離散型制造業立體式生產計劃管理系統設計

張 濤

(河北華北石油榮盛機械制造有限公司，河北 任丘 062552)

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離散型制造業立體式生產計劃管理系統設計

張 濤

(河北華北石油榮盛機械制造有限公司，河北 任丘 062552)

MRP生產計劃運算系統是ERP信息化系統運算管理核心，經過多年離散型制造企業的實踐應用表明，獨立MRP生產計劃管理系統已經不能滿足企業快速發展生產管理的實際需求。以當前企業生產系統的實際需求為根本，借助計算機信息化技術，理論聯系實際構建科學生產管理系統——立體式生產計劃管理系統，即在原有獨立MRP計劃管理系統中增加零件作業計劃及缺件表計劃，實現全方位立體生產管理模式，最終達到企業生產計劃準確合理、物流管控強力和生產管理精細的目標。

MRP；離散制造；立體式生產計劃；管控

近年來，離散型機械制造企業生產模式向多類型、多規格、大批量訂單與中小批量訂單共存的方向發展。離散型機械制造企業制造工藝多，包括鑄造、鍛造、電氣焊、金切加工、熱處理、電鍍和噴涂等，因而企業生產管理具有散、碎、多、雜等特點。目前，企業生產管理多采用企業資源計劃(Enterprise Resoure Planning,ERP)管理模式，其生產計劃管理核心為獨立物資需求計劃(Materials Requirements Planning,MRP)計劃管理；然而獨立MRP計劃管理模式與當前企業生產管理發展的實際需求已經不相適應，必須進一步對生產管理信息系統進行功能升級和流程完善優化，以實現企業生產管理數據精細化、準確化和便捷化，同時更加快速、精確地進行生產管理數據分析及趨勢預測，為生產管理決策提供可靠的數據基礎[1]。因此，通過運用先進的管理思路，借助現代IT技術，建立起科學、合理的生產管理信息化系統——立體式生產計劃管理系統(在原有MRP計劃系統中增加零件作業計劃及缺件表計劃，實現全方位立體生產管理)，才能加強生產過程管控，最終提高離散型機械制造企業在國內外市場的應變能力和競爭能力。

1 ERP系統中獨立MRP計劃系統基本原理

離散型機械制造企業原有信息化生產管理系統是基于MRP運算原理的一維度生產計劃系統，其計劃編制依據合同訂單，同時結合對市場中短期的預測，綜合考慮企業的經營目標及企業的實際制造能力編制企業的主生產計劃[2]。生產部門根據主生產計劃中商品的交貨期和數量要求，運用MRP算法邏輯，以產品明細表(BOM)為產品零件數據分解依據，以制造期量標準為靈魂，以庫存和在制為資源，執行MRP運算，將主生產計劃中的商品出產需求分解為具體零件需求，形成每一零件的MRP計劃(零件出產計劃)；MRP計劃經過生產部門的審核后，由生產計劃管理員遵循制造工藝路線，按照企業內部MRP計劃投放的規則，將零件的MRP計劃投放并形成分計控單元的零件加工計劃(工單)，工單作為加工車間(或加工工段)生產執行的唯一憑證；加工車間按照工單的要求，進行生產作業(包括發料、領料、計控單元轉接和完工入庫)，最終完成生產任務。系統原有業務流程如圖1所示。

圖1 MRP計劃流程圖

2 立體式生產計劃管理系統設計背景

在現代化離散制造業中，應用獨立MRP運算系統可提高企業在生產計劃編制、分解、下達過程中的效率和準確性；但隨著國內外市場競爭的不斷加劇，交貨期不斷縮減，產品生產周期內訂單變化頻繁，企業管理模式不斷革新，該系統在運算方式和執行方式上同時存在問題。

2.1 系統運算方式存在的問題

由于企業引進ERP信息化管理信息系統時，主生產計劃相對穩定，產能與訂單匹配相對較好，通過邏輯運算出來的MRP(零件出產計劃)是加工單位生產過程執行的依據，其計劃的權威性容易保證。隨著市場環境多變性的產生，企業原有的計劃體系無法適應快速多變的市場，主生產計劃調整頻率增加(包括訂單取消和變更)，而經過MRP下達的生產作業計劃已經形成，且MRP的運算邏輯僅僅對已經下達的生產作業計劃提供建議信息，具體的調整、決策依靠人工(對于年產零部件超過千萬數量，種類超過萬數量級的企業來說，調整數據是非常繁瑣且容易出現錯誤的)完成；因此，原有獨立MRP生產計劃缺陷表現如下：1)MRP運算時生產在制數據是最近一次MRP運算下達的車間計劃，不是實際現場在制；2)MRP運算過程中對已有訂單需求和實際需求存在差異，不能準確完成實際生產過程中物料投放管控及生產指標考核；3)MRP運算結果是針對零件，零件在不同計控單元的狀態得不到充分體現，粗獷的數據展現形式不能滿足生產管理人員對未來生產計劃的趨勢預測。

