1、MRPII/ERP原理与应用,清华大学出版社 2002.10,第7章 MRP/ERP原理: 能力需求计划,7.1 能力计划层次体系,能力需求计划是对生产过程中所需要的能力进行核算的计划方法，以确定是否有足够的生产能力来满足生产的需求。能力需求计划用于分析和检验生产计划大纲、主生产计划和物料需求计划的可行性，将生产需求转换成相应的能力需求，估计可用的能力并确定应采取的措施，以协调生产能力和生产负荷的差距，如图7-1所示。,图7-1 能力需求计划功能,表7-1 能力计划层次体系,能力需求计划是MRP中重要的反馈环节。MRP系统克服了MRP系统的不足之处，在软件中增加了生产能力计划、生产活动控制、财
2、务管理等功能，形成闭环MRP系统。在MRP中首先集中于生产计划的编制，在每一个计划级，先编制生产计划，然后用能力需求计划评价这个计划，最后采取必要的措施使计划得以实施。生产计划大纲、主生产计划等是否可行，生产设备是否有保证，生产能力是否合理，这些问题都需要通过能力需求计划来进行平衡，以此修正生产计划，达到生产状况的最佳均衡。,7.2 能力计划作用与意义,7.3 粗能力需求计划,同主生产计划相伴运行的能力计划是粗能力计划(RCCP)。粗能力计划仅对主生产计划所需的关键生产能力做一粗略的估算，给出一个能力需求的概貌。粗能力计划(RCCP)的处理过程是将成品的生产计划转换成相关的工作中心(Work
3、Center，简称WC)的能力需求。,7.3.1 粗能力需求计划的对象和特点 粗能力计划的编制忽略了一些基本信息，以便简化和加快能力计划的处理过程。粗能力计划通常是对生产中所需的关键资源进行计算和分析。关键资源通常是指： 关键工作中心，其处于瓶颈位置； 特别供应商，其供应能力有限； 自然资源，其可供的数量有限； 专门技能，属稀有资源； 资金； 仓库； 运输； 不可外协的工作等。,粗能力计划的优点： 可用粗能力计划进行生产计划初稿可行性的分析与评价； 集中关键资源，而不是面面俱到，影响效率； 不涉及工艺路线和工作中心的具体细节； 能力计划的编制比较简单，计算量少； 实施所要求的前提条件较少； 减
4、少后期能力需求计划的核算工作。 粗能力计划的缺点： 忽略了现有库存量和在制量的影响，无法反映计划的动态实际变化； 平均批量和生产提前期是假设的值，与实际值将产生执行偏差； 只包含关键资源，无法彻底保证计划的可信度； 对短期计划无用。,编制粗能力计划，首先要建立资源清单(能力清单)或分时间周期的资源清单。因此，粗能力计划的编制有两种方法：资源清单法和分时间周期的资源清单法。 1. 用资源清单法编制粗能力计划 利用资源清单法编制粗能力计划通常按下列步骤进行： (1) 定义关键资源。 (2) 从主生产计划中的每种产品系列中选出代表产品。 (3) 对每个代表产品确定其单位产品对关键资源的需求量。确定的
5、根据包括主生产计划、物料清单、工艺路线、定额工时、平均批量等。 (4) 对每个产品系列，确定每月的主生产计划产量。 (5) 将主生产计划中的计划产量与资源清单中定义的资源需求量相乘。(6) 将每个产品系列所需求的能力加起来，得到对应计划的总能力需求。,7.3.2 粗能力需求计划的编制方法,例7.1 某产品A对应的产品结构、主生产计划、工艺路线文件见图7-2、表7-3和表7-4所示。在图7-2中，零件D、G、H、I为外购件，不消耗内部的生产能力，不用在能力计划中考虑。,表7-3 产品A的主生产计划,表7-4 产品A的工艺路线文件,表7-5 产品A的能力清单,表7-6 产品A的能力计划,2. 分时
6、间周期的资源清单法用资源清单来编制能力需求计划的方法没有考虑制造提前期，为了克服这一缺点，可以采用分时间周期的资源清单。分时间周期的资源清单法同资源清单法基本类似，差别只在于把对资源能力的需求按时间周期分配，将各种资源需求分配在对应的一段时间内，称为分时间周期的资源清单。分时间周期的资源清单法编制的关键点如下： 画出某类代表产品的工序网络图。 计算该产品的分时间周期的能力清单。 根据主生产计划和每个代表产品的能力清单，求出分阶段的能力计划。,(1) 建立分时间周期资源清单。,表7-7 产品A的分时间周期资源清单,表7-8 单个计划量产生的能力计划,表7-9 用分时间周期资源清单产生的能力计划,
7、7.4 能力需求计划,7.4.1 CRP概述能力需求计划(Capacity Requirements Planning，简称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。物料需求计划的对象是物料，物料是具体的、形象的和可见的；能力需求计划的对象是能力,能力是抽象的，且随工作效率、人员出勤率、设备完好率等而变化。能力需求计划把物料需求转换为能力需求，估计可用的能力并确定应采取的措施，以便协调能力需求和可用能力之间的关系。因此，生产计划能否顺利实施，生产任务能否按计划完成，是否能达到既定的生产指标，都需要在能力需求计划中进行平衡。,表7-10 能力需求计划和粗能力计划的区别,7.4.
