1、第二章 物料需求计划MRP,主要内容,一、制造业与制造管理,制造业资源,信息资源涵盖四项传统资源的主文件、计划文件与交易文件,制造业资源,依这些总体计划及主文件资料(如材料主文件、材料表、存货资料等)制订更细致的详细计划(如物料需求计划),管理者根据资源主文件资料(如客户、资金、存货资料等)制订总体计划(如生产规划、主生产计划),根据详细计划中的建议并考虑实际能力限制等实际约束后采取实际可行行动并形成交易文件资料(如采购单、制令单),交易执行信息反馈,制造管理主要过程,制造业的核心任务及管理问题,管理幅度、深度与难度日益增加 制造业的问题越来越多,制造管理的常见问题,二、物料需求计划的产生,产
2、生背景,生产控制技术,定单数量研究,Harris发明 经济订购量EOQ技术,Wilson发展出再订购点系统ROP， 并推出存货规划技术,Bosch公司首创 再生法物料需求计划,Case首创 净变法物料需求计划系统,Orlicky首先 区分独立与相关需求,美国生产与库存控制 协会APICS “物料需求计划改革运动”,物料需求计划对传统再订购点法的发展,再订购点法是依靠库存补充周期内的需求量预测并保持一定安全库存储备来确定定货点的库存补充方法。,再订购点=单位时段的需求量*订货提前期+安全库存量,再订购点法到物料需求计划的主要发展,即由考察再订购点转为进行时间分段/细分,产品结构与物料计划的关系,
3、特别要注意：物料需求计划只考虑最迟时刻，是因为这样可以最大限度地保持资源的弹性。在当今需求紧急又多变环境中，保持资源弹性的意义不言而喻。,物料需求计划的定义与基本原理,三、物料需求计划的生成,MRP的基础信息,单一产品LLC案例,多个产品LLC案例,最低阶码(Low-Level Code, LLC)案例,MRP基本逻辑模型,MRP基本工作逻辑流程图,MRP基本运算逻辑,注意：计算过程中出现未定义值默认为0；溢出计划期间T值无须考虑,1=t=T,1=t=T,其中：PORCj(t)是由NRj(t)和LSR共同决定的函数，函数形式主要取决于批量法则LSR。,1=t=T,MRP基本逻辑案例(详见书和E
4、XCEL表),首先计算第1阶MRP物料A和B全部期别的毛需求。,案例MRP基本工作逻辑流程图的解析与图示,图续下页 ,其中：括号内数字代表计算先后顺序,随机选取A或B，此处假设选A，按照POH(t)NR(t)PORC(t)PAB(t)的顺序依次计算第1至第9期数据。,一次性计算A所有期别的POR数据，至此，A计算完毕。,接着选取B，按照POHNRPORCPAB的同样顺序依次计算B的第1至第9期数据；图略。 然后，一次性计算B所有期别的POR数据，至此，第一阶MRP物料的计算全部结束；图略。 接下去开始下阶MRP物料的MRP计算，依此类推，直至所有MRP物料计算完毕；图略。,四、批量法则LSR与
5、安全库存SS,MRP批量法则分类,有时按某批量法确定的定货量只是一基准量，还要考虑最小订购量或增量的倍数调整问题。需求量大于最小订购量时增量的倍数调整问题还有三种情况，参见书上的表2.26。,根据对库存物资的需求量超过规定数量这一事件发生的概率来确定SS。 该法是有关缺货频率(次数)的问题。 如某目标表述为“建立适当安全库存以使得需求量超过200单位这一事件发生的概率仅为5%”。 如某需求服从N(100，20)的正态分布，若每月一次订购100且月初到货，则一年中将有6个月可能缺货(即大致有6个月的需求会超过100)，其缺货概率为50%。,为应对需求不确定而对预期需求附加的库存,若我们仍是一次订
6、购100，但比刚才情况提前一些时间订货，使得当库存降至20单位时所订货物就入库，这时就建立了相当于一个标准差大小的安全库存，查正态分布表可求得需求被满足的概率为0.8413(=0.5+0.3413)，而缺货(即正态分布图中的阴影部分)的概率约为16%(=100%84.13%)，见图。,特别强调：这并不是说每月额外订购20个货物，而是每次仍然订购一个月的使用量100，但应安排好接收计划以便货到时仓库仍有20单位的库存。,关注短缺多少单位的方法，其中的服务水平是指可以立刻用现有库存来满足需求的数量。 例如：若对某物资需求量为1000单位，则95%的服务水平意味着950单位的该物资可以立即从库存中得
