第五章 物料需求计划与制造资源计划

第5章物料需求计划与制造资源计划5.1MRP的产生与发展传统的库存控制方法是定货点法，要根据物料的需求情况来确定订货点和订货批量。这类方法适合于需求比较稳定的物料。然而，在实际生产中，随着市场环境发生变化，需求常常是不稳定的、不均匀的，在这种情况下使用订货点法便暴露出一些明显的缺陷。订货点法适合于具有独立需求特点（即外生需求）的物料。实际生产中，不仅要解决满足外生的需求库存控制问题，而且要满足相关需求特点（即内生需求）的库存控制要求。订货点法之所以有这些缺陷，是因为它没有按照各种物料真正需要的时间来确定订货日期。于是，人们便思考：怎样才能在需要的时间，按需要的数量得到真正需要的物料？从而消除盲目性，实现低库存与高服务水平并存。5.1MRP的产生与发展MRP(MaterialRequirementsPlanning)是当时库存管理专家们为解决传统库存控制方法的不足，不断探索新的库存控制方法的过程中产生的。物料需求计划是指根据产品结构各层次物品的从属和数量关系，以每个物品为计划对象，以完工时期为时间基准倒排计划，按提前期长短区别各个物品下达计划时间的先后顺序，是一种工业制造企业内物资计划管理模式。最早提出解决方案的是美国IBM公司的Dr.J.A.Orlicky博士，他在60年代设计并组织实施了第一个MRP系统。5.1MRP的产生与发展1、MRP的基本思想根据产品出产计划倒推出相关物料的需求产品需求数量和需求日期产品装配数量和装配日期零部件投入数量和投入日期制造资源的需要数量和需要时间零部件出产数量和出产日期

