图 2—5 生产管理系统在 CIMS 中的地位 不同的生产类型其生产过程的组织和管理具有不同的特点和要求。在多
品种、小批量为特征的现代生产中，如何运用单一品种大批量生产组织和管 理的成熟和有效方式及方法，加以结合多品种、小批量生产的特殊要求，研 制一套新的方式和方法已成为现代生产组织中一个突出的问题。为解决这一 课题，国外已总结出一系列新的行之有效的方法，并应用现代计算机技术加 以实施。本书以后各章将对有关主要的方法和技术，进行系统的阐述和分析，

并结合我国企业的实际，提出对推广和应用有关方法和技术的建议。

第三章 物料需求计划（MRP）与制造资源计划（MRPⅡ）

第一节 概 述


　　物料需求计划（MatcrialRequirementsPlanning，MRP）是 60 年代初期 在美国开始出现的，应用计算机来计算物料需求和制订生产作业计划的一种 方法。虽然早在第二次世界大战以前，欧洲已经提出了 MRP 的思想，某些国 家试图以手工方式开展 MRP 技术的应用，但是 MRP 的应用需要对大量数据进 行运算，是手工方式难以实现的，因而其应用受到限制。计算机技术的发展，
使 MRP 获得了新的生命力，尤其是 70 年代以后，它在制造业中的应用日益广 泛，并且在应用中进一步发展，成为制造业全面的生产管理系统一制造资源 计划 MRPⅡ（ManufacturingResourcesPlanning）。
　　1975 年美国生产管理专家奥里奇（Orliky）编写了有关 MRP 的权威性专 著，美国 IBM 公司的怀特（Wight）等入在应用实施 MRP 方面作了大量的研究 工作，对 MRP 方法的应用起到指导作用。
MRP 的发展经历了以下三个阶段。
一、初期的 MRP
　　（一）在物料需求计划（MRP）广泛应用之前，制造业中通常采用的物料 库存计划与控制方法为定量订购法与定期订购法。
1.定量订购法（又称为订购点法，或双堆法），即每次订购的数量固定
不变，而订购的时间不定。具体办法是对每种物料需求量和订购（生产）时 间的历史资料进行分析，确定其订货点存量，当实际库存量降到订货点存量 时，就按固定的订购数量（即预先确定的经济订购批量）提出订货，订货点 存量可按下列公式确定：

订货点

平均每日 订购 保 险

存 量 ?

常 用 量

? 时间 ? 储备量

式中，订购时间是指由提出订购，到物料抵厂所需的时间。 在实际应用中，当一次物料抵厂时，库存量达到最大，这时可把该物料
分为两堆贮存、保管。第一堆是订货点量，其余作为第二堆。在发料时，首
先动用第二堆。在第二堆未用完时，不考虑订购，一旦第二堆用尽，而需动 用第一堆时，说明库存已降至订货点量，需及时提出订购，故此法又称为双 堆法。
定期订购法，即订购的时间预先固定（如每月或每周订购一次），而每
次订购的数量则不固定。订购量根据库存的情况来决定，其计算公式如下：

平均每日

订购 订购 保险

实际 在途

订购量 ? ? (

? ) ? ? ?

常用量

时间 间隔

贮备量

库存量

订货量

式中，订购间隔是指相邻两次订购之间的时间间隔。 上述两种库存控制方法隐含着可以对一种物料独立地计划与控制其库存
量，即可以独立地确定何时进货（或生产）以补充库存或每次补充量多少。 它们主要适用于对独立需求物料的控制。独立需求是指一项物料的需求与其 他项的需求无关，例如对最终成品和产品的需求，或维修服务行业对维修零 部件的需求都属独立需求。
（二）奥里奇针对上述库存控制方法的应用范围，提出一些对制造业库

存管理有重要影响的新观点，他认为：
　　1.制造业生产中的零部件、原材料的库存管理，与产品或用于维修服务 的零部件库存不同，不能当作独立项目看待。它们的需求是根据由它们装配 而成的最终成品的需求所决定的，属不独立需求（或称相关需求）。
　　2.在各时间区间，对最终成品的需求一经确定（即确定了生产计划）， 有关时间区间中对所有零部件的需求量就能计算出来。因此，对各零部件需 求量分别进行预测是没有意义的。
　　3.假设对最终成品的库存按上面所提到的库存方法进行控制，由它而引 起的相关零部件的需求可能是非连续的、不均衡的。奥里奇将之称为波动需 求。他指出，即使在产品需求量是均衡的情况下，考虑到零部件的生产批量 以及一种零部件可能用于生产不同的最终成品，也会使得对零部件的需求是 波动的。波动需求现象意味着订购点法不宜用于制造业中零部件的库存控 制。
4.计算机提供的数据处理能力，可以迅速地完成对零部件需求的计算。
　　（三）MRP 方法是上述两种库存方法的发展，适用于对相关需求的计划 与控制。其出发点就是要根据成品的需求，自动地计算出构成这些成品的部 件、零件，以至原材料的相关需求量；由成品的交货期计算出各部件、零件 生产进度日程与外购件的采购日程。
初期 MRP 处理过程如图 3—1 所示。先通过产品结构文件将主生产计划中
对产品的需求进行分解，生成对部件、零件以及材料的毛需求量计划。进而 利用毛需求量，库存情况、计划期内各零部件订购或在制品情况等数据进行 计算，以确定在产品结构各层次上零部件的净需要量，以及零部件的生产（或 订购）计划。初期 MRP 将产品计划转化为零部件生产（订购）计划，它计算 出为完成生产计划的要求，应生产哪些零部件；生产多少数量；何时下达零 部件生产任务；何时交货。

主生产计划



零部件
材料 库存文件

在制品文件


MRP 计算 一、生产哪些零部件，
　　数量多少 二、何时下达零部件的
生产任务、何时交货

产品结构文件
（ BOM ）


订购余额文件




计划下达的任务
（订购/生产）


图 3-1 初期 MRP



　　初期 MRP 能根据有关数据计算出相关物料需求的准确时间与数量，对制 造业物资管理有重要意义。但是它还不够完善，其主要缺陷是没有解决如何 保证零部件生产计划成功实施的问题。它缺乏对完成计划所需的各种资源进 行计划与保证的功能；也缺乏根据计划实施实际情况的反馈信息，对计划进
　　
行调整的功能。因此，初期 MRP 主要应用于订购的情况，涉及的是企业与市 场的界面，而没有深入到企业生产管理的核心中去。
二、闭环 MRP
　　在初期 MRP 的基础上，引入资源计划与保证、安排生产、执行监控与反 馈等功能，形成闭环的 MRP 系统，其处理过程如图 3—2 所示。
　　在闭环 MRP 中，主生产计划及物料需求计划计算以后，要通过粗能力计 划、能力需求计划等模块进行生产能力平衡。若生产能力不能满足计划要求， 应根据能力调整相应的计划。同时，它还能收集生产（采购）活动执行结果， 以及外界环境变化的反馈信息，作为制订下一周期计划或调整计划的依据。 由于增加了上述功能，使之形成“计划一执行一反馈”的生产管理循环，可 以有效地对生产过程进行计划与控制。
生产计划大纲



