第二节 MRP和MRPⅡ简介
MRP作为ERP的核心,其含义是什么?原理如何?这是我们了解ERP的一个关键内容。这里结合公司的实际生产情况和产品,就MRP的相关原理作简要阐述
一、订货点法20世纪30年代初,企业控制物料的需求通常采用控制库存物品数量的方法,为每一种物料需求设置一个最大库存量和安全库存量。因物料的供应需要一定的时间(供应周期),需提前订货。
订货点法早在20 世纪30 年代初期,企业控制物料的需求通常采用控制库存物品数量的方法,为需求的每种物料设置一个最大库存量和安全库存量。最大库存量是为库存容量、库存占用资金的限制而设置的,意思是说物料的消耗不能小于安全库存量。由于物料的供应需要一定的时间(即供应周期,如物料的采购周期、加工周期等),因此不能等到物料的库存量消耗到安全库存量时才补充库存,而必须有一定的时间提前量,即必须在安全库存量的基础上增加一定数量的库存。这个库存量作为物料订货期间的供应量,即应该满足这样的条件:当物料的供应到货时,物料的消耗刚好到了安全库存量。如图所示,这种控制模型必须确定两个参数:订货点与订货批量。
●各种物料需求相互独立
订货点法不考虑物料项目之间的关系,每项物料的订货点分别独立地加以确定。因此,订货点法是面向零件的,而不是面向产品的。但是,在制造业中有一个很重要的要求,那就是各项物料的数量必须配套,以便能装配成产品。由于对各项物料分类独立地进行预测和订货,则会在装配时发生各项物料数量不匹配的情况。这样,虽然单项物料的供货率提高了,但总的供货率却降低了。因为不可能每项物料的预测都很准确,所以积累起来的误差反映在总供货率上将是相当大的。
例如,用10个零件装配成一件产品,每个零件的供货率都是90%,而联合供应率却降到34.8%。一件产品由20个、30个甚至更多个零件组成的情况是常有的。如果这些零件的库存量是根据订货点法分别确定的,那么,要想在总装配时不发生零件短缺,则只能是碰巧的事。
●物料需求的连续性
按照这种假定,必须认为需求相对均匀,库存消耗率稳定。而在制造业中,对产品零部件的需求恰恰是不均匀、不稳定的。库存消耗是间断的,这往往是由于下道工序的批量要求引起的。即使对最终产品的需求是连续的,由于生产过程中的批量需求,引起对零部件和原材料的需求也是不连续的。需求不连续的现象提出了一个如何确定需求时间的问题。订货点法根据以往的平均消耗来间接地指出需要时间,但是对于不连续的非独立需求来说,这种平均消耗率的概念是毫无意义的。事实上,采用订货点法,系统下达订货的时间常常偏早,在实际需求发生之前就有大批存货放在库里造成积压。而另一方面,却又会由于需求不均衡和库存管理模型本身的缺陷造成库存短缺。
●提前期已知且固定
这是订货点法最重要的假设。但在现实中,情况并非如此。对一项指定了6周提前期的物料,其实际的提前期可以在2~90天的范围变化。把如此大的时间范围浓缩成一个数字,用来作为提前期的已知数,显然是不合理的。
●库存消耗后应被重新填满
按照这种假定,当物料库存量低于订货点时,则必须发出订货,以重新填满库存。但如果需求是间断的,那么这样做不但没有必要,而且也不合理。因为很可能因此而造成库存积压。例如,某种产品一年中可以得到客户的两次订货,那么制造此种产品所需的钢材则不必因库存量低于订货点而被立即填满。
订货点控制法受到众多条件的限制,而且不能反映物料的实际需求,往往为了满足生产需求而不断提高订货点的数量,从而造成库存积压,库存占用的资金大量增加,产品成本也就随之提高,企业缺乏竞争力。
20世纪60年代,IBM公司的约瑟夫•奥列基博士提出了把对物料的需求分为独立需求与相关需求的概念。在此基础上,人们形成了“在需要的时候提供需要的数量”的重要认识。
