MRP_ERP中混合型物料需求计划的研究与实现

1、第 44卷 第 4期 厦门大学学报 (自然科学版 V o. l 44 N o . 4 2005年 7月Journa l o fX ia m en Un i v ersity (Natural Sc i e nceJu. l 2005MRP /ERP中混合型物料需求计划的研究与实现 收稿日期 :2004 06 30作者简介 :莫登耀 (1979-, 男 , 硕士研究生 .莫登耀 1, 张阿卜2(厦门大学自动化 系 , 福建 厦门 361005摘要 :在企业 M R P /ERP管理中 , 缩短 最终产品的累计提前期以提高响应客户需求的反应速度和 降低物料库 存是两个相互矛盾的目标 . 以部分企业

2、的实际问题为应用背景 , 指出了典型的 M RP /ERP系统在应用于生产半定制型产品的企业 时 M PS 和 M R P 失效的问题 , 并且分析了失效的原因 . 提出了一种把 订货点法 、 物料需 求计划 (M RP 和 制 造资源计 划 (MRP 这些管理模式相互融合的新的物 料管理方法 , 同时 使用面向对 象的技术 和 UM L 建模 工具 , 对混合型 的物料 需求计划系统的核心部分 给出了详细的设计和实现方案 , 也针对在实际工程设 计过程中比较重要以 及较难解决 的问题提 出了很好的解决 方案 .关键词 :企业资源计划 ; 物料需求计划 ; 低层码 ; 物料清单中图分类号 :T

3、P 315 文献标识码 :A 文章编号 :0438 0479(2005 04 0475 04 MRP /ERP是以主生产计划到物料需求计划及 能力需求计划 , 计划由粗到细的方式推动后续生产执 行的系统1. 典型的 MRP /ERP系统 期望依据产品的结构中数量关系和时间关系 (提前期 , 并且依据客 户对最终产品的需求数量和时间信息 , 准确计算出物料需求的数量和时间点 2, 从而 按需备货和生产 , 降 低生产和采购的盲目性 , 在不降低客户服务水平的情 况下降低库存3.1 典型 MRP /ERP系统问题分析典型的 MRP /ERP系统总是从最上层的产品开 始制定主生产计划 (MPS, 然

4、后由主生产计划推动相 关需求的物料需求计划 (MRP.对于产品结构比较固 定并且产品的累计提前期小于生产计划时刻到产品的 需求时刻之间的时间段的企业 , 这种处理方式是适用 的 , 系统也能获得较好的运作效果 . 如果客户对产品的 需求时间比产品的累计提前期长 , 那么相关需求的物 料库存可以降到很低 , 甚至可以降到零 . 但是大多数情 况下 , 客户对产品的需求时间比产品的累计提前期要 短 , 若要等到客户订单下达的时候再准备生产就来不 及了 . 针对这种情况 , 典型的 MRP /ERP系统采用预 测需求的方式降低被动性 . 尽管预测需求的方式降低 被动性 , 但是当企业的产品为半定制的

5、模式 , 系统的运行显得十分尴尬 , 特别是在对客户的反应时间很短 , 如 在两三天的情况下 , MRP 的运算对 MRP /ERP系统 意义不大 , 因为一般的 MPS 和 M RP 的运算都需要较 长的时间 , MPS 和 MRP 都是滚动式的计划 , 一般隔一 段时间运行一次 .观察图 1的产品结构示意图 , 如果企业生产的产 品并不是固定的 X 产品 , 而 是 X 的相似产品 , 如图 1中 X 的某些下属配件需要特殊制造 , 而其他的成分基 本不变 . 对于这种营运模式的企业 , 可以采用 MRP 运 算结合通用件 订货点法 的物料需求计划制定方式 .图 1 产品的结构示意图F i

6、 g . 1 T he tree structure of products从图 1可以看到 C 和 D 都是 X 和 Y 的下属配件 , 或者是 X 和 Y 系列的下属配件 , 称 C 和 D 为通用件 . 如果对 C 和 D 预先生产存入仓库中 , 则生产最终产品 X 和 Y 时就不再需要生产 C 和 D, 这样可以缩短最终 图 2 订货点法库存控制策略示意图F i g . 2 T he ana l ysis o f ordered po i nt store adm i n istra ti on产品的累计提前期 , 甚至可能使最终产品的累计提前 期小于从客户下达订单到交货的时间长度 .

