第 4章
物料需求计划
4.1 MRP概念及内容
在制造业的生产经营活动中, 一方面对原材料, 零部
件, 在制品和半成品进行合理储备, 以使得生产连续不断的
有序进行, 同时满足波动不定的市场需求;另一方面, 原材
料, 零部件和在制品的库存又占有大量资金, 为加快企业的
资金周转, 提高资金的利用率, 需要尽量降低库存 。 MRP
正是为了解决这一矛盾提出的, 它既是一种较精确的生产计
划系统, 又是一种有效的物料控制系统, 用以保证在及时满
足物料需求的前提下, 使物料的库存水平保持在最小值内,
即协调生产的物料需求和库存之间的差距, 如图 4-1所示 。
图 4-1 物料需求计划功能
物料需求计划
物料需求 物料库存
4.2 MRP作用与意义
MRP是 MPS需求的进一步展开, 也是实现 MPS的保证和支持,
它根据 MPS,物料清单和物料可用量, 计算出企业要生产的全部加
工件和采购件的需求量;按照产品出厂的优先顺序, 计算出全部加
工件和采购件的需求时间, 并提出建议性的计划订单 。 为了适应客
观不断发生的变化, MRP需要不断修订 。
MRP主要根据 MPS展开编制相关需求件的计划;它也可以人
工直接录入某些物料的需求量,如增加作为备品备件的数量。
MRP最终要提出每一个加工件和采购件的建议计划,除说明每种
物料的需求量外,还要说明每一个加工件的开始日期和完成日期;
说明每一个采购件的定货日期和入库日期。 MRP把生产作业计划
和物资供应计划统一起来。
4.3 物 料 清 单
物料清单 (Bill of Material,BOM)是指产品所需零部件明细表
及其结构,为了便于计算机识别,把用图示表达的产品结构转化成
某种数据格式,这种以数据格式来描述产品结构的文件就是物料清
单,即 BOM它是定义产品结构的技术文件,因此它又称为产品结
构树、产品结构表或 BOM表。
在 MRPⅡ 中物料一词有着广泛的含义,它是所有产品、半成
品、在制品、原材料、配套件、协作件、易耗品等与生产有关的物
料的统称。物料是一个广义的概念,它不仅仅指原材料而言,而且
包含原材料、自制品 (零部件 )、成品、外购件和服务件 (备品备件 )
这个更大范围的物料。因此,这是一个广义的物料概念。
在 MRPⅡ 系统里,BOM是相当关键的基础数据,它是用来描
述产品组成结构的,即描述了制造产品所需要的原材料与零件、部
件、总装件之间的从属关系。在介绍 MRP Ⅱ 工作原理时,假定存
在着一个能正确、完整地阐明产品结构的 BOM,它是物料需求系
统的主要输入之一。
4.3.1 产品结构的描述
一个产品由哪些物料 (部件、组件、零件、原材料 )组成,这
些物料在组成时的结构关系、数量关系及所需的时间是人们关心
的问题,也是进行 MRP运算时首先必须明确的内容,因为这种
结构信息对于 MRP正确地分解总需求量和净需求量是十分重要
的。这里所说的结构信息我们称之为产品结构。
1,产品结构树与 BOM
镜架 ( 1)
L T = 1
眼镜
L T = 1
镜框 ( 1)
L T = 2
螺钉 ( 2)
L T = 1
镜腿 ( 2)
L T = 1
鼻托 ( 2)
L T = 1
螺钉 ( 4)
L T = 1
0 层
1 层
2 层
图 4 - 2 眼镜的产品结构树
镜片 ( 2)
L T = 2
表 4-1 一副眼镜的 BOM
产品零件号,#20000-眼镜 层次 0
零件号
描述
装配数量
单位
层次
20100
镜框
1

1
,20110
镜架
1

2
,20120
镜腿
2

2
,20130
鼻托
2

2
,20099
螺钉
4

2
20300
镜片
2

1
20099
螺钉
2

1
2,低位码
所谓低位码 (Low Level Code)是指某个物料在所有产品结构
树中所处的最低层数, 因此可以通过零部件所在产品结构树中的
层次来决定它的低位码 。
每个物料有且仅有一个低位码, 该码的作用在于指出各种物