2.2 系統執行方式存在的問題

原有系統計劃編制、分解和下達是基于主生產計劃相對穩定的前提，所以在計劃執行層對計劃的調整和管控剛性較強，柔性管理需求不能得到充分滿足，不能完全匹配訂單的頻繁變動，實際應用適應性大大降低。原ERP系統計劃執行流程如圖2所示。

圖2 原ERP系統計劃執行流程圖

系統計劃流程執行中，計劃下達、執行控制存在如下問題：1)每次MRP運算完的物料需求計劃幾乎是一次性下達，不論是近期需求的計劃還是遠期需求的計劃，全部形成工單(領料計劃和加工計劃)，當主生產計劃變化時，已經下達的計劃需要調整，數量眾多，調整過程繁瑣，錯誤頻出；2)車間領料計劃形成后，按照需求物料時間先后順序和庫存資源可用情況予以資源分配，但是由于訂單的調整變化(尤其是訂單簽訂時間靠后，交貨期在前的情況下)，企業內部可用資源已經分配到前期下達計劃的需求中，實際急需的計劃資源無法得到滿足，需要大量的人工干預，造成生產計劃執行順序的混亂。

鑒于上述原因，企業資源不能得到有效合理利用，主生產計劃的變更在剛性的計劃體系中無法適應，最終造成相當一段時間內車間冗余在制增多，生產管理在此期段內相對混亂，商品產出配套率低，企業利益矛盾顯著[3]；因此，企業急需對現有生產管理系統進行優化補充，建立起一種既具有管控特性又具有柔性的生產計劃管理模式——立體生產計劃管理體系，代替原有的獨立MRP生產計劃管理模式。

3 立體生產計劃管理體系基本組成及原理

3.1 立體生產計劃管理體系組成

MRP主生產計劃、零件作業計劃和缺件計劃三部分共同組成立體生產計劃管理系統，即在保留原MRP主生產計劃的前提下，新增零件作業計劃和缺件計劃，稱之為立體生產計劃。

1)MRP主生產計劃。通過MRP運算向加工單位投放工單功能仍然保留，但同時弱化工單中時間軸概念。

2)零件作業計劃。實際控制生產各計控單元不同時間段內產出零件的數量，以周和月為時間段，落實到以天為單位，對應零件產出種類、數量，同時可進行數據趨勢性預測。

3)缺件計劃。通過商品計劃的分解運算，忽略制造提前期控制，計算出近期時間期段內零件完工及產品裝配完工的硬性需求，同時也可進行以周和月為段，以天為單位的趨勢性預測。

3.2 立體式生產計劃體系原理

獨立MRP計劃用來將主生產計劃運算分解形成工單；而零件作業計劃作為指導加工單位零件加工計劃匯報的參照，計劃匯報以零件加工計劃(工單)為載體，以零件作業計劃為依據，進行生產過程的轉交和匯報；而缺件計劃作為調度管理人員采取強制措施的理論依據，即立體式生產計劃管理系統是在原有的獨立MRP計劃系統基礎上，增加了零件作業計劃管理系統和缺件計劃管理系統，并將三者無縫關聯結合，數據庫統一運算。立體式計劃體系原理圖如圖3所示。

圖3 立體式計劃體系原理圖

3.2.1 零件作業計劃管理系統原理及設計

零件作業計劃在傳統MRP計劃運算的基礎上，依據最新版本的主生產計劃，遵照MRP運算邏輯，結合生產實際產能情況，計算出附加時間軸和數量軸的生產計控單元的生產計劃，以此作為生產管理人員指揮生產的依據。其計算邏輯如圖4所示，應用程序結果如圖5所示。

圖4 零件作業計劃運算邏輯圖

在零件作業計劃原理中，零件出產毛需求、在制、庫存數據來源于MRP計劃，其運算過程為：毛需求量A-庫存量B=有效需求量C。

1)當C<0時，庫存零件數量完全滿足需求，多余在制取消。

2)當C>0時，用C與在制數量D進行比較：a.當C-D=0時，系統不做出動作，生產計劃數據保持當前狀態；b.當C-D<0時，系統提出部分在制工單的調整建議，其中建議包括工單的取消、拆分和日期變動等參數的調整；c.當C-D>0時，系統運算后，會增加該結果數量對應的零件作業計劃。

3)當C=0時，系統數據保留狀態(在實際運行過程中出現概率極低)。

圖5 零件作業計劃程序圖

在執行上述運算邏輯的基礎上，對加工零件的領料需求進行相應的修正，最終保證毛需求和實際需求的對應吻合。在整個計算過程中，將修正的制造計劃作為計控單元的零件作業計劃，對于增加的零件計劃，依據零件實際工藝、計控單元形成新增零件作業計劃。

