（管理科学与工程专业论文）erp下生产计划系统的研究与实践.pdf

摘要 随着信息技术的发展，e r p 软件在我豳的制造企业中得到了越来越广泛的应 用，对提升企业管理水平、提高企业效益起到了重要作用。传统的e r p 产品将主 要精力集中于各予系统、子模块的集成，注重企业各种资源的集成，却忽视了 e r p 的基础和核心生产计划。如何满足企业复杂多变的生产计划管理需求， 应用生产计划软件系统提高生产计划的准确性和灵活性，是e r p 下生产计划系统 面临的主要问题。 本文分析了各种制造食业生产类型的特点，总结了制造企业中物料的特点、 制造b o m 模型以及能力模型，在此基础上给出了离散型制造企业生产计划模型。 研究了生产计划的控制算法，提出并实现了主生产计划算法、物料需求计划算法 以及能力需求计划算法。算法中综合考虑了库存状态、生产批量、车间在制、采 购在途和物料清单( b o m ) 等众多信息对生产计划编制的影响。通过对一家离散 型制造企业生产计划流程现状分析，应用本文研究成果从软件的结构、功能、流 程上分析和设计了生产计划软件系统，并在n e t 软件平台上实现了该系统。本 文提出的生产计划模型具有较强的适应性，能够适应多种离散型制造企业。当物 料众多、产品结构复杂、库存状态多变时，设计的算法能够正确、高效地适应企 业各种生产计划编制情况。 通过生产计划软件系统对企业生产管理的支持，改善了公司的管理现状，提 高了管理效率和对车间生产的控制能力，从而取得了良好的经济效益。这对于国 内其它面向订单生产的离散型中小制造类企业也是一个很好的借鉴。 关键词：生产计划模型系统架构 e r pm p s 算法m r p 算法 c r p 算法 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n i q u e ，e r ps o f t w a r eh a v eb e e na p p l i e d i nm o r ea n dm o r em a n u f a c t u r ee n t e r p r i s e sa n dp l a yi m p o r t a n tr o l e si ni m p r o v i n g e n t e r p r i s e sm a n a g e m e n tl e v e la n db e n e f i t s w h i l ec o n c e n t r a t i n gt ot h ei n t e g r a t i o no f i t s s u b s y s t e m sa n ds u bm o d u l e s ，t r a d i t i o n a le r pp r o d u c t si g n o r e t h ep r o d u c t i o n p l a n n i n g ，w i t c hi st h eb a s ea n dk e yp o i n to fe r e i tm u s tf a c et h ed i f f i c u l ti s s u e sh o w t of u l f i l lt h ec o m p l e xd e m a n d so fp r o d u c t i o np l a n n i n gm a n a g e m e n ta n da p p l yt h e p r o d u c t i o np l a n n i n gs o f t w a r es y s t e m t oe n h a n c et h ea c c u r a c ya n df l e x i b i l i t yo f p r o d u c t i o np l a n n i n g t h ed i s s e r t a t i o na n a l y s e st h e c h a r a c t e r i s t i c so fm a n u f a c t u r e e n t e r p r i s e s p r o d u c t i o nt y p e s ，s u m m a r i z e st h em a t e r i a l sc h a r a c t e r i s t i c s ，b o mm o d e la n dc a p a c i t y m o d e li nm a n u f a c t u r ee n t e r p r i s e s ，t h e nb r i n gf o r w a r dt h ep r o d u c t i o np l a n n i n gm o d e l o fd i s p e r s em a n u f a c t u r ee n t e r p r i s e s i ti n v e s t i g a t e st h