计算机集成制造-MRP.ppt

第七章物料需求计划MRP,主要内容,一、制造业与制造管理,按工艺特性分,加工装配型：汽车制造、机械制造,流程型：石油化工、造纸,注意点：加工装配型生产是生产管理研究的重点,加工装配型生产：产品由零部件组合装配而成，零部件可以在不同的地方分别制造，加工过程呈相对独立状态，物料运动呈离散状态。机床、汽车、计算机流程型生产：生产过程中物料是均匀、连续地按一定工艺顺序运动的。化工、炼油、造纸、水泥,3、按组织生产的特点分,备货型,订货型,订货组装型,订货制造型,订货工程型,备货型生产（Make-to-stock，MTS）：在没有接到用户订单时，根据市场需求预测，按已有的产品标准或产品系列，有计划地生产出产成品存货，以存货满足顾客需求。生产管理重点：按“量”组织生产过程，准确预测市场需求，在满足顾客需求的前提下，保持合理的期末成品库存水平，使总生产成本最小。轴承、家用电器,订货型生产（Make-to-order，MTO）：按用户订单要求组织生产，确保按期交货，不形成产成品存货。生产管理的重点：按“期”组织生产过程，按需求预测采购主要原材料，按订单要求定制和按期交货。为缩短交货期有时需要储存半成品。锅炉、船舶按订单装配(assembly-to-order)按订单制造(make-to-order)按订单设计制造(engineering-to-order),订货型生产流程图,订单,销售部,生管部,物料需求,人力需求,制造命令,人事部门,采购部门,制造部门,产品/工艺图材料表生产程序单机器负荷表人力记录,人工、机器设备计划材料需求计划工作进度计划前期准备工作,备货型与订货型企业指标：,什么时候是备货型生产？什么时候是订货型生产？,R1，面向库存生产,R1，面向订货生产,R,生产周期,交货期,备货型生产（MTS）与订货型生产（MTO）的分离点（CODP）Customerorderdecouplingpoint,制造企业,顾客,研发,设计,采购,加工,装配,STO,ATO,FTO,PTO,TO,TO,sale,assemble,fabrication,purchase,engineer,develop,生产效率哪个快？,订货周期哪个长？,decoupling,产品,标准产品,按用户要求生产，无标准产品，大量的变形产品与新产品,对产品的要求,可以预测,难以预测,价格,事先确定,订货时确定,交货期,不重要，由成品库存随时供应,很重要，订货时决定,设备,多采用专用高效设备,多采用通用设备,人员,专业化人员,多种操作技能人员,备货型生产和订货型生产的比较,BTO与MTO区别？,MTO零件强调都由本企业制造BTO零件是由外部采购（电脑组装）,1）大量生产工作地固定地完成一道或几道工序，工作地专业化程度很高。便于采用流水生产，生产效率高，生产周期短，成本低，但缺少灵活性。,4、按工作地专业化程度分,大量生产,成批生产,单件生产,3）单件和小批量生产工作地经常变动地完成很不固定的工作的生产，同一产品只生产一件或数件，工作地专业化程度很低。产量很低，多根据用户要求生产，虽然，具有灵活性，但效率低。成本高，多采用通用型设备,2）成批生产指工作地轮换地加工成批零件，一批相同的零件加工完以后，调整设备，再加工另一批零件。产量低、品种多、需要工人掌握较多的技术和技能，效率较大量生产低。,大量大批、成批、单件小批生产类型的比较,产品品种,繁多、不稳定,较多，较稳定,少、稳定,单件或少量,较多,大,基本不重复,定期轮番,重复生产,万能通用设备,部分专用设备,多数专用设备,工艺原则机群式布置,混合原则、对象或成组生产单元,对象原则、流水线或自动线,粗,中,细,多面手,专业操作（多工序）,专业操作,较低,中,高,强,较差,差,较高,中,低,生产类型回顾,按工艺特性分：加工装配型流程型按组织生产的特点分：备货型（MaketoStock,MTS）订货型（MaketoOrder,MTO）订货组装ATOAssembly订货制造MTOMake订货工程ETOEngineering,制造企业,顾客,设计,采购,加工,装配,MTS,ATO,MTO,TO,decoupling,分离点：从此点开始企业的生产是为满足特定的客户订单需求。