第 9章
MRPⅡ /ERP运作模式
9.1 MRP计划系统运行
9.1.1 MRP两种计划重排方法
计算一次物料需求计划的全过程需要很长时间, 并且在生成计
划的处理过程和计划生成之后许多情况都可能发生改变, 这些
改变可能导致订单无效 。 可能改变的情况包括,
● 工程设计改变；
● 客户订单数量和交货日期改变；
● 供应商拖期发货；
● 工作订单提早或拖期完工；
● 废品比预期的高或低；
● 关键工作中心或工作单元损坏；
● 计划中使用的数据有错误 。
为了保持物料需求计划的准确和更新，在发生上述变化情况时
必须再次启动让 MRP进行处理,MRP再启动方式有两种：一
种是全重排法，一种是净改变法。这两种方法也同样用在主生
产计划 (MPS)的计划调整中。
1,全重排法
全重排方法 (Regeneration,又称再生法 )就是 MRP系统的传
统做法, 它是建立在计划日程全面重排想法之上的 。 根据这种
做法, 系统要将整个主生产计划进行分解, 求出每一项物料按
时间分段的需求数据 。
在使用全重排方法时，主生计划中所列的每一个最终项
目需求都要加以分解，每一个 BOM文件都要被访问到，每一
个库存状态记录都要经过重新处理，系统输出大量的报告。
在全重排式 MRP系统中，由于主生产计划是定期重建的，
所以每次所有的需求分解都是通过一次批处理作业完成的。在
每次批处理作业中每项物料的毛需求量都要重新加以计算，每
一项计划下达订单的日程也要重新安排。
2,净改变法
净改变 (Net Change)系统只对主生产计划中因改变而受到影
响的那些物料需求进行分解处理 。 净改变式 MRP系统采用频繁
地甚至连续地进行局部分解的作业方式, 取代了以较长间隔定
期进行全面分解的作业方式 。
局部分解是使净改变法系统具有实用价值的关键, 因为局部
分解缩小了每次作需求计划运算的范围, 从而可以提高重排计
划的频次 。 由于分解只是局部的, 自然输出数据结果也就少了
。 在净改变式系统中, 所谓局部分解是,
● 每次运行系统时, 都只需要分解主生产计划中的一部分内
容；
● 由库存事务处理引起的分解只局限在所分解那个项目的
下属层次上 。
3,MRP两种重排方法的比较
第一种方式从数据处理的角度看, 效率比较高 。 但由于
每次更新要间隔一定周期, 通常至少也要一周, 所以不能
随时反映出系统的变化 。 第二种方式可以对系统进行频繁
的, 甚至是连续的更新, 但从数据处理的角度看, 效率不
高 。 以上两种方式的主要输出是一样的, 因为不论以何种
形式执行 MRP系统, 对同一个问题只能有一个正确的答
案 。
两种方式的输入也基本上是相同的, 只是在物料库存
状态的维护上有些不同 。 两种方式最主要的不同之处在于
计划更新的频繁程度以及引起计划更新的原因 。 第一种方
式中的计划更新通常是由主生产计划的变化引起的；而第
二种方式中的计划更新则主要是由库存事务处理引起的 。
9.1.2 MRP多方案模拟决策
MRPⅡ 与闭环 MRP相比, 除了实现物流同资金流的信息集成
外, 还有一个区别就是增加了模拟功能 。 MRPⅡ 不是一个自动优
化系统, 管理中出现的问题千变万化, 很难建立固定的数学模型
,不能像控制生产流程那样实现自动控制 。 但是, MRPⅡ 系统可
以通过模拟功能, 在情况变动时, 对产品结构, 计划, 工艺, 成
本等进行不同方式的人工调整, 进行模拟, 预见到, 如果怎样 -
将会怎样 (what-if)”。 通过多方案比较, 为管理人员寻求比较合
理的解决方案, 提供一种最简明易懂的决策工具 。 模拟功能的流
程图见图 9-1。
运行中的数据
模拟用的
原始数据
复制
调整修改
决策
修订后的数据
拷贝
方案 2 方案 3 方案 1
图 9-1 模拟流程
MRPⅡ 在功能上按照库存原理通过共享数据库把物流
,信息流, 资金流集成起来, 使工厂整个生产活动形成一个
大生产系统 。
实施 MRPⅡ 的第一步可以先考虑计划信息管理模块,
重建生产管理机构和工作流程, 把信息流管理好；第二步考
虑物流管理模块, 实现物流与信息流的集成；最后考虑资金
流管理模块, 实现物流与资金流的信息集成 。
9.2 MRPⅡ 系统集成模式
9.2.1 物流与信息流的集成
实施 MRPⅡ 的第一步可以先考虑计划信息管理模块, 重建生
产管理机构和工作流程, 把信息流管理好, 第二步考虑物流
管理模块, 实现物流与信息流的集成 。 图 9-2所示的, 生产
计划与控制, 初级应用模式是实现物流与信息流集成的实施
方法 。
初级应用模式的信息集成设计要点是, 在准确库存信息的基
础上由 MRP物料需求计划统一编制全厂的生产计划, 按照,
生产计划与控制, 模式建立计算机对生产计划进行三步控制
的信息操作, 查询和显示流程 。
产品需求预测 主 计 划 产品销售合同
物料需求计划
查询 查询 查询 确认 确认 确认
采购指令控制 车间控制 产品成台装配控制 能力外协控制
确认 查询
调整平衡 增加工单
仓库
监控 释放
查询 关闭
加工工作中心
监控 释放
查询 关闭
装配工作中心