ep r o d u c t i o np l a n n i n ga r i t h m e t i c ， b r i n g sf o r w a r da n dr e a l i z e st h em a s t e rp r o d u c t i o ns c h e d u l i n ga l g o r i t h m ，t h em a t e r i a l r e q u i r e m e n tp l a n n i n ga l g o r i t h ma n dt h ec a p a c i t yr e q u i r e m e n tp l a n n i n ga l g o r i t h m t h ea l g o r i t h m sh a v ec o n s i d e r e dm u c hi n f o r m a t i o ns u c ha ss t o r a g es t a t u s ，p r o d u c t b a t c h ，w o r k s h o pp r o d u c e ，a n db o m a f t e ra n a l y z i n gt h ep r o d u c t i o np l a n n i n gf l o w a c t u a l i t yo f ad i s p e r s em a n u f a c t u r ec o r p o r a t i o n ，t h ea u t h o ra p p l i e st h er e s e a r c hr e s u l t s t ot h ep r o c e s so fa n a l y z i n ga n dd e s i g n i n go fp r o d u c t i o np l a n n i n gs o f t w a r es y s t e mo n t h es t r u c t u r e ，f u n c t i o na n df s l o wo ft h es o f t w a r e ，t h e nr e a l i z i n gi t t h ep r o d u c t i o n p l a n n i n gm o d e li se n o u g ha d a p t i v e t of i tm a n yk i n d so fd i s p e r s em a n u f a c t u r e e n t e r p r i s e s t h ea l g o r i t h m sc a nf i tm a n yt y p e so fp r o d u c t i o np l a n n i n gc o m p l e x i o n c o r r e c t l ya n de f f e c t i v e l y v i at h e s u p p o r t i n g o ft h ep r o d u c t i o n p l a n n i n g s o f t w a r e s y s t e m f o r t h e c o r p o r a t i o n sp r o d u c t i o nm a n a g e m e n t ，t h em a n a g e m e n t ，c o n t r o la b i l i t yf o rp r o d u c t i o n a n dp r o d u c t i o np l a n n i n gh a sb e e ni m p r o v e d ，g a i n e dg o o de c o n o m yb e n e f i t t h i si sa g o o du s ef o rr e f e r e n c eo ft h eo t h e rn a t i o n a lm t o m a n u f a c t u r ec o m p a n i e s k e y w o r d s ：p r o d u c t i o np l a n n i n gm o d e l s y s t e mf r a m e e r pm p s a r i t h m e t i c m r p a r i t h m e t i cc r p a r i t h m e t i c 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得丞篷王些太堂或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文 中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：午弋钐乞 签字日期：7 6 年月b f = 1 