第2章 MRP的工作逻辑

物料需求计划（MRP）是在产品结构的基础上，根据产品结构各层次物料的从属关系和数量关系，以每种物料为计划对象，以完工日期为时间基准排倒计时，按提前期长短区分各个物料下达计划时间的先后顺序而制订的计划。换句话说，要使计划做到所有物料在需用的时刻都能配备齐，而在不到需用的时刻又不会过多地积压，从而达到降低库存和减少占用资金的目的。

所谓产品结构，是指任何产品都可以按照从原料到成品的实际加工过程划分层次，建立上、下层物料的从属关系和数量关系。通常，上层物料称为母件，下层物料称为子件。母件同子件的关系是相对而言的，一种物料既是上层物料的子件，又是下层物料的母件。例如，电子挂钟由机芯、钟盘、钟框和电池组成，其中钟盘由各种指针和盘面组成，盘面又由盘体和印有数字的字膜组成，这样逐层分解，一直到底层所有的原材料或外购件。MRP是一种“既要降低库存，又要不出现物料短缺”的计划方法。MRP不仅要说明供需之间的品种和数量关系，而且要说明供需之间的时间关系；不仅要说明需用时间，而且要根据提前期说明下达计划的时间。要做到这一点，必须以物料为对象，划细时间段（选取周或天，而不是月），区分需求和供给的优先顺序。

MRP是MRPⅡ的核心，也是系统实施的难点及系统成功的关键。MRP的目标包括以下几个方面：保证按时供应用户所需产品，及时取得生产所需的原材料及零部件；保证尽可能低的库存水平；计划生产活动、交货进度与采购活动，使各车间生产的零部件、外购件、配套件与装配的要求在时间、数量上精确衔接；等等。MRP是一种推式体系，根据预测和客户订单安排生产计划。因此，MRP基于天生不精确的预测制订计划，“推动”物料经过生产流程。也就是说，传统MRP方法依靠物料运动经过功能导向的工作中心或生产线（而非精益单元），这种方法是为实现效率最大化和进行大批量生产以降低单位成本而设计的，是通过计划、调度并管理生产以满足实际和预测的需求组合。生产订单出自主生产计划，经由MRP后的订单被“推”向工厂车间。

MRP系统的基本指导思想是，只在需要的时候，向需要的部门，按照需要的数量，提供该部门所需要的物料。当物料短缺影响整个生产计划时，应该迅速提供物料；当主生产计划延迟而推迟物料需求时，物料配备也应该被延迟。

一 MRP的输入信息

（一）MPS的概念

MPS是关于“将要生产什么”的一种描述，起着承上启下、由宏观计划向微观计划过渡的作用。它是连接市场、主机厂或配套厂、销售网点（面向企业外部）与生产制造（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所要求的优先顺序，并能适应不断变化的市场需求。同时，主生产计划能够向销售部门提供生产和库存信息，提供可供销售的数量信息，作为同客户洽谈的依据，起到沟通企业内部与外部的作用。

为什么要先有主生产计划，再根据主生产计划制订物料需求计划？直接根据销售预测和客户订单来制订物料需求计划不行吗？产生这样的疑问和想法的原因在于不了解MRP的计划方式。概括地说，MRP的计划方式就是追踪需求。如果直接根据销售预测和客户订单来运行MRP，那么得到的计划将在数量和时间上与销售预测和客户订单需求完全匹配。但是，销售预测和客户订单是不稳定、不均衡的，直接用来安排生产会出现加班加点也完不成任务，或者设备闲置，很多人没有活干的情况，这将给企业带来灾难性的后果，而且企业的生产能力和其他资源是有限的，这样的安排也不是总能做得到的。再加上主生产计划这一层次通过人工干预和均衡安排，在一段时间内主生产计划量、销售预测及客户订单在总量上相匹配，而不追求在每个具体时刻均与需求相匹配，从而得到一份稳定、均衡的计划。由于在产品或最终项目（独立需求项目）这一层次上的计划（主生产计划）是稳定和均衡的，据此得到的关于非独立需求项目的物料需求计划也将是稳定和均衡的。因此，制订主生产计划是为了得到一份稳定和均衡的生产计划。

