt h es a m et i m e ，d e s c r i b et h ef u n c t i o no fe a c h m o d u l ea n di n f o r m a t i o nb e t w e e nm o d u l e s ，tu pd e t a i l e dl o g i cs t n m t u r eo fe a c h s u b s y s t e m 4 、d a t a b a s ed e s i g n t h em a i nt a s ki st od e f i n et h ee n t i t ya n dt h er e l a t i o na m o n g e a c he n t i t y , a n dd e s i g nd a t a b a s e 4 k e yw o r d s ：a m o u n ta n dt i m es t a n d a r de r p c o m p u t e ra i d s y s t e ma n a l y s i sa n dd e s i g n 山东大学硕+ 学位论文 第一章绪论 1 1 本课题的研究背景 2 0 世纪9 0 年代以来，信息技术的发展使制造业进入了信息化、集成化、自 动化、智能化的历史新时期，制造业信息化因此也成为我国制造业发展的大趋势， 对于加快我国制造业的发展起了巨大的推动作用。国内外众多软件商纷纷开发和 销售相应的c a d 、c a p p 、c a m 、p d m 、e r p 等软件产品，许多企业也开始投巨资实旌 各系统，出现了所谓的“e r p 热”、“信息化热”等现象。但是，由于我国还没 有完成工业化阶段，许多企业在技术水平、管理基础和管理模式等方面与信息化 建设的要求还存在很大的差距，主要表现为许多工业化所必需的基础工作缺乏或 不到位，特别是基础数据的准确性和及时性方面，难以给现代企业实施软件提供 合适的运行环境和有效的支持。 基础数据是工业企业管理的基础，先进的制造技术和管理手段要求企业基础 数据能如实反映企业的实际情况，这就要求基础数据获取技术的标准化、规范化。 但目前大部分企业基础数据的制定基本还处于凭经验估计的状态，这样形成的基 础数据准确性和实用性差，无法为上层决策提供需要的辅助。企业对基础数据准 确性和标准化的要求与基础数据传统经验获取手段的矛盾已经日益尖锐。因此， 采用规范的技术来取得准确的基础数据已经提到企业的议事日程。 随着我国加入w t o ，中国将成为世界的制造中心，所有企业都将进入国际国 内市场的激烈竞争中，e r p 作为一个整合企业资源的管理软件也必将有着更好的 应用前景。丽在e r p 系统中，作为其运行所必需的基础数据主要包括物料与产品 信息、能力信息、库存信息、财务成本信息和需求信息等，而物料与产品信息中 的期量标准，则是上述众多信息中较难处理的一部分。它一方面与物料本身的特 点有关，另一方面与企业的生产状况相联系，一旦处理不好，会对整个e r p 的运 行造成较大困难 本课题研究的期量标准管理系统，正是这样一个为企业采取科学的方法制定 准确可靠的期量标准提供辅助决策的技术平台，它基于计算机辅助技术，致力于 实现期量标准的计算机辅助运算，从而为企业制定期量标准提供可靠的技术支持， 提高企业基础数据的准确性。 1 2 本课题的研究意义 期量标准是指对加工对象( 零部件、产品) 在生产过程中的移动所规定的时 间和数量标准。期是指期限，比如产品、零件什么时间投入，制造周期多长，这 山东大学硕士学位论文 些时间上的规定就成为期。量是指数量，对零件投入产出数量上的规定。它是编 制生产作业计划的重要依据，更是e r p 运行所必需的基础资料。1 因此，做好期量标准管理系统，从而准确、迅速的制定期量标准，可以较大 程度的提高企业的管理水平，主要表现在以下几点： 1 、提高期量标准结果的准确性、科学性 我国一直沿用前苏联的工业体系，人们对效率、标准化的意识比较薄弱。对 于期量标准数据，很多企业一直由工作人员凭借其生产实践经验来计算，而且一 般采用粗略的经验估算方法来制定，缺乏科学性、系统性、标准化。此外在计算 过程中，需要进行大量的信息处理、思维决策和数据计算工作，目前大多数企业 使用的纯手工方式会使计算时间长、效率低，而且容易出错。