8、2 CRP数据环境 CRP的数据环境主要有：工作中心文件、工艺路线文件、已下达车间订单、MRP计划订单和车间日历等。 1. 已下达车间订单 已下达车间订单指已释放或正在加工的订单，它占用了工作中心的一部分能力。订单上表示每种零部件的数量、交货期、加工工序、准备时间和加工时间、工作中心号或部门号及设备号等。必须根据生产进度对其进行实时维护。 2. MRP计划订单 计划订单是MRP输出的尚未释放的订单。它记录有通过MRP的运行计算出的产品零部件的净需求量和需求日期。MRP计划订单将占有工作中心的负荷。 3. 工艺路线文件 工艺路线文件描述项目加工或装配需要的各步骤信息。工艺路线文件主要信息有： 加
9、工工序描述； 工序顺序； 替换工序； 工具； 定额工时(准备时间和加工时间)。,4. 工作中心文件 工作中心文件除了包括计算工作中心额定能力的必要信息之外，还包括如下编制订单计划的必要信息： 排队时间 工件等待加工的平均时间； 运输时间 把工件从一个工序搬到另一个工序所需的时间。 有时这些信息也放在工艺路线文件中。 5. 车间日历 车间日历是用于编制计划的特殊形式的日历。通常计划是按工作日编制的，车间日历将普通日历转换成工作日历。它被表示成顺序计数的工作日，并除去周末、节日、停工和其他不生产的日子。表7-11是车间日历的例子。,表7-11 车间日历,7.4.3 工作中心能力,工作中心是指完成某
10、种加工的设备或设备组。为了安排能力需求计划，根据设备和劳动力状况，将能够执行相同或相似工序的设备、劳动力组成一个工作中心生产单元。工作中心不宜过大，否则使能力核算过粗，生产过程难以控制；工作中心的划分也不宜过小，否则生产计划过分呆板，生产调度不够灵活。总之，工作中心的划分要有利于生产计划的完成，它可以是一个作业班组，也可以是现行作业的几个班组。,1. 工作中心能力的建立 工作中心的能力用在一定的时间内完成的产出率来表示，需要考核的主要是工作中心的实际能力和定额能力。工作中心能力的建立是 CRP处理过程中的一个关键部分。建立工作中心能力通常按以下步骤进行。 (1) 选择计量单位。通常用于表示能力
11、的单位有： 标准小时(时间)； 千克或吨(重量)； 米(长度)； 件数(数量)； 能力同负荷的计量单位必须一致。在离散型生产中多用加工单件所需的标准时间，即小时/件。在重复式生产中多用单位小时的产量作为计量单位，即件/小时。在流程工业中多用日产量或班产量作为计量单位，如吨/日。,(2) 计算定额能力。定额能力是在正常的生产条件下工作中心的计划能力。定额能力不一定为最大能力。工作中心的定额能力是根据工作中心文件和车间日历中有关信息计算而得到的。计算定额能力所需的主要信息有： 每班可用操作人员数； 可用的机器数； 单机的额定工时； 工作中心的利用率； 在该工作中心每天排产的小时数； 每天开工班次；
12、 每周的工作天数。,工作中心的定额能力= 可用机器数或人数每班工时每天的开班数每周的工作天数 利用率效率 其中 可用机器数或人数，是指对能力起限制作用的机器或人的数量。 工作中心利用率=实际投入工时/计划工时 工作中心效率=完成的定额工时/实际投入工时 完成的定额工时=生产的产品数量按工艺路线计算的定额工时实际投入工时是指实际用在产品上的工时。计划工时包括预防性维修、机器损坏、材料短缺、工作缺勤及其他工作的时间。,例如：某企业某工作中心由6名工人操作6台机床，每班8小时，每天1班，每星期5天，利用率80%，效率为90%，则一周的定额能力为68150.800.90=172.80定额工时。 (3)
