企业资源计划（ERP）原理与应用 -课件 第4、5章 闭环MRP、车间作业管理

第四章闭环MRP1内容提要闭环MRP概述资源需求计划的编制第一节闭环MRP概述时断式MRP的基本假设保证BOM和库存记录文件的数据的完整性所有物料的订货提前期是已知的所有受其控制的物料都要经过库存登记用于构成某个父项的所有子项都必须在下达父项的订货时到齐每项物料的消耗都是间断的第一节闭环MRP概述闭环MRP的提出（20世纪60-70年代）时段式MRP存在的缺陷开环系统，没有考虑企业生产能力和采购能力的限制缺乏反馈机制，无法根据计划实施情况及时对计划进行调整在原有时段式MRP基础上发展成闭环MRP4第一节闭环MRP概述闭环MRP理论认为主生产计划与物料需求计划（MRP）的可行性，要考虑能力的约束，或者对能力提出需求计划，在满足能力需求的前提下，才能保证物料需求计划的执行和实现。在这种思想要求下，企业必须对投入与产出进行控制，也就是对企业的能力进行校检、执行和控制。

闭环MRP特点（相对于MRP）：总生产计划、MPS、MRP均有能力需求计划功能，以保证计划的可行性总生产计划资源需求计划MPS

粗能力计划MRP

能力需求计划（细能力计划）添加有车间作业和采购计划模块，并提供及时的结果反馈和更新6第一节闭环MRP概述7闭环MRP的数据处理逻辑已下达和未下达的生产订单能力需求计划工艺路线工作中心第一节闭环MRP概述“闭环”的含义一是指把生产能力计划、车间作业计划和采购作业计划纳入MRP，形成了一个封闭系统二是指在计划执行过程中，必须有来自车间、供应商和计划人员的反馈信息，并利用这些信息进行计划调整平衡，从而使生产计划方面的各个子系统得到协调统一。计划实施评价反馈第一节闭环MRP概述与能力有关的几个概念工作中心定义：各种生产加工单元（机器、设备和人）的总称。一个工作中心可以是一台设备、一组功能相同的设备、一条生产线、一个班组、一块装配面积工作中心是生产资源的描述，是能力计划的基础，包括设备和人。它不属于固定资产或设备管理的范畴。10工作中心的作用作为平衡任务负荷与生产能力的基本单元运行能力需求计划时以工作中心为计算单元，分析能力需求计划执行情况时以工作中心为单元进行投入/产出分析作为车间作业分配任务和编排详细生产进度的基本单元派工单是按每个工作中心来说明任务的优先顺序的作为计算加工成本的基本单元计算零件加工成本，是以工作中心数据记录中的单位时间费率乘以工艺路线数据记录中占用该工作中心的时间定额得出的工作中心数据基础数据：代码、名称、每天班次、每班工人数、设备数量、是否为关键工作中心产能数据：产能是指工作中心的生产能力，一般通过历史数据统计得到。可用一定时间内完成的工作量即产出率表示。通常用标准工时做单位。计算方法：C=T*U*ET（可用时间）=每日工作班数*每班工作小时U（利用率）E（效率，每工时可用于生产的时间）成本数据：每小时在工作中心发生的费用，包括人员工资、能源费用、辅助材料（如润滑油）耗用、设备折旧、设备维修等12工作中心的利用率和效率

利用率：

利用率＝实际直接工作小时数计划工作小时数

利用率是统计平均值，通常＜100%

效率：

由于设备检修或故障、缺料、缺勤等原因造成的停工

说明实际消耗工时/台时与标准工时/台时的差别

效率＝完成的标准定额小时数实际直接工作小时数

工人技术水平、定额准确程度不同，＜、＝、＞100%工作中心数据清单示例14工作中心的定义与维护定义工作中心是一项细致的基础工作，定义工作中心的关键是确保工作中心的划分与管理本企业所需的控制程度及计划能力相适应。对可能形成瓶颈工序的工作中心必须单独标识同一型号的设备若新旧程度不同并影响工作效率时应有所区别，不要划分为一个工作中心对工艺路线中的外协工序，要将相应的外协单位作为一个工作中心来处理工作中心的数据应尽量减少变更。但有时变更是必要的，如新的工艺路线、生产过程以及对效率和利用率的调整。关键工作中心决定产品或零部件产量和速度的工作中心特征：对工人技术要求高多个工艺路线的交叉点昂贵的专用设备受场地、成本等约束短期内难以增加能力作用：用于粗能力需求计划16