监控 释放
查询 关闭
图 9-2 MRPⅡ 初级运行模式
在处理物料计划信息的同时, 同步地处理财务信息 。 就是
说, 把产品销售计划用金额表示以说明销售收入；对物料赋予货
币属性以计算成本并方便报价；用金额表示能力, 采购和外协计
划以编制预算；用金额表示库存量以反映资金占用 …… 总之, 要
求财务会计系统能同步地从生产系统获得资金信息, 随时控制和
指导经营生产活动 。
MRPⅡ 是通过以下两种方式把物流和资金流的信息集成起来的
,
● 为每种物料定义标准成本和会计科目, 建立物料和资金的静
态关系 。
● 为各种库存事务, 也就是物料的移动 (实际的或逻辑的 )或数量
,价值的调整, 建立凭证, 定义相关的会计科目和借贷关系, 来
说明物流和资金流的动态关系 。
产品成本的资金流在会计科目上的体现见图 9-3。
9.2.2 物流与资金流的集成
图 9-4是一幅 MRPⅡ 中功能模块的相互关联表现出物流、资金流与信息流集
成的系统结构图。
信息流管理 物流管理
采购管理
库存管理
销售管理
资金流管理
成本管理
应付账
总账管理
应收账
车间控制
物料计划
能力计划
主计划
生产制造
图 9-4 MRPⅡ 功能集成系统结构示意图
MRPⅡ 系统也并不是尽善尽美的 。 首先它有一定的应用范围
限制；其次, MRPⅡ 原理的应用也是建立在一定的假设条件
基础上的 。
MRPⅡ 系统的一些局限性问题, 包括,
● MRPⅡ 系统运作时把批量, 提前期都定为固定值, 而事
实上是变动的；
● MRPⅡ 不先考虑能力约束, 事后反复运算很费时间；
● MRPⅡ 没有考虑物价季节性波动的影响；
● MRPⅡ 没有考虑允许拖期的处理；
● MRPⅡ 的车间控制对例外情况处理不灵活；
● MRPⅡ 采用集中处理方式, 响应慢, 处理时间长 。
此外, 还有 MRPⅡ 运行中存在的需求不稳定性问题,
MRPⅡ 计划不稳定性问题等等, 使得以现行系统的参数为依
据来计划未来的系统, 计划总跟不上变化, 造成系统的, 神
经质,, 即易变性, 于是各种解决补充思路纷纷提出 。
9.3 MRPⅡ 系统问题处理
生产批量问题和车间作业排序问题。
这里生产批量的问题包括动态批量规则的确定, 考虑能力约束
与调整的批量计划, 考虑多产品, 多层次, 多周期的整体最优
生产批量计划等 。 车间作业管理问题包括车间调度和作业排序
等 。
上述问题有些尽管已提出来，但还没有更好的解决方案。有些
问题则催生了一些新概念和技术，如
有限能力计划 (finite capacity scheduling,简称 FCS),
约束理论 (Theory of Constraints,简称 TOC),
同步制造 (synchronous manufacturing),
面向客户制造管理系统 (customer-oriented manufacturing
management system,简称 COMMS),
制造执行系统 (manufacturing execution system,简称 MES),
分布式 MRP(distributed MRP,简称 DMRP)等等。
这些内容给 MRP Ⅱ 系统注入了新的活力，在一定程度上也弥补
了传统 MRPⅡ 系统的一些不足。
9.3.1 计划不确定问题
生产过程存在多种不确定性, 它严重地阻碍生产计划的制订与
执行 。 从过程来看不确定性可以分为：需求不确定性, 供应不
确定性以及生产过程中的不确定性 。 从性质上看有两类不确定
性：时间的不确定性与数量的不确定性 。
时间不确定性包括用户可能要求提前或延期供货, 外购件可能
没有按时到货, 生产过程中由于人或机器原因未能如期加工或
装配等等 。
数量上的不确定性包括需求数量上不可预测的随机变化 。 供应
上发生短缺或质量上不合要求, 生产过程中的废品, 次品等都
是造成数量上不确定性的原因 。
解决不确定性首先要考虑的当然是尽量降低不确定性 。 做好预
测工作, 组织好生产, 管理好设备, 做好质量控制工作等都可
以降低不确定性 。
对付数量上不确定性的方法是建立合理的安全库存 (在前述计算
中增加安全库存一项是很容易实现的 )。
对付时间上的不确定性可能要加大安全提前期 。
另一种处理不确定性的方法是建立一定的生产能力富裕量 。
后两种方法与 MRP的目标相违背, MRP系统追求减少库存；要
求生产协调以减少能力上的富裕量, 因此实际工作中要全面考
虑 。
9.3.2 计划不稳定性问题
生产计划不稳定性是 MRP系统存在的主要问题之一 。
MPS是所有部件, 零件等物料需求计划的基础 。 由于这个原
因, MPS计划的改变, 尤其是对已开始执行, 但尚未完成的
MPS计划进行修改时, 将会引起一系列计划的改变以及成本
的增加 。 当 MPS量要增加时, 可能会由于物料短缺而引起
交货期延迟或作业分配变得复杂；当 MPS量要减少时, 可
能会导致多余物料或零部件的产生 (直至下一期 MPS需要它
们 ),还会导致将宝贵的生产能力用于现在并不需要的产品
。 当需求改变, 从而要求 MPS量改变时, 类似的成本也同