料最早使用的时间, 在 MRP运算中, 使用低位码能简化运算 。
具体做法是由 BOM文件将每一项目的最低层代码找出来, 并标
识存入 BOM或库存文件中 。 在 MRP展开时, 对项目的计算先辨
别低位码, 然后只在最低层次上进行运算 。
4.3.2 BOM的格式
1,传统的 BOM
● 单层展开, 也叫单层 BOM,单层分解表 。
● 缩行展开, 也叫多层 BOM,完全分解表, 内缩式 BOM。
● 汇总展开, 也叫综合 BOM,结构分解一览表 。
● 单层跟踪, 也叫单级反查表, 单级回归表 。
● 缩行跟踪, 也叫多级反查表, 完全回归表 。
● 汇总跟踪, 也叫汇总反查表, 回归一览表 。
● 末项追踪格式, 又称末项反查表 。
2,矩阵式的 BOM
3,加减 BOM,这种 BOM又称为, 比较式,, 或, 异同式, BOM。
4,模块化 BOM
4.3.3 BOM的构建
BOM文件的生成可以按照如下的步骤,
1,描述产品结构树
产品结构树是一种常用的, 用图形来描述产品结构的方法, 在计算
机上进行 MRP运算时所需的产品结构数据则是用 BOM来描述, 由于
BOM常用来反映产品结构的有关信息, 所以也叫产品结构文件 。
2,产生零件清单
有了产品结构图, 就可按照单层对应关系构造零件清单表 。
3,确定工艺流程
工艺流程就是工序的集合, 每道工序对应相应的工作中心, 工作中
心的设备和人工信息会传递到具体工序上面 。 首先确定产品的工艺
流程, 然后描述每个工序 (工艺流程的组成部分 )上所使用的物料 。
4,基本 BOM的建立
单层 BOM的建立首先要辩识反映层次包含关系的基本 BOM。 在基本
BOM中, 只列出某个产品 (或组件 )直接使用的组件 (或零件 )。
由于生产组织方式的不同, 各子物料有相应的生产子工艺流程, 同
样每个工序上存在物料的使用, 所以必须根据生产工艺流程方式来
决定 BOM的层次结构 。
在建立时, 先定义母件, 然后依次录入母件所属的全部子件, 数据
结构包含子件编码, 子件名称, 所属母件编码, 母件名称, 数量关
系等基本信息 。
5,基本 BOM的扩展
在工艺流程的基础上定义了基本物料清单, 再增加有效期, 来源,
提前期等信息 。 还可进一步把物料成本信息带入, 加上工作中心所
附成本费率和工时等信息, 组成了扩展 BOM(制造清单 ),包含全面
的生产和资金信息 。
4,BOM的重构
在基本 BOM的基础上, 结合工艺流程综合考虑, 通过对于一些过渡
件, 同类件, 零星可选件等临时组件, 在 BOM中设置, 虚拟件, ;
通过对一些通用件, 基本组件, 可选件, 建立模块化物料清单, 减
少零件之间的影响, 实现 BOM的重构, 以提高效率, 简化 MRP的编程
过程 。
7,多层 BOM的生成
产品是由多个结构单元即单层物料单组成的, 只要建好了所有单层
物料单, 多层 BOM就会由系统自动建成 。 经过格式化处理就可产生
一份产品物料清单 BOM文件 。 多级 BOM实际上是用一串单级的 BOM连
接在一起的 。
8,全部产品 BOM的开发
可按生成单个产品的 BOM方法, 继续建立其他产品的物料清单 。 也
可采用模块化的方法, 根据产品的可选特征, 进行模块化处理, 通
过引用通用模块化组件, 提高效率 。
构造 BOM应注意以下方面,
● 在 BOM中, 每一个项目 (零件 )必须有一个惟一的编码 。 对于同
一个项目, 不管它出现在哪些产品中, 都必须具有相同的编码 。 对
于相似的项目, 不管它们的差别有多么小, 也必须使用不同的编码
。 只有建立了物料主文件的物料才能用于物料清单 。
● 原则上, 需要列入计划的一切物料都可以包括在物料清单中 。
● 划分产品结构层次的原则是尽量简单, 便于维护, 便于减少库
存事务处理次数和加工订单数量 。
● 替代物料及替代原则 。 在产品结构上的某些物料可以有多种选
