制造资源计划(MRPII)

1、制造资源计划（MRPII ）制造资源计划是一种适用于多品种、多级制造装配系统的、具有代表性的管理思想、管理规范和管理技术， 制造资源计划是计算机技术在生产管理中应用的产物。本章主要讲述了物料需求计划、制造资 源计划的基本原理和逻辑，企业资源计划的思想，MRP n与现行计划的主要区别，MRP n及ERP在我国的应用。第一节 MRP 概述物料需求计划（Material requirements planning ,MRP ）是 20 世 纪 60 年代发展起来的一种计算物料需求量和需求时间的系统，是对构成产品的各种物料的需求量与需求时间所做的计划，它是企业生产计划管理体系中作业层次的计划。物料需求

2、计划最初只是一种计算物料需求的计算器，是开环的，没有信息反馈，后来发展为闭环物料需求计划。一、订货点法早 在 20 世 纪 40 年代初期，西方经济学家就推出了订货点方法的理论，并将其用于企业的库存计划管理。订货点方法的理论基础比较简单，即库存物料随着时间的推移而使用和消耗，库存效益逐渐减少，当某一时刻的库存数可供生产使用消耗的时间等于采购此种物料所需要的时间（提前期）时， 就要进行订货以补充库存。决定订货时的数量和时间即定货点。一般情况下，订货点时的库存量都考虑了安全库存量在内。依据订货点的理论，实际工作中又派生出定量订购和定期订购两种基本方法（已在第九章中介绍）。订货点法是基于以下假设：（

3、 1） 假定库存项目的需求是常数，即需求是连续的，库存消耗是稳定的；（ 2） 对多项库存设定一个固定的安全库存，而不考虑需求的变化与库存项目之间的联系；（ 3） 提前期是常数而不计需求期的变化。在以上假设条件下，订货点法用于库存管理会出现以下问题：（ 1） 订货点法面向的是相互独立的需求项目。即认为库存项目是孤立的，每个项目可独立确定需求量和需求期。这对库存中的某些项目是适宜的。如最终项目产品和备件、备品等， 然而对生产库存，其库存项目主要是原材料、坯料、零件、组件和部件等。它们的需求量和需求期是相互牵制的。订货点方法认为库存项目全部是独立的，自然会导致库存计划与控制上的不合理。（ 2） 定货

4、点法的需求量和需求期是通过对库存历史数据资料预测而得到的。这样，只有当这些规律在未来还会重演的情况下，预测才会有意义。然而，实际情况是不可能的，这种使用历史数据的库存管理方法必然会带来较大的误差。（ 3） 订货点法假定需求是连续的，并按以往的平均消耗率间接地提出需求时间，保证库存在任何时刻都维持在一定水平。一旦库存低于订货点，就立即补充。其订货时间往往较需求时间提前，再加上安全库存，使仓库在实际需求发生以前就有大的存货。（ 4） 为装配成产品，要求部件、组件、零件和原材料等各库存项目的数量必须配套。否则，即使每个基础上的供货率保证，并不能保证总供货率是准确的。例如， 假定各库存项目的供货率为9

5、5%， 则 10 个不同基础上联合供货率只有 0.95 X 0.95=0.9510 P 0.6即60% ,可见按订货点法计划与控制库存，想要在总装时不发生短缺，或者不突击加班，那只是碰巧了。因此， 用再订货点法来处理相关需求问题，是一种很不合理、很不经济和效率极低的方法。它很容易导致库存量过大，需要的物料未到，不需要的物料先到，各种所需物料不配套等问题。订货点法尽管有上述不足，但直到 20 世 纪 60 年代中期还一直被广泛使用。直至 MRP 法的出现，才基本被取代。二、物料需求计划（MRP）物料需求计划系统是专门为装配型产品生产所设计的生产计划与控制系统，它的基本工作原理是满足相关性需求的原