样会发生 。
为了降低不稳定性的改进策略,
● 在规划期内冻结计划；
● 选用合适的批量规则, 例如 L4L法, 固定订货量法都有利
于减少不稳定性；
● 安全库存法, 因为上层具有足够的库存则上层计划可以
不变, 进而克服不稳定性；
● 增大预测期, 以减少未来需求对计划的影响；
● 变化费用法, 在重新制订计划时人为增大其费用, 鼓励
尽可能不改变；
● 订单确认技术 。 订单的发放不是自动的产生而是通过管
理人员认可后才发放, 通过人工判断减少不稳定性 。
,冻结, 的方法有多种, 代表不同的, 冻结, 程度 。
一种方法是规定, 需求冻结期,, 它可以是 MRP中的需求时界
,包括从本期开始的若干个单位计划期 。 在该期间内, 没有管理
决策层的特殊授权, 不得随意修改 MPS。 例如, 将 MPS的冻结
期设定为 5周 。 在该期间内, 没有特殊授权, 计划人员和计算机 (
预先装好的程序 )均不能随意改变 MPS。
另一种方法是规定, 计划冻结期, 。 它可以是 MRP中的计划时
界, 计划冻结期通常比需求冻结期要长 。 在该期间内, 计算机没
有自主改变 MPS的程序和授权, 但计划人员可以在两个冻结期
的差额时间段内, 根据情况对 MPS进行必要的修改 。
在这两个期间之外, 可以进行相对自由的修改 。 例如, 让计算机
根据预先制定好的原则自行调整 MPS。
这几种方法实质上只是对 MPS的修改程度不同 。 例如,
某企业使用 3个冻结期, 5周, 13周和 26周 。 在 5周以内, 是
需求冻结期, 不得修改 MPS； 从 5周到 13周, MPS仍呈刚
性, 但只要零部件不缺, 可对最终产品的型号略作变动；从
13到 26周, 可改变最终产品的生产计划, 但前提仍是物料不
会发生短缺 。 26周以后, 市场营销部门可根据需求变化情况
随时修改 MPS。
值得一提的是, MPS冻结期的长度应周期性地审视,
不应该总是固定不变 。 此外, MPS的相对冻结虽然使生产
成本得以减少, 但也同时减少了响应市场变化的柔性, 而这
同样是要发生成本的 。 因此, 还需要考虑二者之间的平衡 。
计划与实际工作进程往往会出现差异, 在出现差异时或改变
计划, 或采用特别措施消除差异, 因此 MRP使用人员的调度
与控制作用非常重要 。 例如,
(1) 控制订单的发放 。
(2) 处理意外情况 。
不管外购或加工或其他在生产过程的每一步都可能有意外发
生, 例如最终产品 X的某一部件 Y经检查有 10件不合格, 在这
种情况下可采取的调度控制措施有,
● 紧急地在该时间段内补充生产 10件 Y；
● 补充生产 10件 Y(但不可能在原计划生产段内 ),拖期 (例如 1
周 )供应, 在以后的工序内加班赶工；
● 部分 X产品延期交货 。
企业管理者要选择合理的决定及时进行生产调度工作 。
9.3.3 生产调度与控制问题
9.4.1 推式系统的困境
MRPⅡ 是用物料投入的方式来推动系统运行的, 故称为
Push控制策略的推式系统 。 这种系统在制订生产计划时都假定
所制订的计划能够实现 。 其特点是：如果元件在某加工中心如
期完成后, 便将其传送到下一个它该去的地方, 在这个地方有
计划好的所需各种零件 。 也就是说, 推式系统将各种物料根据
计划推到所需要的生产岗位, 生产控制的作用是保持生产严格
按计划实施 。 但大多数制造企业中存在着这种现象, 即实际生
产不能与计划排产完全匹配, 因而生产控制就要识别出这种现
象, 并采用措施以避免它的出现 。
9.4 MRPⅡ 与 JIT结合
推式系统将遇到的问题,
● 当需要发生较大变化, 或生产出现故障时, 这将使每个元
件生产计划的更新变得愈来愈困难, 因而很可能引起高库存或
库存缺货的现象 。
● 生产控制人员详细检查上述现象的造成原因将变得越来越
困难 。 因而生产计划安排的产品生产量将使其库存量超过安全
库存量 。
● 由于最优计划的计算变得非常困难, 因而期望调整批量大
小和工作时间而改进生产管理控制将是困难的 。
造成上述困难的原因是推式系统本身所固有的特征 。 其特征可
归纳如下,
● 系统对于仓库进货的决定是用集中方式控制的, 通常是由
中央供应部门来决定的 。
● 在生产中, 提前安排生产进度, 给出元件, 产品的时间要
求 。
● 在材料控制时, 要根据给定排产计划发放材料, 或在任务
开始时, 将材料配给每个任务单 。
13.3 软 件 选 型
9.4.2 拉式系统的调度控制
准时制生产 (JIT)系统则用产成品取出的方式来拉动系统运行,
是一种 Pull控制策略的拉式系统 。 它的实施是每道工序都与后
续的一些工序协调, 以便准时制生产得以实现, 每个阶段, 仅
保持有限的库存 。 其主要特征如下,
● 由仓库自己决定它的进货, 而不是由中央供应部门决定；
● 在生产中, 产品作为需求项目中的一种；
● 在材料控制中, 按照生产工序的实际需求来发放材料 。 也就
是说直到用户发出需求信号时, 材料才被发放 。
总之, 拉式系统中, 从前一阶段加工制造的存储区中提取元件