7、 此时 , 再依 据 MRP 的方式去驱动生产 , 将获得良好的计划效果 . 只是类似于 C 和 D 的通用件需要提前产出 , 通用件的 库存控制策略可以运用 订货点法 控制策略 . 订货点法 库存控制策略是当管 理的物料对象 的库存数量低于某 个值 (订货 点 时 , 即下达生 产指 令 , 生产这项物料 . 订货点的由下面的公式确定 . 即 :订货点 =单位时段的需求数量 (需求率 累计提前期 +安全库存量 图 4 混合系统 M RP 主生产计划及 M R P 核心部分模型F i g . 4T he database m odel of the m i xed syste m of the

8、 m ain part经分析 , 综合通用件 订货点法 库存控制策略和 M RP 的管理理论于 MRP /ERP系统中 , 可以在降低 库存耗资和提升对客户订货要求的响应速度上获得较 好的折中 .MRP 和 订货点法 库存控制策略混合系统的核 心部分的用例图如图 3所示.图 3 M RP 和 订货点法 混合系 统用例图 F i g . 3 T he use case diag ram of t he m i x ed sy stem2 混合系统的核心部分的设计我们就 MRP 和 订货点法 库存控制策略混合系统的核心部分的设计进行分析 . 虽然 订货点法 系统 和常规的 MRP 系统都利用 BO

9、 M 结构分析下层物料的 需求 , 但是这两个系统也有所区别 , 不能将两个系统混 合在一起计算 . 因为常规的 MRP 系统是确定了顶层物 料的需求数量和需求时刻后 , 根据 BOM 的结构在时间 轴上 往后推算 下层物料 的需求数 量和需求 时刻 . 而 订货点法 系统是物料低于 订货点 的那一时刻要 开始投产 , 表明需求时间已知 , 但是需求数量未知 , 需 要进行 MRP 运算得出需求数量 .混合 MRP 系统的核心部分的数据库模型如图 4所示 . MRP 运行的算法如图 5的活动图所示 . MRP 算 法中在任意父子两层物料的需求推算过程都相似 , 因 而可以采用递归算法处理 .

10、MRP 系统建模和运算中有 几个比较关键的处理点 .2. 1 基本 BO M 和计划运行 BO M 的设计系统模型中既要有基本的物料清单 BOM, 又要有 作计划加工的物料清单 BOM, 这点是分析人员往往会 忽略的 . 不少系统分析人员在进行分析设计时仅仅设 计了一个基本的物料清单 B OM 数据表 , 而没有设计到真正作计划加工的物料清单 BOM 数据表 . 由于在定制 或者半定制加工的企业中 , 最终产品是不断变化的 , 但 是相对较多最终产品含有部分甚至绝大部分相同的成 分结构 . 如果仅设计了一个基本的物料清单 BOM 数据 表 , 则 BO M 数据表的变化十分频繁 , 每次运行

11、MRP 前 总要创建一大 堆的 BOM 资料 , 用户操作起来 十分繁 琐 , 因而可以设计两个 BO M 数据表 . 一个作为 B OM 的 模板 , 另一个作为真正运行 MRP 时参照的 BOM 表 . 为 了增加系统的易操作性 , 还需要提供 BOM 复制、 粘贴 等强大的人机交互界面 .图 5 M RP 运行算法活动图F i g . 5 A c tiv ity diag ram o f t he so l u tion o fM RP2. 2 物料低层码属性的设计在系统设计过程中 , 要为每种 MRP 运算的物料增 加一个低层码的属性 . 如果没有 增加低层码的属 性 , M RP 运