6、理。物料需求计划中的物料指的是构成产品的所有物品，包括部件、零件、外购件、标准件以及制造零件所用的毛坯与材料等。这类物料的需求性质属于相关性需求，其特点是：需要量与需要时间确定而已知；需求成批并分时段，即呈现出离散性；百分之百的保证供应。由于企业中相关需求物料的种类和数量相当繁多，而且不同的零部件之间还具有多层母子”关系,因此这种相关需求物料的计划和管理比独立需求要复杂得多。对于相关需求物料来说，就很有必要采用已 有的最终产品的生产计划作为主要的信息来源，而不是根据过去的统计平均值来制定生产和库存计划 而MRP (物料需求计划)正是基于这样一种思路的相关需求物料的生产与库存计划。(一)与物料需

7、求计划相关的概念在制定物料需求计划中，涉及到一些概念，如独立需求与相关需求，时间分段与提前期等。(1)独立需求：企业外部需求决定库存量项目的称为独立需求，如产品、成品、样品、备品和备 件等。 相关需求：由企业内部物料转化各环节之间所发生的需求称为相关需求，如半成品、零部件 和原材料等。(3)产品结构或物料清单 (Bill of Materials )简称BOM ,如图 所示，其提供了产品全部构成项目 以及这些项目的相互依赖的隶属关系。为依据，如下表例说明。订货批量=50 ,订货提前期=2周物料需求展开表町间分段(周) 记录项目-'123456789需求量40007000035库存量60

8、计划入库0005000050可供货量202020000015计划订单下达50由表可知，采用时间分段记录库存状态，不但清楚地摆明了需求时间，也可大大降低库存。 提前期：不同类型和类别的库存项目，其提前期的含义是不同的。如：外购件：应定义采购提前期，指物料进货入库日期与订货日期之差。MRP 对生产库存的计划与控制就是按各相关需求的提前期进行计算实现的。因此，MRP基本理论和方法与传统的订货点法有着明显的不同，它在传统方法的基础上引入了反 映产品结构的物料清单（BOM）较好地解决了库存管理与生产控制中的难题，即按时按量得到所需的物 料。（二）MRP的原理和逻辑1、MRP的原理1975年美国人约瑟夫

9、奥里奇编写了有关 MRP的权威性专著，他针对订货点法的应用范围，提出了一些对制造业库存管理有重要影响的新观点，他认为： 根据主生产计划（Master Production Schedule MPS ）确定独立需求产品或备件备品的需求数 量和日期。依据物料清单自动推导出构成独立需求物料的所有相关需求物料的需求，即毛需求。由毛需求以及现有库存量和计划接收量得到每种相关需求的净需求量。（4）根据每种相关需求物料的各自提前期（采购或制造）推导出每种相关需求物料开始采购或制造的 日期。净需求量=毛需求量计划接收量现货量（现有库存量）2、MRP的目标（1）及时取得生产所需的原材料及零部件，保证按时供应用户

10、所需产品；（2）保证尽可能低的库存水平；（3）计划生产活动与采购活动，使各部门生产的零部件、采购的外购件在装配要求的时间和数量上 精确衔接。3、MRP的输入信息主生产计划（MPS）企业主生产作业计划，是根据需求订单、市场预测和生产能力等来确定的，它规定在 计划时间内（年、月），每一生产周期（旬、周、日）最终产品的计划生产量。库存状态。其内容如下：当前库存量，计划入库量，提前期，订购（生产）批量，安全库存量。产品结构信息。产品结构又称为零件（材料） 需求明细，如所示。图中以字母表 示部件组件，数字表 示零件，括号中数字表示装配数。从图可见，最高层（0层）的M是企业的最终成品，它是由部件B（一件M

11、产品需用1个B）部件C （每件M产品需用2个C）及部件E （每件M产品需用2个E）11112组成的。依次类推，这些部件、组件和零件中，有些是工厂生产的，有些可能是外购件。如果是外购件, 如图中的E,则不必再进一步分解。第0层第1层第2层第3层当产品结构信息输入计算机后, 层代码概念的引入，是为了简化计算机根据输入的结构关系自动赋予各部件、零件一个低层代码。低MRP的计算。当一个零件或部件出现在多种产品结构的不同层次,者出现在一个产品结构的不同层次上时，该零（部）件就具有不同的层次码。如图 中的部件C既处于1层,也处于2层即部件C的层次代码是1和2。在产品结构展开时，是按层次代码逐级展开, 件处

