能力需求计划能计算哪些负荷

【任务】

生管人员王宏根据2月份的自行车的销售预测200辆和已经接到的天津清华有限公司100辆自行车的销售订单去组织生产，并安排主生产计划。计划调整确认后，将生产计划派工给生产车间1完成，该车间生产自行车的关键资源是人力，生产车间1现有工人5人，每人每天是8小时产能，每生产一辆自行车耗用1小时产能。如何利用ERP系统中的能力需求计划系统实现生产能力与资源的最佳配置？

【任务分析】

本实验涉及生产能力的计算，根据工作中心是关键工作中心还是一般工作中心分为粗能力计算和细能力计算。该任务中涉及的生产车间1是关键中心，因此我们只需要做粗能力计算。

【知识点链接】

一、能力需求计划的定义

能力需求计划(Capacity Requirements Planning，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。具体地讲，CRP就是对各生产阶段和各工作中心(工序)所需的各种资源进行精确计算，得出人力负荷、设备负荷等资源负荷情况，并做好生产能力与生产负荷的平衡工作。

MRP是在资源无限的条件下编制的，该计划是否可行，还要进行分析。分析的主要内容是确定是否有足够的物料和生产能力。如果有物料，可是没有足够的生产能力，则无法完成原有的生产指标。反过来，如果有足够的生产能力，但没有必需的物料，生产能力也只好闲置起来停工待料。

CRP旨在通过分析比较MRP的需求和企业现有生产能力，及早发现能力的瓶颈所在，从而为实现企业的生产任务而提供能力方面的保障。

CRP可解决以下3个问题：

(1)MRP涉及的物料经过哪些工作中心加工？

(2)这些工作中心的可用能力是多少？这些工作中心在计划展望期中各计划周期的可用能力是多少？

(3)MRP涉及的物料在各工作中心的负荷是多少？这些物料在各工作中心、各计划周期的负荷又是多少？

能力需求计划一般分为两级：粗能力需求计划和细能力需求计划。前者主要用于编制生产计划大纲或主生产计划，它将主计划转换成相关的工作中心能力的需要。粗能力计划忽略了一些基本的信息，目的是简化和加快能力计划的处理过程。另外，粗能力计划仅对生产计划所需的关键工作中心的能力作一简单的估算，给出能力需求的概貌。细能力计划则是依据MRP的输出，并结合生产制造信息，对工作中心的能力进行详尽的需求分析，计算出人员负荷和设备负荷，进行瓶颈预测，调整生产负荷，做好生产能力与人力、设备负荷的平衡工作。一方面能充分利用人力与设备；另一方面，可以减少产品的加工等待时间，缩短生产周期，为生产人员提供能力。表2-6-1列出了粗能力计划与能力需求计划的区别。

表2-6-1 粗能力计划与能力需求的计划的区别

二、CRP的分类

ERP的CRP可分为无限能力计划和有限能力计划两种。

1.无限能力计划

无限能力计划是指不考虑生产能力的限制，而对各个工作中心的能力与负荷进行计算，得出工作中心的负荷情况，产生能力报告。当负荷大于能力时，对超负荷的工作中心进行负荷调整，采取的措施有加班、转移负荷工作中心、采用替代工序、外协加工或直接购买。若这些措施都无效，只有延长交货期或取消订单。

这里所说的无限能力只是暂时不考虑能力的约束，尽量去平衡与调整能力，发挥最大能力，或进行能力扩充，目的是为了满足市场的需求。

现行的多数ERP均采用这种方式，这也体现了企业以市场为中心的战略思想。

2.有限能力计划

有限能力计划是指工作中心的能力是有限的，计划的安排按照优先级进行。先把能力分配给优先级高的物料，当工作中心负荷已满时，优先级低的物料被推迟加工，即订单被推迟。这种方法由于按优先级分配负荷不会产生超负荷，可以不进行负荷与能力平衡。