,制造业资源,信息资源涵盖四项传统资源的主文件、计划文件与交易文件,制造业资源,主文件（MasterFile）记录各项资源的基本属性，包括材料主文件、工艺路线表、会计资料计划文件（PlanningFile）记录管理者对各项资源运用的计划，包括物流需求计划，能力需求计划，交易文件（TransactionFile）记录各项资源的实际异动状况，包括所有与作业相关的信息，如顾客订单、调拨单、生产工单、外包单,依这些总体计划及主文件资料(如材料主文件、材料表、存货资料等)制订更细致的详细计划(如物料需求计划),管理者根据资源主文件资料(如客户、资金、存货资料等)制订总体计划(如生产规划、主生产计划),根据详细计划中的建议并考虑实际能力限制等实际约束后采取实际可行行动并形成交易文件资料(如采购单、制令单),交易执行信息反馈,制造管理主要过程,制造业的核心任务及管理问题,管理幅度、深度与难度日益增加制造业的问题越来越多,制造管理的常见问题,二、物料需求计划的产生,产生背景,生产控制技术,定单数量研究,Harris发明经济订购量EOQ技术,Wilson发展出再订购点系统ROP，并推出存货规划技术,Bosch公司首创再生法物料需求计划,Case首创净变法物料需求计划系统,Orlicky首先区分独立与相关需求,美国生产与库存控制协会APICS“物料需求计划改革运动”,物料需求计划对传统再订购点法的发展,再订购点法是依靠库存补充周期内的需求量预测并保持一定安全库存储备来确定定货点的库存补充方法。,再订购点=单位时段的需求量*订货提前期+安全库存量,例:需求不均匀下的ROP示例,已知：平均需求量：6，订货提前期1周，订货点10，订货批量35假设：实际需求第1、5、10周各有20，初始库存35,再订购点法到物料需求计划的主要发展,即由考察再订购点转为进行时间分段/细分,独立需求：产品或零件的需求和其他产品或零件没有关系，如成品、备件相关需求：产品或零件的需求和其他产品或零件有关系,再订购点法到物料需求计划的主要发展,产品结构与物料计划的关系,特别要注意：物料需求计划只考虑最迟时刻，是因为这样可以最大限度地保持资源的弹性。在当今需求紧急又多变环境中，保持资源弹性的意义不言而喻。,13000,套,1.0,E,11000,件,1.0,A,11100,件,1.0,C,11110,m,2,1.0,O,0,1,2,3,结构层次,独立需求件,相关需求件,11200,D,件,4.0,R,12100,m,3,0.2,12000,件,4.0,B,11210,P,m,3,0.2,方桌,桌面,桌腿,面,框,板材,方木,1,螺钉,胶,油漆,方木,2,产品结构树,集成销-产-供业务的模型,物料信息集成模型时间坐标上的产品结构树,优先级计划,X,510152025,交货日期,时间提前期倒计时,最长,不多-不少-不早-不晚,量,期,一体化计划,关键工作中心,产品流程资源(能力),MRP：简化的网络计划,物料需求计划的定义与基本原理,MRP基本原理逻辑图,三、物料需求计划的生成,MRP的基础信息,MRP主要输入信息,主生产计划（MasterProductionScheduling，MPS）成品的计划表，描述生产时间和生产数量独立需求备件材料主文件（ItemMaterial,IM）件号（ItemNumber）批量法则（LotSizingRule，LSR）批量大小（LotSize，LS）前置时间或提前期（LeadTime,LT）排队时间准备时间加工时间等待时间传送时间安全库存（SafeStock，SS）良品率（Yield）,交货期,接收订单,提前期和五种时间构成,MRP主要输入信息,材料表（物流清单BillofMaterial）单位用量、损耗率库存状态（InventoryStatus）（1）在库量（On-HandInventory，OH）（2）在途量（ScheduledReceipts,SR）（3）保留量（AllocatedInventory,AI）工厂日历（ShopCalendar）,上节课回顾,再订购点法缺点与适用条件物料需求计划相关需求、时间属性,不早不晚、不多不少,物料信息集成模型时间坐标上的产品结构树,优先级计划,X,510152025,交货日期,时间提前期倒计时,最长,不多-不少-不早-不晚,量,期,一体化计划,关键工作中心,产品流程资源(能力),MRP：简化的网络计划,三、物料需求计划的生成,MRP的基础信息,MRP处理逻辑的7个关键变量,毛需求/总需求（GrossRequirement）（需要多少？）