12、于不同层次就会产生重复展开，增加计算工作量。因此当一个零部件有一个以上层次码相同零（部）时，应以它的最低层代码（其中数字最大者）为其低层代码。图中各零部件低层代码如表所示。一个零件的需求量为其上层（父 项）部件对其需求量之和，图按低层代码在作第二层分解时，每件M直接需要2件C; B需要1件C,因此， 生产1件成品M共需3件C。部件C的全部需要量可以在第二层展开时一次求出， 从而简化了运算过程。表各零部件低层代码4、MRP的工作逻辑件号低层代码M0B1E1C2D3142343114124*开始n=01按时间周期算出所有n（0层根据MPS得出，低层次E层项目的毛需求量口其父项计划订单下达取得）确定

13、n层次t圄由净需求量N（t）r由净需求量值N（n）愉定计划订单入库_*F否计算所有n层零部件在时间周期的计划库存*所侣时问同期异元首1F是确定计划谓单下达用t+1取代所有产品结构层次已分解是结束向下一层分解，计量单位、在计算机中 MRP的计算，是以矩阵的形式展开。MRP的计算是根据反工艺路线的原理，按照主生产计划规定的产品生产数量及期限要求，利用产品结 构、零部件和在制品库存情况，各生产（或订购）的提前期、安全库存等信息，反工艺顺序地推算出各个 零部件的出产数量与期限。由于它采用电子计算机辅助计算，因此具有以下三个主要特点：（1）根据产品计划，可以自动连锁地推算出制造这些产品所需的各部件、零件

14、的生产任务。（2）可以进行动态模拟。不仅可以计算出零部件需要数量，而且可以同时计算出它们生产的期限要求; 不仅可以算出下一周期的计划要求，而且可推算出今后多个周期的要求。（3）计算速度快，便于计划的调整与修正。三、闭环MRP（一）闭环MRP的处理过程基本MRP能根据有关数据计算出相关物料需求的准确时间与数量，对制造业物资管理有重要意义。但 它还不够完善，如没有解决如何保证零部件生产计划成功实施问题；缺乏对完成计划所需的各种资源进行计 划与保证的功能；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。因此，在基本MRP的基础上，引入了资源计划与保证，安排生产、执行监控与反馈等功能，形成闭环的

15、 MRP系统，其处理过程 如图所示。闭环MRP系统的逻辑流程图如下：（二）生产数据库生产数据库的建立，是实施闭环MRP的基础。1、生产数据库的基础数据在生产数据库中组织与管理和基础数据主要有:（1）产品定义数提消耗品等定义为项目。有唯一的定义和数据描述，如：项目号、项目名称、类型（产品、部件、零件、标准件等） 批量、安全库存、提前期（安全提前期）制造或采购代码、存放位置、低层代码、工艺路线号、所用材料标准及价格等。（2）产品结构数据（BOM ）描述产品、部件和零件之间的装配关系与数量要求，这部分在产品结构及 零件清单中作介绍。（3）加工工艺数据。可以分两级建立与维护，即工艺阶段数据和工艺路线数

16、据。制造过程按物流顺序可以划分为若干工艺阶段。工艺阶段数据包括：所在车间、提前期、起止工序、价格（或成本）增值及其他有关数据。工艺路线数据包括：工序号、工序描述、完成该工序的工作中心号、可替代的工作中心号、有无工 装、工装号、工序准备时间、到达工作中心作业或批量的运输时间、工时定额、工序提前期。（ 4） 工作中心（能力资源）数据。能力资源主要指人力资源及设备资源。工作中心数据包括：工作中心号， 工作中心描述，每班可用机器数（或操作人员数）， 工作中心利用率，工作中心效率，每班排产小时数，每天开动班次，工作中心一般排队时间，单位工时成本，单位台时成本和单位时间管理费等。（ 5） 工具数 据 。工

