20世纪60年代初,随着电子计算机技术的不断完善,利用电子计算机强大的信息处理能力,开始进入企业管理领域,起先用于编制物料需求计划(material requirements planning,MRP),使企业的物资计划与控制取得了极大成功,令企业物资管理进入一个新的阶段。而后经过10年的发展,扩展到生产系统的制造资源计划(manufacturing resource planning,MRPII),大大提高了计划的质量,提高了对生产过程的控制能力。在此基础上又把管理的范围延伸到销售管理与财务管理。因此,制造资源计划(MRPII)的概念已不再局限于制造资源计划,它已把企业的主要职能管理的信息集成于一个统一的系统,为企业建立管理信息系统(management information system,MIS)打下坚实的基础。这种管理系统适用于多品种小批量生产类型。到20世纪90年代,管理功能扩展到企业的所有方面,实现对全企业资源的计划和控制,于是出现了企业资源计划(enterprise resource planning,ERP)。
本章主要介绍有关的基本原理和方法。
第一节 ERP概述
加工装配式生产的工艺顺序是:将原材料制成各种毛坯,再将毛坯加工成各种零件,零件组装成部件,最后将零件和部件组装成产品。如果按照要求的交货时间交付一定数量的某种产品,就必须按照恰当的数量、在恰当的时间准备各种毛坯、生产或采购相应的零部件,最后组装成所需要的产品。要使各生产阶段和环节相互衔接,必须准确地确定原材料、毛坯和零件的投入产出时间和数量。现代工业产品日益复杂,一种产品常常包括成千上万个零件,而加工这些零件需要各种不同的原材料,可以想象,要把每种零件和每种原材料的需要量和需要时间计算出来,其复杂性和工作量可想而知。过去,由于缺乏现代化生产管理的方法与工具,只能采用手工方式编制生产作业计划,对这样复杂的计算无能为力。
随着电子计算机的广泛应用,电脑可以帮助管理者快速和准确地完成这种复杂的计算。从最初的物料需求计划(MRP)到制造资源计划(MRPII),再发展到企业资源计划(ERP),计算机技术在企业管理中得到了广泛的应用。因此研究MRP的有关概念及方法,无论对于消化国外的MRP软件,还是结合本企业的特点自行开发MRP系统,都有十分重要的意义。
一、独立需求与从属需求
我们都知道,按需求的来源不同,企业内部的物料可分为独立需求和从属需求两种类型。独立需求是指需求量和需求时间由企业外部的需求来决定,例如,客户订购的产品、科研试制需要的样品、售后维修需要的备品备件等;从属需求是指根据物料之间的结构组成关系由独立需求的物料所产生的需求,例如,半成品、零部件、原材料等的需求。
从属需求是MRP的重要原理之一,是对库存认识的一个重大进步,生产中的库存控制主要对象就是从属需求。两者之间的关系可用图151表示。
当独立需求,即企业的最终产品确定以后,对零部件的需求根据图151表示的产品与零部件之间的关系可以一一算得。
图中列出的是纵向的从属关系,零件取决于组件,组件取决于部件,部件又取决于产品。另外还有横向从属关系,如随产品出厂的备件、附件等,数量很少,是次要的。在MRP中,要为每种产品建立一个类似的结构图,称为物料清单,简称BOM(bill of materials)。
二、ERP的基本功能和原理
MRP按反向工艺顺序来确定零部件、毛坯直至原材料的需要数量和需要时间。对于加工装配式生产来说,如果确定了产品出产数量和出产时间,就可按产品的结构确定产品的所有零件和部件的数量,并可按各种零件和部件的生产周期,反推出它们的出产时间和投入时间。所以MRP的基本功能是:(1)从最终产品的生产计划(独立需求)导出相关物料(原材料、零部件等)的需求量和需求时间(相关需求);(2)根据物料的需求时间和生产(订货)周期来确定其开始生产(订货)的时间。