主生产计划



粗能力计划


N
是否可行


Y 物料需求计划 能力需求计划 N
是否可行

Y


采购 生产活动控制
派工 输入/输出控制

执行结果反馈



图 3-2 闭环 MRP


三、制造资源计划（MRP Ⅱ）
　　生产管理系统是企业经营管理系统中的一个子系统。它与其他子系统， 尤其是经营与财务子系统有着密切的联系。在闭环 MRP 完成对生产的计划与 控制基础上，进一步扩展，将经营、财务与生产管理子系统相结合，形成制 造资源计划。
　　MRPⅡ系统如图 3—3 所示。由于 MRPⅡ将经营、财务与生产系统相结合， 并且具有模拟功能，因此它不仅能对生产过程进行有效的管理和控制，还能
　　
对整个企业计划的经济效果进行模拟，对辅助企业高级管理人员进行决策具 有重要的意义。
经营计划


生产计划大纲


主生产计划 财
务
粗能力计划 及
N 成
是否可行 本 管
Y 理
物料需求计划 能力需求计划


N
是否可行

Y


采购 生产活动控制
派工 输入/输出控制

执行结果反馈



图 3-3 MRP II


目前，国外已有数以万计的企业采用了 MRPⅡ技术，在减少库存、提高
生产效率、降低成本、改善用户服务、保证按时交货等方面取得显著的经济 效益。
美 国 生 产 与 库 存 管 理 学 会 （ AmericanPrOductionandlnven-
toryContro1Socicty，APICS）在进行 MRPⅡ的基础研究、宣传 MRPⅡ、推动 MRPⅡ在企业中的应用方面发挥了重要的作用。它认为，MRPⅡ是解决现代化 生产管理的有效方法，是支持整个生产经营管理的通信和决策支持系统。它 强调 MRPⅡ要取得成功的前提条件是：（1）必须获得各层次管理人员的全力 支持；（2）要对全体职工进行教育；（3）关键在于纪律、教育、理解与沟 通。APICS 的活动；促进了美国 MRPⅡ应用的迅速发展。
　　MRPⅡ作为生产管理技术能迅速推广的另一个原因，是它提供了在计算机 中，将一个企业所需的主要信息集中存贮与存取的方法；协调工业企业中工 艺、生产和物料管理等各种不同的功能。其吸引力不仅在于它对生产决策的 支持作用，而且更重要的是它在生产组织一体化中所起的作用。
　　
第二节 MRP 的工作逻辑


　　如上节所述，MRP 能根据产品的生产量，自动地计算出构成这些产品的 零部件与材料的需求量，并能由产品的交货期展开成零部件生产进度日程和 材料及外购件的采购日程；当计划执行情况有变化时，还能根据新情况分别 轻重缓急，调整生产优先顺序，重新编制出符合新情况的作业计划。
　　MRP 的目标是：（1）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；（2）保证尽可能低的库存水平；（3）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、外购配套件与装配的要求在时 间和数量上精确衔接。
MRP 是 MRPⅡ的核心，也是系统实施的难点及系统成败的关键。
一、MRP 的输入信息
MRP 系统有三种输入信息，即主生产计划、库存状态与产品结构信息。
　　（一）主生产计划（MPS）。将计划时间内（年、月）每一时间周期（月、 周、旬等）最终成品的计划生产量，记入主生产计划。它表示计划需求每种 成品（产品）的数量和时间。
　　产品生产计划根据市场预测与用户订货来确定，但它并不等同于预测， 因为预测未考虑企业的生产能力，而计划则要进行生产能力平衡后才能确 定；预测的需求量可能随时间起伏变化，而计划可通过提高或降低库存水平 作为缓冲，使实际各周期生产量趋于一致，以达到均衡稳定生产。产品主生 产计划是 MRP 的基本输入，MRP 根据主生产计划展开，导出构成这些产品的 零部件与材料在各周期的需求量。
有些企业除生产成品外，同时还生产（并销售）用于维修或试验用的备
件、部件，它们属于独立需求。这些备件、部件的品种、数量、需求时间等 也应通过预测及用户订货来确定，并输入 MRP 系统中。
（二）库存状态信息。库存状态信息应保存所有产品、零部件、在制品、
原材料（我们将之统称为项目）的库存状态信息，主要包括以下内容：
1.当前库存量。指工厂仓库中实际存放的可用库存量。
　　2.计划入库量（在途量）。是指根据正在执行中的采购订单或生产订单， 在未来某个时间周期项目的入库量。在这些项目入库的那个周期内，把它们 视为库存可用量。
3.提前期。是指执行某项任务由开始到完成所消耗的时间。对采购件来
说，是从向供应商提出对某个项目的订货，到该项目到货入库所消耗的时间； 对于制造或装配件，是从下达工作单到制造或装配完毕所消耗的时间。
　　4.订购（生产）批量，是指在某个时间周期向供应商订购（或要求生产 部门生产）某项目的数量。
　　5.安全库存量。是为了预防需求或供应方面不可预测的波动，在仓库中 经常应保持的最低库存数量。
此外，还应保存组装废品系数、零件废品系数、材料利用率等信息。
（三）产品结构信息。产品结构又称为零件（材料）需要明细表如图 3
—4 所示。图 3—4 中以字母表示部件组件，数字表示零件，括号中数字表示 装配数。从图 3—4 中可以看出，最高层次（0 层）的 M 是企业的最终成品， 它是由部件 B（每件 M 产品需用 1 个 B）、部件 C（每件 A 产品需用 2 个 C） 及部件 E（每件 A 产品需用 2 个 E）组成的。而每个第一层次的日部件，又是

由部件 C（2 个）、零件 1（1 个）、2（1 个）组成，依次类推。这些部件、 组件和零件中，有些是工厂自己生产的，有些可能是外购件。如果是外购件， 如图 3—4 中的 E，则不必再进一步分解。产品结构信息在计算机中的存贮方 式及处理方法，将在下节进行讨论。



M 0 层




B(1)

E(2)

C(2) 1 层




1 C(1) 2

2 D(1) 4 2 层




2 D(1) 4

1 11 12 3 层




1 11 12 4 层



图 3-4 产品 M 的结构


当产品结构信息输入计算机后，计算机根据输入的结构关系，自动赋予
各部件、零件一个低层代码。低层代码概念的引入，是为了简化 MRP 的计算。 当一个零件或部件出现在多种产品结构的不同层次，或者出现在一个产品结 构的不同层次上时，该零（部）件就具有不同的层次码。如图 3—4 中的部件
C 既处于 1 层，也处于 2 层，即部件 C 的层次代码是 1 和 2。在产品结构展开
时，是按层次代码逐级展开，相同零（部）件处于不同层次就会产生 重复展开，增加计算工作量。因此，当一个零部件有一个以上层次码时，
应以它的最低层代码（其中数字最大者为其低层代码。图 3—4 中各零部件的
低层代码如表 3—1 所示。
表 3-1
件 号 低层代码