优先级是指物品加工的紧迫程度，优先级数字越小说明优先级越高。

三、CRP的计算与平衡

计算CRP，首先要将物料需求计划的物料需求量转换成为能力需求，即转换为负荷。编制CRP的具体做法是：将MRP的各时段需要加工的物料通过工艺路线文件进行编制，得到所需要的各工作中心负荷，再同各工作中心的额定能力进行比较，得出按时段划分的各工作中心的负荷报告。然后，由管理人员根据报告提供的负荷情况及订单的优先级因素加以调整和平衡。CRP的编制可分为以下五个步骤。

1.收集相关数据

收集数据是CRP计算过程的第一步，收集的相关数据包括：各种任务单(有关生产制造指令的单据)、工作中心数据(反映能力)、工艺路线文件、工作中心文件和工作日历等。这些数据信息在模块二中已经介绍过，在此不再详细叙述。

2.计算工作中心的负荷

将所有的订单分派到有关的工作中心上(不考虑有效的能力和限制)，然后确定有关工作中心的负荷，并从订单的工艺路线记录中计算出每个工作中心的负荷。当不同的订单使用同一个工作中心时，将按时间段合并计算。

最后，将每个工作中心的负荷与工作中心记录中存储的额定能力数据进行比较，得出工作中心负荷(需求)和能力之间的对比以及工作中心的利用率。

3.分析结果并反馈

负荷报告指出了工作中心的负荷情况(超负荷、负荷刚好和负荷不足)及存在问题的时间和程度。如果有很多工作中心表现为超负荷或负荷不足，那么能力就不平衡了。在进行校正之前，必须分析其原因。

如果超负荷，则必须采取措施解决能力不足的问题，否则不能实现能力计划。如果负荷不足，则作业费用增大。对于流程式工业来说，设备不易关闭，负荷不足则问题更为严重。因此，必须对负荷报告进行分析，并反馈信息，调整计划。

问题是多种多样的，有主生产计划阶段的问题，有MRP存在的问题，也有工作中心和工艺路线方面的问题。对每个工作中心都要进行具体的分析和检查，确认造成各种具体问题的原因，以便正确地解决问题。

4.调整能力或负荷

CRP中有两个要素：能力和负荷。在解决负荷过小或超负荷时，应视具体情况对能力和负荷进行调整。

调整能力的措施主要包括以下四项。

(1)调整劳力。如果缺乏劳力，则根据需要增加工人。如果劳力超出当前需要，则可安排培训，提高工人技术水平，或重新分配劳力，把负荷不足的工作中心和劳力分配到超负荷的工作中心。

(2)安排加班。加班只能是一种应急措施，经常加班绝不是一种好方法。

(3)重新安排工艺路线。一旦某个工作中心承担的任务超负荷，则可把一部分订单安排到负荷不足的替代工作中心上去。这样可以使两个工作中心的负荷水平都得到改善。

(4)转包。如果在相当长的时间超负荷，可以考虑把某些瓶颈作业转包给供应商。

调整负荷的措施主要包括以下四项。

(1)交叉作业。为了减少在工艺路线中两个相连工作中心的总加工时间，可以在第一个工作中心完成整个批量的加工任务之前，把部分已完成的零件传给第二个工作中心。

(2)调整生产批量。将一份订单的批量细分成几个小批量，在同样的机器上同时安排生产。这种调度方法不能降低负荷，而是将负荷集中在更短的时间内。

(3)减少准备提前期。将准备过程规范化，可以减少准备时间，从而降低负荷，于是可以把节省下来的能力用于实际的加工过程。

(4)调整订单。考虑可否把一份订单提前和拖后安排，或者可否先完成一份订单的一部分其余部分拖后安排，有些订单是否可以取消，等等。

在经过分析和调整后，当能力和负荷达到平衡时，即可确认能力需求计划，正式下达任务单了。

5.确认CRP

在经过分析和调整后，将已确定采取过调整措施的有关修改数据重新输入。

四、CRP的编制案例

某产品A的物料清单如图2-6-1所示，其主生产计划、库存信息、工艺路线及工作中心工时定额信息和工序间隔时间如表2-6-2所示；零件B、C的批量规则均是：2周净需求零件E的批量规则是：3周净需求。零件F的批量规则是：固定批量80；每周工作5天，每天工作6小时，每个工作中心有一位操作工，所有的工作中心利用率和效率均为95%。试编制其CRP并分析其能力情况。