12、算极有可能得到错误的结果 , 甚至与实际需求 相差很远 . 一般的设计人员可能会根据 BOM 的结构关 系 , 很容易得到一个递推的运算 :由最终产品的毛需求 减去当前库存 , 得到净需求 , 由净需求、 提前期、 安全库 存等信息推算出实际投产日期和实际数量 (净需求 ; 由本级物料的净需求及 BOM 结构的数量比关系计算 出下一级物料的毛需求 , 再由毛需求和当前库存信息 , 计算得到净需求 依次循环 , 直到不再有下层物料 为止 . 但是这种不带低层码的运算往往因为重复多次 减去当前库存或者其他的原因而导致错误结果 . 回顾 图 1的产品结构 , C 既是 X 的下属物料 , 也是 Y

13、的下 属物料 , 但 C 是 X 的第一层下属物料 , 是 Y 的第二层下属物料 . C 在 X 产品的 MRP 运算中 由在 X 中推算出的 C 的毛需求减去当前库存 , 及综合安全库存等参 数计算净需求 , 再进行下级的 MRP 运算 ; 同时在 Y 产 品的 MRP 运算中也由在 Y 中推算出的 C 的毛需求减 去当前库存 , 及综合安全库存等参数计算净需求 , 再进 行下级的 MRP 运算 . 可见 , 在计算非最终产品物料的 净需求时 , 很有可能重复多次减去自身的当前库存 , 得 到错误的 MRP 运算结果 .如果增加了低层码的属性后 , 则可以避免这种情 况 . 低层码是指某种物

14、料在整个 M RP 运算系统中所有 物料 B OM 的最大的层次码 . 如图 1中 , C 在 X 产品的 层次码为 1, 而 C 在 Y 产品的层次码为 2, 因而 C 的低 层码为 2(假设 C 不再作为其他的物料的下属物料 . 增设低层码属性后 , 按照低层码由小到大的顺序进行 M RP 运算 , 则不会出现某些重复计算而导致错误 .除了增加低层码的属性外 , 系统须提供自动设置 低层码这个参 数属性的功能 , 无需 用户手动设置 . 不 然 , 用户难以准确确定企业内成千上万种物料的低层 码 , 导致 MRP 的运算无法正确运行 . 自动设置低层码 的算法可以由下至上反向检索法确定物料

15、的低层码 . 结合具体的关系数据库管理系统 , 可以定义两个反映 上下级关系临时表进行运算 . 设置加工物料清单 B OM 中某个物料的低层码的算法如下所示 .(1 创建两个反映上下级关系临时表和低层码变 量 ;DECLARE父表 TABLE (物 料编 码 VARCHAR (30 DECLARE子表 TABLE (物 料编 码 VARCHAR (30 DECLARE 低层码 I N T这种定义表结构型的变量是 M icrosoft SQL Server 特殊的语法 , 这种临时表仅仅在某个执行查询的进程 中存在 , 查询进程执行完毕后即释放资源 .(2 往子表中插入一 行要确定低层码的 物料

16、编 码 ; 赋值变量 低层码 为零 ;(3 清空 父表 中所有原有的记录 , 以 子 表 中的记录作为子物料项 , 在加工物料清单 BOM 中 查找其所有的直接 上级物料 , 并且 插入到 父表 中 ;(4 检查 父表 的记录行数 , 如果 父表 的 记录行数等于 0, 则转 (6; 否则转 (5;(5 变量 低层码 自增 1, 清空 子表 后 , 将 父表 的数据复制到 子表 中 , 转 (3; (6 在 加工物 料清单 BO M 中 , 将变 量 低 层 码 的值更新物料的 低层码 属性 .2. 3 提高 M PS 和 M RP 运算的精度在主生产计划 M PS 和 MRP 的运算过程中