然而,要正确编制零件计划,首先必须落实产品的出产进度计划,用MRPII的术语就是主生产计划(mater production schedule,MPS),这是MRP展开的依据。MRP还需要知道产品的零件结构,即物料清单(BOM),才能把主生产计划展开成零件计划;同时,必须知道库存数量才能准确计算出零件的采购数量。
因此,基本MRP的依据是:(1)主生产计划(MPS);(2)物料清单(BOM);(3)库存信息。
物料在转化的过程中,需要不同的制造资源(机器设备、场地、工具、工艺装备、人力和资金等),有了各种物料的投入出产时间和数量,就可以确定对这些制造资源的需要数量和需要时间,这样就实现了围绕物料的转化过程组织制造资源,按需要准时生产。
综上所述,我们将MRP随着其发展过程分为开环MRP、闭环MRP和MRPII,对其基本原理介绍如下。
早期的MRP解决了物料的需求问题,但它没有考虑这些物料需求计划是否有可能按时完成,所以称它为开环的MRP。它的工作逻辑如图152所示。
闭环MRP是在开环MRP的基础上增加了处理生产能力的功能,根据产品出产计划和物料需求计划,进一步作生产能力计划,具有生产能力平衡功能。如果生产能力不能满足计划要求,则能够对计划作相应的调整。此外,它还具有收集生产活动执行情况和记录外部环境信息变化的功能,将它们作为计划调整或下期计划的依据,具备了对生产作计划和实施控制的功能。它的工作逻辑如图153所示。
MRPII将企业经营管理的三大职能管理连成一体,所以它不仅具有生产计划与控制功能,还具有对企业计划的实施效果进行模拟的功能,这些功能对企业高层决策具有重要意义。制造资源主要包括原材料、设备和劳动力,闭环的MRP基本上实现对制造资源的计划与控制,也就是说具有生产的日常管理功能。由于企业系统的整体特性,生产活动与销售、财务活动有着密切的联系,下一步的扩展自然就是把销售与财务管理的有关功能和生产管理结合起来。在20世纪70年代实现了这些功能,标志着MRP发展到了MRPII。MRPII的工作逻辑如图154所示。
三、ERPII的意义
由于计算机的强大的计算功能和信息储存能力,使人们对生产经营的管理能力加强了,由原来对产品的管理进入到以零件为对象的管理,实现对企业制造资源的准确计算,避免了库存管理中的盲目性,做到了准时生产,获得显着的效果。此外,它实现了生产数据和财务数据的集成,改变了财务信息严重滞后于生产信息的现象,并成为指导和修正生产活动的标准,从而达到企业整体盈利的目标。据对美国成功实施MRPII的企业的调查,有以下统计结果:库存减少25%~30%库存周转率提高50%准时交货率提高55%装配车间劳动生产率提高20%~40%采购资金节约5%降低成品库存30%~40%缩短生产周期10%~15%提高生产率10%~15%突击加工减少25%自从20世纪初流水线生产方式的发明,为少数品种大批量生产类型找到了一种高效率低成本的生产方式。相比之下多品种小批量生产类型一直处于效率较低的水平。虽然成组技术出现较早,但因处理手段落后(手工作业),它应有的优势未能充分发挥。
另一方面,社会需求的个性化、多样化趋势却越来越明显,因此在制造业中多品种小批量生产类型企业在数量上占主导地位,社会需要一种适合于多品种小批量生产的高效率的生产方式,MRPII填补了这个空白。尤其是成组技术和MRPII结合在一起,使生产效率大大提高。预计在今后一段时期内,MRPII将仍然是多品种小批量生产类型企业普遍采用的生产方式。
