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MRPII
MRPⅡ系统中主生产计划的关键技术及过程模型研究
李涛1,谭建荣1,李伯鸣2,朱华锋1,顾嘉胤1
(1.浙江大学CAD&CG国家重点实验室,杭州310027;
2.杭州制氧机集团公司,杭州,300004)
摘要:
主生产计划系统是MRPⅡ系统的重要组成部分,本文针对MPS的特点,详细地分析和描述了MPS的功能及
处理流程,并对MPS的一些关键技术进行了研究。
提出了基于Petri网的MPS过程模型和MPS基本算法。
关键词:
MRPⅡ;主生产计划:
Petri网;冻结MPS;计划BOM
中图分类号:
TP24;TH166文献标识码:
A
文章编号:
1001-4551(2000)05-0009-05
ResearchonKeyTechniquesofMasterProductionScheduleandProcessingmodelinMRPⅡSystem
LITao1,TANJian-rong1,LIBo-ming2,ZHUHua-feng1,GUJia-yin2
(1.StatekeyLab.ofCAD&CG,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027;2.HangzhouOxygeneratorGroup,Hangzhou310004)
Abstract:
MasterProdutionSchedule(MPS)isanimportantcomponentofMRPⅡsystem.DuetothefeaturesofMPS,thefunctionsofMPSandhandlingprocessingaredescribeddetailedllyinthispaper.BaseonPetrinet,aprocessingmodelisalsogiven.
Keywords:
masterprodutionschedule;petrinet;freezeingMPS;planningBOM
1引言
MRPⅡ即制造资源计划(ManufacturingResourcePlanning),它是一种以计划控制为主体的计算机辅助企业管理系统。
MRPⅡ体现了企业物流与资金流、信息流的信息集成,是计算机集成制造系统(CIMS)的重要单元技术[1]。
主生产计划(MasterProuductionSchedule,简称MPS)在MRP系统中是一重要的计划层次,是传统手工管理没有的新概念。
主生产计划主要说明企业计划生产什么(whattoschedule)、计划什么时候生产(whentoschedule)和计划生产多少(howmuchtoschedule)[2]。
它根据客户合同和预测,把销售与运作规划中的产品系列具体化,确定出厂产品使之成为展开MRP和CRP运算的主要依据,起了从宏观计划向微观计划过渡的承上启下作用[1]。
本文针对MPS的特点,详细地分析和描述了MPS的功能及处理流程,并对MPS的一些关键技术进行了研究。
2主生产计划在MRPⅡ系统中的作用
主生产计划为制造企业提供了以满足客户对最终成品
的需求和适度库存量目标的依据。
主生产计划又是联系市场、主机厂或配套厂及销售网点(面向企业外部)同生产制造(面向企业内部)的桥梁,使生产计划和能力计划符合销售计划要求的优先顺序,并能适应不断变化的市场需求[1]。
主生产计划的编制对象是具体的产品或通用部件,通称为最终成品(enditem),一般细到客户订购的产品的型号、规格,时间一般细到周、月。
编制主生产计划大纲、销售预测、客户订单、现有库存、未完成定单、可用能力以及管理政策和目标等因素。
图!