13、 计算实际能力。实际能力是通过记录某工作中心在某一生产周期内的产出而决定的，也称历史能力。 计算实际能力时，将给定时间周期内的总定额工时除以时间周期数，得到该工作中心的实际能力。例如，某工作中心 WC-l在一个星期5天里的定额工时为305、290、300、280、265，则实际能力=(305+290+300+280+265)514405=288定额工时。,2. 工作中心能力维护为了维护能力需求计划的准确性，一般都需要将定额能力与实际能力相比较。在实际应用中，要求定额能力与实际能力完全一致是不现实的。因此有一些可接受的允许误差。定额能力是能力需求计划处理过程的主要输入之一，为了使定额能力有效，它
14、必须与实际能力差不多。如果两个数字不一致，可能有以下几点原因： 实际能力的测定期间对该工作中心来说可能不具代表性； 工作中心的效率或利用率不准确； 该工作中心可能会有以下改变。 核定和维护工作中心能力是CRP的一项重要工作，可通过分析投入/产出的小时工作量来修正工作中心能力。 为了保证工作中心有持续可靠的能力，一定要做好设备的预防性维护制度，保证设备的完好率。同时要抓好质量管理，消除废品和返修件，防止因追加任务而破坏能力需求计划。MRP软件一般对设备故障和质量事故都可设置原因码，供管理人员分析改进。, 该工作中心可能会有以下改变。 停机 停机时间超过计划数； 工人 工人是否有效地使用机器； 维
15、护 预防性维修改变； 加班 是否过分地加班而降低效率； 产品组合 产品组合是否改变； 缺勤 缺勤的水平是否高于计划； 零件短缺 是否有很多零件报废； 工程改变 是否有额外的工程改变； 操作人员的熟练程度。,CRP的制订有两种方式：无限能力方式和有限能力方式，其中有限能力方式按分配选择方式又分为有限顺排计划和优先级计划。 1. 无限能力方式 无限能力计划是不考虑能力的限制，而将工作中心负荷进行相加，找出超负荷和少负荷。在负荷工时大于能力工时的情况下，为超负荷。对超过的部分进行负荷调整，负荷调整策略有：延长工作时间，使用替代加工级别，转移工作中心负荷，做出购买的决策，选择替代工序，进行外协加工等。
16、在采取以上各项措施均无效的情况下，可以延期交货。负荷与能力平衡工作是反复进行的，直到得到较为满意的计划方案为止。大多数生产管理软件都是按照这种方法设计的。,7.4.4 CRP制订方式,2. 有限能力方式 优先级计划是按照优先级分配给工作中心负荷，当满负荷时优先级别低的被推迟。这种方法由于按优先级别分配负荷，不会产生超负荷，可以不做负荷调整。 有限顺排计划(finite forward scheduling)是在考虑能力的限制下排负荷，它假定能力是固定不能调整的，因而计划可完全由计算机自动编排。有限顺排计划通常适用于某种单一的工作中心或较难调整的能力单元。有时，它也可以用在短期或近期车间作业进度
17、编排上，作为能力需求计划的补充。有限顺排计划对头道工序往往是有效的，但对后续工序会增加复杂性，甚至可能影响交货期。不少软件都设置了有限顺排计划的功能。,顺排计划同倒排计划可以结合使用。例如，在同客户洽谈交货期时，可从瓶颈工序开始，考虑能力限制用顺排计划求出交货期。安排计划时，对非瓶颈工序，用倒排计划和能力需求计划处理；对瓶颈工序用顺排计划，并留有一定的缓冲余地。对超负荷情况，可以先调整工作中心能力，比如周末或某几天第3班加班，然后用调整后的可用能力，进行顺排计划。在这种情况下，软件必须有为工作中心使用的工作日历，并能调整日历上个别日期的可用能力。MRP的出发点首先是满足客户和市场的需求，每一个