为了透彻地理解主生产计划，我们先来弄清一些容易混淆的概念。

1．销售预测

销售预测是生产规划和主生产计划的原始输入信息，它既不考虑产品的分层目标，也不考虑根据可得到的物料和可达到的能力可以做什么的问题。从供需关系来说，销售预测描述的是需求信息，而主生产计划描述的则是供应信息。

2．生产规划

生产规划按产品类别规定生产率。主生产计划则由生产规划转化而来，它是按最终产品的组件来进行描述的。

3．装配计划

主生产计划和装配计划在某些方面是相同的。例如，对于面向库存生产的产品以及少数在收到客户订单之前最终产品可以确定的面向订单生产的产品，二者是相同的。但对于面向订单装配的产品，主生产计划和装配计划则是不同的，前者描述的是构成最终产品的组件，后者则指出产品的最终结构。

4．由计算机自动生成的计划方案

有些人认为只要把销售预测、客户订单、物料清单、生产成本、库存记录等数据输入计算机，就可以自动生成主生产计划。这其实是一种误解。主生产计划包括许多经验决策，这是计算机无法完成的。例如，哪份订单更重要？本周内再加班工人会有何感觉？有没有其他方法发挥人们的聪明才智，使之更好地完成工作？主生产计划需要好的管理，而好的管理不能由输入计算机的程序来实现。计算机可以提供调整主生产计划的信息，但是在任何情况下，制订和调整主生产计划的责任者是人，而不是计算机。

编制主生产计划时要确定每一具体的最终产品在每一具体时间段内的生产数量。它需要满足以下两个约束条件。

（1）主生产计划所确定的生产总量必须等于总体计划所确定的生产总量。该约束条件包括两个方面：一方面，每个月某种产品各个型号的产量之和等于总体计划所确定的该种产品的月生产总量；另一方面，总体计划所确定的某种产品在某一时间段内的生产总量（也就是需求总量）应该以一种有效的方式分配在该时间段内的不同时间生产。当然，这种分配应该是基于多方面考虑的，如需求的历史数据、对未来市场的预测、订单以及企业经营方面的其他考虑。此外，主生产计划既可以以周为单位，也可以以日、旬或月为单位。选定以周为单位后，必须根据周来考虑生产批量（在断续生产的情况下）的大小，其中重要的考虑因素是作业交换成本和库存成本。

（2）在决定产品批量和生产时间时必须考虑资源的约束。与生产量有关的资源约束有若干种，如设备能力、人员能力、库存能力（仓储空间的大小）、流动资金总量等。在制订主生产计划时，首先必须清楚地了解这些约束条件，根据产品的轻重缓急来分配资源，将关键资源用于关键产品。

（二）MPS的计划对象

MPS的计划对象是最终项目。所谓最终项目，是指具有独立需求的物料。对最终项目的需求不依赖于对其他物料的需求。

生产计划方式不同，最终项目的含义也不完全相同。

（1）面向库存生产（存货生产）的环境，最终项目是指产品、备件、备品等具体产品。

（2）面向订单生产（订货生产）的环境，最终项目又可分为两种情况：当产品是标准设计或专项设计时，最终项目一般就是产品；当产品是一个系列，即产品基本结构相同，均由若干基本件和通用件组成时，最终项目就是基本件或通用件。编制计划时，要先根据历史资料确定各基本件中各种可选件占需求量的比例，并以此安排生产，保持一定的库存储备；一旦收到正式订单，只需再编制一个总装计划（Final Assembly Schedule, FAS），规定从接到订单开始，到核查库存、组装以及测试检验、包装、发货的进度，就可以选装出各种变型产品，从而缩短交货期，满足客户需求。这种生产计划方式即面向订单装配。