M 0
B 1
E 1
C 2
D 3
1 4
2 3
4 3
11 4
12 4

　　一个零件的需求量为其上层（父项）部件对其需求量之和。图 3-4 按低 层代码在作第二层分解时，每件 M 需要部件 C2 件；B 需要部件 C1 件，因此 生产 1 个成品 M 共需 3 件 C。部层展开时一次求出，从而简化了运算过程。
二、MRP 的工作逻辑
MRP 的工作逻辑如图 3—5 所示。
MRP 的计算在计算机中，是以矩阵的形式展开典型的 MRP 矩阵，如表 3
—2 所示。
　　（一）MRP 的计算是根据反工艺路线的原理，按照主生产计划规定的产 品生产数量及期限要求，利甩产品结构、零部件和在制品库存情况、各生产 阶段（或订购）的提前期、安全库存等信息，反工艺顺序地推算出各个零部 件的出产数量与期限。由于它采用电子计算机辅助计算，因此具有以下三个 主要特点。
　　1.根据产品计划，可以自动连锁地推算出制造这些产品所需的各部件、 零件的生产任务。
　　2.可以进行动态模拟。不仅可以计算出零部件需要数量，而且可以同时 计算出它们生产的期限要求；不仅可以算出下一周期的计划要求，而且可推 算出今后多个周期的要求。

开始 n=0



按时间周期算出所有 n 层项目的毛需求量
(O 层根据 MPS 得出，低层次由其父项计划订单下达取得)



确定 n 层次 t 周期净需求量 N(t)



由净需求量值 N(t)确定计划订单入库



计算所有 n 层零部件在时间周期 t 的计划库存量



N
所有时间周期算完否

Y
确定计划订单下达


用 t+1 取代 t



Y
所有产品结构层次已分解 结束

N
向下一层分解



用 n+1 取代 n


图 3-5 MRP 工作逻辑


3.运算速度快，便于计划的调整与修正。
（二）结合实例说明 MRP 工作逻辑（图 3—5）中的各计算步骤。
　　1.按时间周期算出所有 n 层项目（成品、零部件、配套件、毛坯）的毛 需求量。由 0 层开始算起。0 层的毛需求量由主生产计划确定，其余各层次 的毛需求量由其上层（父项）的计划订单下达（若采购则为计划订单发出， 下同）。
　　[例 1]假设在第八周要生产出 100 件 A 产品，产品结构如图 3—6 所示， 图中，LT 为零部件提前期。设当前库存和计划入库量均为零，试确定每个部 件的毛需求量、计划订单下达及下达时间。
［解］各零、部件的毛需求量可根据产品结构算出。
件 B： （1）×产品 A 的需求量＝1（100）＝100
件 C： （2）×产品 A 的需求量＝2（100）＝200
件 D： （1）×部件 C 的需求量＝1（200）＝200
件 E： （2）×部件 C 的需求量＝2（200）＝400



利用 MRP 矩阵计算过程如表 3-3 所示
2.确定 n 层次 t 周期的净需求量 N(t)

t周期

t周期

t周期计

(t ? 1) 周期

? ? ?

净需求量

毛需求量

划入库量

计划库存量

即 N(t)=G(t)-S(t)-H(t) 若 N(t)≤0
取 N(t)=0
式中，计划入库一项为已经订购（包括生产订货与采购）在 t 周
表 3-3 第八周产出 100 件 A 的 MRP 矩阵
提前时间 (周) 1 2 3 4 5 6 7 8
4 毛需求量 100
计划订单下达 100
× 2
3 B 毛需求量 100
计划订单下达 100


2 C 毛需求量 200
计划订单下达 200
× 2
1 D 毛需求量 200
计划订单下达 200


1 E 毛需求量 400
计划订单下达 400


期入库的数量。计划库存数由现有库存数，减去已分配数（已分配出去，尚
未由仓库提走）及安全库存数求得。
　　3.根据净需求量确定 n 层次 t 周期计划订单入库 P（t）（它是目前尚未 下达而计划将要下达的订单），等于同一时间周期的净需求量。计划订单入 库量常用批量值（Q）来作修正。批量值的确定及修正方法将在下节作说明。 在本例中采用 N（t）≥Q 时，P（t）＝N（t）；当 0＜N（t）＜Q 时，则 P（t）
＝Q；N（t）＝0 时 P（t）＝0
　　4.计算所有 n 层零部件在 t 周期的计划库存量。计划库存量为计划周期 的计划可用库存。
　　
t周期计

t周期

t周期计

( t ? 1)周期

t周期

? ? ? ?

划库存量

计划入库

划订单入库

计划库存量

毛需求量

H(t)=S(t)+P(t)+H(t-1)-G(t)①
5.根据 t 周期计划订单入库，确定 t-L 周期计划订单下达。
　　　（t-L）周期计划订单下达＝t 周期计划订单入库 即 R(t-L)=P(t)
式中，L 为提前期。
　　一个在本企业生产的部件，在 t 周期的计划下达订单，也就是在，周期 开始组装，它的下层零部件必须在该周期提供。因此由上层部件的计划订单 下达，可确定同一周期下一层零部件的毛需求量。由下层零部件毛需求量开 始重复 1—5 步骤，直至最低层零件。
MRP 概括了生产计划管理方法的逻辑过程，并以严密和简明的形式在计
算机中展开。
　　[例 2]已知部件 E 低层代码为 1，当前库存量为 10，提前期为 2 周，经 济生产批量为 25，每个时间周期（一周）的需求量依次为 10，15，25，25，
30，45，20，30。第一、二周期的计划到货分别为 10，25，试进行 MRP 计算。
[解]计算如表 3—4 所示。


计算说明： 第 1 周期：
净需求量 N(1)=G(t)-S(t)-H(t-1)
　　　　　　　　=10-10-10=-10 由于 N(1)≤0 取 N(1)=0
计划订单入库 P(1)=0
计划库存 H(1)=S(t)+P(t)+H(t-1)-G(t)
=10+0+10-10=10
第 2 周期：计算与第一周期相类似。 第 3 周期： N(3)=25-0-20=5
由于 0计划订单下达 R(t-L)=P(t)R(3-2)
=P(3)R(1)=25