在途量（ScheduledReceipts，SR）未来某期期末将会取得的量，即一种未来的库存，在交货期末视为可用量。预计在库量（ProjectedOn-Hand,POH）不考虑计划订单收料的情况下，净需求（NetRequirement）（还缺多少？）计划订单收料（PlannedOrderReceipts,PORC）PORC（订单发出前）SR（订单发出后）OH（收货）预计可用量（ProjectedAvailableBalance,PAB）考虑计划订单收料的情况下，计划订单发出（PlannedOrderRelease,POR）,逾期量（PastDue）,滚动式计划（rollingscheduling）1-12期2-13期.逾期量1、毛需求的逾期量2、在途量的逾期量3、计划订单发出的（POR）逾期量,低阶码(Low-LevelCode,LLC),概念：物料的低层码是系统分配给物料清单上的每个物品一个从0至N的数字码。在产品结构中，最上层的层级码为0，下一层的部件的层级码则为1，依此类推。一个物品只能有一个MRP低层码，当一个物品在多个产品中所处的产品结构层次不同或即使处于同一产品结构中的但却处于不同产品结构层次时，则取处在最低层的层级码作为该物品的低层码。,单一产品LLC案例,多个产品LLC案例,低阶码(Low-LevelCode,LLC)案例,在展开MPS进行物料需求计算时，计算的顺序是从上而下进行的，即从产品的0层次开始计算，按低层码的顺序从低层码数字小的物料往低层码数字高的顺序进行计算，当计算到该产品的某一层次（如1层），但低层码不同时（物料的低层码为2），只计算层级高（低层码数字小）的物料（按顺序），层级比计算层次底（低层码数字大于计算的产品层次）的物料的计算结果（毛需求量、净需求量）暂时存储起来，总的需求量可以汇总存储，但不进行MRP需求计算与原材料（或构成的组件）的库存分配,物料A的MRP计算顺序示意图,作用：可用的库存量优先分配给了处于最低层的物料，保证了时间上最先需求的物料先得到库存分配，避免了晚需求的物品提前下达计划，并占用库存。因此，低层码是MRP的计算顺序。,MRP基本运算逻辑,注意：计算过程中出现未定义值默认为0；溢出计划期间T值无须考虑,GRj(t)：子件j在t时段的毛需求PORi(t)：父件i在t时段的计划订单发出量Qpij：子件j组成父件i时的单位用量,1=t=T,1=t=T,其中：PORCj(t)是由NRj(t)和LSR共同决定的函数，函数形式主要取决于批量法则LSR。,1=t=T,快速运算,(逐级展开),X,A(1),C(2),C,20,10,10,A,10,10,O,提前期=2,提前期=1,提前期=1,批量=40,批量=1,批量=1,X,提前期=1,批量=1,时段,POR,PORC,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,现有量=0,时段,POR,PORC,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,现有量=0,现有量=0,现有量=50,时段,POR,PORC,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,GR,NR,POH,10,10,10,10,10,10,10,10,5,10,10,10,10,10,10,10,5,10,10,10,10,20,20,20,20,10,20,20,20,20,10,10,20,20,20,20,30,30,5,10,10,10,-10,50,40,40,30,-10,10,10,0,0,40,40,MRP基本逻辑案例(详见书和EXCEL表),首先计算第1阶MRP物料A和B全部期别的毛需求。