对于产品系列下有多种具体产品的情况，要根据市场分析估计各类产品占系列产品总产量的比例。此时，生产规划的计划对象是系列产品，MPS的计划对象是按预测比例计算的具体产品。以电子挂钟为例的主生产计划对象见图2-1。

二 MPS的策略

（1）MPS的基本原则。MPS的基本原则是根据企业的能力确定要做的事情，通过均衡地安排生产实现生产规划的目标，使企业在客户服务水平、库存周转率和生产率方面都能得到提高，及时更新计划，保持计划的可行性和有效性。主生产计划中不能有超越可用物料和可用能力的项目。

（2）预测。主生产计划应指出谁负责预测以及预测的对象和技术；谁负责审查预测的精度以及主审查的频度；各部门如何就预测的结果进行交流；等等。预测的责任通常由市场部门承担。

（3）制订MPS。明确负责人、签发人、计划展望期、计划时区等。

（4）交流。生产部门和采购部门有提供反馈信息的责任，应及时向计划员和主生产计划员提供关于预期延迟的信息，以便计划员和主生产计划员在问题发生之前做好计划调整。

（5）承诺和计划的修改。应明确时界，规定交流的响应时间，对生产进度的任何修改必须经相关部门签字。

（6）MPS的控制。要确保MPS与生产规划相符。

三 MPS的编制

编制MPS的步骤如下。

（1）确定每个MPS对象。根据生产规划和计划清单确定对每个主生产计划对象，即最终项目的生产预测。

（2）计算总需求。根据生产预测、已收到的客户订单、配件预测以及该最终项目作为非独立需求项的需求数量，计算总需求。总需求＝客户订单+未兑现的预测+非独立需求。

（3）计算各时区的MPS接收量和预计可用量。根据总需求量和事先确定好的订货策略和批量，以及安全库存量和期初库存量，计算各时区的主生产计划量和预计可用量。这里可以使用以下公式从最初时区进行推算：第K+1时区的预计可用量＝第K时区的预计可用量+第K+1时区的生产计划量-第K+1时区的总需求量（K＝0, 1, …, n）；第0时区的预计可用量＝期初可用量。

在计算过程中，如预计可用量为正值，则表示可以满足需求量，不必再安排主生产计划量；如预计可用量为负值，则在本时区需计划一个批量作为主生产计划量，从而给出一份主生产计划的备选方案。

（4）评价MPS备选方案的可行性，模拟选优，给出MPS报告。用粗能力需求计划评价主生产计划备选方案的可行性。模拟选优，给出主生产计划报告。

四 MPS的维护

为了说明需求量的计算依据以及变动计划的限制条件、难易程度、付出的代价，从而谋求一个比较稳定的主生产计划，特提出时界与时域的概念，为生产计划人员提供一种控制计划的手段。

计划展望期内最近的计划期称为第1时域，其跨度等于或略大于最终产品的总装配提前期（冻结状态）；稍后的计划期称为第2时域，其跨度加上第1时域的跨度等于或略大于最终产品的累计提前期（中等稳定）；第2时域以后的计划期称为第3时域（灵活状态）。

第1、第2时域的分界线称为需求时界（Demand Time Fence, DTF），它提醒计划人员，早于这个时界的计划已在进行最后总装，不宜再做变动；第2、第3时域的分界线称为计划时界（Planning Time Fence, PTF）或确认计划时界（Firm Planned Time Fence），它提醒计划人员，在这个时界和需求时界之间的计划已经确认，不允许系统自动更改，必须由主生产计划员来控制；在计划时界以后的计划还没有经过确认，系统可以改动。两种时界是客观存在的，通过它们为计划人员提供一种控制手段。不难看出，提前期越短，留给系统排进度的余地就越大。为了提高计划的应变能力，应当努力提高生产率，缩短提前期。

五 库存状态信息

库存状态信息包括产品、零部件、在制品、原材料等，内容包括现有库存量、计划入库量、已分配量、提前期、安全库存量、组装废品系数、零件废品系数、材料利用率等，具体内容如下。