① 当有安全库存或已分配库存时，必须从当前库存中减去，剩余为期初计划库存。

　　其余周期计算与第 3 周期相类似，在第 6 周期，由于计算出 N(6)=30， N(6)>Q，所以 P(6)应等于 N(6)，即 P(6)=N(6)=30。
[例 3]某工厂生产如图 3—7 所示的两种产品。 已知：产品调在第八周期需求 103 件，产品 Y 在第七周期需求 200 件。
当前库存量分别为：X＝18，Y＝6，C＝20，D＝0，E＝30。X 的安全库存为 5 件，Y 的安全库存为 6 件，其余无安全库存。X 的当前库存中有 10 件已分配， 各零部件均无计划入库。X、Y、B、C 的批量等于其净需求量，D 的批量为 200，
E 的批量为 500。 求各零部件的订货量及计划订单下达时间。
　　[解]由于在 Y 产品中 E 处于第一层和第二层，在 X 产品中 E 处于第二层， 因此 E 的低层代码为 2，计算时按第二层展开。
计算过程如表 3—5 所示，其步骤简述如下：
　　第一步：建立 0 层产品 X 和 Y 的毛需求量，X 在第 8 周期需求 103 件；Y 在第 7 周期需求 200 件；X 提前 4 周在第 4 周期、Y 提前 2 周在第 5 周期下达 订单。
　　第二步：根据 X 在第 4 周期、Y 在第 5 周期计划下达的订货量，向第 1 层分解（乘以 B、C 的装配数）得出第 1 层零部件 B、C 的毛需求量，进行第
1 层的计算。
　　第三步：根据 Y、B、C 的计划下达订货量，向第 2 层分解，得出第 2 层 零件口与 E 的毛需求量，进行第 2 层的计算。



三、MRP 的重新生成和净改变
　　生产系统经常是处于动态变化之中，MRP 系统产生的作业计划，必须要 随着客观情况的变化而变化，才能保持计划的适时性和准确性。生产系统状 态变化主要包括下列内容：（1）工程设计的改变；（2）客户订货数量和交 货日期改变；（3）供应商拖期发货；（4）工作单提早或拖期完工；（5）废 品比预期的高或低；（6）关键工作中心或设备损坏；（7）计划中使用的数 据有错误。
（一）为反映上述变化的情况，MRP 系统产生的作业计划需要不断更新。
更新的方式有重新生成和净改变两种。
　　1.重新生成是指系统完全重新计算整个计划，即对所有产品由主生产计 划开始，按产品结构逐层分解和计算。重新生成之前，应根据变化了的情况 调整有关输入数据。一般按照一定的时间问隔，例如一周或一个月重新生成 一次。
　　2.净改变是指系统只重新计算那些由于改变影响计划的部分项目。净改 变的实施方法又分为两种：（1）联机实时改变方法。它能对非计划性事件的 出现立即作出反应；（2）批处理净改变方法。一般为每天处理一次。多数企 业采用批处理净改变方法，每天晚上根据一天的情况变化进行一次净改变作 业。
现举例说明重新生成和净改变方式的区别。
[例 4]表 3-5 中 X、Y 两产品，其主生产计划如表 3-6 所示。

表 3-6
周 期 1 2 3 4 5 6 7 8 产品 X 103 产品 Y 200



若在 MRP 系统运行后，主计划有改变，Y 有一新订单，订货量为 100，在
第八周交货，则主生产计划变为表 3—7 的情况。 如果系统采用重新生成方式，就应对表 3—7 进行完全展开和计算。如果
采用净改变方式，则只需对表 3—8 的主生产计划的变更内容作展开计算。 然后，根据展开计算结果，对以前主作业计划的分解数据进行修正，得
到修改以后的 MRP 输出。
表 3-7
周 数 1 2 3 4 5 6 7 8 产品 X 103 产品 Y 200 100

周 期 1 2 3 4 5 6 7 8 Y +100 （二）重新生成与净改变两种方式的特点比较如表 3-9 所示。
表 3-9
重 新 生 成 净 改 变 处理内容 处理频率 处理方式 数据处理效率 数据处理量
对状态变化的响应速度 对不正确计划的纠正能力 稳定性 整个主计划全部展开计算 每周（或更长时间）一次 批处理
高 大
有限 有 稳定 只计算状态有变化的项目 每天一次或实时运行 批或实时处理
相对低 小
快 无
不太稳定



当初始主生产计划分解为零部件作业计划时，或主生产计划内容发生重
大变更、库存状态发生重大变化时，应进行 MRP 重新生成。一般情况下，一 个企业是选择重新生成、净改变，还是两种方式的结合，主要应考虑计算机 的处理能力和系统对状态变化响应速度的要求。（1）从计算机资源方面考虑， 重新生成和净改变所用资源情况有所不同。重新生成一次要花费较大的计算 机能力，因为它要计算整个物料需求计划。净改变方式仅处理改变部分，使 用的计算资源较小，但运行更频繁。（2）从响应速度方面考虑，净改变比重 新生成对改变的反应快，更能保持物料需求计划反映当前情况，更精确。但 是在净改变系统中，任何计划的错误都可能保留在系统中，直到人工发现或 系统重新生成时才能消除。由于这一原因，使用净改变方式的企业，在必要

时需重新生成其物料需求计划。

第三节 MRP 参数的确定


　　由 MRP 工作逻辑的分析可以看到，要运行 MRP 系统除需要主生产计划、 产品结构以及项目的库存状况等反映生产情况的信息外，还涉及一系列的参 数，如时间参数（计划展望期、周期）、提前期、批量、安全库存量等。这 些参数应该如何选取和确定，是 MRP 系统必须考虑的问题。
一、时间参数
　　（一）计划展望期。系统生成物料需求计划所覆盖的未来时间区间，称 为计划展望期。在计划展望期内，又分为许多时间段或周期。例如前面列举 的几个 MRP 矩阵，计划展望期为 8 周，每个时间段为一周。
　　MRP 计划展望期的长度，要足以覆盖计划中物料的最长累什提前期。最 长累计提前期是产品结构各层次上最长提前期之和。通过层层提前期求和， 找出最长路径，才能决定计划展望期。
　　图 3—8 中的计划展望期为 11 周，比最长累计提前期（13 周）短，如果 采用这个展望期，将无法对最低层项目安排计划投入日期。因此图 3—8 中的 计划展望期，至少应扩展至 13 周，使之覆盖最长累计提前期。计划展望期愈 长，预测最终产品的需求量愈困难。根据美国的安德森（Anderson）等人的 调查，MRP 系统平均计划展望期约为 40 周。
（二）时间段（周期）。计划展望期被分成称为时间段的小时间区间，
把各项目的需要量、预计到货量、可利用库存量，生产指令下达等一系列活 动的连续时间，分割为时间段，按时间段来组织生产作业。规定各时间段的 生产活动，一定要在该时间段内完成，对生产活动的调整，也要在时间段交 界处进行。