以及进行后续阶段的加工制造订单, 都按实际需要的时间和速
度进行, 这样在后续阶段的加工制造过程中, 避免将前面阶段
产生的需求偏差放大；能够将在制品库存量的波动减至最小,
以简化库存控制, 并且压缩制造周期；通过管理分散化, 提高
车间控制水平 。
从上述的 JIT生产特点可以看出, 下达给最后一道工序的生产指
令指挥着整个企业的生产过程, 其正确与否是关系重大的, 生产
指令必须在, 需要的时候才发出, 。 要做到这一点, 就必须有正
确的产品投产顺序计划, 因为生产指令是根据产品投产顺序计划
发出的 。 由此可见, 制订正确的产品投产顺序计划是实现适时适
量生产的关键 。
制订正确的产品投产顺序计划, 既要使各工序的作业速度大致相
同, 避免由于各工序作业速度不一样而引起全线停车的可能, 又
要使各种零部件出现的几率保持不变, 避免在制品库存 。 这个问
题可以构筑满足零部件出现偏差的均方和最小的数学模型来表示
,在这样的约束条件下, 求解最优的投产顺序计划是非常困难的
。 丰田汽车公司研究了一种所谓, 目标追踪法, 的近似解法, 成
功地应用于投产顺序计划的制订 。
由于制造系统刻画的粒度 (精细度 )越细, 所需的状态信息就
越多, 而且变化的频率也越快, 控制就越困难, 于是突发事件就
越频繁 。 为此, 人们应该在粒度较大, 计划周期较大的程度上,
利用 MRP系统制订生产排程计划 。 在粒度较大, 计划周期较大的
条件下, 制造系统有统计意义上的相对平衡性, 因而计划的实施
有较大的保障 。 而在粒度较小, 计划周期也相应较小时, 由于制
造系统的状态信息, 控制参数较多, 因而应该采用分散, 协调原
理, 利用拉式系统的控制调度方法来管理 。 也就是说, 在制造系
统概念模型中的, 中层管理机构, 可以采用像 MRP那样的推式系
统管理控制逻辑, 而在制造系统概念模型中的, 监测和协调机构
” 宜采用像 JIT那样的拉式系统控制调度逻辑 。 换句话说, 在描
述粒度较大的上层管理中可能采用物料需求计划来管理控制, 而
在描述粒度较小的下层控制协调中, 则应采用, 工艺工序调度,
控制策略 。
9.4.3 MRPⅡ 和 JIT的结合策略
但如何实现 MRPⅡ 和 JIT的协调结合, 则存在着一系列理论和实践
问题 。 其关键点是 Push/Pull混合控制策略问题 。
20世纪 80年代末, 首先提出了 MRPⅡ 与 JIT集成的设想, 即用
MRPⅡ 作为制造系统的生产计划方法, 而将 JIT作为计划的执行手
段 。 90年代以来, MRPⅡ 与 JIT的结合成了工业工程和计算机应用
研究领域里的一个研究热点, 一些商品化 MRPⅡ 软件也纷纷加入具
有反映 JIT思想的局部改进算法的控制模块 。 当然, 这还不能算是
JIT与 MRPⅡ 的结合 。 1990年代初, Flapper等人提出了将 JIT嵌入
MRP的三步实现框架, 美国西北大学的 Spearman等人提出了定量
在制品 CONWIP法并取得成功, 最优 Push/Pull混合控制策略进一
步发展, 使得生产控制层上的 MRPⅡ 与 JIT结合问题获得模型解决
。 1990年 K,R,Baker和 G,D,Scudder提出提前 /拖期调度问题的
数学模型, 这是一种具有 JIT管理思想的生产计划制订模型 。 我国
著名学者汪定伟在此领域里也进行了一些卓有成效的工作, 将提前
/拖期生产调度问题扩展到带有能力约束的生产计划问题中, 提出
了用 JIT思想改进 MRPⅡ 计划功能的准时化生产计划问题和算法,
并据此开发了实验性的软件系统 。 这就使得企业计划层和控制层的
MRPⅡ 与 JIT结合问题在一定程度上得到了解决 。
人们通常把 MRPⅡ 看成是一种计划策略, 侧重于中长期；而 JIT
是一种执行策略, 侧重于近期甚至当前, 这已经成为共识 。 有些
软件把重复式生产模块称为 JIT,这只是一种商品名称而已；它
主要是提供了一些 JIT的方法, 如生成看板卡等, 绝不等于使用
了这个模块就是实现了 JIT管理 。
要达到 JIT水平, 先要有 MRP的基础, 比如说, 物料清单, 库存
记录首先要准确, 这是 MRP的基本要求, 只有这样才能把
MRPⅡ 同 JIT结合起来 。
对于单件小批生产结构复杂的产品, 例如飞机, 船舶, 轧钢机组和各种大型成
套机器设备, 这类产品的自制零件种数常在几千种甚至万种以上, 此时如仍用
MRP系统来编制零件生产进度计划, 则有很大的不适应性, 其原因如下,
● MRP系统编制零件进度计划, 应用的期量标准主要是零件的生产提前期
。 如企业的产品品种繁多, 产品结构复杂, 零件的种类十分众多, 为这类一次
性生产的产品去制订每一种零件准确的生产提前期是困难的 。
● 零件的生产提前期作为一项期量标准是相对固定的 。 但是零件的生产提前
期中除了加工时间, 运输时间, 检验时间之外, 还包含工序间的等待时间和非
工作班的停歇时间 。 工序间的等待时间是一项不确定因素 。 因此, 按固定的提
前期安排的进度计划与生产实际情况出入往往很大 。 为了使计划具有可执行性