工艺路线定义：物料加工和装配的工序顺序。工艺路线说明了每道工序使用到的工作中心、工序时间定额。工艺路线是计划文件，不是工艺文件，它不说明加工的技术和操作要求，主要说明加工过程中的工序顺序和生产资源等计划信息。作用：计算加工件的提前期，提供MRP的计算数据：销售部门可据以洽谈交货期提供能力需求计划（CRP）的计算数据：根据工作中心的定额小时及工序的开始完工日期计算工作中心负荷提供计算加工成本的标准工时数据跟踪在制品（WIP）是车间作业计划的依据17工艺路线报表基本内容工序工序名称编号

下料车削热处理磨削电镀检验010010203006010020529000108015

锯床车床电炉磨床

(外协)

质检名称

工作中心准备标准时间

(小时)

加工机器0.51.01.21.0------0.251.25---2.00---0.10------5.00---------102030405060传送时间(天)工人数准备加工1121----1111--11.01.01.01.010.0---排队时间(天)

1.01.02.03.0---1.0外协费(元)200.00物料号：11100物料名称：C(工时)(台时)生效日期：921014失效日期：960430工艺路线与提前期物料号：11000物料名称：C数量：1010下料20车削30热处理40磨削50电镀60检验外协10天开始日期 加工提前期 完成日期1+1.25X101.2+51+2.0X10QQQQQMMMMMM准备＋加工时间QM排队时间传送时间工艺路线的准确性要求及其校正工艺路线的准确性要求在98%以上计算每周下达到车间的工艺路线数和工长回报的错误路线数，可得工艺路线的准确度。实践中，MRP投入运行之前的一个极大障碍就是校正工艺路线：工艺路线的建立和维护和物料清单一样，由工程设计部门负责建立和维护，由生产部门使用。工程设计部门应经常比较实际工作和工艺路线的执行情况，对生产过程进行详细审核。工长应根据派工单随时报告所发现的错误，工艺路线的变更，由工程设计部门和生产部门协商进行。第二节资源需求计划资源需求计划概念针对中长期计划（如总生产计划或生产计划大纲）对资源进行评估的工具，确定现有人员、设备等资源是否满足中长期计划的需要。如果资源不足，则需要通过购买设备、招聘人员或者调整计划等措施保证中长期计划的可行性。有时也称为“资源能力平衡”。22

资源需求计划步骤建立资源清单（BillofResource，BOR）BOR记录了生产一单位项目或产品族所需资源（如材料、工人工时、设备台时、收入、利润等）的产能。根据总生产计划，计算资源需求若超载，则需要平衡需求与能力2324第三节粗能力计划概念粗能力计划（Rough-cutCapabilityPlanning,RCCP）是指为了保证主生产计划MPS的可行性而计算关键工作中心（瓶颈资源）负荷并进行能力平衡的一种能力需求计划依据：约束理论/木桶理论25

关键工作中心

经常满负荷的设备，经常加班加点

需要熟练技术工人，不能任意替代或随时招聘

工艺独特的专用设备，不能替代或分包

设备昂贵且不可能及时增添

受成本或生产周期限制，不允许替代瓶颈工序计算方法第一种：以总体产能比率计算计算过程：估算每单位产品所需关键工作中心的工时，利用历史资料求出各关键工作中心占总关键资源用时的比率根据MPS计算出每个时段所需关键工作中心的工时（负荷）根据各关键工作中心所占用时比率将负荷分配到每个关键工作中心进行能力平衡

特点：最简单，但MPS产品比较稳定(需要考虑历史数据的可用性)27总体产能比率法示例估算每单位A、B、C产品需要关键工作中心工时分别为1.6、6.07和5.04小时关键工作中心为WC00A和WC00B，根据历史数据计算它们的负荷比率为34%和66%计算各关键工作中心负荷例如：第1周，总负荷=1.6*25+6.07*0+5.04*72=403，则WC00A的负荷为403*34%=137，WC00B负荷=403*66%=266计算各关键工作中心额定能力，得出能力数据做粗能力需求计划（以图表形式表示），必须对第1、3、7周进行能力平衡2829关键工作中心能力数据3031第二种：资源清单法计算方法：根据产品结构树和工艺路线得出关键工序资源清单（BOR）根据BOR和MPS计算关键工作中心每时段负荷进行能力平衡特点：比较准确但需要计算时间较长32BOM资源清单法算例MPS33工艺路线34资源清单关键工作中心负荷表35第五章车间作业管理36第一节车间作业管理概述车间作业管理定义车间作业管理（ProductionActivityControl，PAC）是在MRP所产生的加工制造订单（自制零部件生产计划）基础上，根据交货期前后和生产优先级选择原则以及车间生产资源（如设备、人员、物料可用性、加工能力等），将生产计划以订单的形式下达给适当的车间。车间作业管理（ShopFloorControl，SFC）处于ERP的计划执行与控制层，其管理目标是按MRP的要求，按时、按质、按量与低成本地完成加工制造任务。38第一节车间作业管理概述车间管理的方法与企业生产类型有关车间作业生产（Jobshopmanufacturing）：又叫间歇生产