,案例MRP基本工作逻辑流程图的解析与图示,图续下页,其中：括号内数字代表计算先后顺序,随机选取A或B，此处假设选A，按照POH(t)NR(t)PORC(t)PAB(t)的顺序依次计算第1至第9期数据。,一次性计算A所有期别的POR数据，至此，A计算完毕。,接着选取B，按照POHNRPORCPAB的同样顺序依次计算B的第1至第9期数据；图略。然后，一次性计算B所有期别的POR数据，至此，第一阶MRP物料的计算全部结束；图略。接下去开始下阶MRP物料的MRP计算，依此类推，直至所有MRP物料计算完毕；图略。,四、批量法则LSR与安全库存SS,MRP批量法则分类,有时按某批量法确定的定货量只是一基准量，还要考虑最小订购量或增量的倍数调整问题。需求量大于最小订购量时增量的倍数调整问题还有三种情况，参见书上的表2.26。,示例数据,订货成本S=10元材料单位成本C=2.08元年库存持有成本I=20%一年=52期单位物料每期库存持有成本=C*I/52=0.008总成本总订购次数每次订购成本各期PAB之和每期持有成本,Lot-for_Lot，LFL批量法,库存成本10105300.008104.2元,FOQ批量法,经济订购量法EOQ,D年需求量1780/12527713S订货成本10H单位产品库存持有成本2.0820%EOQ=608.96取整得608,经济订购量法EOQ,根据对库存物资的需求量超过规定数量这一事件发生的概率来确定SS。该法是有关缺货频率(次数)的问题。如某目标表述为“建立适当安全库存以使得需求量超过200单位这一事件发生的概率仅为5%”。如某需求服从N(100，20)的正态分布，若每月一次订购100且月初到货，则一年中将有6个月可能缺货(即大致有6个月的需求会超过100)，其缺货概率为50%。,为应对需求不确定而对预期需求附加的库存,若我们仍是一次订购100，但比刚才情况提前一些时间订货，使得当库存降至20单位时所订货物就入库，这时就建立了相当于一个标准差大小的安全库存，查正态分布表可求得需求被满足的概率为0.8413(=0.5+0.3413)，而缺货(即正态分布图中的阴影部分)的概率约为16%(=100%84.13%)，见图。,特别强调：这并不是说每月额外订购20个货物，而是每次仍然订购一个月的使用量100，但应安排好接收计划以便货到时仓库仍有20单位的库存。,关注短缺多少单位的方法，其中的服务水平是指可以立刻用现有库存来满足需求的数量。例如：若对某物资需求量为1000单位，则95%的服务水平意味着950单位的该物资可以立即从库存中得到满足，而短缺数量是50单位。为讲解这种方法，首先定义以下两个术语：z为既定服务水平下安全库存与标准差的比值；E(z)为对应标准差为1的缺货期望值，即对应=1的每一订购提前期内缺货预期数。例如：设每周需求量服从正态分布N(100，10)，且每周的周初有110单位的库存，则缺货期望值=1*缺1个概率+2*缺2个概率+加至无穷=1*需求为111的概率+2*需求为112的概率+加至无穷,布朗期望值表(对应=1),布朗期望值图,前文讲概率方法时曾建立20单位SS，相当一个标准差，即z=1，查上表得E(z)=0.083，但这E(z)是对应=1的，而此标准差=20，故总短缺数量=0.083*20=1.66单位，相应服务水平为(100-1.66)/100=98.34%。,1.既定服务水平下的定量订货模型,应用服务水平方法求解安全库存时，需要区分定量定货模型与定期订货模型。,由于定量订货模型是连续监控的，所以缺货的风险只发生在订购的提前期内(即订购时点与到货时点之间。需求不确定的定量订货模型如下图：,需求量不确定时再订购点和安全库存的计算公式：,对定量订货模型，需求量确定与不确定的主要区别在于再订购点的计算，而两者的订购批量/数量是相同的，都考虑需求量短缺成本、订购成本、存储成本等。,R=d*L+SS式中，R为再订购点；d为日需求量；L为提前期；SS=z*式中，L为提前期L内使用量的标准差；因“年需求量*短缺概率=每次订购的短缺量*年订购次数”故D*(1-P)=(E(z)*L)*(D/Q)式中，D为年需求量；P为期望服务水平；1-P为短缺概率；Q为每次订购量。