在本系统中，期量 标准一方面采取科学的方法来计算，系统中包含了目前大多数常用的期量标准数 学模型，用户可以根据企业实际情况选择，另一方面数据计算全部由计算机完成， 用户只需输入最少量的数据，可以较快、较准确的计算出期量标准，既调高了数 据的准确性，又节省了时间、精力。其结果更符合企业实际情况，有利于指导企 业生产经营。 2 、为制定作业计划提供依据，指导生产作业 期量标准是制定企业生产作业计划的基础。工业企业为了恰当的组织企业各 生产环节内部的生产活动，以及妥善安排个生产环节之间的配合衔接，就要求各 生产环节的出产、投入及生产进度在期限和数量方面协调一致。所以，企业要正 确编制生产作业计划，首先就要正确的确定期量标准。先进合理和切合实际的期 量标准，能使生产顺利的均衡进行，合理利用企业人力、物力、财力，同时缩短 生产周期，减少生产资金的占用。 3 、为e r p 提供基础数据，使其运行更合理 在e r p 系统中，期量标准是一个最基本的基础数据，如图l _ 1 所示( 来源于 用友e r p u 8 系统) ： 在该图中固定提前期和固定供应量即为期量标准中的批量和提前期，e r p 中 物料需求计划，即是根据工艺路线、库存和期量标准等信息进行物料分解，并逐 级推算各物料的采购讨戈0 和生产计划。因此制定出科学、准确的期量标准，是e r p 运行的一个必要前提。 1 3 期量标准在我国的应用及国内外研究状况 期量标准作为e r p 的一个基础数据，对e r p 的顺利运行起着决定性的作用。 但目前国内厂家开发的e r p 软件，在财务领域做得比较成功，但在生产计划与控 潘家轺，曹德弼现代生产管理学第二版清华人学出版社，2 0 0 3 9 山东大学硕士学位论文 制方面的功能却很不完善。主要原因就是生产信息特别是期量标准信息处理得很 不好。本文仅以国内著名的软件公司用友的代表产品e r p u 8 系统为例，通过分析 探讨其不足之处。 1 、安全库存 在u 8 系统中，规定了r o p ( 在订货点) ，但需要手工输入再订货点，根据的 公式为：再订货点= 同均耗量 固定提前期+ 安全库存。但对于安全库存，要完全靠 系统使用者根据经验判断，系统无法提供帮助。如图卜1 所示： 2 、批量 在u 8 系统中，对批量采取了固定供应量的形式，由系统使用者根据生产状况， 手工填入，但对于数据的准确性和可靠性，系统无法识别。如图1 1 所示： 3 、提前期 对于提前期，该系统采取了两种方式，一种是固定提前期，如图卜l 所示。 在此种方式中，企业处于正常状态，完全按照工艺规程生产，设备良好，因 此提前期为常数，运算时采取该数值。 另一种方式是变动提前期，当该物料无法按照正常状态生产，如需要临时外 协，此时提前期需要根据实际情况确定，而原有的固定提前期无效。如图卜2 所 示。 但无论采取何种方式，提前期均由系统使用者设定，系统同样无法提供支持， 只能被动接受。 通过以上分析，可以看出目前国内市场上e r p 软件，在处理期量标准时，都 没有很好的解决方案，只是由系统使用者根据生产状况，凭经验手工录入数据， 对于数据的准确性、可靠性，系统无法识别。所以一旦数据与实际不相符，e r p 制定出的生产计划很难执行。 目前国外的一些大型e r p 软件公司如s a p ，o r a c o l 等，为了解决这些问题， 将生产计划模块与a p s ( 高级计划排程，此部分内容在第二章介绍) 相结合，在 一定程度上弥补了传统e r p 软件在这方面的不足，使得提前期不再是固定值，而 是根据生产排程得出的结果。但是，即使在a p s 中，生产批量、运输批量和缓冲 库存等这些最基本的期量标准数据，a p s 同样无法提供决策支持，仍然需要使用 者根据生产经验设置，对期量标准的计算机辅助决策仍有很强烈的需求。 综上所述，研制和开发一套适用于制造业的期量标准管理系统，为e r p 系统 提供数据支持，使其能够真正运行，帮助企业提高效益，已经是一个迫在眉睫的 课题。 山东大学硕士学位论文 图1 - 1 用友e r p u 8 系统界面图1 图1 2 用友e r p u 8 系统界面图2 1 4 本文主要研究内容 本文主要的研究内容包括以下几方面： 1 、分析目前生产计划管理的主要理论和技术，对经济订货点法、网络计划法、 物料需求计划、准时生产制、高级计划排程等理论进行了阐述。探讨期量标准的 内容、概念以及在不同生产计划模式下的作用和确定方法。 