择;要确定替代原则和方法 。 软件对一次性替代的物料, 应有简化
的处理方法 。
● 为了管理上的方便, 有时可以将同一零件的不同状态视为几个
不同的项目, 构造在产品的 BOM中 。
● 对于一些过渡件, 同类件, 零星可选件等临时组件, 在 BOM中
设置, 虚拟件,, 以简化 MRP的编程和减少零件之间的影响 。
● 对于一些通用件, 基本组件, 可选件, BOM中可建立模块化物
料清单, 以减少预测项目数和主生产计划项目数, 降低成本, 提高
录入速度 。
● 根据生产实际情况, 有时为了强化某些工装和模具的准备工作
,还可以将这些工具构造在 BOM中 。 这样就可以将一些重要的生
产准备工作纳入计划中 。 有时为了控制某个重要的零件在加工过程
中的某些重要环节, 比如进行质量检测等, 还可将同一个零件的不
同加工状态视为不同的零件, 构造在 BOM中 。
● 为了满足不同部门获取零件的不同信息, 可以灵活地设计 BOM
中每个项目的属性 。 例如, 计划方面, 成本方面, 库存方面, 订单
方面 。
4.3.4 BOM的转化
BOM的用途很多, 根据不同的用途, BOM可以转化为许多
种类:设计 BOM,计划 BOM,制造 BOM,成本 BOM,维修
BOM等 。
4.3.5 BOM的使用
BOM信息被用于 MRP计算, 成本计算, 库存管理 。 BOM有各种形
式, 这些形式取决于它的用途, BOM的具体用途如下,
● 计算机识别物料的基础数据 。
● 编制计划的依据 。
● 配套和领料的依据 。
● 根据它进行加工过程的跟踪 。
● 采购和外协的依据 。
● 根据它进行成本的计算 。
● 可以作为报价参考 。
● 进行物料追溯 。
● 使设计系列化, 标准化, 通用化 。
在任何制造环境中, 不同的部门和系统都为不同的目的使用 BOM
,每个部门和系统都从 BOM中获取特定的数据 。 BOM的主要用
户如下 。
1,设计部门
设计部门既是 BOM的设计者, 又是 BOM的使用者 。 就使用而言
,无论何时, 当产品结构发生变化, 或对某个零件进行重新设计
,该部门都要从 BOM中获取所有零件的信息及其相互间的结构信
息, 只有得到这些信息, 才能对其进行定义, 描述或修改 。 BOM
的变化, 需要设计工程部门的认可 。
2,工艺部门
工艺部门根据 BOM信息建立各零件的制造工艺和装配件的装配工
艺, 确定装配使用的物料放置的地方和方法, 并确定加工制造过
程中应使用的工装, 模具等 。
3,生产部门
生产部门使用 BOM来决定零件或最终产品的制造方法, 决定领
取的物料清单 。
4,产品成本核算部门
该部门利用 BOM中每个自制件或外购件的当前成本来确定最终
产品的成本 。 这个成本通常是总的物料与劳动成本之和, 再加上
分摊的制造费用 。
5,物料需求计划 (MRP)系统
BOM是 MRP的主要输入信息之一,它利用 BOM对主生产计划项
目进行分解,决定需要哪些自制件和外购件,需要多少,何时需
要。
此外,BOM还是 CIMS/MIS与 CAD,CAPP等子系统的重要
接口,是系统集成的关键之处。因此,用计算机实现 BOM管理
时,应充分考虑它与其他子系统的信息交换问题。
4.4 MRP基本原理
4.4.1 MRP原理概述
主生产计划
M R P 算法
产品结构
B O M
库存状态
图 4 - 3 M RP 逻辑关系
加工单 采购单
表 4-3 MRP处理的问题与所需信息
处理的问题
需 用 信 息
1,生产什么? 生产多少? 何时完成?
1,现实, 有效, 可信的 MPS
2,要用到什么?
2,准确的 BOM,及时的设计更改通知
3,已有什么?
3,准确的库存信息
已定货量? 到货时间?
下达订单跟踪信息
已分配量?
配套预料单, 提货单
4,还缺什么?
4,批量规则, 安全库存, 成品率
5,下达订单的开始日期?
5,提前期
表 4-4 从逻辑图中得到的答案
问 题
答 案
将制造什么?