，多品种小批量的生产，生产任务以批量按订单方式下达。重复生产（Repetitivemanufacturing）：批量流水生产车间作业管理。39第一节车间作业管理概述对于车间作业生产：用加工订单、各工序任务分解单、生产准备清单、工具单等进行各工序作业的管理通常采用“推式系统”的管理方法－前序推动后序进行生产对于重复生产：用生产卡、搬运卡、库存倒冲法、在制品储备定额进行管理通常采用“拉式系统”的管理方法－后序向前序提出要求40第一节车间作业管理概述车间作业管理的特点只是执行计划，不生成新的计划只控制工序的优先级不改变车间作业单的优先顺序只是妥善地利用已有的资源，不能再得到新的资源作为分析和改进计划的依据，信息反馈非常重要第一节车间作业管理概述车间作业管理的主要内容按MRP（或FAS）计划生成车间任务生成各工作中心的加工任务（派工单）与进行作业排序下达生产指令、进行生产调度、生产进度控制、生产作业控制以及能力的投入产出控制在制品管理统计分析42车间作业管理步骤1.核实MRP产生的计划订单MRP为计划订单规定了计划下达日期,但对真正下达给车间,这仍然是一个推荐的日期。虽然这个订单是需要的,并且作过能力计划,但这些订单在生产控制人员正式批准下达投产之前,必须检查物料、能力、提前期和工具的可用性。作为生产控制人员要通过计划订单报告、物料主文件和库存报告、工艺路线文件、工作中心文件、工艺装备或专用工具文件，以及工厂日历来完成以下任务:确定加工工序；确定所需的物料、能力、提前期和工具;确定物料、能力、提前期和工具的可用性;解决物料、能力、提前期和工具的短缺问题。432.给车间下达生产订单生产订单通常以报表形式给出，也称为车间文件。生产订单通常包括：下达的车间名称、需要加工的物料代码和名称、需求量、开工日期、完工日期等443.给工作中心下达派工单派工单是指根据下达的生产订单和工艺路线文件对车间各工作中心形成的物料加工说明文件，包括某时段内该工作中心的加工任务。当同一工作中心在同一时段接受了多份生产订单，则还需要包括各任务的优先顺序。4546派工单示例工作中心：8513名称：车床日期：自2001/05/04至2001/05/31物料号物料名称加工单号日期开始完成定单剩余时间准备加工上工序工作中心下工序工作中心工序号需用完成数量正加工的工件已到达的工件将到达的工件7583188501DC01087010982050202001050401050401050601050401050601050910281028860186030.2161.015.05188816877F

G0112001376402040300105060105070105120105070105070105130.20.110.05.084208510入库852337414757761021530422MRPT01501012410134701432251010030152010300105100105110105300105120105120105310105120105170106050105180105200105280.10.10.50.28.03.030.010.071007200730082008200853283008300．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．派工单示例4.生产作业控制对生产进度情况进行监视、控制与调整（见第三节）。48第二节作业排序作业排序概念作业排序是对某机器或加工中心决定哪个作业首先开始进行的过程。在许多情况下，可能会有几项不同的工作，如几种不同的工件，要在一台或一组设备上加工，每种工件都有各自的加工时间和交货期。由于这些工件不能同时在一台设备上加工，只能按照一定的顺序依次加工，作业排序就是寻求合适的方法来解决这些工件的加工顺序问题。在确定各个工件在设备上加工的先后顺序之后，再给定一个加工开始时间和结束时间，就构成了一个完整的作业计划。