计划执行图MPR的处理逻辑5.1MRP的产生与发展围绕物料转化组织制造资源，实现按需要准时生产

产品出产数量和时间→零件及数量→出产时间和投入时间→物料投入时间和需求量解决从独立需求到相关需求的分解问题

（相关需求与独立需求之间的关系：相关需求最终由独立需求完成）5.1MRP的产生与发展2、MRP的几个发展阶段MRP阶段六十年代初发展起来的MRP仅是一种物料需求计算器，它根据对产品的需求、产品结构和物料库存数据来计算各种物料的需求，将产品出产计划变成零部件投入出产计划和外购件、原材料的需求计划，从而解决了生产过程中需要什么，何时需要，需要多少的问题。它是开环的，没有信息反馈，也谈不上控制。闭环MRP（Closed-loopMRP）阶段闭环MRP是一种计划与控制系统。它在初期MRP的基础上补充了以下功能：编制能力需求计划；建立了信息反馈机制，使计划部门能及时从供应商、车间作业现场、库房管理员、计划员那里了解计划的实际执行情况；计划调整功能。5.1MRP的产生与发展MRPII阶段MRPII(ManufacturingResourcesPlanning)在80年代初开始发展起来，是一种资源协调系统，代表了一种新的生产管理思想。它把生产活动与财务活动联系起来，将闭环MRP与企业经营计划联系起来，使企业各个部门有了一个统一可靠的计划控制工具。它是企业级的集成系统，它包括整个生产经营活动：销售、生产、生产作业计划与控制、库存、采购供应、财务会计、工程管理等。ERP（EnterpriseResourcePlanning）阶段进入90年代，MRPII得到了蓬勃发展，其应用也从离散型制造业向流程式制造业扩展，不仅应用于汽车、电子等行业，也能用于化工、食品等行业。随着信息技术的发展，MRPII系统的功能也在不断地增强、完善与扩大，向企业资源计划（ERP）发展。5.2MRP的基本原理5.2.1MRP的基本逻辑MRP的基本思想是由产品的交货期展开成零部件的生产进度日程与原材料、外构件的需求数量和需求日期，即将主生产计划转换成物料需求表，并为编制能力需求计划提供信息。5.2MRP的基本原理主生产计划每一项采购件的建议计划需求数量订货日期和到货日期每一项加工件的建议计划需求数量开始日期和完工日期库存信息物料需求计划划MRP物料清单我们要制造什么？我们需要什么？我们有什么？采购供应计划生产作业计划MRP的基本逻辑5.2MRP的基本原理5.2.2MRP的主要输入信息MRP的输入主要有三个部分：主生产计划（或产品出产计划，MPS）物料清单（产品结构文件，BOM）库存状态文件。5.2MRP的基本原理产品结构文件（BillofMaterials），又称为物料清单，反映了产品的组成与结构信息，也就是说明了是由哪些物料构成的，需要多少物料，是如何制造出来的。可以用产品结构树直观地表示出来。产品结构层次的多少随产品的不同而不同，层次越多，管理和计划就越复杂。利用BOM可以准确地计算相关需求的信息。其中所包含的物料可分成二类：一类是自制项目，另一类是采购项目（包括所有的原材料、外购件和外协件）。MRP展开后，自制项目的物料需求计划便形成相应的生产作业计划，采购项目的物料需求计划形成相应的采购供应计划。5.2MRP的基本原理滑条拉手滚子抽屉锁箱体图三抽屉文件柜组成5.2MRP的基本原理图三抽屉文件柜结构树LK=3周LH=2周LM=3周LE=1周LG=2周LD=3周文件柜A柜体组件B(1)锁D(1)LB=1周1层LA=1周3层2层0层LC=2周LF=4周抽屉组件C(3)滑条F(6)柜体E(1)屉体G(1)手柄H(1)滚珠M(2)LJ=3周钢材J(20kg)钢材K(5kg)5.2MRP的基本原理在产品结构文件中，各个元件处于不同的层次。每一层次表示制造最终产品的一个阶段。通常，最高层为零层，代表最终产品项；第一层代表组成最终产品项的元件；第二层为组成第一层元件的元件……，依此类推。最低层为零件和原材料。可以用产品结构树直观地来表示。5.2MRP的基本原理5.2.3MRP的处理过程基本步骤：准备MRP处理所需的各种输入，将MPS作为确认的生产订单下达传给MRP，然后根据产品的BOM，从第一层项目起，逐层处理各个项目直至最低层处理完毕为止。5.2MRP的基本原理1、计算项目总需要量，表示物料在t周期预计需求量，由主生产计划量或根据该物料的直接父项计算汇总得来，并保持时间上一致。总需要量=父项计划发出订货量×BOM表中的单位需求量预计到货量，表示已订购或已生产，预计在计划周期t内到货入库的物料数。它来源于正在执行中的采购订单或生产订单。5.2MRP的基本原理现有库存（可用库存），表示在满足本期需求量后，剩余的可供下一个周期使用的库存量。第t期现有库存=第t-1期现有库存+第t期预计到货量-第t期总需要量净需要量，当现有库存量不够满足当期总需求量时，其短缺部分就转化为净需要量。计划发出订货量，在数量方面，一般净需要量就是生产批量或订货批量，但考虑到生产的经济性及其他生产约束条件，需要按批量规则将净需求量调整为生产批量或订货批量。在时间方面，计划发出订货量要按净需要量前推一个提前期。5.2MRP的基本原理实际产品对应有多种多样的产品结构树：同一零部件分布在同一产品结构树的不同层次上、同一零部件分布在不同产品结构树的不同层次上。例AB(1)C(2)D(3)0层1层2层C(2)LT=2LT=2LT=1同一零部件分布在同一产品结构树的不同层次上LT=15.2MRP的基本原理物料D的需求计划如何安排？5.2MRP的基本原理5.2MRP的基本原理2、MRP的计划因子在进行MRP计算时，会涉及到若干称为计划因子的参数，这些计划因子在整个MRP的运算过程中起着重要作用。（1）计划期与计划周期。计划期是指相临两次MRP计算的时间间隔，它是由若干个称为计划周期的小时间段组成。计划周期长度的大小反映了MRP的细致程度，并与整个计算工作量成反比，一般长度取一周。一般计划期长度应大于或等于产品的最长生产周期（还采购周期或外协周期）。5.2MRP的基本原理（2）提前期（LeadTime）。提前期指一个物料项目从投料开始到入库可供使用为止的时间间隔。采购件的提前期：从发出采购订单开始，经供应商供货、在途运输、到货验收、入库所需的时间。自制件提前期：从订单下达开始，经过准备物料，准备工具、工作地和设备，加工制造，直到检验入库所需的时间。因此，自制件提前期是产品及其零部件在各工艺阶段投入的时间比出产时间提前的时间。5.2MRP的基本原理（3）批量规则。在实际生产中，为节省订货费或设备调整准备费，需要确定一个最小批量。也就是说，在MRP处理过程中，计算出的计划发出订货量不一定等于净需要量。增大批量就可以减少加工或采购次数，相应地将减少订货费或设备调整费，但在制品库存会增大，要占用更多的流动资金。而批量过小，占用的流动资金减少，但增加了加工或订货费用。因此，必须有一个合理的批量。由于产品结构的层次性，使得批量的确定十分复杂。各层元件都有批量问题，一般仅在最低层元件订货时考虑批量。5.2MRP的基本原理逐批订货量法，又叫直接批量法。这种策略规定净需要量是多少，批量就取多少，完全按照物料的净需求决定订货量。该方法简单易用，可以避免投入过多而引起的在制品积压。缺点是加工或采购次数多，不便于组织生产。固定批量法。每次的订货间隔期不同，但订货量固定不变。通常适用于那些订货量受生产条件限制及运输或包装限制的物料。5.2MRP的基本原理固定周期批量法。指以固定的时间间隔，以物料的净需求量为依据计算出的订货批量。这种批量大小随物料净需求的变化而变化，订货间隔期一般由用户根据经验设定。周期12345678910净需求15253510151525预计入库量404555每3周发出一个订单，订单批量等于未来3周内净需求的和。5.2MRP的基本原理经济订货批量法/经济生产批量法最大零件-周期收益（MaximumPart-PeriodGain,MPG）法MPG法的思想由来：当把某周(t)的需求D(t)，合并到相对t的第1周一起订货时(如第1周有需求)，可以节省一次订货费S，但却增加了维持库存费(t-1)·D(t)·H。只要(t-1)·D(t)·H＜S，即(t-1)·D(t)＜S／H，就可将D(t)合并到第1周一起订货。第1周是相对ｔ周而言的。