7、到满足，而短缺数量是50单位。 为讲解这种方法，首先定义以下两个术语：z为既定服务水平下安全库存与标准差的比值；E (z)为对应标准差为1的缺货期望值，即对应=1的每一订购提前期内缺货预期数。 例如：设每周需求量服从正态分布N(100，10)，且每周的周初有110单位的库存，则缺货期望值=1*缺1个概率+2*缺2个概率+加至无穷=1*需求为111的概率+2*需求为112的概率+加至无穷,布朗期望值表(对应=1),布朗期望值图,前文讲概率方法时曾建立20单位SS，相当一个标准差，即z=1，查上表得E (z)=0.083，但这E (z)是对应=1的，而此标准差=20，故总短缺数量=0.083*20
8、=1.66单位，相应服务水平为(100-1.66)/100=98.34%。,1.既定服务水平下的定量订货模型,应用服务水平方法求解安全库存时，需要区分定量定货模型与定期订货模型。,由于定量订货模型是连续监控的，所以缺货的风险只发生在订购的提前期内(即订购时点与到货时点之间。需求不确定的定量订货模型如下图：,需求量不确定时再订购点和安全库存的计算公式：,对定量订货模型，需求量确定与不确定的主要区别在于再订购点的计算，而两者的订购批量/数量是相同的，都考虑需求量短缺成本、订购成本、存储成本等。,R=d*L+SS 式中，R为再订购点；d为日需求量；L为提前期； SS=z* 式中，L为提前期L内使用量
9、的标准差； 因“年需求量*短缺概率=每次订购的短缺量*年订购次数” 故 D*(1-P)=(E(z)*L)*(D/Q) 式中，D为年需求量；P为期望服务水平；1-P为短缺概率；Q为每次订购量。 将该式变形即可得到如下重要公式： E(z)=(1-P)* Q/L (2.10),定量订货模型的SS计算案例,某产品日需求量服从正态分布N(60，8)。供应来源可靠，提前期固定为6天。订购成本为10美元，每单位产品年存储成本为0.8美元/单位.年，不计短缺成本。假设销售全年发生，需求相互独立。求能用库存满足95%顾客需求的订购量、安全库存及再订购点。解：以上已知条件可化为d=60单位；d=8单位；L=6天；
10、S=10美元； H=0.8美元/单位.年；D=60*365单位； 订购量即为经济订购量Q=SQRT(2DS/H)=SQRT(2*60*365*10/0.8)=740(单位) 订购提前期内需求标准差L2=(12+22+32+42+52+62)=(6*d2)=19.6 可计算出E(z)=(1-P)*Q/L=(1-0.95)*740/19.6=1.888 由E(z)查期望值表并用插值法可得z-1.87 可计算出安全库存SS=z*L=(-1.87)*19.6= -36.7(单位) 可计算出再订购点R=d*L+SS=60*6+(-36.7)=323.3(单位) 此处SS为负意味着当库存降至刚好满足提前期
11、内需求量360(=d*L=60*6)时就订购Q的话，实际服务水平比期望值还要高。为使服务水平降至95%，应降低再订购点R.,2.既定服务水平下的定期订货模型,定期订货系统一般比定量订货系统要求更高的安全库存，此时的安全库存应保证在盘点(周)期T和提前期L内都不发生缺货。需求不确定的定期订货模型如下图：,因为“订货量=盘点和提前期内平均需求+安全库存-现有库存(含已定未交量)”，故订货量为 q=d*(T+L)+SS-I 式中：q为订货量；d为日需求量；T为盘点期； L为提前期；I为现有库存(含已定未交量) 安全库存的计算公式为：SS=z*T+L 式中：T+L为T+L期内使用量的标准差。 “盘点期
12、内需求量*短缺概率=每次订购短缺量” 故d*T*(1-P)=E(z)*T+L。将该式变形可得： E(z)=d*T*(1-P)/T+L,注意：只有在定期订货模型中，安全库存SS的使用可能会增加订购量q ；而在定量订货模型中，SS的使用仅使再订购点R提前或延后，并不增加或减少订购量q 。,需求量不确定时再订购点和安全库存的计算公式：,定期订货模型的SS计算案例,某产品日需求量服从标准分布N(10，3)且需求相互独立，盘点周期为30天，订购提前期为10天。管理部门已制定了满足98%需求的政策。在某个盘点周期的期初(即订购点处)产品库存尚有150单位。问SS和订购量应为多少？解：已知的是每日需求标准差