18、计划层次都要遵守这个原则。因此，在编制计划时，首先进行需求的优先级计划，然后再进行能力的计划。如果某个工作中心在某个时段由于加工了优先级低的物料，使优先级高的物料排不上号，不能按计划加工，从表面上看似乎是一种能力不足的现象，而实质上是资源没有有效利用。因此，必须先有优先级计划，能力计划才有意义。,7.5 能力需求计划编制,7.5.1 CRP编制概述 1. 收集数据 能力需求计划(CRP)是在物料需求计划(MRP)运行之后，对MRP进行验证的处理过程。它利用从车间控制模块来的已发工单，再加上对工作中心所输入的负荷量，而产生对工作中心相适应的能力需求。因此，CRP编制的第一步是收集数据。用于CRP
19、的输入数据包括： 已下达的车间订单； MRP计划订单； 工艺路线文件 工作中心文件； 车间日历。,2. 编制工序计划 编制工序计划有以下步骤： (1) 根据订单、工艺路线和工作中心文件计算每道工序的负荷。 (2) 计算每道工序在每个工作中心上的负荷。 (3) 计算每道工序的交货日期和开工时间。 (4) 按时间周期计算每个工作中心的负荷。 MRP常用倒序排产方式确定订单下达日期。3. 编制负荷图 在 MRP中能力需求计划运行之后，一般可用负荷图来直观表示能力与负荷的匹配情况。当收集了必要的数据之后，就能够开始处理订单，编制负荷图，分析结果，调整能力。,7.5.2 CRP编制实例例7.2 现在仍用
20、前面产品A的产品结构(图7-2)、主生产计划(表7-3)为例来详细说明能力需求计划的编制过程。第一步：分解产品物料需求。 利用MRP方法计算产品A的物料分解拆零过程。计算结果由表7-12给出。,表7-12 产品A的MRP输出,第二步：编制工作中心能力需求。 1. 计算每个工作中心上每道工序的负荷 2. 计算每个工作中心的可用能力 3. 计算每个工作中心对各负荷的加工天数 4. 计算每道工序的开工日期和完工日期 5. 按时间周期计算每个工作中心的负荷,表7-13 产品A制造信息,图7-6 工序和工序间隔时间,表7-14 工作中心文件,图7-7 零件C计划订单倒序排产图,图7-7 零件C计划订单倒
21、序排产图,图7-7 零件C计划订单倒序排产图,图7-7 零件C计划订单倒序排产图,表7-15 零件C能力需求表,表7-16 能力需求计划表,表7-17 工作中心负荷表,表7-18 工作中心15三种不同的能力计划,第三步：编制能力负荷图。 当所有订单都编制计划后，就可以产生所有工作中心的负荷图。为了按周期累计工作中心负荷，将每个工作中心的每个订单所需的全部负荷定额工时加在一起，同时按周期累加该工作中心的负荷，最终得到为满足计划生产所需的总设备工时或劳动力工时。负荷直方图反映了负荷和能力的关系。图7-8是工作中心15的负荷图。图顶部的横线表示工作中心的能力，纵向条表示负荷。用图7-8所示的负荷图可
22、以直观地表示工作中心WC-15能力与负荷的匹配情况。,第四步：能力分析与控制。生成了负荷图，并不等于就已经计划了能力需求。为了保证满足生产计划，还要分析上面的结果及设法解决影响能力的问题，以保证有可用能力满足这些计划需求。采用的方法是对比工作中心的负荷和能力。按工作中心比较计划负荷和现有能力，很容易发现能力不平衡的情况。因为： 超/欠能力能力总负荷所以，如果能力减去负荷等于负数，则表示能力不足或超负荷；如果能力减去负荷等于0，则表示能力匹配；如果能力减去负荷等于正数，则表示能力多余或低负荷。,总结分析能力需求计划的处理过程可知，CRP是一种编制能力需求计划的技术，它将计划的和下达的制造订单排产
23、，并按“无限负荷”的原则，将能力工时加到各工作中心。为了用CRP生成能力需求计划，需要的信息如下。 主生产计划。 MRP系统，它包括： 产品结构； 库存文件(现有库存状态)； 下达订单(计划接收量)文件； 批量计算过程； 计划生产制造提前期。 工艺路线文件(包括定额时间的制造信息)。 工作中心文件，它包括： 在每个工作中心的平均排队时间。 在各工作中心之间的运输时间。,7.5.3 CRP编制评述,与前边讨论的粗能力需求计划RCCP相比，CRP有一些优点。它是最详细的一种方法，将制造订单的排产计划转换成分时间周期的能力需求。对于产品结构的所有级，它考虑了： 现有库存和在制库存。这将减少执行主生产