表示主生产计划在MRPⅡ系统中的地位。
主生产计划在MRPⅡ系统中的作用是:
(1)生产计划大纲的具体化,主生产计划汇总结果应和生产计划大纲一致;
(2)它是一种现实的可执行的目标,建立良好的生产顺序,使生产可以平稳地进行。
主生产计划的有效性取决于预测和销售的可信度;
(3)作为编制物料需求计划和关键资源计划的依据;
(4)满足客户订单的根本保证,并同时提供可供销售量信息,作为对客户承诺的依据。
总之,主生产计划对于制造企业起了沟通内外的作用。
3主生产计划的关键技术
由于制造企业的生产经营环境是动态的,因各种原因导致主生产计划发生变动,如客户订单的取消和急件、计划幅度内销售预测的调整、调整现有库存量等等,如果不采取必要措施,将势必影响企业的生产。
为了保证主生产计划具有一定的稳定性并且可以适应动态的生产经营环境,采取的关键技术有:
3.1安全库存量(safetystock)
有时也称为最小库存余量。
企业内外的需求和供给都
可能出现偏离计划或预测的情况。
为了不中断生产和销售,在计划需求量之外而有意识地多投入生产的一部分成品,经常保持一定的库存量作为保险储备。
安全库存的目的是为了保证客户服务,通常称为客户服务水准(客户服务水准=满足的客户订单数量/客户订单总量×100%[5],客户服务水准是用出现短缺或脱销的概率确定的。
服务水准要达到100%是非常不经济的,要从短缺或脱销对企业造成损失来衡量。
因此,安全库存量限额是需要对企业现有产品的市场销售预测、产品的生命周期、库存成本、生产能力的大小、客户订单历史记录等等多方面进行综合考虑后,权衡生产、库存和满足客户服务水准要求来确定的。
3.2季节性预测(seasonforcast)
季节性预测是因为有的产品销售具有季节性(如服装、空调机、节日礼品等),为了均衡生产,同时为了在销售旺季不至于出现脱销,就应该在销售淡季多生产一点,为以后销售所做的库存储备。
季节性预测需求量用来建立预计将来需求的库存,它将不包括进可供销售量中。
当产品的销售旺季到来时,以某一日期应该有的库存余量输入季节性预测,其中不包括安全库存量和正常的预测需求。
当产品的销售淡季到来时,输入一个负的预测量,绝对值为要调整的数量。
季节性预测需求从一个阶段到下一个阶段的增量表示对MPS的一个需求。
季节性预测是在正常的计划活动之外的。
库存被储备
起来用做将来的需求,直到季节性预测下降时,该库存才被认为是可供货量。
因此可以将季节性预测看作一类特殊的订单。
3.3工厂日历(factroycalendar)
工厂日历也称按时间连续的计划方法。
它说明企业各
部门、车间或工作中心在一年中可以工作或生产的日期。
MPS展开计划时,要根据工厂日历,非工作日不能安排生产计划。
工厂日历要标明休息日、节假日、设备检修日等非工作日期,并且与社会日历是唯一对应关系,企业应在工厂日历的基础上保证生产时间上的连续。
3.4计划物料清单(planningbillofmaterial)
计划物料清单主要用于系列产品的生产,这种产品是属于较多的原材料生产出较少的零件(或模块),然后再由较少的零件组合成较广范围的产品(例如仪器仪表),称为X型产品结构,如图2所示。
3.5冻结主生产计划(freezingMPS)
虽然企业的生产经营环境是动态的,对于客户需求的变化,可以通过人工调整MRPⅡ系统中的主生产计划来适应客观环境的变化。
但主生产计划一般按每周、旬、月或季度运行一次,如果一味地调整主生产计划去迎合需求的变化,必定造成生产上的混乱。
所以,需要对主生产计划的变动加以限制,以保证主生产计划是可执行的,即冻结主生产计划。
规定在某一时段内,不可以随意变动主生产计划,来实现计划的稳定性。
下面是冻结主生产计划的相关时间概念:
(1)执行时区。
在MPS中控制计划变动是保证计划可
执行程度的重要措施。
在MPS中,以当前日期为起点,以产品的总装配提前期为时间跨度的这段时期,成为执行时区。
这个时区表明生产装配正在为满足某个订单的需求而进行中,因此制造定单必须完成,不能修改或停止生产。
(2)确认时区。
确认时区表示确认的计划定单已经为生产安排好了所需的资源,因此,计划生产的数量不能修改。
确认定单的修改会影响物料需求计划和能力需求计划,必须得到高层管理人员的确认,并且由计划员来控制修改。
该时间区的宽度一般设定为产品的累计提前期。
(3)预测时区。
预测时区表示未来的计划,所有的制造定单都是系统建议性的计划定单,可由计算机自动调整、重排。
(4)需求时界。
执行时区和确认时区的分界线称为需求时界。
需求时界在该产品的物料的计划数据中定义,缺省值为总装配提前期。
(5)计划时界。
确认时区和预测时区的分界线称为计划时界。
计划时界在该产品的物料的计划数据中定义,缺省值为该产品的累计提前期。