理论的研究与实践的推动,发展并形成了物料需求计划理论,即基本的MRP。这种思想提出物料的订货量是根据需求来确定的,这种需求应考虑产品的结构,即产品结构中物料的需求量是相关的。
企业生产产品是从原材料的购买开始,也就是说,任何产品最终都由原材料构成。原材料经过一定的生产加工,发生物理和化学变化,然后经过组装和配制形成产品的组件,也即中间件,再通过一定的加工(组装等)形成最终产品。产品的结构与产品的复杂程度有关,有的产品由成千上万个零部件组成,如飞机、火箭、轮船、汽车等;有的比较简单,如镜子、文具盒、圆珠笔等。
二、基本MRP1.MRP与订货点法的区别
“何时订货”被认为是库存管理的一个大问题。这并不奇怪,因为库存管理正是订货并催货这一过程的自然产物。然而真正重要的问题却是“何时需要物料?”当这个问题解决以后,“何时订货”的问题也就迎刃而解了。订货点法通过触发订货点确定订货时间,再通过提前期来确定需求日期,其实是本末倒置的,从而引发了MRP 的出现。
MRP 是在解决订货点法缺陷的基础上发展来的,亦称为基本MRP ,简称MRP 。MRP 是Material Requirements Planning 的缩写,译为物料需求计划。
MRP 针对订货点法的几项假设做了以下重要改进。所以MRP与订货点法有三点区别:
① 通过产品结构把所有物料的需求联系起来。考虑不同物料的需求之间的相互匹配关系,从而使各种物料的库存在数量和时间上均趋于合理。
② 把所有物料按需求性质区分为独立需求项和非独立需求项。如果某项物料的需求量不依赖于企业内其他物料的需求量而独立存在,则称为独立需求项目;如果某项物料的需求量可由企业内其他物料的需求量来确定,则称为非独立需求项目,即相关需求项目。如企业中的原材料、零件、组件等都是非独立需求项目,而最终产品则是独立需求项目,独立需求项目有时也包括维修件、可选件和工厂自用件。独立需求项目的需求量和需求时间通常由预测和客户订单等外在的因素来决定;而非独立需求项目的需求量和需求时间则由MRP 系统来决定。
③对物料的库存状态数据引人了时间分段的概念。所谓时间分段,就是给物料的库存状态数据加上时间坐标,也就是按具体的日期或计划时区记录和存储库存状态数据。这样,可以准确地回答和时间有关的各种问题。在传统的库存管理中,库存状态的记录是没有时间坐标的。记录的内容通常包含库存量和已订货量。当这两个量之和由于库存消耗而小于最低库存点时,便是重新组织进货的时间。因此,在这种记录中,时间的概念是以间接的方式表示的。
2.基本MRP概述与运行方式
(1)基本MRP概述
基本的MRP可定义为:“利用主生产调度(MPS)、物料用量清单(BOM)、库存(INVENTORY)和未交货单(OPEN ORDER)等各种资料,经计算得到未来的物料需求,并进行订货单的补充和修改”。如下流程图:
MRP基本原理是根据需求和预测来测定未来物料供应和生产计划与控制,它提供了物料需求的准确时间和数量。
MRP的基本思想是围绕物料转化组织制造资源,实现按需要准时生产;以物料为中心组织生产:体现为顾客服务的宗旨;按需定产的体现;以设备为中心组织生产:有什么样的设备生产什么样的产品,是以产定销的体现。
既然最终是要按期给顾客提供合格的产品,在围绕物料转化组织生产的过程中,上道工序应该按下道工序的要求进行生产,前一生产阶段应该为后一生产阶段服务,而不是相反。MRP正是按这样的方式来完成各种生产作业计划的编制。
(2)基本MRP的运行方式
MRP的更新有两种典型的方式:“重新生成”(Regeneration)方式与“净改变”(Net Change)方式。
按照重新生成方式,MRP每隔一个固定的时间运行一次,每一个产品项目,不论是否发生变化,都必须重新处理一遍。重新生成方式是传统的处理方式,计算量大,且不能对变化及时做出反应。但系统运行次数少,数据处理效率高,还有“自洁”作用,不会把上一次运行中的错误带到新得出的计划中。因此,至今仍得到广泛的应用。