（1）现有库存量（On-hand Quantity）是工厂仓库中实际存放的物料的可用库存量，即不因财务、质量等而保存的量。

（2）计划入库量（Scheduled Receipts）也称已有货量，是指将来某一时间一个项目的入库量，一般来源于正在执行的采购订单或生产订单，在这些项目入库的那个周期内，将其视为库存可用量。

（3）已分配量（Allocations）是指以下两种零件的数量：分拣单上已经表明生产或装配中要用的零件，已通知库房，但还没有从库房领走；在工厂中实际存放着，但不能使用的零件。

（4）提前期是指执行某活动所需的时间，即从开始到完成这项活动所消耗的时间。对采购件来讲，提前期是从提出某个项目（向供应商订货）到这个项目完成（采购件入库），成为下一级生产（如装配）的可用项目的时间；对制造或装配件来讲，提前期包括针对需求的订单准备、从库房分拣物料、将物料运送到生产地、为生产准备工作场地或机器所需的时间，制造生产时间以及检查和运送入库时间等。

（5）安全库存量是指在库存中保存的项目数量。设置安全库存量，是为了预防需求或供应方面不可预料的波动，缓和用户与工厂、供应商与工厂、制造与装配之间的关系，以实现用户服务目标。

最简单的批量规则是直接批量法，即严格按项目的需求计划下订单。这种规则适用于重大项目或很少使用的项目，如果该规则会产生很多数量很小的订单，那么利用这个规则是不合适的，需进行适当整合调整。订单的精确数量要变成常用的数或指定数的整倍数。

（6）组装废品系数是对部件毛需求的调整。当一个零部件在装配它的父项时，可以根据以往的生产情况估计零部件的损失或毁坏情况。一个项目对不同父项的损失率也不同。因此，组装废品系数以百分数的形式存放在物料清单中。

（7）零件废品系数是对订单数量而非毛需求的调整，允许一定的损耗。这个系数表明，一定数量的订单，预计入库时总会有一定比例的减少。因此，零件废品系数是项目本身（不是组件）在制造过程中出现的，它存放在库存主文件中。

（8）材料利用率是有效产出占总输入的比例。它与零件废品系数是一个问题的不同表述，都表示预计的生产损耗。

六 产品结构信息

产品结构信息，又称物料清单，是产品结构的技术性描述文件。产品结构信息输入计算机后，自动赋予各部件、零件一个低层代码，当一个零件出现不同层次代码时，按最低层代码原则确定，下属项的毛需求量取决于其直接上属项的净需求量。

举个例子，产品（卡车），总成（传动器），组件（齿轮箱），零件（齿轮），零件毛坯（齿轮锻坯），库存状态（库存量和已订货量之和）：传动器——2单位，齿轮——15单位，齿轮锻坯——46单位。现要生产100辆卡车，计算在上述库存状态下的净需求。请自行验算，记住“下属项的毛需求量取决于其直接上属项的净需求量”。

MPS要达到的目的如下。

（1）实现生产计划与日常作业计划的连接。

（2）为日常作业管理提供控制依据。

（3）实现计划与控制系统的集成。市场预测结果、客户订单内容和生产计划要求MPS的输入，在生产能力和产品提前期要求的约束下，按照生产规律和计划安排原则生成有效的生产计划，即输出计划生产的产品品种、生产时间和生产数量。通常，任何一家制造企业都有一份MPS, MPS提供的是一份健全的、集成的、正式投产的计划，以便了解所需的物料、劳力、设备、资金及各种资源的时机。