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解丢洼王些盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权云洼王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学 校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名；仪弗乞 导师签名： 痴阱 签字日期：撕6 年月f 日 签字日期：幽以年，月；日 学位论文的主要创新点 、提出e r p 环境下制造企业生产计划模型 分析了各种制造企业生产类型的特点，总结了制造企业中物料的 特点、制造b o m 模型以及能力模型，在此基础上给出了离散型制造 企业生产计划模型。该模型具有较强的适应性，能够适应多种离散型 制造企业。 二、生产计划算法实现 提出并实现了三个生产计划算法：主生产计划算法、物料需求计 划算法以及能力需求计划算法。算法中综合考虑了库存状态、生产批 量、车间在制、采购在途和物料清单( b o m ) 等众多信息，因此当 物料众多、产品结构复杂、库存状态多变时，算法能够正确、高效地 适应企业各种生产计划编制情况。 三、支持生产计划模型的系统设计与实现 在对一家离散型制造企业生产计划流程现状进行调查分析的基 础上，应用提出的生产计划模型，分析和设计了生产计划软件系统的 结构、功能、流程等，并在n e t 软件平台上实现了生产计划软件系 统。系统经过实践检验，取得了良好的效果。 第一章绪论 1 1 课题的背景和意义 第一章绪论 自从上个世纪九十年代初，g a r t n e rg r o u p 在总结了制造企业应用系统现状 并提出e r p 这一概念以后，在企业界掀起了一股研究与实施e r p 的热潮呱同 时由于信息技术的迅猛发展，也为e r p 的发展提供了强有力的技术支持。但是， 人们在研究e r p 系统的同时，却忽视了e r p 的基础和核心一生产计划。传统的 e r p 产品将主要精力集中于各子系统、子模块的集成，注重企业各种资源的集成， 这无疑是正确的，但人们往往忽视了集成的前提：拥有个准确的生产计划控制 系统，而且，开发和实施e r p 系统是一个庞大的工程，需要巨额资金，周期长， 这对国内中d , n 造企业来说难度太大。因此，开发出适合中小制造企业的e r p 系统是十分必要的，本论文就是在这种背景下，主要就e r p 软件中的关键部分 一生产计划系统中存在的问题进行一些有益的探讨和研究实践。 生产计划系统强调时间进度，重计划，以保证交货期为目标，以时间计划为 主线，以产品结构工艺工序为计划分解依据，以标准化为基础，强调在正确的 时间将f 确的物粒 信息按正确的量送到正确的地方【2 1 。在e r p 的诸多系统中， 生产计划系统处于核心地位，e r p 系统以生产计划系统为主线，集成采购、库存、 销售、成本等诸系统，合理调配利用企业资源，最优地组织生产，准时高质地完 成生产需求。 本课题来源于天津通宝乐器有限公司e r p 下生产管理系统的开发项目，对 其中的子系统一生产计划系统进行了详细的论述，在提出生产计划理论模型的基 础上对通宝公司生产计划系统的业务现状进行了详细的分析，并依据分析结果设 计出生产计划系统框架和具体功能模块，最后对系统中的三个关键算法进行了研 究和实践，并通过系统运行结果验证了算法和系统的正确性。 通过实施该生产管理系统，改善了公司的管理现状，提高了管理效率和对车 问生产的控制能力，并使生产计划的准确性、及时性和适随交化的能力得到了改 进和提高，从而取得了良好的经济效益。这对于国内其它面向订单生产的离散型 中小制造类企业也是一个很好的借鉴。 第一章绪论 1 2 课题的研究现状 在目前众多的生产计划管理模式中，比较主要的有物料需求计划( m r p ， m a t e r i a lr e q u i r e m e n tp l a n n i n g ) ，准时生产( j i t ，j u s ti nt i m e ) ，最优化生产技术 ( o p t ，o p t i m i z e dp r o d u c t i o nt e c h n o l o g y ) 等1 3 1 。 物料需求计划适合于批量生产的离散型制造企业，其指导思想是编制一个产 品的所有零部件( 包括原材料) 按工厂r 历时间生成交货的计划，使得各个零部 件的交货日期和交货数量同上层的零部件的装配日期和需求数量相匹配，从而避 免了无计划状态下的物料积压和缺货情况，消除了大量的无效成本1 4 】。1 9 7 7 年 o l i v e rw w i g n t t l l 提出制造资源计划( m r p i i ，m a n u f a c t u f i n g r e s o u r c ep l a n n i n g ) 【6 】，m r p i i 是一个对企业制造的各种资源进行统一计划和控制的系统，它以m r p 为核心，包括经营计划、主生产计划、物料需求计划、车间作业计划，形成了计 划和能力的全闭环控制系统，m r p i i 也实现了计划和财务的集成管理，采用计算 机信息技术进行信息的收集和处理，实现了企业的物流、资金流和信息流的同步 反馈。