山东大学硕士学位论文 2 、探讨系统分析与设计的理论和工具。对结构化方法、原型法、面向对象这 二种系统开发方法和系统建模工具i d e f 作简单介绍。 3 、进行系统分析与设计。分析系统的功能目标，按照结构化的设计方法，划 分各功能模块，并对各功能模块功能内部及其之间的信息关系进行详细描述，建 立功能模块逻辑结构。 4 、数据库设计。根据系统设计的结果，设计系统内部各实体及实体间的关系， 并在此基础上进行数据库二维表的设计。 9 山东大学硕士学位论文 第二章期量标准及课题相关理论技术分析 2 1 制造业生产计划的基本理论 制造企业的资源获取、转换和分配是通过它的计划与控制来完成的，因而制 造企业管理信息化和现代化应该从计划与控制着手。现代制造企业的核心就在于 编制满足需求数量和交付期的计划，监督和控制该计划的实现，以便在满足需求 的前提下，最合理地分配资源、最经济地生产。然而目前制造企业面临的问题是 满足不断变化的用户需求和追求生产过程资源消耗最少之间的矛盾。解决这一对 矛盾的理论和方法成为现代化制造管理研究的焦点和进步的动力。随着企业在社 会中的作用范围的扩大和企业对资源理解的深化，制造计划与控制理论和应用也 得以不断地发展和深化。 工业化阶段以来，在生产管理中产生了很多类型的生产计划编制方式，最早 是e o q ( 经济订货点) ，在一些项目管理时问较长的制造环境下如造船、建筑业， 出现了网络计划技术。后来，随着理论技术的不断发展，在美国，由于物料资源 较为丰富，生产管理上主要集中考虑人工的效率，所以产生了基于无限约束的m r p ( 物料需求计划) ；同时在资源比较匮乏的日本，研究开发出了j i t ( 准时生产 制) ，主要集中考虑减少物料的浪费；在以色列，主要关心关键资源的能力效率， 所以产生了t o c ( 约束理论) 以用提高瓶颈资源的效率来整体提高企业效率，即 a p s ( 高级计划排程) 。它们都对传统的生产管理方式提出了挑战，不仅改变了 生产过程而且改变了生产管理观念，在一定程度上适应了当前和未来市场变化的 要求。 2 1 1 经济订货点e 在计算机时代的早期，大多数计划库存管理系统均采用此两种系统的管理方 法。在百货商店和汽车配件商店等非制造性企业现在也是采用此简单的办法来实 现对库存的补货计划控制。此种方法主要分定量订货模型和定期订货模型两种方 式。2 定量订货模型： 定量订货模型要求规定一个特定的点，当库存水平到达这一点时就应当进行 订购并且订购一定的量订购点往往是一个既定的数。当可供货量( 包括目前库 存量和已订购量到达订货点时，就应进行一定的批量的订购。 定期订货模型； 在定期订货模型中，库存只在特定的时间进行盘点，例如每周一次或每月一 2 钟华镇钟宁雄f ：业企业计划管理天津科学技术出版社1 9 8 5 l o 山东大学硕士学位论文 次。不同时期的订购量不尽相同，订购量的大小主要取决于各个时期的使用率。 它一般比定量订货模型要求更高的安全库存。定量订货系统是对库存连续盘点， 一旦库存水平到达再订购点，立即进行订购。相反地，定期订货模型是仅在盘点 期进行库存盘点。它有可能在刚订完货时由于大批量的需求而使库存降至零，这 种情况只有在下一个盘点期才被发现。而新的订货需要一段时间才能到达这样， 有可能在整个盘点期和提前期会发生缺货。所以安全库存应当保证在盘点期和提 前期内不发生缺货。 2 1 2 网络计划技术 随着科学技术和生产的迅速发展，出现了许多庞大而复杂的科研和工程项日， 它们工序繁多，协作面广，常常需要动用大量人力、物力、财力。因此，如何合 理而有效地把它们组织起来，使之相互协调，在有限资源下，以最短的时间和最 低的费用，最好地完成整个项目就成为一个突出的重要问题。网络计划技术就是 在这种背景下出现的。计划评审技术 ( p r o g r a me v a l u a t i o na n dr e v i e wt e c h n i q u e ，p e r t ) 和关键路线法 ( c r i t i c a lp a t hm e t h o d ， c p m ) 是两种最著名的网络计划技术。它们都产生于 1 9 世纪5 0 年代。p e r t 是美国海军特别计划委员会 ( t h eu s n a v ys p e c i a lp r o j e c t so f f i c e ) 子1 9 5 8 年制订北极星导弹研制计 划时，作为一种计划与管理技术而最先使用并由此发展起来的。