　　　　　　　　　　　图 3—8 计划展望期 在整个计划展望期内，通常采用相等的时间段。从理论上说，时间段长
短可任意选择，但据统计约有 70％的用户取一周为一个时间段。一些新的系
统以日为时段，使计划更为精确；同时可无限制地扩展计划展望期。这样的 系统称为无时间段（buckless）MRP 系统。
二、提前期
　　如前所述，提前期是执行某项任务由开始到完成所消耗的时间。图 3—9 描述了采购件与制造件提前期的组成内容。
在图 3—9 中，订单下达之前的一段时间称为管理提前期，用来计划和准
备订单。如果需求紧急，管理提前期可以降低为零。采


计划员工作时间 与供应商谈判 供应商提前期 验 收

计划员工 工作单准 制 造 提 前 期 作时间 备与检出 移动 排队 准备 加工 移动 排队 准备 加工


订单下达 交货日期
(完工日期)
时间


图 3-9 提前期的组成


购件的提前期由管理提前期、供应商提前期与验收时间等组成。制造件
的提前期是管理提前期，以及制造工艺路线中每道工序的移动、徘队等待与 准备、加工时间之和。
　　计算 MRP 矩阵所用的提前期是计划提前期，而不是实际提前期。它的精 确性并不是十分重要，在自动化程度不高的机械制造企业里，零件等待加工 的时间，占总生产提前期的 90％。而等待加工时间与任务的优先级有关，优 先级高的等待时间大力缩短。因此追求计划提前期的“精度”是没有实际意 义的。MRP 中所用的计划提前期，可凭经验公式估算。常用的经验公式是：
LT=2N+6
式中，N 为工序数。
三、批量
　　在 MRP 计算中，计划订购的数量并不一定正好等于净需求量，经常要用 一些方法来进行调整。在实践中，常用的决定批量的方法，分为静态方法和 动态方法两类。（1）静态方法就是保持订货数量为一常数。常用的静态方法 有：固定批量法、经济订货批量。（2）动态方法在不同周期订货数量可能变 动、常用的动态方法有：直接批量法、固定周期批量法等。
（一）固定批量法。固定批量法在实际中应用较多。该方法批量为一固
定值。在 MRP 计算时将净需求量与此固定批量值相比较，如净需求小于或等 于该批量，计划订购量等于批量，否则计划订购量等于净需求量。固定批量 值由下列因素确定：
　　1.由于制造过程生产能力的限制，如一炉钢生产量为 100 吨，或热处理 炉能力为 200 公斤。订货数量低于生产负荷能力，经济效益会受影响，因而 将它们定为固定批量。
2.运输能力及包装容器大小的限制。
3.物料尺寸和重量的限制。
4.逻辑上的订货倍数（如：打、箱等）。
　　（二）经济订货批量（EOQ）法。EOQ 法是在保证生产正常进行的前提下， 以库存支出的总费用最低为目标，确定订货（生产）批量的方法。
对于向厂外采购的零部件，库存费用模型为： 库存费用＝订购费+保管费
对于制造、装配的半成品、成品，库存费用模型为：

　　　　库存费用＝工装调整费+保管费 式中，订购费是指处理订货以补充库存所需的费用，包括采购差旅费、手续 费、检验费等，它与订货或采购的次数成正比，而与每次订货数量的多少关 系不大；
　　保管费包括仓库建筑物租金、设备折旧费、保险费、管理费、搬运、维 修和保管期间物资变质损耗等费用，此外，还应包括库存物资的资金利息； 工装调整费指在批量生产情况下，每批投产前的工艺准备、工夹具和设 备调整以及检验所需费用，它与计划期投入的批次成正比，而与每批生产数
量多少关系不大。 经济订货批量的计算方法如下： 假设：
S——每批工装调整费（或订购费）； C——项目每件在计划期间的保管费； Q——批量； D——项目在计划期间之需求量； TC——库存总费用。
因此
平均库存水平＝Q/2 计划期间保管费=CQ/2 计划期间的工装调整费=SD/Q
所以


　　TC =

Q D
2 ·C ? Q 2 ·S

为求得经济订货批量，使库存总费用最小，可令式（3—1）对 Q 的一阶 导数为零。
　　
　　　　

dTC
dQ
1

1 D
? C ? ? S
2 Q 2
D

即　　　 C ?
2 Q 2

? S ? 0　　　　　　　　　　　　　　　　(3 ? 2)


求得　　Q ?

2SD C


　　　　　　　　　　　　　　　　　　(3 ? 3)

　　由经济批量的计算方法可见，必须在已知计划期间的需求量、每批工装 调整费、项目每单位在计划期间的保管费等数据的情况下，才能计量出经济 订货批量。算出结果后就将之作为一定期间内的订货批量，直到各项费用和 需求数量有较大变动时，才会有所变动。因此，EOQ 可认为是一种静态批量 法，它不太适用于需求波动很大和项目价值很昂贵的情况。
　　（三）直接批量法。直接批量法是最简单的动态批量方法。它将每个时 期对项目的净需求量，直接用作订货批量。如表 3—10 所示。
　　
表 3-10
周 期 1 2 3 4 5 6 7 8 净 需 求 量 20 15 30 20 25 30 计划订单入库 20 15 30 20 25 30



直接批量法最适用于价格昂贵的项目，因为它不保存无用的批量库存，
订货量恰好等于净需求量，随每次净需求的变化而改变。 一般来说直接批量法不适用于标准件和通用件。
　　（四）固定周期批量法。固定周期批量法是动态批量方法之一。它生成 订单的订货量等于固定的几个周期的净需求量之和。表 3-11 表示了这种方 法。
表 3-11
周 期 1 2 3 4 5 6 7 净 需 求 量 20 15 25 10 35 25 10 计划订单入库 40 45 40



表 3—11 中所使用的固定周期为 2。而周期 1 的净需求量，已由前一周
期的计划订单入库来满足。 使用固定周期批量法，订货的间隔期保持相对稳定，但订货量可能随需
求的不同而变化。
以上各种方法计算出的批量，有时要根据实际情况作一些调整，例如：
　　1.最大批量和最小批量。估计生产负荷及处理订单能力，确定批量的最 高和最低限额。实际采用的批量，应不大于最大批量，不小于最小批量。
2.报废系数。由于生产过程中的废品及物料损耗，使实际订货量应大于
净需求量。可采用“衰减百分比”公式来计算考虑报废数后的订货量：
L ? Q ? d Q　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(3 ? 4)
式中，L──定货数量； Q──计算得到的批量；
d──随报废数量而变化的系数，一般 d=1。
　　3.取整倍数。由于考虑运输或生产能力等因数，订货量应为某特定值的 整数倍。这个特定值是由设备的生产能力或运输容量等所决定的。例如，一 炉钢生产能力为 100 吨，若净需求为 120 吨，而生产 120 吨是不经济的，故 订货量应为 200 吨，即应为生产能力（100 吨）的整数倍。
四、安全库存
　　为使生产经营活动正常进行，防止因需求或供应的波动引起缺货或停工 待料，经常在仓库中各项目保持一定数量的计划库存量，称之为安全库存。 安全库存是消除制造过程中不可预见变化的重要方法，但是，安全库存必然 会增加库存费用。因此，须要确定一个适宜的安全库存水平。
　　
　　安全库存水平常用安全库存量来表示，当计划周期的计划库存量达到或 低于安全库存量时，该周期就应该有计划定单入库，如部件 E 安全库存量为
15 件，当计划库存低于 15 件时就需有计划订单入库量。此外，安全库存也 可用时间单位来表示。如 E 部件 8 周计划需求量为 200 件，每周平均 25 件， 订货提前期为 2 周。若将计划提前期加上一周的安全提前期，其结果产生的 作用与具有 25 件的安全库存相同。
确定安全库存常用统计分析法，其计算步骤如下：
（一）利用历史数据求出平均预测误差（MAD）。根据历史的各周期计划 需求量与实际需求量的差别，计算预测误差，如图 3—10 所示。在 8 个周期 中预测每周期的需求量均为 25 件，而实际需求量则在 25 件上下波动，最高 需求量在第 3 周期为 41 件，最低需求在第 5 周期为 19 件。如果按照预测需 求订货，就会在一半周期（即 4 个周期）中缺货，如果增加 15 件的安全库存， 缺货周期降低为 1。由图 3—10 中的数据，可列表 3—12 算出预测误差、绝 对误差。