3.2.2 缺件計劃管理系統原理及設計

缺件計劃是企業生產過程中近期商品交貨的硬需求計劃，以商品交貨期時間先后為運算先決條件(弱化期量標準中的提前期概念)，將企業內部生產資源按照商品交貨期優先級分配、計算出未完成近、遠期商品交貨對應的零部件短缺情況，以缺件表的形式，將缺件計劃明細對應到每個合同交貨的商品上，強制每一零部件在不同計控單元時間期段內硬性產出。其運算邏輯如圖6所示，缺件計劃應用程序明細圖如圖7所示，缺件計劃應用程序綜合查詢圖如圖8所示。

圖6 缺件計劃運算邏輯圖

圖7 缺件計劃程序明細

圖8 缺件計劃程序綜合查詢

缺件計劃運算邏輯區別于MRP計劃和零件作業計劃，該運算邏輯是根據主生產計劃中的近期(一般以周和月為單位)商品計劃計算得到缺件計劃，以商品的交貨期為時間先后排列優先級，系統依次對應進行每件商品的缺件計劃運算，在計算過程中弱化期量標準中制造提前期概念，形成當期段內強制完工計劃。其運算細則如下：需求與庫存差值C=商品總裝各零件需求量A-庫存數量B。

1)當C≤0時，該商品無缺件計劃，只計算與庫存數量核減，同時得到庫存零件最新一次的可用零部件數量結果。

2)當C>0時，計算結果與在制數量D進行再次比較。a.當C≤D時，系統計算提取出當前在制零部件理論加工提前期剩余時間最短的零部件，依據優先級依次排列出，此時并不增加多余的缺件計劃；b.當C>D時，系統新增缺件計劃，同時把該缺件計劃明顯對應到已排列產出順序的商品上。

因此，不管是在制缺件還是新增缺件，都指向對應到交貨商品需求中，缺件計劃作為生產管理人員按照商品交貨期采取強制措施的硬性指導。

4 立體式生產計劃管理系統實際應用分析

4.1 立體式生產計劃體系運行方式

MRP主生產計劃、零件作業計劃和缺件計劃應用比較分析見表1。

表1 立體式生產計劃體系計劃方式比較分析表

通過對表1的分析可知，立體生產計劃系統的引入，為企業生產系統各管理層次人員提供了直接的數據依據和工作方向及工作細則，同時使原有剛性生產計劃執行體系向柔性計劃執行體系發展。

4.2 立體生產計劃體系柔性執行方式

在新的柔性計劃執行體系下，首先從計劃下達環節進行控制，按照時間段控制原材料的有序投入，相應控制生產在制冗余；計劃下達形成工單后，從庫存環節入手進行控制，保證主生產計劃調整變化后車間加工計劃能夠適應最新的商品出產計劃，增加計劃執行的柔性，提高企業有限資源的實際利用率。其效果分析見表2。

表2 計劃執行體系效果分析

5 結語

離散型機械制造企業通過立體生產計劃管理系統，為生產計劃編制建立起了以MRP主生產計劃為主線，零件作業計劃和缺件計劃相互協調、控制、配合的模式，適合企業當前生產運行的實際需要，滿足了各個生產管理層次人員對生產計劃管理的需求，從管理實踐上豐富了企業的生產計劃管理方式：首先，通過調整原有計劃執行體系，在保證對物料投入控制的基礎上增強了執行的柔性和靈活性，提升了生產計劃的可執行性，同時使生產計劃的權威性得到了保證和加強；其次，通過缺件計劃的強制性保證了商品交貨期，提升了企業市場信譽度；最后，通過完善原有管理流，使失控的業務流程得到了有效管控，降低了企業在制品資金的占用，提高了零部件出產配套率，減少了企業生產管理環節中存在的漏洞，為企業在嚴酷的市場競爭中處于有力地位提供了強有力的內部生產管理保障。

[1] 李翔，李穎. 企業信息化評估與規劃之路[M].北京：機械工業出版社，2015.

[2] 羅鴻. ERP原理·設計·實施[M]. 4版.北京：電子工業出版社，2016.

[3] 張忠偉. 對Oracle ERP實施和估算方法的改進和應用研究[J].新技術新工藝，2015(6)：89-92.

責任編輯 鄭練

Discrete Manufacturing Integrated Production Planning Management System Design

ZHANG Tao

(Huabei Oilfield Rongsheng Machinery Manufacture Co., Ltd., Renqiu 062552, China)

MRP production plan operation system is the core ERP information system operation management. After many years of practical application of the discrete manufacturing enterprise, the independent MRP production plan management system can't satisfy the business enterprise with the actual demand for rapid development of production management operation. The actual need of the current enterprise production system is as the basis, with the aid of computer information technology, the theory with practice to build scientific production management system, integrated production planning management system. The original independent increasing parts in MRP plan management system operation are short of table plan, and can realize the omni-directional three-dimensional production management mode, finally, let the enterprise achieve the goals of the accurately reasonable production plan, logistic control strength, and the fine production management.

MRP, discrete manufacturing, integrated production planning, management and control

TP 391

A

張濤(1980-)，男，工程師，大學本科，主要從事企業信息化建設等方面的研究。

2016-07-21