13、且各自相互独立，而公式需要的是整个T+L期内的需求标准差， 由T+L2=(T+L)*d2可得T+L=SQRT(30+10)*32)=18.97 由公式(2.13)可算出E(z)=d*T*(1-P)/T+L =10*30*(1-0.98)/18.97= 0.316 由E(z)查期望值表并用插值法可得 z0.263 由式(2.12)算 SS=z*T+L=0.263*18.975单位 算q=d*(T+L)+SS-I=10*(30+10)+5-150=255单位,五、冲销时间与安全时间,例：盖房时每个楼层都要用到相同钢筋，但无须一开始就把所有钢筋购入，此处决定开始和期中分两批采购到位。采购钢筋提前期1
14、个月，建房提前期6个月。若8月底需交付2栋楼房，最迟应于2（=8-6）月底下达开工指令；将需要各一半钢筋分别于2月底和5月底采购到位，相应，最迟应于1月底和4月底下达采购计划才能保证钢筋及时采购到位。用表格规范形式表示见下面3个表。,表1 材料主文件IM的基本属性,表2 材料表BOM的基本属性,表3 冲销时间示例(父件POR推导子件GR时依OT值进行调整),参见书上图2.13,通过改进GR计算公式即可完成,见书和EXCEL表,将MRP逻辑各期PORC(t)及相应 POR(t+LT)同时提前的一个非负时间值,保障在实际交货期超过原定前置时间的 情况下仍能在需要日期前交割订单,目的主要就是减少供货
15、商 迟交对生产所造成的影响,ST对MRP基本工作逻辑流程图的影响仅在原图POR计算步骤后增加一个判断调整,子件B的MRP报表(ST=0),注意：在下页ST=1的表中，将GR前移这一中间过程也列入其中。由于落入逾期的600个毛需求应该并入第一期中去，故GR(1)=700。另外，为便于对比，我们将若按照此ST处理策略含义应该出现的期望值PORC*和POR*列在最下两行。,子件B的MRP报表(ST=1),由上表可清楚看到：若真在父件POR推导子件GR时处理ST，实际MRP运算结果并不如愿。究其原因，ST不属于物料之间的相互关系，不应该在主要是处理物料间相互关系的GR计算步骤中处理。所以这种处理ST策
16、略的逻辑是不严密的、错误的。,ST对MRP基本运算逻辑的影响及处理就是用公式表达调整后的步骤,建议ST处理新策略MRP逻辑中不再直接处理ST值；而在采购发单作业时，才对可能分配给有ST正值供应商的（剩余部分）定单的交货日期提前相应ST值。,特别注意：此时MRP基本工作逻辑和运算逻辑中都不再处理安全时间ST值。,六、MRP静态逻辑模型与服务业案例,集成了冲销时间OT对MRP基本工作逻辑流程图的影响，并舍弃安全时间ST对其的影响（ 参见下页图）。,集成OT和ST处理策略新建议后的、编制一次MRP报表的基本逻辑模型称为MRP静态逻辑模型。,在基本运算逻辑基础上，集成了OT因素对GR公式的改进并舍弃S
17、T对PORC和POR公式的调整。,1tT,1tT,(2) 对定量批量法FOQ和经济订购量法EOQ：,1tT,MRP实质是简化的网络计划法，所以它不仅可运用于制造业，也完全可以应用于服务业。,简化的航空服务流程图,简化的航空服务排程,服务业MRP案例,服务作业主文件,航空服务的服务结构图,航空服务作业的服务表,注意： 因MRP为保留资源弹性只考虑最迟开工和最迟完工时间并以最迟完工日期为时间基准倒排计划，所以B、C、D、E应皆为Y下阶A的子件，而不是X下阶A的子件。 由于X子件A的需求在X需求时刻之后，故应设置相应OTXA= -1。 此处单位用量是指进行服务时需同时使用的设备或人员。,Y的MRP逻
18、辑运算,航空服务作业的MRP报表,因直接面向顾客的服务活动的提供和享用是同时发生，上页表所示的服务需求显示方法容易让人忽略该做工作. 如：若将B的“PORC(8)=POR(8)=0”理解为无需安排人员服务，无疑将导致工作上的疏忽。 为避免这种误解，服务业需要采用一种更为醒目的服务需求显示方式，即希望在各个单位时段空格内都应明确标注需不需要服务人员/设备及需要多少服务人员/设备。如果某个/组人员的值班时间跨越了多个时段，则希望在其中每个时段都显示相应的值班服务人员/设备名单。 为满足服务业这种非常醒目的服务需求显示特性与方式，需对MRP数据、运算和报表显示进行适当调整，如此形成以下的服务需求计划