,一般采用放宽提前期的办法 。 但是加大提前期, 一方面会更加降低计划的准
确性, 另一方面它将延长产品的制造周期和增加在制品量 。
● MRP系统用无限能力计划法对全部自制零件不分主次地按工艺顺序倒排
,按这种方法所得的零件进度表, 每一种产品在其生产周期内的负荷分布肯定
是不均衡的 。 产品中各种零件的重量, 大小, 复杂程度差异很大, 工序有的多
,有的少, 生产周期有的长, 有的短, 参差不齐, 倒排后负荷的分布总是前松
后紧 。 按此进度计划汇总所得的负荷计划, 在进行负荷与生产能力平衡时, 需
要作很大的调整 。
9.5 MRPⅡ 与 OPT结合
MRP系统对于单件小批生产, 产品品种繁多, 结构复杂的
情况是无法适应的, 因此对于这类企业需要另择有效的计划
管理模式 。
OPT是适合于上述情形的一种生产计划与控制技术 。
OPT从提出至今, 只不过 20年的发展时间, 由于它在管理思
想上别树一帜, 并且在生产实践中取得了明显的经济效益,
所以已被企业界和理论界所接受 。 目前西方已有很多企业采
用, 包括一些还颇有国际声望的大企业, 如通用汽车公司,
通用电气公司, 菲利浦公司, 柯达公司, 施乐公司, 西屋电
气公司等等 。
OPT认为企业的生产能力是由瓶颈决定的 。 这里,
瓶颈是指企业中没有闲置的关健设备, 人力和物资
等 。 为此, 通过有效的技术手段寻找企业瓶颈, 解
决瓶颈从而达到均衡生产 。 对于非关键资源, 其生
产计划及作业安排则服从于关键资源的充分利用 。
OPT原理如图 9-5所示 。
需求
工艺路线
库存
分离模型
产品零件表
制造过程建模
非关键资源排序
关键资源排序
寻找资源瓶颈
图 9-5 最优生产技术原理
OPT用于企业的生产计划和作业控制的管理方法, 其关键内容包括
以下几个方面 。
1,实现物流平衡
制造问题主要是物流平衡问题, 即需要强调实现物流的同步化 。
OPT同 JIT一样, 具有生产暂停的功能 。 当所供应的生产线上有两
个或两个以上工作站的缓冲存储器已经装满时, 生产自动暂停 。 该
现象消失后, 又重新生产 。 这样可以避免过多的库存量出现 。
2,重点控制关键制约因素 —— 瓶颈资源
在制造过程中, 影响生产进度的是瓶颈环节 。 瓶颈资源实现满负荷
运转, 是保证企业物流平衡的基础 。 瓶颈资源是制造系统控制的重
点, 为使其达到最大的产出量可采取以下措施,
● 在瓶颈工序前, 设置质量检查点, 避免瓶颈资源作无效劳动 。
● 在瓶颈工序前, 设置缓冲环节, 使其不受前面工序生产率波动影
响 。
● 适当加大生产批量以减少瓶颈资源的设备调整次数 。
● 减少瓶颈工序中的辅助生产时间以增加设备的基本生产时间 。
3,由瓶颈资源的能力决定制造系统其他环节的利用率和生产效
率
根据 OPT的原理, 企业在生产计划编制过程中, 首先应编制产
品关键件的生产计划, 在确认关键件生产进度的前提下, 再编
制非关键件的生产计划 。 OPT安排生产计划大致分两步：首先
反向安排优化生产计划, 找出瓶颈设施；其次正向安排瓶颈及
其后续工序的生产计划 。 瓶颈控制了整个生产的节奏 。
4,对瓶颈工序的前导和后续工序采用不同的计划方法
为提高计划的可执行性, 对瓶颈工序的前导和后续工序采用不
同的计划方法, 处于瓶颈上游地区的系统, 采用看板分散控制
方法, 按后续工序的要求, 决定前导工序的投产日期和数量 。
而瓶颈及下游地区的系统, 采用集中控制的方法, 按前导工序
的完成情况, 决定后续工序的投产时间和数量 。
5,不采用固定的生产提前期, 用有限能力计划法编制生产进度
表
MRP按预先确定的生产提前期, 用无限能力计划法编制生产进
度计划 。 当生产提前期与实际情况出入大时, 所得的进度计划
就脱离实际难以付诸实施 。 而 OPT不采用固定的生产提前期,
而考虑计划期内的资源约束, 用有限能力计划法, 按一定的优
先规则编制生产进度计划 。 所得进度计划可实施性好, 且经过
了一定的优化 。
6,采用动态的加工批量和运送批量
OPT中把批量分成最小批量 MBQ(Minimum Batch Quantity)和工
作站库存极限 SSL(Station Stock Limitation)。 它们分别相当于
看板控制中的运送批量和生产批量 。 在看板系统中, 这些批量
是固定的 。 而在 OPT系统中, 它们是可变的, 以适应更多的生
产环境 。 对瓶颈资源, 通常加工批量较大, 减少瓶颈资源的加
工设置时间和次数, 提高其利用率；而运送批量较小, 使工件
分批到达瓶颈资源, 减少工件在工序前的等待时间, 减少在制
品库存 。
在 MRPⅡ /ERP的计划系统中, 利用 OPT的技法, 在, 基于制
约因素 (constraintbased)”的理念下, 设计了, 瓶颈计划进度, 和
,现场作业管理, 的功能模块, 从而构成, 高级计划与排产
(Advanced Planning and Scheduling,简称 APS)”的软件系统 。
OPT后来进一步发展为约束理论 (TOC)。 TOC 就是关于进行