17、 具数 据主 要内 容 是： 工具 号、 工具 名、 工具 描 述、 在工 具库 中的 位置 、工 具 状态、可替代的工具号、工具寿命、已使用的时间累计值和工具寿命计量单位。（ 6） 工厂日历。它是普通日历除去每周双休日、假日停工和其他不生产的日子，并将日期表示为顺序形式而形成。2、产品结构及零件清单（ 1） 产品结构。产品结构列出构成产品或装配件的所有部件、组件、 零件的组成，装配关系和数量要求。制造业一般都有产品结构复杂、品种繁多的特点。许多企业在基本型产品的基础上进行一些更改如增加或减少某些零部件而形成许多变型产品。产品基型少而变型品种多，既能满足社会多方面的需要，又能减轻企业生产的工作

18、量，提高经济效益。为满足设计和生产情况不断变化的要求，适应变型产品增加的趋势，BOM 必须设计得十分灵活，使用户既能从BOM 取得与每种产品相对应的零件清单，又不致在计算机中存贮大量重复的数据。因此 , 在计算机中采用将项目描述与结构描述分开， 产品结构使用单级描述方法，如所 示。图（a）为这两种产品结构在计算机中的存贮方式，图中表示产品A 和 K 的完整结构。由图可见，在计算机中对每种成品、部件只描述其直接下层，即产品结构数据按单级零件清单存贮，每个单级零件清单只出现一次。每种零部件，无论它在多少种产品中出现，在计算机中只存贮一次有关它的信息。如部件D 在多个产品中要使用它，而且在 A 产品

19、中有两处用到C 部件， C 是 由 D 及其他零件组成的。但在描述中，我们只对D 描述一次。若 D 部件的组成有变化，只要改变它在计算机中的单级零件清单，在各产品中它的结构也随之更改。在图 （ a） 中， 项目数据（根段） 的存贮内容如前面有关产品定义数据所述。产品结构数据部分存贮内容为：父项件号、每个子项的件号和需求数量（装配一个父项所需的数量）等。利用以单级清单为基础的产品结构数据，通过程序处理，可以生成不同型式的零件清单来满足生产经营管理的不同要求。（ 2） 零件清单。（ 3） 跟 踪各零部件在哪些上级装配件中使用及使用数量多少的方式。每种处理方式又有不同的输出形式，如展开型清单有以下三

20、种输出形式： 单级展开。即按水平分层顺序分拆一个装配件，求出它的直接组成部分。 层次展开。即按产品、部件的装配形态自上而下分解装配件，直到最基本的零件为止。 综合展开。即按产品汇总列出一个产品所需各种零部件总需要量的清单。类似于展开型零件清单，反查型零件清单也有单级反查、层次反查和综合反查等输出形式。（三）能力需求计划在编制主生产计划时，一般要在总体上进行能力平衡核算，即能力计划工作。但是，对于多品种小批量生产的企业，生产的产品品种，数量每月各不相同，生产能力需求经常变化。当总负荷核算平衡时，每个生产周期、 每个工作中心可能并不平衡。所以还要按较短的时间期、更小的能力范围（如工作中心）进行详细

21、负荷核算与能力平衡，称为能力需求计划。闭环MRP 的能力平衡反映在以下两个层次上：首先，在主生产计划层次需对独立需求物料用到的关键资源进行平衡。只有对关键资源平衡通过后，才进行MRP 的运算。因此，主生产计划层次的能力平衡是先决条件，通常称此能力平衡为粗能力计划（ Rough Cut Capacity Planning ， RCCP ）。其 次 ， 在 MRP 层次需对相关需求中的所有自制物料所要用到的工作中心（ Work Center, WC ） 的能力进 行 平 衡 ， 通 常 称 为 能 力 需 求 计 划 （ Capacity Requirements Planning, CRP ）。 闭 环 MRP 就 是 在 MRP 系统的基础上，加上能力需求计划和执行计划情况的反馈，形成环形回路。闭环MRP 已成为较完整的生产计划与控制系统。能力需求计划处理过程如下：（1） 编制工序进度计划。用倒序编排法或工序编排法，利用订单下达（投入）日期（开工期）、 计划订单入库日期（完工日期）及数量，进行工序进度计划编制。（2）编制负荷图。当所有订单都编制了工序进度计划以后。以工作中心为单位编负荷图，如图 所示。负荷与能力调平。如果大多数工作中心表现为超负荷或欠负荷，而且超欠量比较大，说明能力不平衡。引起能力不平衡的主要原因有：MPS计划不全面，能力数据不准确，提前期