随着全球统一市场竞争的日趋激烈，企业的生产逐渐转移到“以客户为中 心”，如何在获得效益的同时生产出满足客户同益多变的需求产品是企业制胜的 关键，为此要求企业对各种资源进行集成管理，最大限度地发挥所有资源的作用， 而不仅仅是制造资源。有时企业为了获得竞争优势还必须和企业外部的资源如合 作伙伴企业、供应商、分销商和客户等进行资源共享和协商合作，实现企业生产 流程的动态重组，这就是企业资源计划( e r p ，e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ) 【1 3 j 的管理思想。e r p 是对m r p i i 的继承和发展同时极大地扩张了企业资源管理 广度和深度，是供应链环境下企业内部资源全面规划和企业间实现资源共享的先 进管理模式。 适时生产系统j 一1 7 l 适合于流程式企业或者大批量生产的离散企业管理，其 追求的目标是零库存实现适时生产。j 1 t 的这种“丰田生产方式”的独特性和有 效性逐渐被企业界所接受，并被广泛地运用于企业的生产经营管理中，现在很多 学者都在研究j i t 和m r p 的关系，实际系统很少使用单纯的m r p 或j 1 t 生产系 统，将二者结合更适用于现实制造环境l 嬲。 最优化生产技术o p t 是e r e g o l d r a t t 予7 0 年代末首创的一种用于安排企业 生产人力和物料调度的生产计划方法【1 9 1 ，o p t 认为瓶颈( b o t t l e n e c k ) 环节( 称 为关键资源) 控制了制造系统的生产进度，因此应将荚键资源作为整个生产系统 的管理和控制的重点，尽最大努力使关键资源满负荷工作，使其达到最大的输出 量，即优化关键资源的物流，使其不至于影响生产的进度，从而使生产周期缩至 最短，在制品库存降至最低。o p t 思想己被企业界和理论界所接受，并且在通 2 第一章绪论 用汽车公司、通用电气公司等取得了明显的经济效益。 1 3 论文结构和内容 本文先从企业管理的角度研究了e r p 环境下生产计如模型，通过对家企 业生产计划管理现状的调研，总结出企业生j “计划系统对软件的需求，在对传统 c s 结构的缺陷进行分析的基础上提出了一种多层逻辑的系统架构，并在此架构 下对生产计划系统进行分析建模及实现，划分出生产计划系统的组件，并重点介 绍了系统中三个关键算法的实现。本文的结构和主要内容是： 首先，总结了各种制造企业生产类型，分析了每种类型的特点：并且对生产 计划中的重要要素：物料管理、b o m 和能力进行了分析总结，给出了物料管理 的特性和分类方法，b o m 的结构以及同其他制造基础数据的关系，企业能力的 度量模型，对能力管理对象、时间粒度和度量粒度给予了分析和对比。在以上分 析的基础之上，给出制造企业生产计划模型。 其次，采用理论与实践相结合的方法，通过对一家企业生产计划管理现状的 调研，对该企业的生产计划系统进行了详细的分析设计：分析了企业总体的业务 流程以用例图的形式总结出e r p 环境下生产计划系统对软件的需求，将用例 进一步细化，设计出生产计划系统的功能模块，并分析和设计出生产计划系统的 数据流程，据此设计出数据库，并提出了针对该企业的计划控制策略。为沟通需 求与软件系统，在对传统c s 结构的缺陷进行分析的基础上提出了一种多层逻辑 的系统架构，随后对该架构进行了详细论述，然后给出了系统的总体类结构图。 最后，对一系列生产计划编制的问题进行了研究，给出了生产计划管理中的 三个核心的算法：主生产计划算法、物料需求计划算法和能力需求算法，对每个 算法给出了问题的详细描述，问题的解决模型以及算法的步骤，并给出了算法的 执行结果分析。 作者在攻读硕士学位期间参与了天津通宝乐器有限公司e r p 系统项目，主 要负责设计系统总体架构和分析、设计、开发其中的生产计划系统。在实际中作 者已应用文中所研究的生产计划模型和生产计划算法，在n e t 软件平台上设计 并实现了生产计划系统，验证了本文所作理论研究的正确性。 3 第一二章e r p 卜的生产计划模型研究 第二章e r p 下的生产计划模型研究 2 1e r p 系统概述 e r p ( e n t e r p r i s er e s o u r c e sp l a n n i n g ，“企业资源计划”) 是一个庞大的系统， 其形成大致经历了三个阶段m r p ( m a t e r i a lr e q u i r e m e n tp l a n n i n g ，“物料需求计 划”，包括基本m r p 和闭环m r p ) 阶段、m r p i i ( m a n u f a c t u r i n g r e s o u r c e sp l a n n i n g ， “制造资源计划”) 阶段和e r p 阶段1 2 。 