改进和如何最好地实施这些改进的一套管理理念和管理原则, 可
以帮助企业识别出在实现目标的过程中存在着哪些制约因素 ——
TOC称之为, 约束,, 并进一步指出如何实施必要的改进来消
除这些约束, 从而更有效地实现企业目标 。
合理地安排 MRP的结构模式, 也即合理地安排 MRP算法的
作用范围 。 这就是分布式 MRP(Distributed MRP)问题 。
图 9-6和图 9-7是分布式 MRP的两种基本结构模式, 对于
一般大型, 特大型和特殊中大型规模的企业, 由于生产车间
物理距离远, 采购和仓储管理的分散化, 最好是将 MRP算法
分布在各主要生产车间 。 也就是说, 各主要生产车间都有一
套自己的 MRP控制系统 。 而这些 MRP控制系统之间的协调
可以通过上级主管部门的计算机管理系统来完成, 其控制算
法也可用 MRP,或者直接利用上层 MPS的分解结果 。 但由于
上层 MRP考虑问题的粒度 (精细度 )将比各车间 MRP算法考虑
的粒度要大, 因而它们求解问题的状态空间在维数上可能大
体一致, 从而能分散计算, 并取得平衡 。
9.6 分布式 MRP
M P S
M RP M RP M RP,．,
总
厂
生
产
车
间
图 9-6 分散 MRP结构
图 9-7 分层 MRP结构
M P S
M RP M RP
M RP
M RP,．,
总
厂
生
产
车
间
9.7 一体化 MRP
通常的基本 MRP系统, 首先要通过运行 MRP算法进行生产排
程, 再通过仿真算出能力需求情况, 然后通过分析, 判断, 尝试
地给出某种调整, 以解决能力不足的现象, 然后再运行 MRP算法
进行排产, 再借助仿真, 验证能力需求情况, 如此循环反复, 直
至满意为止 。 注意这种过程中是由人来完成能力水平的检验, 确
定调整策略的 。
尽管物料需求计划 (MRP)允许管理人员能够较好地制订层次型
产品计划和库存控制计划, 但在制订调度计划时, 仍然需要管理
人员的直觉和经验, 为元件选择合适的生产量, 调整能力水平,
并且决策过程中是顺序式的, 而不是同时进行, 因而不能保证得
到满意的性能 。 美国纽约州立大学的 H,C,Bahl和俄亥俄州立大学
的 L,P,Ritiman于 1984年提出了一种用于主生产调度排程, 元件生
产批量确定, 能力需求计划制订的一体化生产计划模型 。 求解该
模型能够同时确定元件的订货量 (生产批量 )和能力需求水平, 故
称这种系统为一体化 MRP系统 。
9.7 一体化 MRP
一体化 MRP系统的构建思路是在以期望产品库存费用, 元件库
存费用, 正常班费用和加班费用之和最小为目标, 在满足库存的动
态平衡和生产能力平衡方程的条件约束下的线性规划模型, 包括主
生产排程模型和元件排程模型 。 对此线性规划模型的求解, 可以得
到该生产排程问题的优化决策 。
这种一体化的生产计划求解方案能够适用于较大范围的生产排程
求解问题, 即通用性较大, 并且能够同时完成主生产 (产品 )排程计
划, 元件生产排程计划以及能力需求计划的制订 。 但与基本 MRP系
统一样, 由一体化生产计划求解方案直接构成的生产计划制订系统
也是一种推式系统, 这种系统在制订生产计划时都假定所制订的计
划能够实现, 其特点是：如果元件在某加工中心如期完成后, 便将
其传送到下一个它该去的地方, 在这个地方有计划好的所需各种零
件 。 也就是说, 推式系统将各种物料根据计划推到所需要的生产岗
位, 生产控制的作用是保持生产严格按计划实施 。
9.8 分销资源计划
分销资源计划 (distribution resource planning,简称 DRP)是
MRPⅡ 在分销网系统中的应用, 创始于 70年代中期 。 在日用消
费品, 卷烟, 汽车, 家用电器及其配件等现货生产 (MTS)的行业
应用较广 。 DRP的软件应用一般需要网络通信的支持 。 分销需求
计划 DRP(Distribution Requirements Planning)是为多地点而各地
点之间有着相互依赖的供给和需求关系的企业而设计的 。 分销资
源计划是分销需求计划 (distribution requirements plant1ing,简
称 DRP)的扩展, 前者除后者的物料需求外, 还包括仓库管理和
布局设计, 人力资源, 资金管理, 运输工具和运输计划等 。 两者
都简称 DRP,但范围有一定区别 。
代销点 代销点 零售商 零售商
客 户 客 户 客 户 客 户
批发商 批发商
地区仓库 地区仓库 地区仓库
中心仓库
制 造 厂
补库单
发货 MP S(F A S)
MR P
DRP
图 9-8 分销资源计划
中心仓库对应各区域仓库是一对多的关系, 仓库之间又有
调拨和支援的关系 。 有时区域仓库要求制造厂直接发货给客户,
要处理直运业务 (drop shipment),发票寄往代理商, 货物直接
运给客户 。 一个企业在不同区域有多个产品分厂的情况下, 代理
商或区域仓库同制造厂之间又有一对多的关系 。 运输管理是 DRP