按主生产计划制造
用什么东西来制造?
根据物料清单
具备些什么?
库存
还需要些什么?
生产计划和采购计划
4.4.2 MRP的策略因素
在编制 MRP时, 有许多策略因素影响着 MRP的编制, 包括:
制造 /采购标识码, 提前期, 安全库存, 损耗率, 批量政策等
等 。
1,制造 /采购标识码
制造 /采购标识码属于库存文件中的一个项目,通常用字母 P或
M来表示某物料是采购或是制造。当运行 MRP时,这个码决定是
做采购订单还是做制造订单。如果是采购项目,无须产生项目组件
的需求;而对于制造项目,就必须利用 BOM来决定由哪些零件、
部件或材料来制造这个项目。
2,提前期
提前期是个时间量 。 对采购件或对制造, 装配件来说, 它们具体的
含义见第 3章 。
3,安全库存
安全库存是为了预防由于某种原因造成的不可预料的物料短缺,而
在库存中保存一定数量的项目,这个数量叫安全库存量。
4,损耗率
在生产的各个环节中, 有各种各样的损耗 。 因此在计算物料需
求时, 要考虑到各种损耗系数 。
● 组装废品系数:装配件在装配过程中的零件损耗 。
● 零件废品系数:对于 —定数量的订单, 预计入库存时, 会有
一定百分比的减少, 零件废品系数是对订单数量而不是对毛需
求的调整 。
● 材料利用率:材料利用率与零件废品系数是一个问题的不同
表示, 都表示预计的生产损耗 。 材料利用率是有效产出与总输
入的比率, 即,总投入 =有效产出 /材料利用率
5,批量政策
实际计划生产或采购的交付数量和订货数量未必等于净需求
量, 这是由于在实际生产或订货中, 准备加工, 订货, 运输, 包
装等都必须是按照一定的数量来进行的 。 因此, 实际净需求量必
须以某种数量来计算, 这一定的数量称为生产或订货的批量 。 物
料需求批量过大, 占用的流动资金过多, 但加工或采购的费用减
少;批量过小, 占用流动资金减少, 但增加了加工或采购的费用
。 因此, 批量的选择是项重要的工作, 物料需求批量的计算方法
较多, 这里仅介绍以下几种 。
● 直接批量法 (Lot For Lot)。 直接批量法是物料需求的批量等
于净需求量, 也称按需订货法 (As Required),见表 4-5。 这种
批量的计算方法往往适用于生产或订购数量和时间基本上能给予
保证的物料, 或者所需要的物料的价值较高, 不允许过多地生产
或保存的物料 。
● 固定批量法 (Fixed Quantity)。 固定批量法是指每次的加工或
订货数量相同, 但加工或订货间隔期不一定相同, 一般用于订货
费用较大的物料 。 固定批量的大小是根据直观分析和经验判断而
决定的, 也可以以净需求量的一定倍数作为批量 。
● 固定周期法 (Fixed Time)。 固定周期法是指每次加工或订货
间隔周期相同, 但加工或订货的数量不一定相同的批量计量方法
。 一般用于内部加工自制品生产计划, 为的是便于控制 。 订货间
隔的周期可以根据经验选定 。
● 经济批量法 (EOQ,Economic Order Quantity)。 经济批量
法是指某种物料的订购费用和保管费用之和为最低时的最佳批量
法 。 订购费用是指从订购至入库中所需要的差旅费用, 运输费用
率;保管费用是指物料储备费, 验收费, 仓库管理费, 所占用的
流动资金利息费, 物料储存消耗费 。 EOQ法一般用于需求是常
量和已知的, 成本和提前期也是常量和已知的, 库存能立即补充
的情况之下, 即它是用于连续需求的, 库存消耗是稳定的场合 。
因此, 对于需求是离散的 MRP方法来说, 库存消耗是变动的,
此时 EOQ方法的效率不高 。
4.4.2 MRP的编制思路
订货 / 配销
·生产什么?
·什么时候生产?
·生产多少?
主生产计划
( MP S )
需求预测
·材料
·产品结构
·用料标准
·提前 期( LT )
物料清单
( B O M )
·各种材料总需求量计算
·考虑库存量计算净需求量
·考虑批量计算计划量
物料需求计划
( MR P )
·在库量
·预订接收量
·仓储位置
·收发料记录
库存记录
( I N V )
采购 / 外包 / 制造
·什么物料?