2 0 世纪6 0 年代制造业为了打破“发出订单，然后催办”的计划管理方式， 设置了安全库存量，为需求与提前期提供缓冲。2 0 世纪7 0 年代，企业的管理者 们已经清楚地认识到，真正的需要是有效的订单交货日期，产生了对物料清单的 管理与利用，形成了物料需求计划m r p 【2 l 】。2 0 世纪8 0 年代，企业的管理者 们又认识到制造业要有一个集成的计划，以解决阻碍生产的各种问题，面不是以 库存来弥补，或缓冲时间去补偿的方法来解决坶题，要以生产与库存控制的集成 方法来解决问题，于是m r p i i 即制造资源计划产生了i l l 。 2 0 世纪9 0 年代以来，随着企业信息处理量的不断加大，企业资源管理的复 杂性也不断加大，这要求信息的处理有更高的效率，传统的人工管理方式难以适 应以上系统，而只能依靠计算机系统来实现，信息的集成度要求扩大到企业的整 个资源的利用、管理，从而产生了新代的管理理论与计算机系统企业资源 计划e r p i 甜。 e r p 的概念包括管理思想、软件产品和管理系统三个层次，如图2 - 1 所示： 图2 - 1e r p 概念层次图 f i g 。2 1e r pc o n c e p th y p o - d i a g r a m 企业资源计划( e r p - - e n t e r p r i s er e s o u r c e sp l a n n i n g ) 是一种2 0 世纪9 0 年 代初期的，以市场和客户需求为导向，以实行企业内外资源优化配置，消除生产 经营过程中一切无效的劳动和资源，实现信息流、物流、资金流、价值流和业务 4 第二章e r pf 的生产计划模型研究 流的有机集成和提高客户满意度为目标，以计划与控制为主线，以网络和信息技 术为平台，集客户、市场、销售、采购、计划、生产、财务、质量、服务、信息 集成和业务流程重组( b p r - - b u s i n e s sp r o c e s sr e e n g i n e e r i n g ) 等功能为一体，嘶 向供应链管理( s c m ，s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ) 的现代企业管理思想和方法。 2 2 翩遗企业的生产模式和生产类型 企业根据市场需求而采取满足客户需求的组织生产方式决定了企业的生产 模式，制造业的生产模式有库存式、订单式和订单装配式三种。 库存式生产( m t s ，m a k e - t o s t o c k ) ：主要根据市场预溯，有计划地进行生 产，并在接到用户订单前己经生产出产品。其特点是产品需求一般比较稳定，并 具有可预见性；产品规格及品种较少，允许保留较长时间；产品存储在仓库中， 根据需要随时提取。 订单式生产1 1 4 l ( m t o ，m a k e t o o r d e r ) ；产品生产计划主要根据用户订单， 一般是接到用户的订单后才开始生产产品。特征是具有一些可供选择的产品品种 和规格：生产和存贮这些产品的费用较大，产品是为专门的用户而生产的，市场 需求允许在一定时期后交货。 订单装配式生产( a t o ，a s s e m b l y t o o r d e r ) ：根据m t s 方式先生产和存储 定型的零部件，在接到订单后再根据订单需求装配成各种产品，以缩短产品的交 货期，增强市场竞争力。这些零部件一般是通用的零部件，并且是事先生产好之 后入库的，当客户需要时，将它们装配起来就可以了。其生产特征是产品的生产 周期长，如在接到客户订单后才开始生产，货期太长，不能满足客户需求，会降 低服务水平。 在生产过程中，对于不同的产品，由于它们的特点、用途、使用材料、结构 复杂程度与精密程度的不同，可以根据不同生产特点将生产过程分为若干生产类 型i “。 生产类型按产品结构和工艺特点可以划分为流程式生产和离散式生产 两类；而按产品产量和同种产品重复程度可以划分为单件生产、多品种小批 量( 成批) 生产、少品种重复生产和标准产品大量生产四类。 本文所讨论的是按订单装配按订单制造、离散型制造企业。该类企业的生 产计划模型如图2 2 所示： 5 第二章e r pf 的生产计划模型研究 f 诲s m p s m r p 预测订单 图2 - 2a t 0 m 1 1 0 类型企业生产计划模型 f i g 2 - - 2m a n u f a c t u r ep l a nm o d e l o fa t o m t os t y l ee n t e r p r is e 客户对零部件或产品的某些配嗣给出要求，生产商根据客户的要求提供为客 户定制的产品。所阻，生产商必须保持一“定数量的零部件库存，以便当客户订单 到来时，可以迅速按订单装配出产品并发送给客户。为此，需要运用某些类型的 配置系统，以便迅速获取并处理订单数据信息，然后按照客户需求组织产品的生 产装配束满足客户需要。