D1D2D2若1×D2×H<S,合并到第1周订货合算

123456

周次

若2×D3×H<S,合并到第1周订货合算若3×D4×H<S,合并到第1周订货合算D3D4DDDD3D4周次

5.2MRP的基本原理(t-1)·D(t)越小，则合并订货越合算。(t-1)·D(t)单位为“零件－周期”；将一种零件提前1周订货为一个“零件－周期”。MPG法步骤如下：①从MRP计算出的净需求表中，挑选最小的“零件－周期”对应的净需求；②将相应的净需求合并到该周前面有净需求的周一起订货；③合并后，若所有的“零件－周期”值均大于S／H，停止；否则，转步骤①。5.2MRP的基本原理例：已知，S＝300元，H＝2元／件·周，零件净需求如下表所示。计算(S／H)＝150件·周。用MPG法求订货批量的过程。周期123456789101112净需求101015207018025027023040010零件净需求5.2MRP的基本原理周次最小零件周期移动次数12345678910111201234

51020205070180101015207018025027023040010200152070180250270230400102003507018025027023040010200350701802502702305000200350701802502702800005500070180250270280000期初库存期末库存55453520701802502702805010104535200000050101005.2MRP的基本原理求出订货安排之后，可按下式计算总费用：总费用CT＝CR＋CH