将该式变形即可得到如下重要公式：E(z)=(1-P)*Q/L(2.10),定量订货模型的SS计算案例,某产品日需求量服从正态分布N(60，8)。供应来源可靠，提前期固定为6天。订购成本为10美元，每单位产品年存储成本为0.8美元/单位.年，不计短缺成本。假设销售全年发生，需求相互独立。求能用库存满足95%顾客需求的订购量、安全库存及再订购点。解：以上已知条件可化为d=60单位；d=8单位；L=6天；S=10美元；H=0.8美元/单位.年；D=60*365单位；订购量即为经济订购量Q=SQRT(2DS/H)=SQRT(2*60*365*10/0.8)=740(单位)订购提前期内需求标准差L2=(12+22+32+42+52+62)=(6*d2)=19.6可计算出E(z)=(1-P)*Q/L=(1-0.95)*740/19.6=1.888由E(z)查期望值表并用插值法可得z-1.87可计算出安全库存SS=z*L=(-1.87)*19.6=-36.7(单位)可计算出再订购点R=d*L+SS=60*6+(-36.7)=323.3(单位)此处SS为负意味着当库存降至刚好满足提前期内需求量360(=d*L=60*6)时就订购Q的话，实际服务水平比期望值还要高。为使服务水平降至95%，应降低再订购点R.,2.既定服务水平下的定期订货模型,定期订货系统一般比定量订货系统要求更高的安全库存，此时的安全库存应保证在盘点(周)期T和提前期L内都不发生缺货。需求不确定的定期订货模型如下图：,因为“订货量=盘点和提前期内平均需求+安全库存-现有库存(含已定未交量)”，故订货量为q=d*(T+L)+SS-I式中：q为订货量；d为日需求量；T为盘点期；L为提前期；I为现有库存(含已定未交量)安全库存的计算公式为：SS=z*T+L式中：T+L为T+L期内使用量的标准差。“盘点期内需求量*短缺概率=每次订购短缺量”故d*T*(1-P)=E(z)*T+L。将该式变形可得：E(z)=d*T*(1-P)/T+L,注意：只有在定期订货模型中，安全库存SS的使用可能会增加订购量q；而在定量订货模型中，SS的使用仅使再订购点R提前或延后，并不增加或减少订购量q。,需求量不确定时再订购点和安全库存的计算公式：,定期订货模型的SS计算案例,某产品日需求量服从标准分布N(10，3)且需求相互独立，盘点周期为30天，订购提前期为10天。管理部门已制定了满足98%需求的政策。在某个盘点周期的期初(即订购点处)产品库存尚有150单位。问SS和订购量应为多少？解：已知的是每日需求标准差且各自相互独立，而公式需要的是整个T+L期内的需求标准差，由T+L2=(T+L)*d2可得T+L=SQRT(30+10)*32)=18.97由公式(2.13)可算出E(z)=d*T*(1-P)/T+L=10*30*(1-0.98)/18.97=0.316由E(z)查期望值表并用插值法可得z0.263由式(2.12)算SS=z*T+L=0.263*18.975单位算q=d*(T+L)+SS-I=10*(30+10)+5-150=255单位,五、冲销时间与安全时间,例：盖房时每个楼层都要用到相同钢筋，但无须一开始就把所有钢筋购入，此处决定开始和期中分两批采购到位。采购钢筋提前期1个月，建房提前期6个月。若8月底需交付2栋楼房，最迟应于2（=8-6）月底下达开工指令；将需要各一半钢筋分别于2月底和5月底采购到位，相应，最迟应于1月底和4月底下达采购计划才能保证钢筋及时采购到位。用表格规范形式表示见下面3个表。,表1材料主文件IM的基本属性,表2材料表BOM的基本属性,表3冲销时间示例(父件POR推导子件GR时依OT值进行调整),参见书上图2.13,通过改进GR计算公式即可完成,见书和EXCEL表,将MRP逻辑各期PORC(t)及相应POR(t+LT)同时提前的一个非负时间值,保障在实际交货期超过原定前置时间的情况下仍能在需要日期前交割订单,目的主要就是减少供货商迟交对生产所造成的影响,ST对MRP基本工作逻辑流程图的影响仅在原图POR计算步骤后增加一个判断调整,子件B的MRP报表(ST=0),注意：在下页ST=1的表中，将GR前移这一中间过程也列入其中。