物料计划需求表

第二节　物料需求计划

ERP是在MRP和MRPⅡ的基础上发展起来的，为了说明ERP，还得从MRP讲起。当人们想使物流信息同资金流信息集成时，首先要做到物流信息的集成，在一个制造企业内部也就是产、供、销三方面信息的集成。MRP的原理是制造业企业信息化时必须理解和掌握的，几乎所有ERP软件都包含MRP的功能，MRP可以说是ERP的核心。

一、库存控制订货点法

在MRP问世之前，库存计划通常采用订货点法(Order Point)。订货点法是一种使库存量不低于安全库存的库存补充方法：当库存量降到某一点(订货点)，剩余的库存量(扣除安全库存)可供消耗的时间刚好等于订货所需的时间，此时就要下订单补充库存，这个时刻的库存量称为订货点。

订货点=订货提前期起始时的库存量+安全库存量

在稳定消耗的情况下，订货点是一个固定值。当消耗加快时，如果保持订货点不变，就会消耗安全库存；如果还要保持一定的安全库存，就必须增加订货量以补充消耗掉的安全库存；如果不增加订货量，又不消耗安全库存，就必须提高订货点，即提前订货。相反，如果消耗减缓，就要降低订货点。因此，对需求量随时间而变的物料，订货点会随消耗速度的快慢而升降，无法设定一个固定的订货点，其逻辑图如图5.1所示。

图5.1　订货点法逻辑图

订货点法曾引起了人们广泛的关注，然而在实际应用中却不易实现。其原因在于，订货点法是在某些假设之下追求数学模型的完美。

订货点法的假设如下：

①对各种物料的需求是相对独立的；

②物料需求是连续发生的；

③提前期是已知的和固定的；

④库存消耗之后，应被重新填满；

以上假设在企业的实际运作中是很难实现的，因此也引发了人们对新的管理方法的思考。

二、产品结构模型

在20世纪60年代中期，当时IBM公司的约瑟夫·奥列基博士，对产品的结构，也就是生产上常提到的物料清单(Bill of Materials，BOM)表，进行了深入的研究，提出了独立需求物料和相关需求物料这两个概念。独立需求是与任何其他需求无关的需求，常见的方式就是客户的订单需求。理想情况下这类需求是均衡出现的，但由于市场因素，独立需求也会有所波动；相关需求是指由其他需求产生的物料需求，如原材料、不直接销售的零部件等，相关需求的数量是根据独立需求的数量计算得到的。

通过把产品BOM表放到时间轴上，考虑独立需求物料和相关需求物料的加工提前期及采购提前期，计算出不同时间段上各个物料的需求量和采购量，这样，就可以合理地安排不同时间段内各个物料的生产量和采购量，从而一方面确保了生产的稳定性，减少了缺料断货现象，另一方面优化了企业的库存结构，降低了库存量，减少了资金的占用。

任何制造业的产品，都可以按照从原料到成品的实际加工装配过程，划分层次，建立上下层物料的从属关系和数量关系，确定产品结构。MRP的数据模型就是以时间为坐标的产品结构模型。

下面我们以制造一个简单的方桌为例，来解释产品结构模型。

方桌这类产品的产品结构是一个上小下宽的正锥形树状结构，其顶层“方桌”是出厂产品，属于企业营销部门的业务(也是生产部门的最后一道装配或包装工序)；各分支的最底层物料均为采购的原材料或配套件，是企业供应部门的业务；介于其间的是加工制造件或装配组件，是生产部门的业务。我们把由市场(企业外部)决定性能规格和需求量的物料称为独立需求件，就是说，不是企业所能决定的需求；把由出厂产品决定性能规格和需求量及需求时间的各种加工和采购物料称为相关需求件，就是说，这些物料的需求受独立需求件的制约。方桌产品结构图如图5.2所示。

如果我们把结构层次的坐标换成时间坐标，产品结构各个方框之间的连线代表生产周期和采购周期，那么得到的就是“时间坐标上的产品结构”图，如图5.3所示。现在，我们就可以根据需求的优先顺序(完工日期或需用日期的先后)，按照加工或采购周期的长短，以需求日期为基准倒排计划。时间坐标上的产品结构图相当于关键路线法中的网络计划图，累计提前期最长的一条线相当于产品生产周期中的关键路线，它把企业的“销产供”物料的数量和所需时间的信息集成起来，是物料需求计划基本原理的核心。

三、物料需求计划的逻辑流程

MRP的基本任务是：①从最终产品的生产计划(独立需求)导出相关物料(原材料、零部件等)的需求量和需求时间(相关需求)；②根据物料的需求时间和生产(订货)周期来确定其开始生产(订货)的时间。

MRP的基本内容是编制零部件的生产计划和采购计划。然而，要正确编制零部件的生产计划和采购计划，首先必须落实产品的产出进度计划，用MRP的术语表示就是主生产计划(Master Production Schedule，MPS)，这是实施MRP的依据。MRP还需要知道产品的零部件结构，即物料清单，才能把主生产计划展开成零部件计划；同时，必须知道库存数量才能准确计算出零部件的采购数量。因此，实施MRP的依据是：①主生产计划(MPS)；②物料清单(BOM)；③库存信息。它们之间的逻辑流程关系如图5.4所示。

图5.2　方桌产品结构图

从逻辑流程图上看，MRP主要回答了以下四个问题：

①生产什么?