的一个重要内容, 运输系统有其固定的发运计划, 运输班次有它
的专用工作日历 。 这些都是分销资源计划必须解决的问题 。
分销需求计划同物料需求计划 (MRP)在运算方法上是相同的
,都是一种分时段的计划方法 。 在订货批量规则上, 往往采用订
货点法或期间用量法, 并考虑安全库存 。 分销需求计划依据客户
的需求, 对照各零售商, 批发商, 区域仓库和中心仓库的库存量
以及在途的库存量 (逻辑仓库 ),集成销售网点, 区域仓库同制造
厂家的信息, 用补库单 (resupply order)的形式, 提出对物料的需
求, 并据此生成制造厂的主生产计划 。
重复式生产作业 (repetitive manufacturing)是车间作业的一种
特定形式, 主要指少品种重复生产和标准产品的大批大量生产 。
重复生产常指流水线的组织方式, 其特征是产品品种少或是标准
的, 产品产量大, 产品生产的重复率高；加工过程是流水式的,
整个生产基于同一条生产线；物料清单往往是固定的；没有替代
零件, 提前期很短, 零部件由生产线一端送入, 成品则在生产线
的另一端送出 。
9.9 重 复 生 产
离散型生产
重复式生产
工艺路线多变
工艺路线固定
能力需求计划
有限顺排计划
生产周期不定
生产节拍短, 稳定
按加工单下达生产任务
按日产量下达任务
考虑批量规则
按日或班产量
物料发放用出库领料
单用反冲法登录物料消耗
统计工时和成本
用反冲法登录工时和成本
按订单完工日期
逐日分批完成
车间调度重要
车间调度简单
投人 /产出控制
主要控制产出
表 9-1 重复式生产与离散型生产的特点比较
重复式生产一般采用准时制生产 (JIT)的一些特点进行作业管理
,如以日产量代替加工单, 用反冲法统计物料消耗和成本, 以
及用拉式作业代替推式作业等 。 重复式生产一般按照准时制生
产的要求, 由净改变式 MPS和 MRP来产生有效的比例式产品计
划及分组式产品计划, 重复式生产运用 MRP系统的特点, 可概
括如图 9-10所示 。
M P S
·按能力顺排计划
·均衡产量
RCCP
·平衡生产线
·日产能力
M RP
·单层 BOM
·日产计划
CRP
·生产线单元
·有限顺排计划
采购作业
·合作伙伴
·看板
· E DI
车间作业
·日产计划
·看板
·反冲
I/ O
·产出
·均衡
·看板
产品成本
·反冲
图 9-10 重复式生产运用 MRP系统的特点
重复式生产不仅要平衡能力, 还要平衡物料流动 。 为了既实
现能力均衡, 同时又做到物流均衡, 就要实现平准化生产,
以减少库存 。 有时, 还需要混流生产, 在一条生产线上同时
加工多种工件或装配多种变型产品 。
重复式生产一般按生产率来安排生产日程, 不使用单独的加
工单, 按生产进度的分解来确定物料和能力需求的 。 在这种
生产状况下, 一般关注的是最终产品的生产数量, 至于物料
的多少和工时的多少则通过反冲计算得出 。
所谓的反冲就是根据任意一道工序收到的数据量来自动地减
少库存。反冲法是一种事后扣减登录的方法，可以简化物料
发放与接收事务。它根据实际消耗量，及单层物料单结构，
冲消库存记录中相关物料的库存量，更新库存现有量，同时
核算成本。反冲法一般适用于生产节拍较短的重复式生产作
业或装配生产线，根据监控要求可以在用户定义的任意两点
或两工序之间设置反冲点，进行反冲。采用反冲法的先决条
件是物料清单和生产统计必须准确无误，保证使用适当的车
间库位用于库存倒冲。反冲点设置请参照图 9-9。
重复式生产不仅要平衡能力, 还要平衡物料流动 。 为了既实现
能力均衡, 同时又做到物流均衡, 就要实现平准化生产, 有时还
需要混流生产 。
重复式生产一般按生产率来安排生产日程, 不使用单独的加工
单, 按生产进度的分解来确定物料和能力需求的 。 在这种生产状
况下, 一般关注的是最终产品的生产数量, 至于物料的多少和工
时的多少则通过反冲计算得出 。
所谓的反冲就是根据任意一道工序收到的数据量来自动地减少
库存。反冲法是一种事后扣减登录的方法，可以简化物料发放与
接收事务。它根据实际消耗量，及单层物料单结构，冲消库存记
录中相关物料的库存量，更新库存现有量，同时核算成本。反冲
法一般适用于生产节拍较短的重复式生产作业或装配生产线，根
据监控要求可以在用户定义的任意两点或两工序之间设置反冲点
，进行反冲。采用反冲法的先决条件是物料清单和生产统计必须
准确无误，保证使用适当的车间库位用于库存倒冲。
X
A B C F P
工序 10 工序 20 工序 30 工序 60 工序 90
X
在制品
货位 10
在制品
货位 20
在制品
货位 30
在制品
货位 60
在制品
货位 90
数据登录
… …
反冲
数据采集
… …
仓库
图 9-9 流水生产物料同工序及货位的关系
流程制造业是利用一条不间断、固定的工艺路线 (管道 )，通
过对原料进行一系列的混合、分离、成型和化学反应过程，最后
产出非离散性的产品，例如化工、制药、食品等行业。流程制造
业可以采取两种流程式生产方式。一种是批流程 (batch process)
