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生产管理子系统的操作技术

生产管理子系统是MRPⅡ的核心部分，体现MRPⅡ基本原理的种种管理方法都集中在该系统，下面主要就生产管理子系统的操作层面技术作一些介绍。
一、 MRP参数的确定
MRP的参数包括进度计划方面的期量参数和物料计划方面的产品结构及物耗参数。
（一） 期量参数
期量参数主要有下面这些：
1、计划展望期。需要系统生成的物料需求计划所覆盖的时间长度称为计划展望期，其实他就是主生产计划所覆盖的时间长度。它必须大于最长的累计提前期（采购、制造和装配提前期的累加）。
2、时间分段。从理论上说时间分段长度可以任意选择，但实际使用中，大部分企业取一周为分段单位。也有一些新的系统以日为单位，计划得更精确。计划展望期是以时间分段为计划单位。
3、提前期。它是指一项任务从开始到完工所花费的时间长度。一般有两部分时间组成，一是任务下达前的准备时间，称作管理提前期；另一是制造周期，即零件的投入提前期。
4、批量。批量即一次计划生产（或订购）的数量，生产批量不一定要与净需求量相同，可根据生产需要适当确定批量。在实际使用中有两种处理方法：一种是固定某个批量，这个数量可能是适合于生产，也可用经济批量法求得；另一种是直接批量法，即以净需求量为批量，批量随需求而变动。
5、安全库存量。安全库存是为了应付不可预料事件而采取的预防性措施，因此即使没有毛需求，只要实际库存低于安全库存量，也会产生净需求，也要生产（或订货）。由库存理论可知，安全库存多了少了都不好，但要确定一个合理的安全库存实际上是一件不容易的事。在MRP系统中，如果生产能力比较宽余，安全库存量可小一些，甚至可以取消安全库存量。
（二） 主生产计划项目选择
MRP是根据产品结构确定从属需求项目，产成品就很自然地作为独立项目称为主生产计划项目，实际情况未必完全如此。主生产计划项目应选择产品结构各层次中项目最少的那个层次项目。产品由部件组成，部件由组件构成，组件又由零件组成，一般而言，产品结构从产品层到零件层逐级往下，项目数量逐渐增大。如汽车、电视机等机电产品一般都具有这一特征，产品项目数最少，因此选择产品为主生产计划项。但由于受市场需求多样化影响，有的企业产品的派生系列不断增加，形成了最终产品的项目数大于部件数，如为每种产品建立BOM（物料清单），则工作量很大，重复计算多，是不经济的，这时应该选择部件为主生产计划项目。主生产计划项目选择一般有三种情况，如下图1所示：
在图1中，（a）图和（b）图上面已经说明了，而（c）图表示使用较少种类的原材料或零部件制造大量品种规格的最终产品，这时选择的项目要靠近下层一些，这种情况比较少见。
二、 生产数据库
生产数据库是生产管理系统的数据中心，它集中了生产经营活动的基本数据，为各部门共享。
（一）生产基础数据
    1、项目定义数据。所谓项目是指生产系统中的加工对象，因此它可以是一种产品，一个部件，或者一个零件，甚至可以是一种原材料或某种消耗品。项目定义是为了确定每个项目的规定性，它由一系列的代号或数据组成，如项目号、项目名称、类型（产品、部件、零件、标准性）、计量单位、批量、安全库存、提前期、工艺路线、制作材料、价格等。项目定义必须具有唯一性。
2、产品结构数据（Bill of Materials，简称BOM）。产品结构数据在下面将作详细介绍。
3、加工工艺数据。可分工艺阶段数据和工艺路线数据。阶段划分以工艺大类或车间为标志，如机械行业中的铸造车间、锻造车间、金工车间、热处理车间等。数据包括车间名称或代号、起止工序、提前期、价值增量等，为编计划、生产衔接、经济核算提供数据。工艺路线数据包括：工序号、工序所在的工作中心号、工时定额、工序提前期等数据。
4、生产能力资源数据。能力资源包括设备和人力两种资源，在机械化程度高的企业中设备资源最为重要。需要把相同或相似工艺的设备划分成工作中心，生产作业量和能力的平衡以工作中心为单元。它的数据项包括：工作中心号、中心描述、设备数、人数、工作班次、每班工作时间、时间利用率、加工排队时间、工时单位成本、工缴费用等数据。
5、工厂日历。它是专门用于编制计划的日历，由普通日历去掉所有不生产的日子，再顺序编排得到。采用工厂日历的目的是为了排除停产时间的影响，便于排计划，也可提高计划的准确性。
（二） 产品结构数据
产品结构数据包括产品结构和零件清单两大部分。
1、产品结构
定义产品结构的文件是BOM，在MRP的展开中，BOM起着引路的作用，以确定每个父项下面各个子项的标识、需求量、记录地址等。BOM给出两个最基本信息，即父项与子项之间的从属关系和数量关系，如下图2所示：
在图2中，X为父项，可以是产品或部件、组件，A、B、l为子项，每个项目都有自己的独立标识。方框左上方的数字表示需求量。
制造业的产品结构比较复杂，品种规格很多。在基本型产品上会派生出许多变型产品，它们的特点是基本结构相同，个别零部件不同。如在产品结构数据库中对每一产品的结构都作完整描述，会造成数据重复，所以为了适应变型产品不断增加的现实，BOM应该设计的非常灵活。为此采用把项目描述和结构描述分开的方法。如某厂有独立定义的项目10项，分别标识为：X、A、B、C、Y、1、2、4、8、9。其中，X、Y为产品项，A、B、C为部件或组件，余下五个数字标识的为零件。下面图3为用单级描述法表示的产品结构。