生产企业必须备有不同部件并准备好多个柔性的组装车 间，以便在最短的时间内组装出种类众多的产品。 此种生产类型往往由数量较少的装配件或标准件，装配生产出种类众多的完 成品，因此最终产品的装配往往由最终装配计划( f a s ，f i n a la s s e m b l ys c h e d u l e ) 结合产品配鼹系统进行管理，标准装配件由主生产计划管理，物料需求计划则负 责原材料和自制零部件的生产管理。 2 3 企业物料管理 2 3 1 物料数据结构 企业中的“物料”( i t e m 或m a t e r i a l ，p a r t ) ，是指企业生产经营活动中， 为了产品出厂，对外销售的、列入计划的、控制库存的、进行计量的、控制成本 的等一切不可缺少的物的统称。不仅是通常理解的原材料或零件，而且还包括配 套件、毛坯、在制品、半成品、成品、包装材料、产品说明书、甚至工装工具、 能源等等一切物料，范围很广，因此有些系统也把物料称之为“项目”，出厂产 品就是各种“物料”的组和【1 6 j 。 物料具体的分类关系和数据结构如图2 - 3 所示： 6 习曹茸茸 第二章e r pf 的生产计划模型研究 物料 毛坯 零部件 毛坯外购零件原材料 物料编码( p k ) 总体前期 准备体前期 m p s 项标识 物料编码( p k )物料编码( p k ) 原材料 单件定额 单台定额 切口 物料编码( p k ) 技术规格 图2 - 3 物料分类数据关系 f i g ，2 - 3d a t ar e l a t i o no fm a t e r i a ls o r t 物料编码( p k ) 材质 按照物料的来源特性，可以把物料分为自制和外购两大类： 自制物料。这类物料均是企业通过加工生产而来的，一般需要针对此种物料 进行工艺设计，除了具有一般物料的特性之外，还具有图纸编号、生产提前期、 加工批量等特性。按照加工特点和作用不同，该类物料又可以细分为产成品、零 部件和毛坯三类。产成品可以进行最终销售，可以直接出厂提供给客户，它一般 是主生产计划管理的项目，具有总体前期、准备提前期等特殊属性；零部件是为 最后组装成产品而生产，由原材料经过若干道各种加工工序加工得到；毛坯件是 对原材料进行简单加工下料得到，为零件的生产做准备，是零部件生产的起点。 外购物料。这类物料企业不进行生产，从市场上采购而得。分为外购零件和 原材料两类。二者虽然都是乡卜购物料，但是物料需求计划在处理方式一k 有所不同， 外购零件的数量由父项的需求即可确定，原材料的需求则还要受到产品的材料定 7 第二章e r pf 的生产计划模型研究 额数据约束。 在生产制造系统的各种基础数据中，除了物料信息之外，还存在羲很多其他 重要的基础数据，如b o m 、工艺路线、工序工时、工作中心、设备等。这些基础 数据之间，存在着密切的联系，对于企业的生产活动至关重要，缺不可。图 2 - 4 给出了各种制造基础数据之间的关系： 物料j e 艺路线【序i 时 物料编码( p k )物料编码( f k )物料编码( f k ) 按 t 艺路线号 按 t 艺路线号 物料名称 加一i ：加一 ( f k ) 璎号 工序号 规格 计量单位 在i 是由i - 加； 构构上l 件 成 ， b o m，” 设备 在 工作中心 父件号：物料编设备号 放置 工作中心号 码( f k ) 子件号：物料编 工作中心号 码( f k ) ( f k ) 图2 4 制造数据关系图 f i g 2 - 4m a n u f a c t u r ed a t ar e l a t i o nd i a g r a m 物料主记录中描述了每个物料的详细信息，包括型号、规格、计量单位，以 及生产、库存、成本等各方面的信息，b o m 产品结构中的父项和予项代码的具体 含义均在物料主记录中有详细描述。一个自制零件的生产过程包含若干道工艺路 线，一道工艺路线又由若干道加工工序组成。每个零件的加工工序都是在某个工 作中心中进行，工作中心由若干台加工设备构成。这些数据都是企业生产中不可 或缺的，在使用过程中要保证各制造基础数据之间的正确性和一致性。 第：章e r pr 的生产计划模l ! 研究 2 3 2 物料管理策略 企业的物料管理存在以下特性： 1 相关性，企业中的任何物料都是由于某种需要而存在，物料的品种、规 格、性能、质量、数量以及生产( 采购) 的时问约束等都是由对该物料的需求决 定的。物料之间不是孤立存在的，相互之间存在着联系，一种物料的需求往往同 其他物料的需求是相关的。 2 流动性，流动性是相关性的结果，物料总是由提供方向需求方流动，正 是在这种流动的过程中，物料由原材料变成了产品，从供应商流动到企业，又由 企业流动到客户。制造企业获得利润的过程，就是把物料由原材料转化成商品， 销售出去的过程物料的流动为企业带来了效益，如果物料不进行流动则不会产 ，e 效益，对企业来说是一种资源浪费。 3 价值，物料是具有价值的，当物料存储在仓库中，没有被使用时，企业 的流动资金则会被占用。