图2-6-1 产品A的物料清单

表2-6-2 编制CRP有关数据输入资料

CRP是在MRP编制之后，对MRP进行验证的处理过程。因此必须先编制MRP，再编制CRP，而CRP的编制则包括计算工作中心能力、用倒序排产法计算每道工序的开工日期和完工日期、编制负荷图等三个步骤。

1.编制MRP计划

首先编制产品A的MRP计划，具体编制方法见模块五。编制结果如表2-6-3所示。

表2-6-3 产品A的MRP

2.编制CRP

(1)计算工作中心能力。为了编制CRP，首先要计算工作中心的负荷能力。各工作中心所需的负荷能力可用以下公式计算：

工作中心负荷能力=件数×单件加工时间+准备时间

例如，对于工作中心30，由于最终产品A在工作中心30加工，单件加工时间和生产准备时间分别为0.09h和0.4h。因此对于主生产计划的每一批计划量25、20及30件在该工作中心的负荷能力分别是：25×0.09+0.4=2.65h，20× 0.09+0.4=2.20h，30×0.09+0.4=3.10h。根据上述方法，可以得到其他加工中心所需的能力负荷情况见表2-6-4。

表2-6-4 工作中心的能力需求表

(2)用倒序排产法计算每道工序的开工日期和完工日期。所谓倒序排产法，是指将MRP确定的订单完成时间作为起点，然后安排各道工序，找出各工序的开工日期，进而得到MRP订单的最晚开工日期。

下面仅以零件C为例，说明如何用倒序排产法计算每一批订单每道工序的开工日期和完工日期。

由表2-6-2(d)可知，零件C的加工有两道顺序工序：工序10和工序20，这两道工序分别在工作中心15和20上完成。根据该例的已知条件：每周工作5天，每天工作6小时，每个工作中心有一位操作工，所有的工作中心利用率和效率均为95%，可以得到各工作中心每天的可用能力为：8×1×0.95×0.95=7.22小时；一周的最大可用能力为：7.22×5=36.1小时。

根据MRP(见表2-6-3)，第1批C零件应在第3周周一早上已经在库房中，因此其完成时间应该是第2周周五下午下班之前完成；由于最后一道工序20完成后，按计划还要安排1天运输时间(见表2-6-2(d))，所以工序20的完工时间定在第2周周四的下班时间；工序20的生产时间为6.35小时(见能力表2-6-3)，工作中心20每天的可用工时为7.22小时，因此在工序20上的生产时间为6.35/7.22=0.88天(取整为1天)；而在在工作中心20前的排队时间和将工作中心15运输到工作中心20的时间都是1天(见表2-6-2(d))，所以第2周的第2天和第3天用于运输和排队等待；工序10的完成时间应在第2周的第1天下班时间；工序10的生产时间为2天(12.10/7.22=1.68，取整为2天)。工序10的开工时间为第1周第5天，由于还要有1天运输和1天等待，这样，这批订单的开工时间为第1周的第3天。

(3)编制负荷图。以下以工作中心15为例，说明如何编制工作中心能力负荷曲线图。

根据已知上述的有关计算知，工作中心15的额定可用能力为36.1，在第1、3、5、7周的能力需求分别为32.82、12.80、48.78、17.0，因此除了第5周因其能力-负荷=-12.6＜0，因此其负荷处于超负荷状态(或其能力处于欠能力状态)，其余各周均处于超能力或低负荷状态。工作中心15的负荷曲线图如图2-6-2所示。