c p m 则是由雷明 顿一兰德公司( r e m i n g t o n r a n d ) 的j e 克里( j e k e l l y ) 和杜邦公司的m r 沃尔克( m r w a l k e r ) 在1 9 5 7 年提出的，当时是为了帮助一个化工厂制定停机 期间的维护计划而采用的。 这两种计划方法是分别独立发展起来的，但其基本原理是一致的，即用网络 图来表达项目中各项活动的进度和它们之间的相互关系，并在此基础上，进行网 络分析，计算网络中各项时间多数，确定关键活动与关键路线，利用时差不断地 调整与优化网络，以求得最短周期。然后，还可将成本与资源问题考虑进去，以 求得综合优化的项目计划方案。 网络计划技术用网络图形描述出一项工程的全貌，并提示要将注意力集中在关 键路线上，因为它决定了项目的完成时间。应用该技术的项目必须具有如下特点： ( 1 ) 工作或任务可以明确定义。它们的完成标志着项目的结束。 ( 2 ) 工作或任务互相独立。即可分别开始、结束和实麓。 ( 3 ) 工作或任务有一定的顺序。它们必须按顺序依次完成。 建筑业，飞机制造业以及船业一般都符合上述要求，因此在这些行业中网络 计划技术和项目管理得到了广泛应用。 经济批量法和网络计划技术属于较为早期的生产计划与控制模式，其适用面 山东大学硕士学位论文 比较窄，主要用于零售业和项目制生产，随着理论的不断发展，更为先进的生产 计划模式逐渐出现，目前较为流行的主要包括m r p 、j i t 、a p s 。本文将重点介绍 此三类理论。 2 1 3 物料需求计划m r p 2 1 3 1m r p 的概念 i d r p 是一种将库存管理和生产作业计划管理结合为一体的计算机辅助生产管 理系统。它根据产品的结构和工艺文件，把主生产计划细化为零部件生产进度计 划和原材料、外购、外协件的采购进度计划。并具体确定自制零部件的投产和完 工日期，原材料、外购、外协件的订货、采购和入库日期。3 2 0 世纪6 0 年代中叶，美国的i b m 公司的约瑟夫奥列基博士提出把产品中的 各种物料分为独立需求和相关需求两种类型的概念，并按需用时间的先后( 优先 级) 及提前期( 已完工或交货日期倒计时) 的长短，确定各个物科在不同时段的 需求量和订单下达时间。 m r p 诞生于市场经济，首先明确生产必须以市场需求为导向，位于产品结构 最顶层的是销售的产品，其需求是由市场或客户订货决定的，也就是说，是由企 业外部的因素决定的，称为。独立需求”。而构成销售产品的各种零部件、配套 件、毛坯、原材料等在产品结构中最顶层以下的各层物料，它们的需求是由销售 产品的需求决定的，称为“相关需求”。 2 1 3 2m r p 的逻辑流程 i d r p 的基本思想是准时生产，即按产品所需的零部件，在需要的时候，生产 需要的数量，尽量减少生产中的在制品和库存量，缩短生产周期，保证按期交货 i d r p 的逻辑流程图如图2 - 1 ： 预誓订单 图2 1m r p 的逻辑流程 3 陈启申职p - 从内部集成起步第二版电子工业出版社2 0 0 5 5 1 2 山东大学硕士学位论文 从逻辑流程图上看，m r p 主要解决以下四个问题： 要生产什么? 生产多少? 要用刭什么? 已经有了什么? 还缺什么? 何时安排? 第一个问题指的是出厂产品，是独立需求件。产品的出厂计划，是根据预测 和订单，由主生产计划( m p s ) 来确定。 第二个问题是使得有关产品期量方面的信息，由物料清单和工艺路线来确定， 物料清单回答数量关系，工艺路线回答时间关系。 第三个问题是有关库存信息，指的是可以参与需求计算的物料可用量，它是 一种动态信息。 第四个问题是关于企业生产经营方面的，指的是企业如何安排采购计划、生 产计划，它也是一种动态信息。 2 1 3 3m r p 的基本构成 1 、主生产计划( m p s ) 主生产计划是确定每一具体的最终产品在每一具体时间段内生产数量的计 划。这里的最终产品是指对于企业来说最终完成、要出厂的完成品，它要具体到 产品的品种、型号。这里的具体时间段，通常是以周为单位，在有些情况下，也 可以是日、旬、月。主生产计划详细规定生产什么、什么时段应该产出，它是独 立需求计划。