49排序目标满足顾客的交货期；

最小化作业提前期；

最小化响应时间；

最小化作业完成时间；

设备或劳动力利用的最大化；

最小化在制品库存；最小化准备时间和成本

；50排序优劣绩效考评指标作业流动时间。作业流动时间是指作业从到达工作地开始到加工完毕运离工作地的时间长度。它包括实际加工时间、等候加工时间、中间各操作之间搬运时间以及设备故障和质量问题造成的中断时间。一组作业平均流动时间等于作业总时间除以作业数。作业延期时间。是指实际完成时间与预定交货期之差。该指标评价的是作业计划满足顾客交货期的能力。平均作业数。一组作业的平均作业数计算式为：平均作业数=作业总流动时间/时间跨度。时间跨度是第一个作业开始时间到最后一个作业完成的时间段

51排序规则先到先服务准则

（FCFS，First-Come，First-Served）

后到先服务准则

（LCFS，Latest-Coming，First-Served）

最短作业时间准则（SOT，ShortestOperatingTime）：所需加工时间最短的作业优先开始，然后是加工时间第二最短的，如此等等。该规则也常常称为最短加工时间规则（SPT，ShortestProcessingTime）最长作业时间规则（LPT，LongestProcessingTime）最早交货期规则（EDD，EarliestDueDate）

52剩余松弛时间最小规则（STR，SlackTimeRemaining）:剩余松弛时间STR是指从当前时间起距离交货期所剩余时间减去剩余的作业时间所得的差值。STR最短的作业最先进行。STR=（交货期—当前时间）—剩余作业时间

最小临界比规则（SCR，SmallestCriticalRatio）：最小临界比和STR规则类似，但采用比率形式，以利于作业计划绩效评估。临界比最小的作业最先进行。其计算公式为：CR=交货期剩余时间/剩余作业时间=（交货期—当前时间）/剩余作业时间随机规则

53排序例子假定第一个作业开始时间为0（9月1日开始），下一个作业开始时间是上个作业的完成时间。下面依次用这些规则进行排序。

5455FCFS，First-Come，First-Served56EDD，EarliestDueDate57STR，SlackTimeRemaining58SCR，SmallestCriticalRatio59SPT，ShortestProcessingTime60单台机器的排序问题

n个工件全部经由一台机器处理

J1J2J3Jn机器到达系统工件的集合离开系统（机器）

为实现任务总等待时间最短的目标，保证尽可能多的对象早日加工出来，加速资金周转，只需根据最短加工时间准则对加工对象排序即可。n项任务在两台机器的排序问题

n个工件都必须经过机器1和机器2的加工，即工艺路线是一致的。

机器1到达系统工件的集合离开系统（机器）J1J2J3Jn机器2两台机器排序的目标使最大完成时间（总加工周期）Fmax最短。多台机器排序的目标一般也是使最大完成时间（总加工周期）最短。Fmax时间

机器AB在机器A上的作业时间总加工周期两台机器排序问题的算法实现两台机器排序的最大完成时间最短的目标，优化算法就是著名的约翰逊法：选出最短加工时间i*，若最短加工时间有多个，任选1个若i*出现在机床1，它对应的工件先安排加工，否则放在最后安排，安排后划去该工件,重复上两个步骤，直到所有工件都排序完毕。

约翰逊法适用的条件是：n个工件经过二、三台设备（有限台设备）加工，所有工件在有限设备上加工的次序相同。约翰逊法求解步骤列出所有工件在两台（有限台设备）设备上的作业时间。找出作业时间最小者。如果该最小值是在设备1上，将对应的工件排在前面，如果该最小值是在设备2上，则将对应的工件排在后面。排除已安排好的工件，在剩余的工件中重复步骤(2)和(3)，直到所有工件都安排完毕。65例：某一班组有A、B两台设备，要完成5个工件的加工任务。每个工件在设备上的加工时间如下表所示。求总加工周期最短的作业顺序。工件在两台设备上的加工时间工件编号J1J2J3J4J5设备A36715设备B28643解：由约翰逊法可知，表中最小加工时间值是1个时间单位，它又是出现在设备A上，根据约翰逊法的规则，应将对应的工件4排在第一位，即得：

J4-*-*-*-*

去掉J4，在剩余的工件中再找最小值，不难看出，最小值是2个时间单位，它是出现在设备B上的，所以应将对应的工件J1排在最后一位，即：

J4-*-*-*-J1

再去掉J1，在剩余的J2、J3、J5中重复上述步骤，求解过程为：

J4-*-*-J5-J1

J4-J2-*-J5-J1

J4-J2-J3-J5-J1

当同时出现多个最小值时，可从中任选一个。最后得J4-J2-J3-J5-J130AB0316922175323302717J1-J2-J3-J4-J5

A36715B2864326AB(b)J4-J2