按净改变方式,系统要按发生的变化随时运行,但运行中只处理发生变化的部分,只计算净变量。因此,净改变方式计算量小,对变化反应及时,但系统运行次数多。
MRP是一种保证既不出现短缺,又不积压库存的计划方法,解决了制造业所关心的缺件与超储的矛盾。所有ERP软件都把MRP作为其生产计划与控制模块,MRP是ERP系不可缺少的核心功能。
三、闭环MRP1.闭环MRP的基本原理
MRP可以将产品出产计划变成零部件投人产出计划和外购件,原材料的需求计划。但是,只知道各种物料的需要量和需要时间是不够的,如果不具备足够的生产能力,计划将会落空。考虑生产能力,从内部必然涉及车间层的管理,从外部必然涉及采购。单靠MRP 不够了,这就从MRP发展到闭环MRP。
闭环MRP的“闭环”实际有双重含义。一方面,它不单纯考虑物料需求计划,还将与之有关的能力需求、车间生产作业计划和采购等方面考虑进去,使整个问题形成“闭环”; 另一方面,从控制论的观点,计划制定与实施之后,需要取得反馈信息,以便修改计划与实行控制,这样又形成“闭环”。
在物料需求计划的形成、制定过程中,考虑了产品结构相关的信息和库存的信息。但实际生产中的条件是变化的,如企业的制造生产工艺、生产设备及生产规模都是发展变化的,甚至受到经济、技术和社会环境的影响如能源供应、社会福利、经济指标的影响。基本MRP制定的采购计划可能会受到物流和供货能力、运输能力的限制,而无法保证物料的及时供应。另外,如果制定的生产计划未考虑到生产线的能力,因而在执行计划时会出现有所偏离的情况,计划并不能百分之百地完成,即所谓的零失误。因为信息是单向的,与管理思想不一致;而对于生产来说,要求管理信息必须是有反馈的、可以控制的。由输入到输出经过反馈再到输人,形成信息的回流。因此,随着市场的发展及基本MRP的应用和实践,20 世纪80 年代在此基础上形成了闭环MRP理论。
闭环MRP理论认为主生产计划与物料需求计划(MRP)应该是可行的,即考虑能力的约束,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,企业必须对投人与产出进行控制,也就是对企业的能力进行校验和执行控制。
2.闭环MRP理解
闭环有两层意思:一是把生产能力需求计划、车间作业计划和采购作业计划纳入MRP,形成一个封闭的系统;二是指在执行作业的过程中,必须有反馈信息,并利用反馈信息进行调整平衡,从而使生产计划方面的各子系统得到统一,其工作过程是一个“计划——实施——评价——反馈——计划”的封闭过程。如下图。
企业首先根据发展的需要与市场需求来制定企业生产规划:根据生产规划制定主生产计划,同时进行生产能力与负荷的分析。该过程主要针对关键资源的能力与负荷的分析过程。只有通过对该过程的分析,才能达到主生产计划基本可靠的要求。其次根据主生产计划,企业的物料库存信息,产品结构清单等信息来制定物料需求计划:由物料需求计划、产品生产工艺路线和车间各加工工序能力数据(即工作中心能力,其有关的概念将在后面介绍)生成对能力的需求计划,通过对各加工工序的能力平衡,调整物料需求计划。如果这个阶段无法平衡能力,还有可能修改主生产计划:采购与车间作业按照平衡能力后的物料需求计划执行,并进行能力的控制,即输人输出控制,并根据作业执行结果反馈到计划层。因此,闭环MRP 能较好地解决计划与控制问题,是计划理论的一次大飞跃(但它仍未彻底地解决计划与控制问题)。
其中,对主生产计划以及能力需求计划作一下解释:
主生产计划:
① 主生产计划来源于企业的生产经营规划与市场需求(如合同、订单等);
② 主生产计划与物料需求计划的运行(或执行)伴随着能力与负荷的运行,从而保证计划是可靠的;