上面图3用单级描述法表达了产品结构。其中，（a）图为X、Y两种产品在计算机上的存储方式，（b）图表达了两个产品的完整的结构，即结构描述。
从上面图3可以看出，对产品或部件只描述其直接下层，产品结构数据按单级零件清单存储，每个单级零件清单只出现一次。除结构信息外，还需存储需求信息。单级结构的好处是，虽然某些零部件在多处用到，但只需描述一次。如某部件的结构改变，只需改变它在计算机中的单机灵减轻单，它在各产品中的结构在运算中自动改正。
2、零件清单
零件清单有展开与反查两种形式。展开形式是从产品到零件的逐层分解，用于检查产品的组成成分和有关数量；反查形式正好相反，用于检查各零部件的父项和需要数量，可直至用户订单。
展开型零件清单有三种形式，分别为单级展开、层次展开和综合展开。不同展开形式有不同用处，单级展开用于计算部件计划的需求量和计算部件费用；层次展开可用于计算产品计划的需求量和计算产品费用；综合展开检查产品的零部件配套最为方便。
反查型零件清单也有三种形式，即单级反查、层次反查和综合反查。反查可以了解零件的使用范围。由于某项部件或零件可以用于多种产品，因此在反查清单文件会出现多种产品或部件。
三、 物料需求展开的计算方法
物料需求计算分三步进行，即依次计算毛需求、净需求、对订单数量和下达日期作计划。
（一） 计算方法
    1、毛需求量计算。一个项目的毛需求量等于它在所有父项的计划下达订单数分别乘以各单位父项的使用数量，再加上该项目预测的独立需求量。
2、净需求量计算。净需求量根据库存量作调整，在算得第1个周期的净需求后，在推算以后各周期需求量。（以下计算假设安全库存为零）
第1周期计算公式：
公式右边前两项之和为库存供应量，后两项之和为消费量（需求量）。如预计库存为正，说明供应量有余，则第1周期净需求为零。反之，净需求量等于预计库存的相反数（即净需求量= -预期库存量）。
以后各周期计算公式：
预计库存量=前期库存量+计划入库量-毛需求量
当预计库存为正时，净需求量为零；当预计库存为负，且库存供应量（前期库存量+计划入库量）为正时，则净需求为预计库存的相反数；当预计库存为负，且库存供应量也为负时，净需求等于毛需求。
3、订货数量与订单下达计划
按照物料提前期和批量政策确定订单下达计划，在一个时间分段（周期）计划只下达一个订单，保证净需求数量。
四、 能力需求计划与平衡
在做主生产计划时已进行粗能力计划平衡，但它难以保证每个时间分段、每加工中心的能力平衡，此处作短期的能力需求计划及其平衡。主要步骤如下：
（一）编制工序进度计划
有倒序排产法和顺序排产法两种，倒排工序计划用的比较普遍。倒排工序计划的主要步骤如下所述：
1、信息汇总。就是从已下达的车间订单文件和计划下达订单文件中得到订货量与交货期；从加工工艺文件中获得有关加工信息；从工作中心文件得到有关的排队时间信息。
2、计算对工作中心能力的需求。此即计算每个工作中心的每道工序的作业时间，它等于整批的加工时间加上准备时间。
3、计算工序的交货日期和开工期。采用倒排法，从项目的交货日期往前逐个推算出每道工序的交货期和开工期。推算的依据是提前期，提前期由作业时间、排队时间、移动时间等构成。将作业时间换算到以天为单位时需要用到工作中心的两个参数：利用率和效率。假定两个工作中心的利用率都是0.9,效率都是0.95,每天开一班为8小时,则每天的有效工作时间为：8*0.9*0.95=6.84(小时)。
（二） 编制工作中心负荷图表
当所有订单的工序进度计划编制完成以后，要编制以工作中心为单位的负荷图。
1、计算工作中心负荷
对每个工作中心按时间周期把所有订单的能力需求累加起来，求得工作中心的负荷量，通常汇总成表格形式，并制成直方图。例如，某厂计划期产品X和Y的全部零件（2、4、8、9）在工作中心1加工，则其工作中心1的计划负荷表格为下表4所示：
表4   工作中心1计划负荷

2、计算工作中心的可使用能力
工作中心可使用能力是中心的机器数、每班工作时间、每天班次数、每周期工作天数、机器利用率、效率的乘积。全部数据可在工作中心文件和日历文件中取得。
3、工作中心负荷报告和负荷图
负荷报告和负荷图是根据工作中心的总负荷量制成的。总负荷有工作中心计划负荷和已下达的负荷工时组成。报告形式和内容见下表5所示。
表6  工作中心负荷报告
（三）  负荷与能力平衡
如果工作中心的负荷与能力严重不平衡，需要进行能力平衡。造成能力不平衡的原因可能有：主生产计划不当；粗能力计划时没有平衡好，存在瓶颈工序；提前期数据不当等等。针对原因逐一分析检查，一一加以纠正。
如果采取上述措施后能力仍不平衡，就要对能力或负荷作调整。这时的能力调整属于短期生产能力调整。调整负荷的措施一般有：减少加工批量；组织交叉作业；较少准备时间；修正提前期等等。重复计算能力需求计划，反复平衡，直到取得满意的计划方案。
多品种批量生产类型的作业计划中，作业排序是一件十分麻烦的事情，目前的优化方法能解决的问题只占很少部分。目前的MRPⅡ软件中都有作业排序功能。
目前的MRPⅡ的商业化软件的功能十分强大，关于库存管理、销售管理、财务管理的模块功能都很强，由于那些内容只是管理手段的电算化，不代表MRPⅡ的技术特征，故在此不作介绍。

----摘自《生产与运营管理》（龚国华著）


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