图2-6-2 为工作中心15的能力负荷曲线图

【任务实施】

一、输入基础数据

此次任务需要输入的数据在基础资料准备阶段输入，主要有以下内容。

(1)产品预测单，自行车的需求量为200辆。

(2)生产车间1的数据定义，设定为关键工作中心、工厂日历为每天8小时工作制。

(3)定义关键资源为人力资源，数量为5。

(4)在自行车的BOM表中反映每辆自行车的所用工时为1小时。

二、粗能力计算

因为此次我们涉及的是关键工作中心和关键资源，所以只需要进行粗能力计算，图2-6-3和图2-6-4反映了该物品粗能力计算过程。具体操作如下：

(1)进入“生产制造”的“能力需求计划”模块，在“日常业务”中双击“粗能力计算”，即可出现粗能力计算向导的界面，如图2-6-3所示。

(2)输入计划开始日期和截止日期，只有在计划开始日期与截止日期之间的计划和订单才会参与计算。

图2-6-3 粗能力计算向导

(3)单击“下一步”或“计算报告”按钮，进入“计算报告”选项卡，如图2-6-4所示。

图2-6-4 粗能力计算报告

(4)单击“完成”按钮，即完成了粗能力计算。

三、粗能力查询

“粗能力查询”界面可查看各关键工作中心某时段的能力及负荷，并提供了差异数据，为用户评价主生产计划是否可行及进行能力平衡提供了依据。系统提供了列表和图形两种方式显示粗能力计划。

需要注意的是，查询企业某一天的负荷并不具有实际的意义，合理的安排查询的时间跨度，从一个时间段上来查看负荷与能力的状况，更加准确、有效。

(1)进入“生产制造”的“能力需求计划”模块，在“日常业务”中双击“粗能力查询”，即可出现粗能力计划查询界面(如图2-6-5所示)，是以图形方式显示的状态。

图2-6-5 粗能力计划查询

(2)根据需要选择适当的工作中心和查询周期，也可单击“列表/图形”按键转到如图2-6-6所示的列表显示方式中进行相关查询。

图2-6-6所示界面中的各项参数说明如下。

①工作中心：需查询能力的工作中心。

②查询周期：设置查询的时间分段方式，可按天、周、月方式查询。

③开始日期：查询时间段的开始日期。

④截止日期：查询时间段的截止日期。

⑤标准能力：工作中心的标准加工能力，为所属工作中心关键资源在查询时间段的工作时间合计，其不考虑资源的利用率和有效率。

图2-6-6 查询粗能力计划

⑥可用能力：工作中心的实际可用能力。工作中心的实际可用能力是该工作中心关键资源可用能力的总和。

⑦累计负荷：工作中心在当前时间段中的累计负荷，包括将要下达的计划负荷、已经下达但未开始执行的订单负荷以及正在执行的下达负荷。

⑧计划负荷：未下达成订单的主生产计划或物料需求计划所产生的负荷。

⑨工序负荷=(工序准备时间+加工批量/标准批量×工序加工时间)×该工序关键资源数量。

⑩工作中心负荷=Σ(该工作中心工序负荷)。

订单负荷：未开始执行的生产订单在工作中心的负荷，本系统以是否审批作为执行的标志。

(3)粗能力查询的相关功能，具体说明如下。

①负荷明细查询。单击如图2-6-6所示界面中的“负荷明细”按钮，可详细查看引起所选工作中心负荷的计划或订单信息，出现如图2-6-7所示界面。

②计划维护。当主生产计划需要调整的时候，可单击“计划维护”按钮，调出主生产计划维护界面，对主生产计划进行相应调整。

图2-6-7 负荷明细

③日历调整。单击“日历调整”按键，可调出日历设置窗体，相应调整工作时间已满足能力平衡的需要。

④粗能力计算。对于调整后的计划，需要重新进行粗能力计算。单击“粗能力计算”按键，可调出粗能力计算向导，进行粗能力计算。

⑤打印。可通过打印功能将粗能力计划打印输出。打印功能支持输出为EX-CEL、ACCESS、HTML、纯文本、金算盘电子表格等多种格式。