对于企业来说，资金是具有时间价值的，只有让资金流 动起来，企业才会实现利润。库存既是企业的资产，但同时如果长期积压，则也 是企业的负债。 由以上物料管理的三个特性我们可以得到物料管理的基本要求： 1 保证需求，为了使企业的生产经营活动能够正常运行，要保证物料能够 在准确的时间，以正确的数量，及时送到需要的部门。 2 零库存，零库存是企业生产管理的目标，企业只有尽量降低库存，降低 物料滞留库存的时问，才能提高资金周转，获得更大的效益。 早期的物料库存计划方法通常采用订货点法【哪，如图2 5 所示： 数量 l 最大库存 构街挡蒂消藕_ f i 丌搀消蒋瓣愠 “8 丰 “8 “5 订货点 一 批!增加 高 订叠订货点 攘不、皇“ 订货点 。 订货夸订货l 杏 安全库存量 不变 晕： 、 t： 零库存量 7 t 。 t t t 辟 订货提前期订货提前期订货提前期订货提前期 图2 - 5 库存订货点法示意图 f i g 2 - 5s k e t c hm a po fs t o r a g eo r d e rp o i n tm e t h o d 9 间 第- 二章e r pf 的生，“计划模掣研究 订货点法是一种使库存量不得低于安令库存的库存补充方法，物料逐渐消 耗，库存逐渐减少，当库存量降到某个对刻，剩余库存量可供消耗的时间剐好等 于订货所需要的时间( 订货提前期) ，就要下达订单( 订单的含义包括加单和 采购单两方面) 补充库存，这个时刻的库存量称为订货点。 在稳定消费的情况下，订货点是一个匿| 定值。当消费加快时，如果保持订货 点不变，就会消耗安全库存；为了保持一定的安全库存，就必须增加订货量来补 充消耗了的安全库存；如果不增加订货量，又不消耗安全库存，就必须提高订货 点，这样，订货点就不再是一个常数。订货点法在确定订货批量时有很多方法， 如逐批法、定量批量法、经济定购量法、定期评估法、定期批量法等。 订货点法不足之处是它没有按照各种物料真丁f 需用的时间来确定订货_ _ | 期， 因此往往会造成较多的库存积压。为了使库存管理符合生产计划的要求，提出了 物料需求计划方法( m r p ) ，这也是丑前应用最为广泛的方法， 任何产品，都可以按照从原料到成品的实际加工过程，划分层次，建立上f 层物料的从属关系和数量关系。如图2 6 所示： 葛， 二 掣 1 ( 4 1 - z ? ，、萱l 1 。 甲主，一 i 5 - 三尊鼍，口口 2 。- ， 图2 - 6 时间坐标上的产品结构 f i g 2 - 6p r o d u c ts t r u c t u r eo ft i m ec o o r d i n a t e 上层物料为父件，下层物料为子件：父件同予件的关系是相对而言的。按照 层次关系逐层分解，一直到底层所有的原材料或外购件，分解的结果用产品结构 树来表达。如果把产品结构树中的层次坐标换成时间坐标，把各物料之间连线的 长度，表示加工周期或采购周期，并且，以产品的交货日期为起点倒排计划，会 1 0 第二章e r pf 的生产计划模型研究 得到产品结构树中每个物料的需求数量和丌完工同期。由于各个物料的加工周期 或采购周期不同，或者说，提前期不同，各自开始的日期或下达计划r 期会有先 有后，优先级不同。对生产或采购周期长的物料，应先下达计划，反之，可晚些 f 达。 物料需求计划在产品结构的基础上，根据产品结构各层次物科的从属和数量 关系，以每个物料为计划对象，以完工日期为时间基准倒排计划，按提前期长短 区别各个物料下达计划时间的先后顺序，使计划做到在需要的时刻所有物料都能 配套备齐，而在不到需要的时刻又不要过早地积压，从而减少库存量和所占用资 金。物料需求计划的具体编制算法见第4 2 节。 订货点法是从采购物料的库存管理角度对物料进行管理，而物料需求计划是 从企业所有物料( 包括自制物料和采购物料) 的时间管理角度对物料进行管理。 在实际应用中，应以物料需求计划为主，在物料需求计划制定完毕后，参考采购 物料的采购期，结合订货点和当前库存状况进行采购。 2 4b 硼模型 2 4 1b o l l 结构 物料清单( b o m ) 是一个用来定义、记录与存储最终产品组成项目、成份、 数量及结构的清单或表单。清单中定义最终产品与其组成结构的从属关系，最终 产品可能是成品或者半成品，而组成结构指的是半成品或者零件。采用计算机辅 助企业生产管理，首先要使计算机能够读出企业所制造的产品构成和所有要涉及 的物料，为了便于计算机谚 别，必须把用图示表达的产品结构转化成某种数掘格 式，这种以数据格式来描述产品结构的文件就是物料清单，即b o m 6 。物料清单 的内容包括：父项和子项的物料号及其从属关系；产品组装时所需的子项数 量；子项生效日期及失效日期；各零件的库存、单价及生产制造、组装程序 等资料。 物料清单通常是以阶层式的方式来呈现的，其树状结构图2 7 所示： 最终产品定义为l e v e l o ，而组成结构定义为l e v e l l ，组成结构的子项定义 为l e v e l 2 ，其子项再接续的子项定义为l e v e l 3 ，依次类推，一直展开到基础的 零件或原料位置。 