·什么时候?
·数量多少?
分段执行
·制造工令
·采购 / 委外加工
计划
·应发哪些订单?
·哪些订单需提前或延缓安排?
·哪些料应催收?
执行
图 4 - 4 系统处理逻辑图
4.4.3 MRP的计算方法
MRP系统的核心是计算物料需求量, MRP在计算物料需求时要
涉及到以下各个量,
(l) 毛需求量 (Gross Requirement);
(2) 净需求量 (Net Requirement);,
(3) 已分配量 (Allocations);
(4) 现有库存量 (Projected on Hand);
(5) 可用库存量 (Promise Avaliable Balance);
(6) 计划收到量 (Scheduled Receipts)。
其中毛需求量加上已分配量为总需求量, 这里的已分配量是尚保
存在仓库中但已被分配掉的物料数量;已分配量应从现有库存量
中减去, 剩下的才是可分配量 。 现有库存量加上计划收到量为可
达到的库存量 。 将总需求量减去可达到的库存总量就是真正的需
求量, 即净需求量 。 以上各因素组成的计算公式为,
净需求量=毛需求量 +已分配量 –计划收到量 –现有库存量
可用库存量=现有库存量 –安全库存 –已分配数量
MRP的编制方法一般按下面的 4个步骤进行 。
第 1步:根据产品的层次结构, 逐层把产品展开为部件与零件, 生
成 BOM表 。
第 2步:根据规定的提前期标准, 由产品的出厂期逆序倒排编制零
件的生产进度计划表, 再按主生产计划量决定零件的毛需求量 。
第 3步:根据毛需求量和该零件的可分配库存量, 计算净需求量;
再根据选择批量的原则和零件的具体情况, 决定该零件的实际投产
批量和日期 。
第 4步:对于外购的原材料和零配件, 先根据 BOM表按品种规格进
行汇总, 再分别按它们的采购提前期决定订购的日期与数量 。
如果使用计算机进行以上工作, 把主生产计划输入计算机中, 物料
清单和库存量分别储存在数据库中, 经过计算机计算, 便可输出一
份完整的物料需求计划 。
1,产品结构的数学描述
产品结构, 又称物料清单, 一般呈树状结构, 如图 4-5所示 。
4.5* MRP计算模型
X
A C
( 2)
Y
A D γ
( 2)
( 2)
A
α B
( 2)
B
C γ
( 3)
C
β α
( 2)
D
C B
图 4 - 5 产品结构
图 4-5的 BOM结构可用矩阵 B来描述, 如式 (4-1),令
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
n
B
B
B
B
2
1
? (4-1)
),,,,( 21 iniliii bbbb ???B
其中 bij表示生产一个 i最终产品所需要第 j种零部件数 。 B是
一个 n× n矩阵, 为了使矩阵 B正确描述产品结构的树状关系,
以免出现一子多父的错误情况, 应在正确输入数据的同时, 对
原始矩阵 B进行线性变换, 直至对角线左下方的元素全部为零时
止, 形成标准的产品结构矩阵 B。 可以看出, 变换后 B将是一个
上三角的产品结构矩阵, 并且也是一个稀疏矩阵 。 实际产品结
构远比该图复杂, 部件, 零件及层次数目, 在理论上是没有限
制的, 所以 B也将表现为一个高阶稀疏矩阵, 可以借助矩阵代数
分析方法求解 。
2,直接相关需求
设 dn为第 n层需求矢量, dd(n)为与第 n层需求直接相关的需
求, 则有
dd(n)= dn× B (4-2)
3,全部需求的计算
全部生产需求矢量 X为
X = d(I - B)-1 (4-5)
式中,
di是第 i种最终产品需求量, XE,XS,XP分别是为满足需求 d
所需生产的最终产品的部件和零件的全部数量 。 一般矩阵 R
维数高, 但是一种稀疏矩阵 。 因此, 可用分块矩阵技术和稀
疏矩阵技术来简化式 (4-4)的计算过程 。
),,,( 21 ndddd ?? ),,( PSE XXXX ?