进而求出平均预测误差：

图 3—10 预测误差








表 3-12


平均预测误差 ?

56
MAD ? ? 7
8

绝对误差总和 预测周期数

预测周期 实际需求量 预测需求量 预测误差 绝对误差 1
2
3
4
5
6
7
8 31
20
40
30
19
20
34
21 25
25
25
25
25
25
25
25 6
-5
16
5
-6
-5
9
-4 6
5
16
5
6
5
9
4
56



（二）选择服务水平，确定安全因子值。安全库存量的大小，将影响服
务水平及成本。提高安全库存，从而使缺货概率减少，服务水平提高，但同 时库存费用也随之升高。根据所选择的服务水平，可查阅有关书籍的安全因 子值表，找出与服务水平相应的安全因子值，如表 3—13 所示。

表 3-13
服务水平（不缺货的订货周期%） 安 全 因 子

50 0.00
75 0.84
80 1.05
90 1.60
94 1.95
95 2.06
96 2.19
98 2.56
99 2.91




（三）计算安全库存量。计算安全库存量的公式为：
安全库存量=MAD×安全因子
如上例选择服务水平为 95％，对应的安全因子值为 2.06，MAD=7，求得： 安全库存=7×2.06=14.42≈15(件)
由公式可看出，减少安全库存量有两个途径，（1）降低不可预测的变化
（降低 MAD）；（2）承担较高的风险（降低安全因子）。

第四节 生产数据库


　　生产数据库是统一管理（组织，维护）和提供生产管理所需数据的子系 统。它是生产管理系统的数据中心，它集中建立和维护生产经营活动所必须 的基本数据资源，为生产经营各部门所共享。通过生产数据库对数据集中组 织管理的主要优点是：（1）可减少生产管理各部门间数据相交部分的重复存 贮，从而节省了存贮空间；（2）减少更新重复数据项的操作，避免了冗余数 据引起的不一致性；（3）数据逻辑结构合理、适应系统功能扩展的需要；（4） 能以合理的组织、灵活的通信满足各种生产活动的要求。
　　MRP 系统的运行，需要大量的数据，因此，生产数据库的建立与维护， 是实施 MRP 的基础。
一、生产数据库的基础数据
在生产数据库中集中组织与管理的基础数据主要有：
　　（一）产品定义数据。对企业的产品加以定义，称为“项目”。所谓项 目可以定义为一种产品、一个部件或者一个零件，有时也可以将原材料、消 耗品等定义为项目。由于管理习惯和数据描述方面的差异，许多系统的原材 料、消耗品等不定义为项目，而将其归人物资供应子系统集中管理。产品定 义数据是企业管理信息系统中最基本的数据集合，企业的每一产品、部件或 零件都有唯一的定义和数据描述，如项目号、项目名称、类型（产品、部件、 零件、标准件等）、计量单位、批量、安全库存、提前期（安全提前期）、 制造或采购代码、存放位置、低层代码、工艺路线号、所用材料标准及价格
等。
　　（二）产品结构数据（BillofMaterials，BOM）。用以定义产品的结构， 描述产品、部件、零件之间的装配关系与数量要求。关于产品结构在计算机 中的描述方式，将在产品结构及零件清单中作介绍。
（三）加工工艺数据。可以分两级建立与维护，即工艺阶段数据和工艺
路线数据。制造过程按物流顺序可以划分为若干工艺阶段，阶段的划分一般 以工艺或车间为准。工艺阶段数据描述包括所在车间、提前期、起止工序、 价格（或成本）增值及其他有关数据，为计划编制、车间之间的生产衔接和 经济核算提供依据。工艺路线数据包括：工序号、工序描述、完成该工序的 工作中心号、可替代的工作中心号、有无工装、工装号、工序准备时间、到 达工作中心作业或批量的运输时间、工时定额、工序提前期等项内容。随着 管理水平的提高，系统还可以对替换工艺、返修工艺、检验测试工艺等其他 类型的工艺信息进行管理并为生产服务。
　　（四）工作中心（能力资源）数据。能力资源主要指人力资源及设备资 源。为编制作业计划和进行能力平衡，需要按加工工艺特征，将能完成相同 或相似工序的一组设备和（或）劳动力，划为一个工作中心，作业计划和能 力平衡都围绕着工作中心进行。
　　工作中心数据包括：工作中心号、工作中心描述、每班可用机器数（或 操作人员数）、工作中心利用率、工作中心效率、每班排产小时数、每天开 动班次、工作中心一般排队时间、单位工时成本、单位台时成本、单位时间 管理费等项内容。
　　（五）工具数据。有些生产数据库中还包括工具数据，其主要内容是： 工具号、工具名、工具描述、在工具库中的位置、工具状态、可替代的工具
　　
号、工具寿命、已使用的时间累计值、工具寿命计量单位等。
　　（六）工厂日历。工厂日历是用于编制计划的特殊形式的日历，它是由 普通日历除去周未休假、假日、停工和其他不生产的日子，并将日期表示为 顺序形式而形成的。表 3—14 表示普通日历与工厂日历的对应关系（按每周 工作五天计）。
表 3-14
一 月
1 2
001 3
002 4 5 6
003 7
004 8
005 9
006 10
007 11 12 13
008 14
009 15
010 16
011 17
012 18 19 20
013 21
014 22
015 23
016 24
017 25 26 27
018 28
019 29
020 30
021 31
022