由于落入逾期的600个毛需求应该并入第一期中去，故GR(1)=700。另外，为便于对比，我们将若按照此ST处理策略含义应该出现的期望值PORC*和POR*列在最下两行。,子件B的MRP报表(ST=1),由上表可清楚看到：若真在父件POR推导子件GR时处理ST，实际MRP运算结果并不如愿。究其原因，ST不属于物料之间的相互关系，不应该在主要是处理物料间相互关系的GR计算步骤中处理。所以这种处理ST策略的逻辑是不严密的、错误的。,ST对MRP基本运算逻辑的影响及处理就是用公式表达调整后的步骤,建议ST处理新策略MRP逻辑中不再直接处理ST值；而在采购发单作业时，才对可能分配给有ST正值供应商的（剩余部分）定单的交货日期提前相应ST值。,特别注意：此时MRP基本工作逻辑和运算逻辑中都不再处理安全时间ST值。,六、MRP静态逻辑模型与服务业案例,集成了冲销时间OT对MRP基本工作逻辑流程图的影响，并舍弃安全时间ST对其的影响（参见下页图）。,集成OT和ST处理策略新建议后的、编制一次MRP报表的基本逻辑模型称为MRP静态逻辑模型。,在基本运算逻辑基础上，集成了OT因素对GR公式的改进并舍弃ST对PORC和POR公式的调整。,1tT,1tT,(2)对定量批量法FOQ和经济订购量法EOQ：,1tT,MRP实质是简化的网络计划法，所以它不仅可运用于制造业，也完全可以应用于服务业。,简化的航空服务流程图,简化的航空服务排程,服务业MRP案例,服务作业主文件,航空服务的服务结构图,航空服务作业的服务表,注意：因MRP为保留资源弹性只考虑最迟开工和最迟完工时间并以最迟完工日期为时间基准倒排计划，所以B、C、D、E应皆为Y下阶A的子件，而不是X下阶A的子件。由于X子件A的需求在X需求时刻之后，故应设置相应OTXA=-1。此处单位用量是指进行服务时需同时使用的设备或人员。,Y的MRP逻辑运算,航空服务作业的MRP报表,因直接面向顾客的服务活动的提供和享用是同时发生，上页表所示的服务需求显示方法容易让人忽略该做工作.如：若将B的“PORC(8)=POR(8)=0”理解为无需安排人员服务，无疑将导致工作上的疏忽。为避免这种误解，服务业需要采用一种更为醒目的服务需求显示方式，即希望在各个单位时段空格内都应明确标注需不需要服务人员/设备及需要多少服务人员/设备。如果某个/组人员的值班时间跨越了多个时段，则希望在其中每个时段都显示相应的值班服务人员/设备名单。为满足服务业这种非常醒目的服务需求显示特性与方式，需对MRP数据、运算和报表显示进行适当调整，如此形成以下的服务需求计划。,将PORC和POR统一起来并重新命名为新术语“服务”，其含义类似于PORC，为“立即需要提供以便满足当期需求GR的服务”。将相应服务活动的前置时间都设置为0。原来通过设置LT值来表示服务活动持续1个或多个时段的内涵借助于OT值的合理设置来表达。,服务需求计划相应的服务作业主文件,服务需求计划相应的航空服务作业的服务表,服务需求计划相应的航空服务结构图,注释1：,对原LT值为1的子件，在做服务需求计划时，将其LT值修正为0后仅需将相关BOM中该子件对应的OT值由0修正为1即可。其原因有两点：LT值为1意味着该服务活动只持续1个时段，即不存在跨时段问题。在父件POR与PORC合并后，原通过父件POR在其PORC上前移1期来实现子件活动在父件活动开始之前就需要完成的意图只能转化为通过在相关BOM中将该子件对应OT值由0修正为1来实现。,注释2：,对原LT值大于1的子件，因其活动持续多个时段.故还需将原BOM中单笔父件与子件记录分解为多笔父件与子件记录并修正相关OT值。如：将B的LT值由2变为0之后，为体现作业B是作业A的紧前活动以及作业B自身持续2期的时间特性，需将原来A下单个子件B分解为冲销时间分别为1和2的两个子件B，即原来一笔“OTAB=0”的AB记录分为“OTAB1=1”和“OTAB2=2”的两笔AB记录，相应的QPAB1=QPAB2=2则意味着两个时段都需要2组人员/设备。同样，如果某子件作业的LT值由3转变为0，则需将原来的单笔BOM记录分解为OT值连续的3笔BOM记录。特别注意：表2.40中仅OTXA和OT