4,工程变化的计算
实际生产与管理过程中, 经常会有更改设计的需求, 如顾客改变
产品的需求, 临时加入新订单等, 这些导致经常要修改产品结构
矩阵 B。 这时每修改一次后, 仍按式 (4-4)矩阵求逆的办法重新计
算一次全部需求及矩阵, 那将是十分麻烦的 。 因此, 采用工程变
化的计算办法, 只计算变化部分, 这可通过迭代算法求得,
(4-8)
用式 (4-8)求 Rk+1回避了式 (4-4)中的多次矩阵求逆的复杂计算 。
kkkk1k RΔBRRR ???
4.4.1 MRP报表
MRP报表也有横式和竖式两种形式 。 MRP报表的格式同
MPS报表基本上是一样的 。
4.4.2 MRP报表运算
4.6 MRP的编制
报表的全部推算过程如下,
第 1步 推算物料毛需求 。 考虑相关需求和低层码推算计划期全部的毛需求 。
第 2步 计算当期可用库存量 。 考虑已分配量计算计划初始时刻当期预计库存 。
当期预计可用库存量=现有库存量 –已分配量
第 3步 推算 PAB初值 。 考虑毛需求推算特定时段的预计库存量 。
PAB初值=上期末预计可用库存量+计划接收量 –毛需求量
第 4步 推算净需求 。 考虑安全库存推算特定时段的净需求 。
当 PAB初值 ≥安全库存, 净需求= 0
当 PAB初值 <安全库存, 净需求=安全库存 –PAB初值
第 5步 推算计划产出量 。 考虑批量推算特定时段的计划产出量 。
当净需求 >0,计划产出量= N × 批量
满足:计划产出量 ≥净需求 >(N–1)× 批量
第 6步 推算预计可用库存量 。 推算特定时段的预计库存量 。
预计可用库存量=计划产出量 +PAB初值
第 7步 递增一个时段, 分别重复进行第三到第六步, 循环计算至计划期终止 。
第 8步 推算计划投入量 。 考虑提前期推算计划期全部的计划投入量 。
4.4.3 MRP报表运算示例
X M P S Y
A ( 1) B ( 2) C ( 1) E ( 2)
C ( 2) D F G
M R P
0 层
1 层
2 层
图 4-6 X,Y产品结构图





















时 段


1
2
3
4
5
6
7
8
1
1
X
MPS计划产出量
7
10
15
12
MPS计划投入量
7
10
15
12
1
2
Y
MPS计划产出量
10
20
15
5
MPS计划投入量
10
20
15
5
1
2
15
1
A
毛需求
7
10
15
12
计划接收量
(PAB初值 )
15
8
8
–2
0

15
0
–12
预计可用库存量
15
8
8
0
0
0
0
净需求
2
15
12
计划产出量
2
15
12
计划投入量
2
15
12
20
2
40
5
10
2
C
毛需求
24
40
45
5
24
计划接收量
50
(PAB初值 )
35
61
61
21
21
-
24
11
-13
预计可用库存量
35
61
61
21
21
16
11
27
净需求
34
0
23
计划产出量
40
40
计划投入量
40
40
MRP是 MRPⅡ 原理的核心 。 本章从 MRP概念及内容出发, 分
析了 MRP的作用与意义, 详细介绍了物料清单的编制和使用,
分析了 MRP基本原理, 编制思路和有关计算, 并补充提出了 MRP
数学模型算法, 最后详细列举了 MRP的编制过程以及 MRP的使用
。 从而对 MRP的工作原理有个全面的了解 。
4.7 本 章 小 结
(1) 相关需求与独立需求分别是什么?
(2) 批量规则有哪几种, 它们有何优缺点?
(3) 比较生产批量规则与库存批量规则的异同 。
(4) 分析在 MRP中不同位置考虑损耗率的影响 。
(5) 安全库存是如何参与净需求的计算的?
(6) 说明 MRP系统使用计划提前期的意义 。
(7) 说明在什么情况下可使用模块化物料清单 。
(8) 说明确定净需求量的根据 。
(9) 说明确定计划产出量的原则 。
(10) 画出 MRP报表运算的流程简图 。
(11) 在横式 MRP报表里, 当物料有备件或其他需求时设置的
栏目, 其他需求, 一般添加计算给哪个量?
(12) 填写完成如表 4-17所示的 MRP报表 。
思考练习题