17、, 时段 跨度细致到以天为单位进行运算 , 计划运行结束后再 将物料需求按照时间段汇总 . 在绝大部分介绍 M PS 和 M RP 运算的资料中 , 为了使计划的结果平稳 , 不致产 生时而加班加点 , 时而企业停工的急剧振荡的计划 , 推 荐 MPS 和 MRP 的运算针对时间段进行 ; 但是这种按 照时间段进行运算的 M PS 和 MRP 的结果准确度会变 得很低 . 在 M PS 和 MRP 的运算中 , 如果先按照时间段 汇总需求数量 , 再逆向推算该时间段内物料的投产日 期和数量 , 这样将一段时间内的需求演化为某一个时 刻的需求 , 使得该物料的某个 BOM 结构层次的计划的 最大

18、误差范围为这个时间段的长度 , 平均误差为时间 段长度的一半 . 令第 i 层下级物料计划的时间段长度 为 T i , 则具有 N 层下级物料的物料需求计划的最大误差为 E max = Ni =0T i ; 平均误差为 E avg =2 Ni =0T i. 就图 1中 Y 产品来看 , 假定每层物料的需求计划运算的时段跨 度均为一周 , 则最低层的物料需求计划的需求时间的 最大误差达到四周 , 如此的 MRP 运算精度实在让人难 以接受 .为了解决这种 MRP 运算精度及产生振荡性计划 的矛盾 , 我们可以不划分时间段或者说时间段细致到 天来运行 M PS 和 MRP , 运行完毕后 , 再按

19、照时间段来 汇总物料的需求 , 这样能够提高 M PS 和 MRP 运算的 精度 . 如果为了使生产计划和物料需求计划更加平稳 , 可以对主生产计划的需求量进行预处理 , 按照一定算 法将集中于某一天的订单需求量均衡地分布到之前的 一段时间内 , 再运行 MPS 和 MRP , 然后按时间段来汇 总物料的需求 . 这样 , 便解决了 MRP 运算精度及产生振荡性计划的矛盾 .2. 4 M PS 和 M RP 的运行参数自适应调整系统对 MPS 和 MRP 的运行参数如提前期、 安全 库存等等应当具备自行修正的功能 . 提前期、 安全库存 等也是影响 MPS 和 MRP 运算精度的重要参数 ,

20、而这 些参数往往是一个经验值 , 而且由于物料众多 , 难以保 证参数的准确性 , 因而系统运行过程中应当对这些参 数进行修正 , 系统的精确度才会越来越高 . 具备自行修 正参数功能的 MRP /ERP系统就 是自适应 的 MRP /ERP系统 . 要设计自适应的 MRP /ERP系统 , 就 要对实际执行的情况进行数据采集 , 然后和计划的数 据进行对比 , 再依照一定的算法进行修正 .3 结 论如果企业生产的产品繁多 , 产品结构关系复杂 , 在 保证对客户反应的一定的敏捷程度上是很难甚至不可 能做到零库存的 , 只能在不降低客户服务水平 , 尽量降 低库存 , 优化生产 , 节减成本

21、. 至于如何实现这个目标 , 需要结合企业的具体情况进行具体分析和设计 , 在进 行系统的分析和设计过程中 , 要尽可能地细心 , 考虑周 全 , 方可以设计出适合用户的 MRP /ERP系统 .参考文献 :1 程控 , 革扬 . M R P /ERP 原理与 应用 M .北 京 :清 华大学出版社 , 2002.2 刘伯莹 , 周玉清 , 刘伯 钧 . M RP /ERP原 理与 实施 M.天津 :天津大学出版社 , 2002.3 罗鸿 . ERP 原理 设计 实施 M .北京 :电子 工业出版社 , 2002.Research and I mple m e nt on a Co mbi n

22、ed Syste m ofM aterialRe quire m ent P lanning i nMRP /ERPSyste mMO D eng yao , Z HANG A bu(D epart m ent o fA utom ati on , X i am en Un i v ers it y , X i am en 361005, Chi naAbstract :W hen the m anufacto ries are planni ng t he ir m ater i a ls resource , they m ay find that t o lower t he m ateria l s stock and to shortenthe ahead accu m ulated pe ri od o f fi nal produ