24、计划所需的总能力。 实际批量。这样对每个工作中心的加工时间和生产准备时间的估计更加精确。 制造提前期，依此生成了分时间周期的能力计划。 考虑了维修件、废品和安全库存等因素。 用发放到车间的新订单，可以考虑返工所需的能力。,但是CRP也有一些缺点和不足： 它涉及MRP、工艺路线、主生产计划、车间管理系统等各个层次的大量信息。故CRP信息处理计算工作量非常大，处理过程比较复杂；运行CRP的先决条件比粗能力计划更多。 CRP的计算工作量大，所以CRP必须是一个计算机化的处理过程。计算机的大部分机时是用于读取各个文件的数据，相对地减少了真正的CRP运算时间。 CRP是在“无限负荷”的假设前提下进行的，
25、在排产中没有考虑工作中心的可用能力。在实际生产中，每个工作中心的任务按照每日任务分配单上印的优先级排列。所以，每个任务的实际排队时间与在能力计划编制中所用的平均排队时间相差很大，这就意味着在计划排产中所用的开始日期和结束日期并没有精确地反映实际情况。另外，如果管理人员对某时间周期的过负荷不作任何处理，那么订单会拖期，并进一步偏离工序的开始日期和结束日期，于是也就改变了在一段时间负荷的分布。,能力计划用以分析已有资源能力和生产负荷的差距。本章介绍了能力计划层次体系，重点介绍了粗能力需求计划和能力需求计划两大部分的内容，详细具体地介绍了粗能力需求计划和能力需求计划的编制过程。粗能力计划(RCCP)
26、是同主生产计划相伴运行的能力计划。粗能力计划仅对主生产计划所需的关键生产能力做一粗略的估算，给出一个能力需求的概貌。能力需求计划(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。能力需求计划把物料需求转换为能力需求，估计可用的能力并确定应采取的措施，以便协调能力需要和可用能力之间的关系。因此，生产计划能否顺利实施，生产任务能否按计划完成，是否能达到既定的生产指标，都需要在能力需求计划中进行平衡。,7.6 本 章 小 结,(1) 能力计划层次体系中包括哪几个层次？ (2) RCCP和CRP分别对应于哪个层次的生产计划？ (3) 粗能力需求计划的对象主要指哪些？ (4) 粗能力需求计划
27、有何优缺点？ (5) 简述利用资源清单法编制粗能力计划的步骤。 (6) 简述利用分时间周期的资源清单法编制粗能力计划的步骤。 (7) 简述能力需求计划和粗能力计划的区别。(8) 为什么说能力需求计划核算的能力数量更准确？ (9) 工作中心是什么？有何作用？ (10) 如何计算工作中心的定额能力及实际能力？ (11) 能力需求计划的制订有哪两种方式？ (12) 无限能力计划法就是不考虑能力的约束吗？,思考练习题,(13) 编制能力需求计划时需要哪几方面的信息？ (14) 简述能力需求计划的编制步骤。 (15) 如何确定工序的开工日期和完工日期？ (16) 如何计算工作中心的负荷？ (17) 在能力需求计划中能力不平衡时应如何处理？ (18) 画出第7.5.2小节例7.2中零件E的计划订单倒序排产图。 (19) 写出表7-9各工作中心上拖期负荷量的计算过程。 (20) 已知产品A的主计划如表7-3，产品结构图如图7-2，工艺路线文件如表7-4，工作中心文件如表7-14。并假设一天工作8小时，工作中心利用率是0.85，效率是0.90。计算： 各工作中心负荷； 各工作中心的开工日期和完工日期(按表7-11将日期转换成实际日历)。,THE END,