七 MRP的运算逻辑

MRP是根据主生产计划规定的产品数量及期限要求，利用输入信息，按反工艺路线进行推算的。具体计算步骤如下。

（1）按时间周期计算t周期的毛需求G（t）。

（2）确定n层t周期的净需求N（t）。N（t）＝G（t）-S（t）-H（t-1），其中S（t）为计划接收量，H（t-1）为t-1时期的预计库存量。

（3）确定n层t周期的订单入库量P（t）。

（4）计算所有n层零部件在 t 周期的预计库存量 H（t）。H（t）＝S（t）+P（t）+H（t-1）-G（t）。

（5）确定订单下达量R（t-L）。R（t-L）＝P（t），其中L为提前期。

举个例子，已知物料A的低层代码为2，当前库存量为35，经济批量为30，每个时间周期（一周）的需求量依次为25、35、35、30、25、30，提前期为一周，第2、第3周计划接收量分别为20、15，按上述公式进行计算，物料A计算结果见表2-1。

多个物料、多个层次的计算原理相同。例如，两种产品J和K的结构分别见表2-2、表2-3，产品J各时段的总需求量分别为0、50、80、10、0、60、10、25，期初库存量为15，产品K各时段的总需求量分别为25、15、120、0、60、0、15、0，期初库存量为50，产品J和K均无计划接收量。若产品J和K的订货批量不受限制，零件M的订货批量为30。产品J、K和零件M的计算过程分别见表2-4、表2-5、表2-6。

多级展开见表2-7。

八 MRP的重新生成和净改变

生产系统状态变化主要包括工程设计改变、客户订货数量和交货期改变、供应商延期发货、工作单提前或延期完成、废品比预期高或低、关键工作中心或设备损坏、计划中使用的数据有误等方面。MRP最重要的特点在于能够根据变化的情况和系统的要求进行数据调整与更新，使更新以后的数据能够符合生产的发展，指导企业的生产。一般来说，MRP对数据的更新方式主要包括两个方面。

（一）重新生成

主生产计划完全重新制订，重新展开物料清单，重新编排物料需求的优先顺序。原有计划订单都会被系统删除并重新编排。全重排法的好处是计划全部理顺一遍，避免差错。重排计划的间隔时间，要根据产品结构的复杂程度、物料数量的多少、对计划准确度的要求、计划变动影响面的大小、计算机的档次和运行速度等因素分析确定。有的企业产品比较简单，对所有产品的计划全重排一次只需十几分钟或个把小时，可根据情况及时运行或在夜班运行，尽早提出修订好的计划，不一定要等到周末。复杂产品全重排的运行时间虽然比较长，但即便如此，也是手工管理所无法比拟的。由于需要对所有产品逐层分解和计算，从而得出大量报告，且需要间隔一定时间（至少1周），因而不能及时反映变化情况。按照重新生成方式，MRP每隔一个固定的时间（通常是1周）运行一次，每一个产品项目，不论是否发生变化，都必须重新处理一遍，要重新制订主生产计划，重新展开物料清单，重新编排物料需求的优先顺序。重新生成方式的优点是系统运行次数少，数据处理效率高，计划全部梳理一遍，有“自洁”作用，不会把上一次运行中的错误带到新得出的计划中。

重新生成是MRP系统中常见的一种计划更新方式，根据这种方式，系统要从最初始层次的产品需求量开始，依次对各个层次每种物料的需求量重新进行计算。更新的间隔期一般为1～2周，采用批处理方式。这意味着在两次批处理之间发生的所有变化，如主生产计划的变化、产品结构的变化、计划因素的变化等都要积攒起来，等到下次批处理时一起处理。重新生成更新方式的工作量非常大，不可能进行即时更新，因此需要经过一定的时间间隔对数据进行更新，一般是1～2周对数据进行一次更新。由于重新生成更新方式具有这个特点，因此比较适合生产条件稳定和变动不大的情况。

（二）净改变

平常的生产系统和生产环境往往很不稳定（如客户订货发生变化、主生产计划经常修改、产品设计经常改动等），系统必须有较强的适应变化的能力，由于重新生成这一更新方式的工作量大，因此需要研究新的更新方式。为了能在较短周期内更新计划，发展出了净改变更新方式。净改变更新方式，顾名思义，并不是对所有的物料需求都重新进行计算，而是只对那些有变化的项目进行重新计算和做新的计划安排。这就使计划的工作量大大减少，计划更新的频次加快，因而增强了系统的适应能力。