主生产计划根据客户合同和市场预测，把经营计划或生产大纲中的 产品系列具体化，使之成为展开物料需求计划的主要依据，起到了从综合计划向 具体计划过渡的承上启下作用。 2 、物料清单( b o m ) u r p 系统要正确计算出物料需求的时问和数量，特别是相关需求物料的数量 和时间，首先要使系统能够知道企业所制造的产品结构和所有要使用到的物料。 物料清单列出构成成品或装配件的所有部件、组件、零件等的组成、装配关系和 数量要求。它是m r p 产品拆零的基础。如图2 - 2 所示： 4 台湾中大管理学院e r p 中心e r p 企业资源计划基础教程中国铁道出版社2 0 0 3 图2 - 2 b o m 示例图 产品a 由2 个零件b 、1 个零件d 和1 个部件c 构成，而部件c 又是由2 个零 件e 和1 个零件f 构成。 3 、根据库存进行逻辑运算 在确定了主生产计划( m p s ) 后，需要根据物料清单和库存信息，按照产品结 构逐层展开计算各层物料的需求，从而确定全部加工件和采购件的需求时间和生 产时间。表2 一l 为展开后c 物料的需求、库存与生产状况。 表2 1 物料需求、库存表 物料号：” 提前期：2 安全库存量：3 批量：1 0 时区l234567 毛需求培85 7 65 库存量 46 l l 4 8 3 净需求725 计划产出鼙1 01 0l o 计划投入量l ol ol o 在此表中， 毛需求量是指在此时区内需要物料的数量，来源是产品a 的需求计划。 库存是指现有库存量；本时区库存= 本时区计划出产量+ 上一个时区的库存一 本时区毛需求量 净需求是指考虑库存后还需要多少；本时区净需求量= 本时区毛需求量一上一 个时区库存十安全库存量，如果 0 为实际数量，如果 0 时，才会取批量或批量的 整倍数，此处批量取1 0 。 1 4 山东大学硕士学位论文 计划投入量，为了满足计划出产，必须在此时区内投入生产的物料数量。数 量与计划出产量相同，但要提前一个提前期，此处提前期取1 。 由此可看出，在m r p 运算中，批量，提前期、安全库存这些数据对m r p 运算 起着决定性的作用。在m r p 中，这些数据被称为期量标准，也正是本文所研究的 重点。 同理，b 、d 物料也可以根据产品a 来进行运算，确定需生产的时间、数量 再根据c 的需求，还可以推出e 、f 的需求的时间、数量。 经过了以上的展开计算后，可以得出产品a 的零部件的各项相关需求量。然 而，现实中企业的情况远没有这样简单，在许多加工制造性的企业中，由于产品 种类繁多，并不只是产品a 要用到部件c 以及零件d 、e 和f ，可能还有其他产品 也需要用到它们，也可能零件d 、e 、f 还有一定的独立需求( 如作为服务件用的 零件等) 。所以，m r p 要做的工作是要先把企业在一定时段内对同一零部件的毛 需求汇总，然后再据此算出它们在各个时段内的净需求量和计划交付量，并据以 安排生产计划和采购计划。 2 1 3 4m r p 的发展 m r p 能根据有关数据计算出相关物料需求的准确时间与数量，但它还不够完 善，其主要缺陷是没有考虑到生产企业现有的生产能力和采购的有关条件的约束。 因此，计算出来的物料需求的日期有可能因设备和工时的不足而没有能力生产， 或者因原料的不足而无法生产。同时，它也缺乏根据计划实施情况的反馈信息对 计划进行调整的功能。 为了解决以上问题，m r p 系统在七十年代发展为闭环m r p 系统。闭环m r p 系 统除了物料需求计划外，还将生产能力需求计划、车间作业计划和采购作业计划 也全部纳入m r p ，形成一个封闭的系统。闭环m r p 系统的出现，使生产计划方面 的各种子系统得到了统一。只要主生产计划真正制订好，那么闭环m r p 系统就能 够很好运行。但这还不够，因为在企业的管理中，生产管理只是一个方面，它所 涉及的是物流，而与物流密切相关的还有资金流。这在许多企业中是由财会人员 另行管理的，这就造成了数据的重复录入与存贮，甚至造成数据的不一致性，降 低了效率，浪费了资源。、于是人们想到，应该建立一个一体化的管理系统，去掉 不必要的重复性工作，减少数据问的不一致性现象和提高工作效率，实现资金流 与物流的统一管理，要求把财务子系统与生产子系统结合到一起，形成一个系统 整体，这使得闭环) k r p 向豫pi i 前进了一大步。