,也叫间歇式生产，在生产一批品种后可以中断，更换产品品种
。另一种是连续流程 (continuous process),一般只生产固定的产
品，或靠变更生产装置的参数来调整产品规格。一旦投产，在生
产装置大修之前不再中断。
9.10 流程行业应用
图 9-9 多阶段流程生产模型图
成分
能源
人工
设备
投入
流程阶段 1
流程阶段 3
目标产品
产出 成分
能源
人工
设备
投入
成分
能源
人工
设备
投入
流程阶段 2
联产品
副产品
可循环使用的物料
废料
产品
联产品
副产品
可循环使用的物料
废料
产品
联产品
副产品
可循环使用的物料
废料
产品
注意流程式生产同流水生产的区别 。 离散式生产的流水生产是
指一种产品系列的批量制造环境, 设备通常按产品系列的生产
来组织, 工件作为离散的单元按固定的工艺顺序加工, 并在生
产线上以一定的速度流动 。 如果把流程式生产同流水生产进行
比较, 可以看出：它们的制造环境都是大批量生产某类产品,
设备按产品加工工序排列, 并以固定的工艺路线生产产品 。 除
了加工对象一个是离散型的, 一个是非离散型的外, 在生产组
织上存在着共同特点 —— 简单, 物料流动, 能力固定和周期
性计划 。 所以, 流程生产同流水生产一样可利用拉式生产方法
进行管理与控制 。
在流程制造业中, 对于批流程生产作业, 基本上可以借用重复式流
水生产的特点进行管理 。 而对连续流程生产因其在作业对象的产品
结构, 工艺流程等方面有较多的特殊性, 因此所采用的生产计划与
控制方法就要求有相应的变化, 主要表现在,
● 物料特征 。 产品结构比较简单, 少数原材料可以生产出多种产品
。 产品结构往往呈倒锥形, 由联产品和副产品, 回收复用品, 废弃
物, 在生产线上暂存的原辅材料, 能源等组成 。 产品与工艺流程关
系密切, 产出物料会随工艺流程参数的变化而变化 。 物料数量和层
次较少, 设计极少变更 。 各层物料都可能具有独立需求件和相关需
求件双重性质 。
● 工艺流程 。 采用专用设备或装置, 流程和能力都相对固定, 生产
场所按流程特点布局 。 进出料都是连续的, 提前期很短, 除流程首
尾外, 一般无排队, 等待时间 。 产出品可能由于原料和工艺参数变
化, 需要按质量等级分类 。 当供需变化时, 只能靠调整工艺流程参
数维持生产, 不能中断 。
● 自动化控制 。 生产过程可以普遍使用各种自动化装置, 自动监控
,自动采集数据 。 管理信息系统与现场计量, 监测系统, 集散控制
系统 (DCS)必须有接口 。
● 计划管理 。 计划工作以能力为基础, 长期计划主要是工厂能力规
划, 中短期计划着眼于能力的利用, 起点计划从可利用的能力出发
。 MPS和 MRP几乎是合并运行的, 而且不需要复杂的需求计算 。 任
何一层的物料都可能有产品计划 。 由于能力是固定的, 能力计划非
常简单, 一般只考虑生产量和日产量或班产量的关系 。
● 采购管理 。 采购计划稳定, 供应商相对较少, 订货数量大, 往往
是一揽子合同, 质量和批号跟踪十分重要, 必须保证连续供应, 不
能中断 。
● 设备维护 。 设备可靠性十分关键, 采取预防性维护制度, 安排设
备装置的相应维修计划, 如间隔性的大修和日常小修 。 设备运行的
监控和备品备件管理十分重要 。
● 质量管理 。 采用自动化装置进行质量检测和数据采集, 批跟踪,
工艺流程控制, 实验室管理等 。
● 成本核算 。 自动化程度高, 人工费比重小；生产装置 (工作中心 )
由班组操作, 人工费率按班组而不是按个别工人计算, 间接费按设
备台时分摊 。 由于成品率波动, 工作中心费率也会在一定范围内波
动, 成本累计或分摊可采用作业基准成本法 (ABC法 )。
本章介绍了 MRPⅡ 系统应用的一些运作模式问题 。 首先着
重介绍了 MRP计划系统运行时的两种典型的计划重排方法,
即全重排法和净改变法, 以及 MRP的多方案模拟决策方法,
并介绍了进行系统集成时物流与信息流以及物流与资金流的集
成参考模式 。 然后分析了 MRPⅡ 系统的一些固有的问题以及
处理思路, 提出了 MRP与 JIT结合, MRP与 OPT结合的应用模
式 。 并进一步介绍了分布式 MRP和多阶段 MRP,最后介绍了
几种典型生产类型的计划特点, 包括分销资源计划, 重复生产
和流程行业应用等 。 这样在前面 MRPⅡ 原理的基础上, 就能
对 MRPⅡ 系统的应用规律有进一步深刻的理解 。
9.9 本 章 小 结
(1) MRP两种计划重排方法是如何运作的？
(2) MRP多方案模拟运作时对原有系统是如何处置的？
(3) MRP是如何实现物流与资金流的集成的？
(4) MRPⅡ 系统存在哪些固有的问题？
(5) MRPⅡ 应如何与 JIT结合使用？
(6) MRPⅡ 为什么需要 OPT的补充？
(7) 讨论分布式 MRP实际可能的应用模式 。
(8) 分销资源计划软件的配置模式与 MRPⅡ 有哪些关联？
(9) 重复生产是如何进行物料核算的？
(10) 流程行业应用 MRPⅡ 系统有哪些应注意的关键点？
思考练习题