＝kS+0.5H(Qs+Qf)式中：CR─总订货费；CH─总维持库存费；k─订货次数；Qs─i周期初库存量；Qf─i周期末库存量。对于本例，CR＝6×300＝1800元，CH＝0.5×2(55＋45＋45＋35＋35＋20＋20＋70＋180＋250＋270＋280＋50＋50＋10＋10＋10＋10)＝1445元CT＝1800+1445=3245元5.2MRP的基本原理（4）安全库存。设置安全库存是为了应付不确定性，防止生产过程产生缺料现象，避免造成生产或供应中断。尽管MRP处理的是相关需求，仍有不确定性。比如，不合格品的出现，外购件交货延误，设备故障，停电，缺勤等。因而，相关需求也有安全库存问题。但MRP认为，只有对产品结构中最低层元件或原材料设置安全库存才是必要的。安全库存的引入将对净需要量的计算产生影响。E2FFEDCA2F2FFEDCBFED产品A、B的结构树5.2MRP的基本原理3、MRP计算举例某工厂批量生产家用电器，产品系列中有A、B两种产品，其结构树如图所示。表是从库存管理子系统得到的产品A、产品B及所属物料的库存记录数据。表是该厂主生产计划的有关部分。试制订每项物料在计划期的MRP计划。2E5.2MRP的基本原理产品A、B的库存记录物料项目批量规则期初可用库存量提前期A直接批量502B直接批量602C直接批量401D直接批量301E固定批量20003301F固定批量2000100015.2MRP的基本原理主生产计划周期91317产品A1250850550产品B460360560部件D250250330零件E4004303805.2MRP的基本原理MRP计划表项目周期4567891011A总需求量1250可用库存量5050505050500净需求量1200计划交货量1200计划投入量1200B总需求量460可用库存量6060606060600净需求量400计划交货量400计划投入量4005.2MRP的基本原理项目周期4567891011C总需求量1600可用库存量404040400净需求量1560计划交货量1560计划投入量1560D总需求用库存量3030300000净需求划交货划投入+BAC5.2MRP的基本原理项目周期4567891011E总需求量153012002800250400可用库存量3303308001600800550150净需求量12004001200计划交货量200020002000计划投入量200020002000D2A+B1530-3302000-12005.2MRP的基本原理项目周期4567891011F总需求量15304320800250可用库存量10001000147001200950净需求量5302850800计划交货量200028502000计划投入量200028502000D2C+D2BD1530-10002000-5305.3能力需求计划能力需求计划（CapacityRequirementsPlanning,简称CRP）是对物料需求计划所需能力进行核算的一种计划管理方法。MRP系统中，能力需求计划系统根据系统提供的基础数据，把所有物料项目的计划订单换算成相应的对各种资源的需求量，产生能力需求数据和比较报表提供给计划人员，让计划人员判断MRP计划的可行性。5.3能力需求计划4.3.1工作中心及其能力1、工作中心[工作中心]是各种生产或加工能力单元和成本单元的统称，它可以是一台功能独特的设备、一组功能相同的设备、一条生产线、成组生产中的成组单元、由若干工人组成的班组等。[工作中心与成本中心]由于工件经过每一个工作中心时都要发生费用，产生成本，所以工作中心与成本中心有一定的联系。[工作中心的作用]工作中心是平衡负荷和能力的基本单元，是车间分配作业任务和安排详细季度计划的基本单元，是车间作业计划完成情况的数据采集点，是计算加工成本的基本单元。5.3能力需求计划2、工作中心能力的定义工作中心能力＝可用机器数或人数×每日工作班次×每班可用的工作小时×工作中心平均效率×工作中心利用率其中，可用机器数或人数是指对能力起限制作用的机器数或人数。工作中心利用率＝实际投入工时/计划工时工作中心效率＝完成定额工时/实际投入的工时完成定额工时＝生产的产品数量×按工艺路线计算的定额工时5.3能力需求计划5.3.2编制能力需求计划所需的数据已下达车间的订单MRP计划订单工艺路线文件车间日历工作中心文件5.3能力需求计划5.3.3能力需求计划的编制5.3能力需求计划5.3.4能力需求计划的分析如果工作中心的能力和负荷不平衡，再加上MRP系统并不能自行平衡，调整工作必须由计划人员人工完成。主要调整方式为：安排加班调整MRP计划。将某项计划提前、用购买件代替自制件、合并某些订单、修改订单数据、合同外包等。调整工作中心能力。改善工作中心的利用率和效率、采用替代工艺路线、外协加工、增添设备、重新分配劳动力等。5.4从MRP到MRPⅡMRP实现了物料信息集成企业常遇到的问题：产供销脱节MRP系统的提出解决了产供销脱节的问题，实现了物料信息的集成。通过产品结构树，即物料清单，将处于顶层的销售业务处理对象，处于最底层的供应业务处理对象，及中间的生产业务处理对象的物料信息集成起来。经营计划总帐能力需求计划编制粗能力计划MRPII物料清单主生产计划生产计划车间作业计划库存管理应收帐作业统计与控制应付帐采购外购计划可行否YN销售计划5.4从MRP到MRPⅡMRPII的管理特征1、计划的一贯性与可行性。MRPII是一种计划主导型的管理模式，计划由粗到细逐层优化，始终与企业经营战略保持一致，加上能力的控制，使计划具有一贯性、有效性和可执行性。2、实现了物流与资金流的信息集成。MRPII中包含有成本会计和财务功能，可以由生产活动直接产生财务数据，保证生产和财务数据的一致性。5.4从MRP到MRPⅡ3、MPRII统一了企业的生产经营活动营销部门生产部门采购部门财务部门技术部门4、集成－MRPII的精髓。MRPII是企业管理集成思想与计算机、信息技术相结合的产物。5.5从MRPII到ERPEnterpriseResourcePlanning(ERP),是GarterGroupInc.于1990年初提出的一个概念，它通过一系列的功能标准来界定ERP系统的。一般认为，ERP是在MRPII基础上发展起来的，以供应链管理思想为基础，以先进计算机及网络通信技术为运行平台，能将供应链上合作伙伴之间的物流、资金流、信息流进行全面集成的管理信息系统。ERP面向企业供应链的管理，可对供应链上的所有环节有效地进行管理，把客户需求和企业内部的制造活动、以及供应商的制造资源整合在一起，体现了完全按用户需求制造的思想。5.5从MRPII到ERP从管理功能看，在ERP中增加了一些功能子系统：试验室管理、流程作业管理、配方管理、管制报告等。ERP能很好地支持和管理混合型制造环境。ERP加强了实时控制。在软件方面，要求ERP具有图形用户界面、支持关系数据库结构、客户机/服务器体系、面向对象技术、开放和可移植性、第四代语言(4GL)和用户开发工具等。5.5从MRPII到ERP1、ERP的结构德国SAP公司的ERP软件产品--R/3系统：财务会计模块，它可提供应收、应付、总帐、合并、投资、基金、现金管理等功能。管理会计模块，它包括利润及成本中心、产品成本、项目会计、获利分析等功能。资产管理模块，具有固定资产、技术资产、投资控制