工厂日历文件将这种对应关系存入计算机中，通常作业计划按工厂日历
编制，可以消除节假日、停工检修等因素干扰，提高作业计划的准确性。
二、产品结构及零件清单
　　（一）产品结构。产品结构列出构成成品或装配件的所有部件、组件、 零件的组成、装配关系和数量要求。它是物料需求计划产品拆零的基础。
制造业一般都有产品结构复杂、品种繁多的特点。许多企业在基本型产
品的基础上，作一些更改如增加或减少某些零部件而形成许多变型产品。产 品基型少而变型品种多，既能柄足社会多方面的需要，又能减轻企业生产的 工作量、提高经济效益。图 3—11 为 C620—1 车床基本型及变型产品的产品 结构示意图，在图 3—11 中，用下划线标志出变型产品与基本型之区别。如 果在数据库中对每种产品的产品结构都进行完整的描述，必然会造成大量的 数据重复，如对图 3—11 中的床头箱、走刀箱等的组成就要描述多次，当它 们的组成结构有变化时，又要在多处进行修改。

? ? 主轴
?床头?
　　　? ? 变速机构
? ?
C620 ? 1 ?走刀箱?挂轮及挂轮架

(基本型) ?

?变速机构
?

?溜板箱?联动丝杠机构

? ?
??床身
?

?联动光杠机构


?主轴

? 床头?
　　　? ?变速机构
? ?
C620 ? 1M ? 走刀箱?挂轮及挂轮架

(变型1) ?

?变速机构
?

? 溜板箱?联动丝杠机构
? 联动光杠机构
? ?? 带马鞍床身
? ?主轴
?床头?
　　　? ?变速机构
? ?
?走刀箱?挂轮及挂轮架

C620 ? 1B ?

?变速机构

(变型II) ?

?联动丝杠机构
?

?溜板箱?联动光杠机构

? ? ?
??床身

?
?联锁、防过载机构

　　　　　　　　　图3 ? 11


　　为满足设计和生产情况不断变化的要求，适应变型产品增加的趋势，BOM 必须设计得十分灵活，使用户既能从 BOM 取得与每种产品相应的零件清单， 又不致在计算机中存贮大量重复的数据。因此在计算机中采用将项目描述与 结构描述分开，产品结构使用单级描述方法，如图 3—12 所示。图 3—12（b） 中表示产品 A 和 K 的产品完整结构；图 3—12（a）为这两种产品在计算机中 的存贮方式。由图 3—12 可见，对每种成品、部件只描述其直接


　　　　　　　　　图 3—12 产品单级结构和产品结构树 下层，产品结构数据按单级零件清单存贮，每个单级零件清单只出现一次。 即每种零部件，无论它在多少种产品中出现，在计算机中只存贮一次有关它 的信息。如部件 D 在多个产品中均要使用，而且在 A 产品中有两处用到 C 部 件，C 是由 D 及其他零件组成的。但在描述中，我们只要对它描述一次，无
论 D 是用在什么地方。若 D 部件的组成有变化，只要改变它在计算机中的单

级零件清单，在各产品中它的结构也随之更改。在图 3—12（a）中，项目数 据（根段）的存贮内容如前面有关产品定义数据所述。产品结构数据部分存 贮内容为：父项件号、每个子项的件号、需求数量（装配一个父项所需之数 量）等。
　　利用以单级清单为基础的产品结构数据，通过程序处理，可以生成不同 型式的零件清单来满足生产经营管理的不同要求。
　　（二）零件清单。提供给用户的零件清单，分为展开和反查两种处理方 式。（1）展开处理又称为拆零或分解，它是分解产品或部件，求出其组成成 分及每组分的数量；（2）反查处理则与之相反，它采用追踪各零部件在哪些 上级装配件中的使用状况及使用数量多少的方式，每种处理方式又有不同的 输出形式。
1.展开型零件清单。展开型零件清单的输出形式，如图 3—13 所示。
　　（1）单级展开。即按水平分层顺序分拆一个装配件成为它的直接组成部 分，如图 3—13（a）中所示。
　　对于组装型的企业，其子装配件均由外部采购，就用单级展开清单来计 划其物料需求。一般企业的装配车间和仓库，需要根据单级展开清单发放装 配件的组分零件、财务部门用它来计算装配件的成本。
（2）层次展开。即按产品、部件的装配形态，自上而下、从左到右地分
解装配件，直到最基本的零件为止，如图 3—13（b）中所示。产品结构中各 层次采用缩排的形式，最高层装配件位于左边，最低层在最右边。
层次展开可用于装配计划、部件装配计划的 MRP 计算、维修备件清单以
及成本计算等方面。
（3）综合展开。即按产品汇总列出每一个项目的总需要量清单，如图 3
—13（c）中所示。它可用于决定生产的零件总数、查零件配套情况；也可为 确定产品价格、计算产品成本提供条件。

图 3—13 展开型零件清单
　　2.反查型零件清单。反查型零件清单的输出形式如图 3—14 所示。反查 与展开的区别在于，零件按被使用顺序向上级检索时不限于一个产品或部 件，它可能在不同地方被使用，因此，可能涉及多种产品或部件。
（1）单级反查。即按使用顺序查询直接上级（父项）如图 3—14（a）
中所示。利用单级反查清单可以帮助生产计划人员了解加工件、采购件短缺 可能引起的问题。
　　（2）层次反查。即追踪一给定零件在装配件中的使用及这些装配件在较 高层直至顶层最终产品中的使用情况，如图 3—14（b）中所示。这种反查形 式主要提供给设计工程师和用户服务人员使用。设计工程师利用它了解某零 件用在什么部件和产品中，重新设计或修改这一零件所产生的影响范围。用 户服务人员通过它了解易损件在产品中的影响范围。

图 3—14 反查型零件清单
　　（3）综合反查。即反查出各零件在全部较高层部件或产品中直接和间接 使用的总量。它可用来确定零件短缺、报废对最终产品的影响，以及零件成 本改变对部件和产成品的影响。
（三）产品结构描述中的几个技术问题。在产品结构描述中，有一些要

考虑的共性问题主要是：
　　1.固定零件清单。如果企业生产的产品是由固定的零件清单构成，不存 在变型或选择件，产品间通用件很少，那么就没有必要采用单级展开的形式 描述，可以使用固定型零件清单。
　　2.大量变型产品和任选件处理。在一般情况下，采用上述的单级零件清 单存贮方式，对每种变型或选择组合产品，分配一个项目号就能准确地提供 有关基本型和变型产品的结构信息。但如果产品有大量选择组合、变型产品 大多时，可能造成大量数据重复，不宜采用分配新项目号的办法，而是根据 情况采用下面两种处理方法。
　　（1）当众多的变型是由几种基本部件按不同的选择组合形成时，采用产 品结构模块方法。例如卡车生产厂，有不同类型的发动机、底盘、栏板、颜 色可供用户选择。若有 10 种发动机、4 种底盘、2 种栏板、30 种颜色进行不 同组合，便可能形成 10 （4）（2）（30）＝2400 种产品，如图 3—15 所示。 如果按产品结构存贮，就要存入 2400 种结构，并使 MRP 展开复杂化。