②要用到什么?

③已经有了什么?

④还缺什么?什么时候下达采购或加工计划?

这四个问题是任何制造业在编制计划都要回答的问题，被人们称为“制造业的通用公式”。第一个问题指的是为了满足市场(或客户)需求需要出厂的产品，是独立需求件。产品的出厂计划是根据销售合同或市场预测，由主生产计划确定的。第二个问题指的是产品结构或某些在制造过程中必要的资源(如能源、工具等)，由产品信息或物料清单来回答。物料清单是计算机可识别的产品结构数据文件，是MRP的主导文件。第三个问题由库存信息，或者说，由物料的可用量来回答。物料的可用量不同于手工管理的库存台账，它是一种动态信息。第四个问题指的是需要采购或加工的物料，它由主生产计划、物料清单和物料的可用量决定。

图5.3　时间坐标上的产品结构图

图5.4　MRP的逻辑流程图

主生产计划、物料清单和物料的可用量(即库存信息)是运行MRP的三项基本输入数据，它们都是手工管理中不曾用到的新概念。其中，主生产计划是最关键的输入信息，它必须能够准确地反映市场需求，它决定物料需求计划的必要性、可行性和稳定性；另外两项是计算需求数量和时间的基础数据，它们的准确性直接影响MRP的运算结果。

四、主生产计划

MRP的三项主要输入，首先就是主生产计划(MPS)。MPS以出厂产品为对象，按每一种产品分别显示计划报表。报表的生成主要是根据预测和合同信息，显示该产品在未来各时段的需求量、库存量和计划生产量。MPS报表的格式有横式和竖式两种；横式报表说明需求计算的来龙去脉，竖式报表说明供应数量和时间与需求数量和时间的对应关系。表5-1是一种MPS横式报表。

表5-1　主生产计划报表

MPS报表与传统的手工计划报表有一些不同之处。首先，由于它要提供每种出厂产品的各种相关信息，因此一张报表只说明一种产品的计划(当然，也可以在此基础上开发能列出各个时间段各种产品的出厂计划表，但信息的重点内容会有变化)。其次，在表的上端横向显示的时间段是可以根据管理的需要人为设定的，可以是周，也可以设定为日、月、季、年，也可以开始几个时间段是周，接下来的时间段是月，然后是季，不断向前推移，体现滚动计划的精神，可以非常灵活地应用。

主生产计划是沟通企业的前方(市场、销售)和后方(制造、供应)的重要环节。在主生产计划报表上，有来自市场、销售部门的预测和合同信息，有系统按照设定的规则计算出的毛需求、净需求、计划投入量、计划产出量，有系统根据初始库存及各个时段的净需求与产出的余额计算得出的各个时段的库存量，有系统根据某时段的计划产出量以及下一次计划产出之前各时段合同总量计算得出的各个时段的可供销售量，信息量相当丰富。主生产计划报表是一个体现了信息集成的报表，是一个前方(市场、销售)、后方(制造、供应)各部门都要经常查阅的管理文件。

五、物料清单

MRP的第二项主要输入是产品信息，产品信息用物料清单(BOM)来体现。BOM反映了产品结构，但它所包含的信息量要远远超过产品结构；它是在物料主文件的基础上建立的管理文件。物料主文件是描述物料各种管理属性和业务参数的管理文档，也可称为物料主记录或物料档案。一种物料可以出现在不同的产品上，但档案只有一份。物料主文件主要包含同设计管理、物料管理、计划管理、销售管理、成本管理、质量管理等相关的信息。BOM的基本内容如表5-2所示。

表5-2　BOM的基本内容

表5-2显示了BOM的基本内容。对制造业来讲，BOM在MRP/ERP系统中是一个非常重要的管理文件，系统要通过它识别企业所生产的所有产品，几乎企业所有主要的业务部门都要用到它。BOM如同一个管理枢纽，把各个部门的业务有机地联系在一起。

BOM主要有设计BOM和制造BOM两种，此外还有计划BOM、成本BOM等。设计BOM是一种设计文件，通常是从设计的功能结构的角度来定义产品结构，而制造BOM是一种管理文件，它从实际的制造过程来定义产品结构。制造BOM的最原始的出处是产品设计图纸，但它又不同于图纸上的零部件明细表。首先，它用数据报表形式来表达产品结构，依据的是从产品的实际加工装配一直到包装的顺序，而不是设计图纸上所标明的顺序(两者有时是很不一样的)，列出结构层次和相关数量。其次，它包括了出厂产品不可缺少的一切物料，远远超出零部件明细表的内容(零部件明细表往往仅列出图纸上出现的物料)。此外，它还说明了哪些物料是自制的，哪些是采购的，说明了物料的有效期、成品率、提前期以及物料的ABC分类等计划管理和物料管理所需要的信息。制造BOM是一个管理文件而不是技术文件，其准确性非常关键。

