制造资源计划中的数据库系统解析

# 制造资源计划中的数据库系统解析 ## 1. 引言 制造系统由复杂且相互关联的功能和活动构成。企业进行生产时，需要以下要素： - 各类流程、机械设备、劳动力和材料等。 - 相关规划功能，以高效且盈利地利用上述资源。 - 行政功能作为支持活动。 为实现盈利，企业不仅需要优质的机械设备和材料，还需制定良好的计划。这就需要一个集成资源规划系统，其主要目标是高效利用资源和材料，并提供优质的客户服务。制造资源规划（MRPII）便是这样一种集成材料和资源规划系统，在工业材料管理领域广受欢迎。 ## 2. MRPII 概念与规划流程 ### 2.1 制造资源规划（MRPII）的定义 MRPII 本质上是一个集成材料管理系统。美国生产与库存控制协会（APICS）将其定义为：一种有效规划制造公司所有资源的方法。它涵盖运营规划（以单位计）、财务规划（以美元计），并具备模拟能力以回答“如果……会怎样”的问题。它由多种相互关联的功能组成，包括业务规划、生产规划、主生产计划（MPS）、物料需求规划（MRP）、产能需求规划（CRP）以及产能和优先级执行系统。这些系统的输出将与财务报告集成，如业务计划、采购承诺报告、运输预算、库存生产金额等。MRPII 是 MRP 的直接延伸，常被称为闭环 MRP。 MRPII 集成了多个规划和执行步骤，如 MPS、MRP、CRP、生产活动控制（PAC）和采购等，并借助库存、产品结构等功能提供反馈，以确定采购和制造的数量及时间。它是基于计算机的物料规划系统，实现了从传统库存控制策略向时间分段离散库存策略的转变。闭环 MRP 可提供信息反馈，使计划能够调整和再生，MRPII 还具备财务和会计等额外功能。在 20 世纪 60 年代，运行 MRPII 系统需要大型计算机，如今，基于 Windows 的 PC 或基于 UNIX 的工作站即可完成任务。 ### 2.2 分层制造规划与控制 在计划的生成和执行过程中，系统需在多个层次上平衡需求与产能，同时考虑不同的信息细节和时间跨度。例如，长期规划需确定总体业务目标、投资领域、市场细分和投资金额；中期规划应更详细地确定特定时间段内的产品类型和数量；短期规划则需明确生产的具体时间、详细计划和资源分配。 整体制造规划与控制系统分为五个层次，如下表所示： | 层次 | 规划内容 | | ---- | ---- | | 1 | 业务计划 | | 2 | 生产计划 | | 3 | 主生产计划（MPS） | | 4 | 物料需求计划 | | 5 | 产能计划 | 从顶层到底层，规划的详细程度逐渐增加，时间跨度逐渐缩短。商业 MRPII 系统通常从 MPS 开始，MPS 基于预测和客户订单生成。MRPII 系统先通过产品结构识别组件，再根据预测或客户订单以及现有库存确定组件的需求和时间，但该系统未考虑产能限制，因此被称为无限产能规划系统。 MRPII 系统具有以下主要特点： 1. 主要适用于按库存生产、离散和批量生产的项目，但也可通过变体或增强功能适应车间作业、按速率生产和流程制造。 2. 系统分为多个模块，如预测、物料清单（BOM）、MPS、库存控制、车间控制（PAC）、采购、销售和订单处理、产能管理等，这些模块在制定物料订单时相互协作。 3. 成品需求遵循独立库存策略，如经济订货量（EOQ）、再订货点（ROP）等；而组件、原材料和子组件的需求依赖于成品需求。成品需求通过 MPS 安排，组件需求通过 MRP 模块计算。 4. MRP 是 MRPII 系统的一部分，生成物料计划的程序称为 BOM 展开程序。MRPII 可规划所有制造资源，但目前仍无法根据产能约束生成物料计划。 5. 订单根据交货日期和预计提前期进行调度，采用逆向调度法确定订单发布日期。 6. MRPII 系统由 MPS 驱动，MPS 可基于预测、客户订单或分销需求规划（DRP）系统生成。 