19、。,将PORC和POR统一起来并重新命名为新术语“服务”，其含义类似于PORC，为“立即需要提供以便满足当期需求GR的服务”。 将相应服务活动的前置时间都设置为0。 原来通过设置LT值来表示服务活动持续1个或多个时段的内涵借助于OT值的合理设置来表达。,服务需求计划相应的服务作业主文件,服务需求计划相应的航空服务作业的服务表,服务需求计划相应的航空服务结构图,注释1：,对原LT值为1的子件，在做服务需求计划时，将其LT值修正为0后仅需将相关BOM中该子件对应的OT值由0修正为1即可。其原因有两点： LT值为1意味着该服务活动只持续1个时段，即不存在跨时段问题。 在父件POR与PORC合并后，原
20、通过父件POR在其PORC上前移1期来实现子件活动在父件活动开始之前就需要完成的意图只能转化为通过在相关BOM中将该子件对应OT值由0修正为1来实现。,注释2：,对原LT值大于1的子件，因其活动持续多个时段.故还需将原BOM中单笔父件与子件记录分解为多笔父件与子件记录并修正相关OT值。 如：将B的LT值由2变为0之后，为体现作业B是作业A的紧前活动以及作业B自身持续2期的时间特性，需将原来A下单个子件B分解为冲销时间分别为1和2的两个子件B，即原来一笔“OTAB=0”的AB记录分为“OTAB1=1”和“OTAB2=2”的两笔AB记录，相应的QPAB1=QPAB2=2则意味着两个时段都需要2组人
21、员/设备。 同样，如果某子件作业的LT值由3转变为0，则需将原来的单笔BOM记录分解为OT值连续的3笔BOM记录。 特别注意：表2.40中仅OTXA和OTYA保留原值，因为父件X和Y对应的是时刻点，而不是持续一段时间的活动。,注释3：,由于直接面向顾客的柜台服务或窗口服务无法库存，顾客的毛需求GR就是净需求NR。 这样，除不用再考虑已有库存OH、库存保留AL、和在途库存SR信息外，也可省略为方便求解NR而特设的中间库存状态变量POH以及表明各期末预计库存数量的PAB。 故在MRP逻辑运算中完全可以省略SR、POH、PAB和NR四栏，并将GR和NR统称为“需求”。 同样因服务无法库存，则决定补充
22、数量的批量法则必为逐批法LFL。 相应各期“服务”计划(即原各期PORC/POR)必定等于各期NR。而GR和NR统称为“需求” 。 所以，MRP逻辑运算只需保留“需求”和“服务”两个变量及其栏位即可。,服务需求计划逻辑及其计算,航空服务作业的服务需求计划,(1) 在服务需求计划中，不再强调“最晚开始时间”与“最晚结束时间”，而是强调这个时段内是否需要服务人员进行服务活动并且需要几个服务人员/设备进行服务。对那些只对应某时刻点的服务，需注意应将其放在哪个时段。 (2) 这个应用冲销时间的例子其实也是一个能力有限情况下进行排程的MRP系统。需2个时段才能完成的作业B，无论如何不能安排在一个时段中完
23、成，故在作业A下定义二个子件B，其OT分为1和2，这样就可达到有限能力下排程的目的。 (3) 以上案例是假设只有一架飞机。实际业务中所有航班都会排入MPS，再利用MRP逻辑计算所有服务作业的需求。MRP计算出来的是最晚开始时间（LST）计划，而ERP系统的其他功能也能作出最早开始时间（EST）计划，管理者可以在EST及LST之间做调整，使整个排程计划的负荷及产量达到平衡。,服务需求计划案例说明,(4) 本案例虽为服务业，一个标准的企业资源规划系统仍旧适用，不需加以修改，只需正确设置服务主文件与服务表等，主生产计划可用以纪录最高阶服务作业的计划；材料需求规律可展开各阶服务作业的细节计划，计算的原
24、则并无二致。 (5) 服务业要应用MRP或者更简单的服务需求计划时，要特别注意区分自身哪些活动符合此处所描绘的服务业特征，而自身又有哪些活动更符合制造业特征，如此才能更恰当地设置合理数值。 (6) 在航空服务作业的服务需求计划表中，由X导出的服务作业A在第1期的POR并没有进一步被展开为B、C等子件的GR，而由Y导出的服务作业A在第10期的POR就进一步展开为B、C等子件的GR，这是因为X下作业A并无子件而Y下作业A有子件B、C、D、E。MRP程序如何具备这种“智能”呢？亦即MRP程序如何实现X之子件A不需要再展开至子件而Y下子件A需要展开至B、C、D、E呢？这个关键问题将在详细讲解了基础数据Item Master 和BOM之后再进行解答。,Click to edit company slogan .,Thank You !,