最终，在八十年代，人们把制造、 财务、销售、采购，工程技术等各个子系统集成为一个一体化的系统，并称为制 造资源计划( m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c ep l a n n i n g ) 系统，英文缩写还是m r p ，为了 区别物料需求计划系统而记为雌pi i 。m r pi i 可在周密的计划下有效地利用各种 山东大学硕士学位论文 制造资源、控制资金占用、缩短生产周期、降低成本，但它仅仅局限于企业内部 物流、资金流和信息流的管理。 到9 0 年代中后期，现实社会开始发生革命性变化，即从工业经济时代开始步 入知识经济时代，企业所处的时代背景与竞争环境发生了很大变化，企业资源计 划e r p 系统就是在这种时代背景下面世的。在e r p 系统设计中考虑到仅靠自己企 业的资源不可能有效地参与市场竞争，还必须把经营过程中的有关各方如供应商， 制造工厂、分销网络、客户等纳入一个紧密的供应链中，才能有效地安排企业的 产、供、销活动，满足企业利用一切市场资源快速高效地进行生产经营的需求， 以期进一步提高效率和在市场上获得竞争优势。5 2 1 4 准时生产制j i t 2 1 4 1j i t 的基本思想 1 9 5 0 年日本丰田汽车株式会社的副社长大野耐一提出了及时生产观念，即准 时生产制( j u s ti nt i m e ，简称j i t ) 。希望找出在少批量多品种生产时，能减 少浪费并降低成本的生产方法。由于日本厂商应用j i t 系统在数十年的实践中的 确能起到改善存货、提高质量、以及降低成本的作用，目前已成为各国竞相模仿 的典范。 j i t 的主导思想是： ( 1 ) 消除一切形式的浪费。凡是对顾客不产生附加价值的活动都属无效劳动， 都是浪费。 ( 2 ) 不断改进、不断完善，追求尽善尽美。他提出零缺陷、零故障、零库存、 零调整等口号，充分体现了精益求精的精神。 ( 3 ) 把调动人的积极性、仓q 造性放在一切管理工作的首位。把人看作是生产 力诸要素中最宝贵的资源。 j i t 的目标是提高企业的经济效益和竞争能力。它主要是通过消除浪费，降 低成本来实现。它的核心思想是在需要的时候生产需要的品种和数量，不要多生 产，也不要提前生产。 2 1 4 2 拉式生产系统 j i t 系统与传统的生产系统最大的不同，是采用了拉式生产系统取代了传统 的推式系统。如图2 - 2 所示： 5 王东迪e r p 开发实例详解之制造篇人民邮电出版社2 0 0 4 6 大野耐一丰田生产方式北京出版社1 9 7 9 1 6 山东大学硕士学位论文 一参考计划 图2 3 拉式生产系统示意图 如图2 - 3 所示，企业根据市场预测，同样要编制年度、季度、月度生产计划， 并将计划发送到各车间。但下发的计划不作为生产指令，只是供车问生产作业准 备工作的参考。生产指令由掌管短期计划的生产调度部门下达，且只下达到生产 过程的最后一道工序，并拉动前一道工序的零件加工每个生产部门、工序都根 据后向部门、工序的需求来生产，同时向| ；i 向部门、工序发出生产指令。 根据拉式方式组织生产，可以保证在适当的时间进行，并且由于只根据后向 指令进行生产，生产的量也是适当的量。从而使得企业不会为了满足交货的需求 而保持高水平库存，产生浪费。 2 1 4 3 拉式生产系统的优缺点 j i t 的拉式生产保证了较低的在制品和需求满足，主要表现在： ( 1 ) 各工序只生产后工序所需的物料，避免了不必要的生产； ( 2 ) 由于只在需要的时候生产，避免和减少了非急需库存； ( 3 ) 不像m r p 那样每道工序都排计划，j i t 从某一点倒排计划，且各工序问 密切相关，保证了在制品库存水平低，需求与生产一致，使工序间问题反映及时， 以利于现场的改善。 然而，拉式生产是建立在所有工序都必须要有在制品库存为前提的，所以它并 不适用于有些生产类型。按订单设计制造的单件小批生产如造船、重型机械等就无 法采用。生产标准产品的如彩电、冰箱等家电行业，其零件可选性不大，它的生产 1 7 山东大学硕士学位论文 计划用推式还是拉式区别不大。拉式生产最适用的是按订单装配的生产类型。 2 1 5 高级计划排程 p s a p s 即a d v a n c e dp l a n n i n ga n ds c h e d u li n g ，其中文意思是高级计划排程。 它是一种基于约束理论的先进计划与排程工具，包含了大量的数学模型、优化及 模拟技术，能产生满足各种规则及需求约束的计划。