MRPII 系统的总体结构如下 mermaid 流程图所示： ```mermaid graph LR A[客户订单/预测] --> B[销售订单] B --> C[MPS] C --> D[粗产能规划（RCCP）] C --> E[BOM] C --> F[库存记录] E & F --> G[MRP] G --> H[产能需求规划（CRP）] G --> I[制造订单] G --> J[采购订单] I --> K[生产活动控制（PAC）] J --> L[供应商] K --> M[成品] M --> N[库存控制] N --> O[客户发货] ``` ### 2.3 MRPII 主要模块 #### 2.3.1 物料清单（BOM） BOM 列出了制造产品所需的所有组件和资源，有助于规划者识别组件及其在最终装配中的关系。常见的 BOM 是树型结构，例如木制桌子的 BOM 展示了多级产品结构，组件按父子关系排列。BOM 中的信息包括组件的识别号、提前期和每装配所需数量。 以下是木制桌子的树型 BOM 示例： ```mermaid graph TD A[桌子（100）] --> B[底座（202）] A --> C[顶部（201）] B --> D[主体（32021）] B --> E[腿（32022）] ``` 为方便在计算机屏幕上显示，BOM 通常转换为缩进格式，如下表所示： | 部件编号 | 部件名称 | 每装配数量 | | ---- | ---- | ---- | | 100 | 桌子 | 1 | | 202 | 底座 | 1 | | 201 | 顶部 | 1 | | 32021 | 主体 | 1 | | 32022 | 腿 | 4 | #### 2.3.2 主生产计划（MPS） MPS 是生产规划的下一步，基于预测和客户订单确定特定时间段内的需求，并将其转化为 MPS。MPS 是 MRP 展开程序的输入，用于将成品需求转换为组件需求。为解决 MPS 与可用产能之间的差异，需进行粗产能规划（RCCP）。 MPS 根据不同的生产类型制定：按库存生产的产品基于预测制定 MPS，生产完成后存入库存再销售；按订单生产的产品根据实际客户订单制定 MPS，但可提前采购原材料和子组件；按订单装配的产品则提前生产主要子组件，根据最终装配计划进行组装。 MPS 通常按周或日制定，规划期至少等于产品的关键路径时间。例如，假设办公室和家用桌子的历史需求比例为 50:50%，以下是一个为期三个月（每周为一个时间桶）的 MPS 示例： | 周数 | 家用桌子 | 办公室桌子 | | ---- | ---- | ---- | | 1 | 100 | 100 | | 2 | 100 | 100 | | 3 | 100 | 100 | | 4 | 100 | 100 | | 5 | 110 | 110 | | 6 | 110 | 110 | | 7 | 110 | 110 | | 8 | 110 | 110 | | 9 | 75 | 75 | | 10 | 75 | 75 | | 11 | 75 | 75 | | 12 | 75 | 75 | 与 MPS 相关的术语包括： - 交货承诺：未被客户预订的可承诺给客户的数量，可根据可用承诺量（ATP）计算，ATP = 期初库存 + 预计收货 - 下一次预计收货前的实际订单。 - 预计收货：已安排交货但尚未完成的订单。 - 时间围栏：MPS 的规划期通常为 3 个月至 1 年，可根据确定性分为不同区域。冻结区的产能和材料已分配给特定订单，通常不允许更改；半冻结区的产能和材料分配程度较低，允许更改；液态区完全不确定，未分配产能和材料。 #### 2.3.3 库存控制 库存包括企业持有的用于销售或生产的材料和物资，生产企业的库存可分为原材料和子组件、在制品（WIP）和成品。库存管理负责规划和控制库存，包括确定批量大小和时间。 基于帕累托分析，库存项目可分为 A、B、C 三类： - A 类项目：可采用单次订单库存策略、Wagne