③ 采购与生产加工的作业计划与执行是物流的加工变化过程,同时又是控制能力的投人与产出过程;
④ 能力的执行情况最终反馈到计划制定层,整个过程是能力的不断执行与调整的过程。
能力需求计划CRP:
MRP系统的正常运行,需要有一个现实可行的主生产计划。它除了要反映市场需求和合同订单以外,还必须满足企业的生产能力约束条件。因此,除了要编制资源需求计划外,我们还要制定能力需求计划(CRP),同各个工作中心的能力进行平衡。只有在采取了措施做到能力与资源均满足负荷需求时,才能开始执行计划。
能力需求计划的主要任务是:
①将物料需求计划转化为对车间的设备、人力等资源的能力需求(如工时);
②按照时段和设备组(或工作中心)对所需要的能力进行汇总;
③用能力需求报告或负荷图检查能力与负荷之间的差异;
④提供解决能力与负荷之间差异的措施。
四、MRPⅡ制造资源计划MRPⅡ(Manufacturing Resource Planning)是以生产计划为中心,把与物料管理有关的产、供、销、财各个环节的活动有机地联系起来,形成一个整体,进行协调,使它们在生产经营管理中发挥最大的作用。其最终的目标是使生产保持连续均衡,最大限度地降低库存与资金的消耗,减少浪费,提高经济效益。
从物料需求计划MRP发展到制造资源计划MRPⅡ,是对生产经营管理过程的本质认识不断深入的结果,体现了先进的计算机技术与管理思想的不断融合,因此MRP发展为MRPⅡ是一个必然的过程。
MRPⅡ除了考虑材料外,人力、资金、设备和时间也被看成企业资源,并加以控制,同时包括销售、财务、会计及成本处理。
MRPⅡ与闭环MRP的区别:
把生产、财务、销售、工程技术、采购等各个子系统结合成一个一体化的系统,称为制造资源计划(Manufacturing Resource Planning),英文缩写是MRP,为区别于基本MRP而记为 MRP。
MRPII由闭环 MRP系统发展而来,在技术上,它与闭环MRP并没有太大的区别,但它包括了财务管理和模拟的能力,就有了本质意义的区别。
五、MRP与制造工程网络1.制造业基本方程与相关需求
任何制造企业的生产组织过程都需要回答4个问题:①要生产什么(产品需求与进度计划)?②要用到什么(产品结构与资源)?③已经有了什么(库存状态)?④什么时候需要,各要多少?
正因为这四个问题是任何制造业生产组织都要回答的问题,所以被称为“制造业基本方程”或“制造业通式”。
制造业基本方程的基本思想是围绕物料组织制造资源,实行按需要准时生产。按照这样的思想组织生产,以我们的光缆产品为例,其生产过程中所需要的光纤、PBT、油膏、护套料等的需求是光缆结构和制造工艺的函数,可以通过反工艺顺序的方法,按照光缆的结构关系确定下来,并且生产过程中所需要的人力、设备、工具等可以围绕物料的转化组织起来,从而形成一整套新的生产方法体系。这种新的生产方法体系就是物料需求计划MRP(Materials Requirement Planning)的精髓所在――以物料转化为中心组织制造资源按需生产。
2.制造工程网络与物料需求计划制造业基本方程说明制造过程物料的需求和制造的工艺与产品结构有关,这种制造过程物料的相关需求关系可以用一个网络结构图表示,这种网络结构就是制造工程网络,这里以一种光缆的生产过程为例,如图8所示。
制造工程网络非常清晰地反映了制造过程中物料的两种关系:
①产品的物料转化关系(产品组成结构);
②产品加工的时间进程(生产提前期)。
这两种关系,即反映了计划的两个基本要素:时间要素与数量要素。也就是说,制造工程网络既反映产品上下层物料之间的供需品种与数量的关系,也反映了物料之间的时间优先顺序与时间的构成。有了这两种关系,就可以按照反工艺顺序的方法,确定生产制造过程的物料需求计划。