在计划与排产的过程中，a p s 将企业内外的资源与能力约束都囊括在考虑范围之内，用复杂的智能化运算方法 计算。它能产生更精确，更实际的计划。7 2 1 5 1t o o ( 约束理论) 的基本内容 l 、t o c ( 约束理论) 的概念 任何系统至少存在着一个约束，否则它就可能有无限的产出。因此要 提高一个系统( 任何企业或组织均可视为一个系统) 的产出，必须要打破 系统的约束。任何系统可以想象成由一连串的环所构成，环与环相扣，这 个系统的强度就取决于其最弱的一环，而不是其最强的一环。相同的道理， 也可以将企业或机构视为一条链条，每一个部门是这个链条其中的一环。 如果想达成预期的目标，必须从最弱的一环，也就是从瓶颈( 或约束) 的 一环下手，才可得到显著的改善。换句话说，如果这个约束决定一个企业 或组织达成目标的速率，必须从克服该约束着手，才可以更快速的步伐在 短时间内显著地提高系统的产出。 2 、t o c 的五大核心步骤 t o c 有一套思考的方法和持续改善的程序，称为五大核心步骤，这五大 核心步骤是； ( 1 ) 找出系统中存在哪些约束 ( 2 ) 寻找突破这些约束的办法。 ( 3 ) 使企业的所有其他活动服从于第二步中提出的各种措施。 ( 4 ) 实施第二步中提出的措施，使第一步中找出的约束环节不再是企业 的约束。 ( 5 ) 回到步骤1 ，持续不断地改善。 2 1 5 2 鼓、缓冲器与绳子( d b r ) 的逻辑 每个生产系统都需要一些控制点来控制系统中的产品流动。如果系统中存在 瓶颈，那么瓶颈就是最好的控制点。控制点被称作鼓，这是因为它决定了系统的 其余部分发挥作用的节奏。瓶颈是实际生产能力不能满足需求的资源，用瓶颈作 ， 为控制点的一个原因是确保其上游作业不过量生产，可以预防瓶颈不能处理的因 7 蔡颖 p s 供麻链优化引擎广东经济出版社2 0 0 4 9 1 8 一 山东大学硕士学位论文 过量在制品而出现的库存。 如果系统中没有瓶颈，那么设置的鼓的最佳位置就是次瓶颈资源。次瓶颈资 源是那些运行时间接近其生产能力，如果作业计划安排得当的话，还有适当剩余 生产能力的资源。 如果一个系统既没有瓶颈资源，又没有次瓶颈资源，那么控制点的位置可以 任意选择。当然一般来讲，最好的位置是物流交叉点，即该处资源的产出流向好 几个下游作业。 处理好瓶颈问题具有决定性的作用。图2 - 4 为一个从a 到e 的线形流程。假 设工作中心c 是一个瓶颈，这意味着c 的上下游的生产能力都比c 的生产能力高。 如果不对这个线性流程加以控制，那么加工中心c 的前面必然出现大量的库存， 而其他地方基本上没有库存。当然也没有多少成品库存，因为生产的所有产品都 能被市场接纳。 缓冲 图2 4 鼓为瓶颈的处理方式 有两件与瓶颈有关的事情要做： ( 1 ) 在瓶颈前面设置缓冲库存确保瓶颈的连续工作，这是因为瓶颈的产出决 定了系统的产出，从而充分的利用瓶颈资源的能力。 。 ( 2 ) 将加工中心c 的已加工信息传递给上游作业a ，以便a 按需生产，这样 才能避免库存的增加。这种信息的传递被称为绳子( r o p e ) 它可以是正式的， 也可以是非正式 如果控制点不是瓶颈，而是次瓶颈资源，则需要设置两个缓冲库存，一个设 在次瓶颈资源的前面，另一个则是成品缓冲库存，如下图所示成品缓冲库存保 证能够满足市场的需求，而次瓶颈前面的缓冲则保护了系统的产销率。在这种情 况下，市场不能买走所能生产的全部产品。因此，只要市场决定购买产品，就要 确保产品可以供应。如图2 5 所示： 山东大学硕士学位论文 图2 5 鼓为次瓶颈的处理方式 在这种情况下，需要两根绳子：一根绳子把信息从成品缓冲库存传到控制点， 以便控制点增加或减少产出；另一根绳子则把信息从控制点传到原材料发放点， 指明需要多少原材料。 在这个系统里，除了瓶颈外，其他都有剩余生产能力。如果瓶颈的上游作业 生产了一个不合格品，损失的只是材料本身，因为生产能力有剩余，所以有时间 加工另外一个零件来替代。然而对于瓶颈来说，没有过剩的时间，因此，对于送 给瓶颈加工的零件，要进行质量控制，确保瓶颈只对合格品进行加工。另外，还 要保证流经瓶颈下游的产品不被废弃，否则就要重新加工，再次占用瓶颈资源。 