六、物料可用量计算

MRP的第三项主要输入是库存信息，通常用物料可用量即可以参与净需求计算的物料库存量表示。物料需求计划是一种分时段的计划，物料可用量也是按时段来显示的。

某时段的物料可用量=现有量+计划接收量－已分配量－不可动用量

在这里，计划接收量是指正在执行中的订单，目前不在库里，但预期在某个时段即将入库。已分配量指目前虽未出库但已分配用途的物料，它有两种情况：将要供应车间订单使用的原材料或半成品是“生产用分配量”，将要出库发运的成品或备件，是“销售用分配量”。如果规定了“不可动用量”，如等待质量检验或准备向外调拨的物料，也要扣除。以上各种物料数量均按各个时段分别计算。

安全库存量是否动用，要事先在系统中设定；原则上需要时可动用，否则安全库存量的缓冲作用就失去意义。但当库存量低于安全库存量时，系统会自动生成净需求，提示要补充安全库存量。

七、闭环MRP

20世纪60年代的MRP，可以根据有关数据计算出相关物料需求的准确时间与数量，但还不够完善，主要缺陷是没有考虑到生产企业的生产能力，也没有考虑采购的相关条件限制。因此，在计算出来的物料需求日期企业可能因生产能力的不足而不能生产，或因采购的原料不能按时到货而无法生产。在出现了这些情况以后，当时的MRP没有提供根据计划实施情况的反馈信息对计划进行调整的功能。

为了解决这些问题，在70年代MRP发展为闭环系统。闭环MRP系统把能力计划、车间作业计划和采购作业计划也全部纳入系统，配合物料需求计划，形成了一个封闭的系统。

MRP系统要能正常运行，需要有一个相对稳定、现实可行的主生产计划。但是，各种客观情况总是不断变化的，企业必须能及时调整计划去适应客观变化，计划的可执行性必须符合客观实际，信息必须及时上下沟通。因此，在MRP的基础上必须增加能力计划和执行计划的功能；需求计划必须同能力计划结合起来，反复运算，经过平衡以后才能执行。能力同负荷必须平衡，超出能力的计划是不可能实现的。在闭环MRP阶段，根据对所有物料的需求，计算各个时段对每个能力单元(即中作中心)的能力需求，作出能力计划，对能力进行规划与调整，使之尽可能满足物料需求。此外，能力管理也包括在各个时间段内，合理地搭配组合各产品品种的产量，提高设备和设施的完好率，提高产品质量和物料的合格率以及合理利用企业能力资源等内容。闭环MRP的逻辑流程图如图5.5所示。

图5.5　闭环MRP的逻辑流程图

闭环MRP体现了一个完整的计划与控制系统，它把需求与能力结合起来，实现了有效的控制。一个生产管理软件最起码的模块配置只有实现闭环MRP系统，才能把计划的稳定性、灵活性和适应性统一起来。从闭环MRP的逻辑流程图可以看出，它在以下两个方面弥补了MRP的不足。

1.能力计划

在每一个需求计划层，同时进行能力计划。对应于MPS层次，进行粗能力计划(RCCP)，对应于MRP层次，要进行详细能力计划或能力需求计划(CRP)。

粗能力计划的输入项是生产产品所需的资源清单(资源清单的主要内容是列出少数关键工作中心以及加工产品和零部件使用这些关键工作中心的时间段与小时数)和关键工作中心能够提供的能力(各个时段的小时数)。在粗能力计划阶段我们要用到约束理论(TOC)，找出制约产出量的瓶颈工序。

如果通过了粗能力计划运算，证实主生产计划是可行的，方可进入物料需求计划层次。物料需求计划需要通过能力需求计划来验证。能力需求计划的输入项是所有物料的工艺路线(工艺路线主要说明使用各个工作中心的时间段和小时数)和所使用的工作中心的平均可用能力。在大多数情况下，如果粗能力计划已经把所有瓶颈工序都考虑周到了，可以不再进行能力需求计划。

2.反馈信息

闭环MRP弥补MRP的另一个不足是增加了反馈信息。由MRP产生的计划经能力计划落实后，可以下达执行。执行的结果可以从两方面来核实：一方面是物料计划的执行情况，如采购件是否按时到货，加工件是否按时完成。另一方面是能力计划的执行情况，如工作中心的预计可用能力是否实现，是预计不准还是出现故障。如果计划的执行情况未能满足或不符合计划要求，必须把实际执行的信息反馈给计划部门，进行调整、修订以后，再下达执行。这就是说，闭环MRP验证了供应是否满足需求。如果有问题，应及时反馈修正，使需求计划正常执行。这样，既有自上而下的计划信息，又有自下而上的执行信息，形成一个闭环的信息流和业务流。