以物料转化为中心来组织生产,就要求一切制造资源都围绕物料而转,比如要生产什么样的产品,就需要什么样的人员、设备和工具等。因此,物料需求计划MRP反映了以市场为导向的现代生产组织原则。
六、MPR/MRPII 和 ERP在认识MPR 和 ERP的关系时,我们可以认为MRP是MRPⅡ形成的基石,MRPⅡ是以MRP为核心基础发展起来,而这两者又是ERP的核心功能,图5为MRP、MRPⅡ和ERP三者的关系。
在理解ERP的概念时,我们必须认识到以下几个关键点:
1.MRP是ERP的核心功能只要是“制造业”,就必然要从供应方买来原材料,经过加工或装配,制造出产品,销售给需求方,这也是制造业区别于金融业、商业、采掘业(石油、矿产)、服务业的主要特点。任何制造业的经营生产活动都是围绕其产品开展的,制造业的信息系统也不例外,MRP就是从产品的结构或物料清单(对食品、医药、化工行业则为“配方”)出发,实现了物料信息的集成──一个上小下宽的锥状产品结构:其顶层是出厂产品,是属于企业市场销售部门的业务;底层是采购的原材料或配套件,是企业物资供应部门的业务;介乎其间的是制造件,是生产部门的业务。如果要根据需求的优先顺序,在统一的计划指导下,把企业的“销产供”信息集成起来,就离不开产品结构(或物料清单)这个基础文件。在产品结构上,反映了各个物料之间的从属关系和数量关系,它们之间的连线反映了工艺流程和时间周期;换句话说,通过一个产品结构就能够说明制造业生产管理常用的“期量标准”。MRP主要用于生产“组装”型产品的制造业,如果把工艺流程(工序、设备或装置)同产品结构集成在一起,就可以把流程工业的特点融合进来。 通俗地说,MRP是一种保证既不出现短缺,又不积压库存的计划方法,解决了制造业所关心的缺件与超储的矛盾。所有ERP软件都把MRP作为其生产计划与控制模块,MRP是ERP系统不可缺少的核心功能。
2.MRPⅡ是ERP的重要组成MRP解决了企业物料供需信息集成,但是还没有说明企业的经营效益。MRPⅡ 同MRP的主要区别就是它运用管理会计的概念,用货币形式说明了执行企业“物料计划”带来的效益,实现物料信息同资金信息集成。衡量企业经营效益首先要计算产品成本,产品成本的实际发生过程,还要以MRP系统的产品结构为基础,从最底层采购件的材料费开始,逐层向上将每一件物料的材料费、人工费和制造费(间接成本)累积,得出每一层零部件直至最终产品的成本。再进一步结合市场营销,分析各类产品的获利性。MRPⅡ把传统的帐务处理同发生帐务的事务结合起来,不仅说明帐务的资金现状,而且追溯资金的来龙去脉——例如将体现债务债权关系的应付帐、应收帐同采购业务和销售业务集成起来、同供应商或客户的业绩或信誉集成起来、同销售和生产计划集成起来等,按照物料位置、数量或价值变化,定义“事务处理(Transaction)”,使与生产相关的财务信息直接由生产活动生成。在定义事务处理相关的会计科目之间,按设定的借贷关系,自动转帐登录,保证了“资金流(财务帐)”同“物流(实物帐)”的同步和一致,改变了资金信息滞后于物料信息的状况,便于实时做出决策。
ERP是一个高度集成的信息系统,它必然体现物流信息同资金流信息的集成。传统的MRPⅡ系统主要包括的制造、供销和财务三大部分依然是ERP系统不可跨越的重要组成。所以,MRPⅡ的信息集成内容既然已经包括在ERP系统之中,就没有必要再突出MRPⅡ。
总之从管理信息集成的角度来看,从MRP到MRPⅡ再到ERP,是制造业管理信息集成的不断扩展和深化,每一次进展都是一次重大质的飞跃,然而,又是一脉相成的。ERP/MRPⅡ实际上是指同一个企业管理理念在不同时期的发展程度和发展阶段。对MRP、闭环MRP、MRPⅡ及ERP而言,虽然后者是从前者发展来的,但并没有绝对的某项技术落后过时或后者将取代前者的含义。