净改变更新方式的另一个重要特点是，更新计划与文件维护融为一体，也就是说，数据资料在进行更新的时候，生产计划同时也进行了更新，这使得整个计划不再是固定不变的，而是随着系统的变化进行动态的变化，这个系统能够随着计划的实施对物料的状态自动进行平衡。

系统只对订单中有变动的部分进行局部修改，一般改动量比较小，如只变动部分产品的结构、需求量、需求日期等。运行时，只展开受变动影响的部分物料，修改量小，运算快，可以随时进行，一般用于计划变动较多但影响面不大的情况。但是，大量频繁的局部修改会产生全局性的差错，因此，隔一段时间有必要用全重排法把全部物料的需求计划全面理顺一遍。一般软件都提供两种修订计划的功能，但全重排法是必不可少的。只重新计算计划改变的部分，实施的方法有联机实时改变和批处理净改变两种。

按净改变方式，系统要根据发生的变化随时运行，但运行中只处理发生变化的部分，进行局部修改。因此，净改变更新方式计算量小，运算时间短，对变化反应及时，但系统运行次数多。

（三）两种更新方式的比较

重新生成和净改变两种更新方式的不同之处主要表现在以下几个方面。

（1）重新生成是对整个生产计划进行重新编制；净改变是对主生产计划做部分变动。

（2）重新生成要进行大量的数据处理；净改变的数据处理任务分散在不同时期。

（3）重新生成更稳定，但对改变不太敏感；净改变一般对改变非常敏感，但不太稳定。

（4）重新生成对当前的有效性缺少控制；净改变中的改变则会立即得到处理。

（5）重新生成按周期处理，通常是每周处理；净改变通常是每天都在改变。

（6）系统采用重新生成时，数据的一致性和集成问题得到了处理；而系统采用净改变时，数据问题可能被隐藏起来。

（7）重新生成系统是根据物料清单，按时间周期对主生产计划全部拆零；净改变系统只对主生产计划中受改变影响的那些物料清单拆零。

（8）重新生成更新方式适用于以下情形：当进行初始的生产计划大纲需求量拆零时；当生产计划大纲的内容发生重大变更或其他库存状态发生重大变化时；当一些错误信息嵌入系统时。

重新生成和净改变两种更新方式主要的不同之处在于更新计划的频繁程度以及引起计划更新的原因（主生产计划变化、库存事务处理）。

净改变更新方式的不足之处主要有两个方面。

（1）净改变更新方式在处理过程中往往采用人机交互的方式，而且按项目分解，需要多次查询库存记录，因而数据处理的效率较低，成本较高，同时也增大了数据出现错误的可能性。

（2）净改变更新方式对系统变化过分敏感，因而使计划失去权威性，也会使基层管理人员因不断修正已经进行的作业而感到困难。显然，净改变更新方式适用于计划变动频繁、生产环境不稳定的情况。

（四）两种更新方式的选择

MRP系统更新作业计划方式的选择应考虑以下几个方面。

（1）资源能力。重新生成和净改变MRP系统都要考虑计算机的能力。重新生成要消耗较多数据处理资源，因为要重新编排整个物料需求计划，而不是仅仅处理改变。净改变MRP系统虽然使用较少的计算资源，但运行频繁。

（2）响应速度。应考虑现有MRP系统对改变必须做出多快的反应。净改变比重新生成对改变的反应更快。然而净改变系统更敏感（由于连续的改变缺少稳定性），并且可能使订单改变或重新编排计划过于频繁。

（3）纠错性。一般来说，净改变MRP系统比重新生成更能保持物料需求计划的一致性，反映当前计划的情况更精确。然而在净改变MRP系统中，任何计划订单数据的错误都可能保留在系统中，直到人工发现或系统运行重新生成。由于这个原因，一些净改变用户在必要时将重新生成计划。