需要调整主生产计划时,先判断需调整的定单的日期同需求时界、计划时界的前后关系,再决定是否应调整。
主生产计划发生改变后,应重新进行粗能力计划的计算。
冻结主生产计划同满足客户服务水准是相互制约的,企业应根据生产经营目标、实际生产能力、销售和采购环节等各方面进行综合考虑来制定企业产品的制造提前期、采购提前期和总装配提前期等基础数据,寻求保证生产的平滑性和满足客户服务最佳结合点。
4基于Petri网的MPS系统模型
一般的生产过程均是离散事件的动态过程,Petri网能够有效描述离散事件的动态过程,并能对系统的动态性质进行分析[3]。
通过Petri网可以直观地表示时间之间演化的逻辑关系。
依据上述MPS的主要技术,提出了相应的基于Petri网的系统中MPS系统的过程模型和MPS处理过程的Petri网表示,分别如图4、5所示。
在图4所示的主生产计划Petri网模型中,利用到总装配计划(FinalAssemblySchedule),总装配计划是定货组装(ATO)
销售环境下的一种MPS形式。
对模块化产品结构,产品可有多种搭配选择,用总装配计划安排出厂产品的计划,通用件、基本组件和可选件的计划采用多层MPS和计划BOM来定制。
此处借用总装配计划概念的目的是,当客户需求的产品并非企业现有的产品,但通过企业现有的零部件稍作装配改动和变型设计,或者通过改变部分外协件、外购件可以重新装配成客户特殊需要的产品。
借用总装配计划的概念,可以使制造企业对日益激烈竞争的市场和客户需求个性化作出快捷反应,增强企业的适应能力。
系统的运行过程如下:
(1)预测平衡计算和总装配计划计算前状态都有标记,故均可以触发,生成销售预测和计划的制造定单两个新标记。
在预测平衡计算中,系统将计划BOM的物料的销售预测按其下层物料的预测百分比分解为下层物料的生产预测,参与下层物料的净预测计算,而计划BOM的物料不做净预测计算。
(2)预测平衡计算得到需要做MPS的物料的净预测后,主生产计划计算可以进行。
MPA将按照已有的制造定单、净预测、现有库存、季节性预测和制造基础数据中的安全库存、工厂日历、提前期、计划时界、订货策略等数据进行计算安排计划和执行的制造定单,使需求与供给达到平衡,生成制造定单建议文件的新标记。
在MPS计算中,季节性预测作为额外的订单参与计算。
制造定单的投放日期和出产日期将按照工厂日历保证时间上的连续,即扣除休息日和节假日。
(3)得到制造定单的建议文件可以进行粗能力计划计
算,粗能力计划将制造定单按计划期汇总,并依据产品资源清单,计算各计划期对关键资源的占用情况。
系统可以得到关键资源负荷值方图,依据关键资源负荷值方图调整制造定单的加工投放日期,使得MPS得以顺利执行。
粗能力计划计算后,将确定制造定单投放日期、出产日期和出产数量等数据。
(4)通过粗能力计划计算,使得制造定单具备可执行性,可以对制造定单进行投放操作,产生领料单和装配工艺路线,为物料需求计划和车间作业控制产生必要的数据准备。
MPS处理过程中用到MPS明细文件和MPS建议文件,两者是用于MPS内部运算,MPS明细文件是MPS运算后的需求供给汇总文件,MPS建议文件是保存已计划的制造定单的临时文件,MPS运算过程中的制造定单的推迟、提前和新建议都保留在MPS建议文件中,当计划员通过粗能力计划计算确认过后,再加入MPS明细文件生成最终的主生产计划。
MPS明细文件内容一般包括:
数据来源,物料代码,定单号,项号,投入日期(需求日期),出产数量(需求数量),定单类型,定单状态,有效库存量等字段。
MPS处理过程中,必须考虑产品的计划时界,建议计划
制造定单和变动已有制造定单时,如果当前日期在计划时界以后,则该制造定单不能建议生成或变更生产和投放日期,即应该冻结主生产计划,使主生产计划稳定运行。
冻结主生产计划的另外一个原因是超过了计划时界时,制造定单的变动也是不能完成的,因为产品的生产必须有一定的提前期做准备,而计划时界一般不超过制造提前期。
为了进一步说明主生产计划的运算流程,给出MPS的基
本算法。
5.MPS的基本算法及实例
对于图5所示的MPS处理过程,包含MPS的基本技术,给出如下的MPS基本算法。
STEP1:
在编制MPS前先建立MPS建议文件。
STEP2:
添加需求记录
(1)从需求汇总文件中读取各产品需求时界后的净预
测作为需求记录,写入MPS明细文件。
(2)从客户订单明细文件中读取所有未完成的各产品客户订单,写入MPS明细文件。
(3)从季节性预测文件中读取各产品季节性预测数据
作为需求记录,写入MPS明细文件。
STEP3:
添加供给记录
(1)从库存总帐文件中读取各产品现有库存量、待检验量作为供给记录,写入MPS明细文件。
(2)从制造定单主文件中读取所有已计划状态的制造定单,写入MPS
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