MRPII最重要的意义在于在信息技术的支持下实现了企业的系统管理。最早的企业,如家庭作坊式的小企业,企业主集销售、生产和财务管理于一身,企业管理是系统的。随着企业规模扩大,管理业务无论在数量上还是在种类上都大大增加了,企业主一人已不能承受全部管理工作,因此有了分工。自泰罗制以后,形成了以不同管理职能为条线的职能管理体制,产生了各种职能管理专业,如财务、营销、生产等专业。职能管理专业化提高了职能管理的质量和效率,是管理的一大进步,但随之而来的是企业的整体性淡化。随着企业规模的不断扩大,这种倾向越来越严重,企业系统的整体效率降低了,以致在20世纪80年代,美国企业界发出了“小的就是美的”的呼声。而MRPII由原来的物料需求计划逐步发展到实现对企业的系统管理,这是企业管理史上一个新的里程碑。这是管理思想与信息技术相结合的产物,它给人们的启示将是深远的,预示着信息技术在管理科学中将发挥越来越大的作用。
第二节 ERP/ERPII的输入和输出
任何先进的管理技术或方法都需要基础性工作来支持,要运行MRP/MRPII系统,必须首先做好基础管理工作,以便为MRP/MRPII系统提供必要的信息。MRP主要涉及两方面的基础数据,即产品结构文件(BOM)、时间分段和提前期。MRPII除了上述两方面的基础数据外,还有加工工艺数据和生产资源数据等。
这些统称为生产数据库,它是生产管理系统的数据中心,集中了生产经营活动的基本数据,为各部门共享。
一、ERP的输入和输出
对于一个基本的MRP系统,需要有5方面的输入数据,即主生产计划、产品结构文件(BOM)、库存文件、订购文件和在制品文件。具体内容说明如下:
1.主生产计划
这是一个以企业的最终产品(出厂产品)为计划单位的全厂性的生产计划,它与第八章的总体计划中的总产量计划的含义不同。
主生产计划需要明确产品的品种型号和完工的时间,即它详细规定生产什么、什么时间应该产出,是个权威性的文件。它的计划期长度必须大于产品的生产周期,可以认为主生产计划就是独立需求计划。
2.订货文件
能作为独立需求项目的除了产品外,还包括直接用于销售的零部件。订货文件就是指用户对备品备件和用于设备维修的零部件的订货记录。
3.库存文件
它是关于每个从属需求项目库存的记录文件,记录内容包括项目的库存状态信息和计划参数。前者记录了库存量的动态变化过程,如库存量、可供应量、已分配量等;后者主要是一些用于订货的固定数据,如订货提前期、安全库存、订货批量等。
4.在制品文件
即库存项目正处于加工过程中的记录文件,包括加工数量与加工进度等信息。
5.产品结构文件
产品结构文件包括产品结构和零件清单两大部分,统称为BOM表。
(1)产品结构。定义产品结构的文件是BOM,在MRP的展开中,BOM起着引路的作用,以确定每个父项下面各个子项的标识、需求量、记录地址等。BOM给出两个最基本信息,即父项与子项之间的从属关系和数量关系。如图155所示。
图155中X为父项,可以是产品或部件、组件,A,B,1为子项,每个项目都有自己的独立标识。方框左上方的数字表示需求量。
制造业的产品结构比较复杂,品种规格很多。在基本型产品上会派生出许多变型产品,它们的特点是基本结构相同,个别零部件不同。如在产品结构数据库中对每一产品的结构都作完整描述,会造成数据重复,所以为了适应变型产品不断增加的现实,BOM应该设计得非常灵活。为此采用把项目描述和结构描述分开的方法。如某厂有独立定义的项目10项,分别标识为:
X,A,B,C,Y,1,2,4,8,9。其中,X,Y为产品项,A,B,C为部件或组件,余下5个用数字标识的为零件。图156为用单级描述法表达的产品结构。其中(a)X,Y两种产品在计算机上的存储方式;(b)图表达了两个产品的完整的结构,即结构描述。
从图156中可以看出,对产品或部件只描述其直接下层,产品结构数据按单级零件清单存储,每个单级零件清单只出现一次见(a)图。除结构信息外,还需存储需求数量。单级结构的好处是,虽然某些零部件在多处用到,但只需描述一次。如某部件的结构改变,只需改变它在计算机中的单级零件清单,它在各产品中的结构在运算中自动改正。
(2)零件清单。零件清单是从产品到零件的逐级分解,用于计算产品的组成成分和有关数量。展开型零件清单有三种形式,分别为单级展开、层次展开和综合展开。