b o m 是e r p 系统中最重要的基础数据，其组织格式的设计合理与否直接影响 到系统的处理性能。因此，根据实际使用环境，灵活地设计b o m 表是十分重要的。 b o m 是由双亲件及子件所组成的关系树，可以是自顶向下分解的形式或自底 向上跟踪的形式提供信息。分解是从上层物料开始将其展开成下层零件，跟踪是 第二章e r pf 的生产计划模型研究 从零件开始得到e 层物料。将最终产品的需求按乇生产计划中的项目分解成零件 需求是m r p 建立所有低层零件计划的关键一步。如果低层零件计划存在问题，通 过跟踪能确定生成这+ 零件需求的上层物料。 l e v e l 图2 7 口琴b o m 图 f i g 2 - 7b o md i a g r a mo fh a r m o n i c a 产品结构数据输入计算机后，就可对其进行查询，并能根据各用户的不同格 式显示出来。m r p 系统可以根据输入的数据生成各种不同格式的b o m ，以满足企 业中各种用户的需求。b o m 有很多种表现形式，常见的有以下几种： 1 单级b o m ：此种b o m 只表明直接用于父项中的那些组件以及为父项所要 求的数量。 2 多级b o m ：比单级b o m 略微复杂，它把单级b o m 连接在一起，来表明直 接或间接用于制造父项所有的自制件或外购件，以及数量，多级b o m 一般采用缩 排方式处理。 3 综合b o m ：列出最高层装配的每个组件，同时也列出了组件的数量，但 并不给出层次关系，类似于产品结构的物料清单。 4 反查形式的b o m ：包括单级反查，多级反查，和末项反套等。单级反查， 向上扫描一级产品结构，列出了使用一个零件的每个父项，多用于确定一个组件 变化时，哪些物料受影响；多级反查，向上扫描产品结构的每一层，一直到末项， 向用户提供了解父项及其所需组件的一种复杂网络关系；末项反查，仅列出使用 第一二章e r pf 的生产计划模型研究 某个零件的那些末项。 2 4 2b o n 的构造方法 物料清单g o m 是运行m r p 三个基本输入信息之一。b o m 文件的构造一般分为 三个步骤： 1 产生零件清单 产tb o m 文件的第一个步骤，是从工程图纸中取出数据生成最终产品的所有 零部件的清单，在这个清单中只包括那些低层的零部件。 2 单级b o m 的丌发 单级b o m 是一种基本的b o m ，也叫双层b 嗍。在单级b o m 中，只列出某个产 品( 或组件) 直接使用的组件( 或零件) 。 3 多级b o m 的开发 产品是由多个结构单元即物料清单组成的，只要建好了所有单层物料清单， 产品物料清单就会由系统自动建成。在建立时，先定义母件，然后一次录入母件 的全部子件。 b o m 通常以单级b o m 结构的形式存放，这种形式即节省存储空间又便于维护， 在需要时计算机可以对这组数据进行检索处理、重新组合，然后以不同的形式输 出来以满足各种部门的需要，还可以用链条将许多单级b o m 记录串起来，形成- 个多级的b o m ，所以多级b o m 实际上是用一串单级的b o m 连接起来的。 图2 - 6 中的b o m 结构在数据库中的存储形式如图2 8 所示： c p l l9 0b 6 l l 帕1 0 10从e 6iia m i ) q 【dq n m l o f 3 1 2 1 岱m l 斟t惭0e ae 601o m 工 q u l dq n “l c p 3 1 2 l c b 四i 2 j帅10队p201a i 吐) a u l l a u l l 舶3 【2 t b 1 2 】 晒l 队 e 10 1q r l u 铀工) 枷1 b 0 3 1 2 ic船1 2 1cw 陀ie r 201q i 工) a u l l o r u l l b q 3 1 2l 蛹1 1t 05 w 吁l e 队 1 0 0 l 锄肚) 诩工) 枷d b 回1 2 1锄3 5 * 3 3 缸j 6 tw 循ir阱0 3 3 1 2 l la r l l ) a m i a u l b 站1 2 ls c 3 】2 l帅l2re l0l 口l l 【l 铆q a l j b z 3 1 2 ic i n i i # 葩2 r2llq dd n da m 工 o】e z 3 1 2 1c脚w 2 i能2rr42ia n do m i ) a 眦l lm 】2 lz t 0 驰1 0 6 * 1 2 1 sw d l3p骷呻l t b1ia u l l ) o n l l l ) o n l ) 2 x 粥】2 】 n id1 f 0 23npl0im i l i 工) a u l l ) 臼u i ) 3i 1 2 】ch 1 e1 f 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