2 1 5 3 瓶颈资源计划的基本原理 瓶颈资源计划编制的方式如下： 1 、依据约束理论，确定瓶颈资源，并把计划的对象分为三种；关键件( 需要 使用瓶颈资源的工件) 、主要件( 不需要使用瓶颈资源但加工路线复杂的工件) ， 一般件( 不需要使用瓶颈资源而且加工路线简单的工件) 。 2 、首先在瓶颈资源上对关键件的关键工序进行排序其次在非瓶颈资源上对 关键件的非关键工序排定位置：关键工序之前的工序以关键工序为基准采用拉动 方式，确定工序的最晚完工时间；关键工序之后的工序以关键工序为基准采用推 动方式，确定工序的最早开工时间。从而确定了关键件所有工序的进度。 3 、对于主要件，以交货期为基准，采用拉动方式由后向前一道道工序排定其 生产进度，由此可排出主要件的全部工序的生产进度。 4 、对于一般件，由于其工序数较少，生产周期短，因此计划安排上比较灵活。 一般是在关键件和主要件作为整个进度计划骨架的基础上，根据资源的剩余的生 产能力，将一般件填充进去 2 1 6n r p 、j l t 与 p s 三种理论的比较 如前所述，m r p 诞生于美国，由于物料资源较为丰富，生产管理上主要集中 考虑人工的效率；j i t 产生于日本，由于资源比较匮乏，主要集中考虑减少物料 山东大学硕士学位论文 的浪费；a p s 发源于以色列，主要关心关键资源的能力效率，所以产生了t o e 约 束理论以用提高瓶颈资源的效率来整体提高企业效率。因此三者在很多方面都有 着较大的区别，主要表现在以下几个方面。 l 、产品类型 m r p 适用于结构基本稳定、成品类型少、组合件类型多的产品；j i t 主要用于 多品种、少批量、产品的多样化或具有大批量基础上的高柔性的产品；a p s 适用 于的产品通常受企业内部生产能力等各种资源的约束或者受企业外部供应环节的 约束。 2 、生产计划类型 m r p 采取推式系统，强调物料、工序之间的相互关系，以主生产计划为源头， 推出各级物料的采购、生产计划；j i t 采取拉式系统，完全依据市场需求，以最 后一道工序为源头，依次向前一道工序发出生产指令a p s 首先确定瓶颈环节， 在瓶颈之前采取拉式系统，在瓶颈之后采取推式系统。 3 、追求目标 m r p 追求预测的准确度，有效合理地利用资源，从而改善计划，压缩库存； j i t 追求零库存，追求持续的改善与尽善尽美，消灭一切浪费；a p s 针对于提升整 个系统的限制，仅对瓶颈环节进行改善，增加有效产出，降低库存。 4 、系统运行过程中参数值的处理 在系统运行过程中对制造系统的参数值的处方式上，嗽p 认为这些数据是系 统给定的，在整个制造过程中是不变的，并以此为计划与组织生产的依据；j i t 是通过对生产线的改造，能力的调配，使得这些数据在运行过程中得到不断的改 善，系统获得更好的性能；a p s 是通过系统的瓶颈资源的能力不断地开发、利用， 上述参数也不断地被改善，使得系统获得平稳均匀的生产流，达到最大的产出率。 5 、计划展开方式 m r p 采用集中式的计划方式，按照无限能力计划法，集中展开对各级生产单 元以及供应单元的生产与供应指令。j i t 采用看板管理方式，逐道工序地倒序传 递生产中的取货指令和生产指令，各级生产单元依据所需满足的下道工序的需求 组织生产。a p s 先安排约束环节上关键件的生产进度计划，以约束环节为基准， 把约束环节之前、之后的工序分别按拉动、推动的方式排定，并进行一定优化， 然后再编制非关键件的作业计划。 2 2 期量标准基本理论 2 2 1 期量标准的概念 期量标准是指对加工对象( 零部件、产品) 在生产过程中的移动所规定的时 间和数量标准。期是指期限，比如产品、零件什么时间投入，制造周期多长，这 2 i 山东大学硕士学位论文 些时间上的规定就成为期。量是指数量，对零件投入产出数量上的规定。它是编 制生产作业计划的重要依据。 工业企业为了恰当的组织企业各生产环节内部的生产活动，以及妥善安排个 生产环节之间的配合衔接，就要求各生产环节的出产、投入及生产进度在期限和 数量方面协调一致。所以，企业要正确编制生产作业计划，首先就要正确的确定 期量标准期量标准的确定是否先进合理和切合实际，不仅关系到生产能不能顺 利的均衡进行，同时也对企业人力、物力、财力利用的是否合理，生产周期的长 短，生产资金占用的多少有着直接关系。 期量标准是有关生产期限和生产数量的标准，因而企业的生产类型和生产组 织形式不同时，采用的期量标准也就不同，具体分以下三类： l 、大量流水线生产的期量标准有节拍，节奏、流水