产 品
2400 种组合 0 层





发动机 底盘
10 种 4 种

栏板 颜色
2 种 30 种 1 层



图 3-15 产品结构模块



解决上述问题，可采用结构模块方法，即去掉产品层（0 层），代之以
部件（1 层或更低层次）作为最终状态。上例若以第一层为最终状态，总共 只有 10 十 4＋2＋30＝46 种结构，比 2400 种少得多。产品的预测也可预测到
第 1 层，采用时间序列分析法，由过去用户订货，可以推测出各类部件选择
的比例。例如，过去销售状况表明 75％的用户需要 A 栏板；25％的用户需要
B 栏板。如果每期生产 100 辆卡车，将计划订购 75 个 A 栏板；25 个 B 栏板。
　　（2）当众多的变型是由于某些项目的取舍而形成时，如轿车中是否装空 调、是否装保险带等。可以采用在产品结构记录中增设一数据项，用来识别 这些项目的选择属性，在零件清单生成时决定取舍。
　　3.工程变更及其处理。工程变更是指设计或工艺的修改等，工程变更前 后的信息都需要保留。许多企业有自己的工程变更管理编码体系，常采用在 项目号后面加后缀的办法来表示变更后的项目。这种办法事实上等于建立一 个新的项国号，不利于数据冗余的消除。在建立产品结构数据时，可增加一 个控制数据项，如加上有效起止日期，既可产生有时效的零件清单，又不致 建立许多不必要的新记录。
　　
第五节 能力需求计划


　　利用 MRP 可制订出零部件生产作业计划，确定要生产（采购）哪些零部 件及其生产数量；何时下达订单；何时完工入库。为了保证作业计划的实施， 需要核算设备和人力的负荷程度，进行能力平衡，以期获得一个理想、可行 的作业计划。
　　在编制主生产计划时，一般都从总体上进行了能力平衡的核算工作。但 是，对于多品种小批量生产的企业，生产的产品品种、数量每月各不相同， 生产能力需求变化大。年总负荷核算平衡时，每个生产周期、每个工作中心 不可能全都平衡。所以还要按较短.的时间周期（如旬、周等）、更小的能力 范围（如工作中心）进行详细的核算和平衡。
　　核算过程如图 3—16 所示。它是根据来自 MRP 的零部件作业计划、生产 数据库中的工作中心文件、工厂日历、工艺路线文件以及车间在制任务文件 等信息，进行以下处理：（1）编制工序进度计划；（2）根据工序进度计划， 计算出对每个工作中心在计划期间内的能力需求（即负荷）；（3）查定各工 作中心实际可用能力；（4）进行负荷与能力分析，分析结果以负荷与能力直 方图、负荷分析报告表示；（5）负荷与能力调平。


　　　　　　　　图 3—16 能力需求计划处理过程 现将主要步骤分述如下。
一、编制工序进度计划
　　通过 MRP 展开，已获得各零部件计划订单下达日期（开工日期）、计划 订单入库日期（完工日期）以及数量。利用上述两个日期，产生两种编制零
（部）件工序进度计划的方法：（1）倒序编排法。它由零件的最晚完工日期
开始按反工艺路线的顺序，往前推出各道工序的开始和完工日期；（2）正序 编排法。它是由零件的订单下达日期（最早开工日期）开始按工序路线顺序 向未来推移，计算出各工序的开始和完工日期。两种编排方法如图 3—17 所 示。按倒序排出的订单下达（开工）日期是最晚开工日期，如果


图 3—17 正排与倒排进度计划 晚于此日期开工，零件就不可能按期完工。按正序编排的订单下达日期是最 早开工日期，在此之前零件加工条件尚不具备。两个开工日期之差是订单下 达的松弛时间。由此可见，正序编排法编出的进度计划，留有一定富裕时间， 以防因任务拖期影响按期交货，其缺点是增加在制品和延长了制造提前期。 倒序编排法没有富裕时间，可减少在制品及缩短制造提前期，其缺点是有因 任务拖期而延期交货的风险。
　　（一）两种编排方法的计算大体相类似。倒排工序计划应用比较普遍， 下面以编制 A 部件的工序计划为例，简述其计算步骤。
1.从订单、工艺路线和工作中心文件取得所需信息。 从订单获得订货和交货期（即计划订单入库）。
[例］部件 A 订货量是 60，交货期是车间日历 175 天。如表 3-15 所示。

表 3-15
订 单 订 货 交货日期 部件 A 60 175

从项目定义工艺路线文件中获得加工次序、工序号、工作中心号、准备
时间、移动时间、加工时间。如部件 A 需要在两个工作中心（分别为 1 和 2 号工作中心）上加工两道工序（工序 10 和 20），如表 3-16 所示。
从工作中心文件获得排队时间。如表 3-17 所示。
表 3-17
工 作 中 心 排 队 时 间（天）

1 1
2 2




于加工时间与准备时间之和。对于部件 A：
工序 10 加工时间：60×1=60（小时） 工序 20 加工时间：60×2=120（小时）
因此，在每个工作中心上每道工序的负荷为：
工序 10-工作中心 1：60+12=72（小时） 工序 20-工作中心 2：120+6=126（小时）
3.计算每道工序的交货日期和开工日期。按倒排方法编排部件 A 工序进
度计划，由交货日期往前推。即从交货日期反工艺路线减去每工序的移动、 加工、准备和排队时间所需天数，顺次得到各工序开工日期及完工日期。如 上例首先将平均加工时间和准备时间转化为以天为单位，假设一天工作 8 小 时，工作中心利用率为 0.85，效率为 0.88；每天标准工时为：
8×0.85×0.88=6（标准工时/天）
工序 10 为：
　　负荷 = 72 ? 12( 天)
6
工序20 为：
　　负荷 ? 126 ? 21（天）
6
部件 A 应在第 175 天交货，第 175 天为工序 20 的完工日期，减去其移动、
排队、准备、加工时间，工作中心 2 的开工日期为第 151 天。这样第 151 夭 又成为其前工序 10 的完工日期，重复以上计算，可求出工作中心 1 的开工日 期为第 137 天。其结果如表 3—18 所示。

二、编制负荷图
　　当所有订单都编制了工序进度计划以后，以工作中心为单位编制负荷 图。
　　（一）计算工作中心负荷。首先对每个工作中心，按周期将各订单所需 的负荷定额工时累加，获得各工作中心各周期的计划负荷需求。
［例］工作中心 1 由 A 部件订单产生的能力需求如图 3—18 所示。


图 3—18 A 部件在 1 工作中心的能力需求
如在计划期间 A、B、C、D、E、F 等零部件需在工作中心 1 加工，按周期累加 其负荷如表 3-19 所示。
表 3-19 工作中心 1 计划负荷
周 期 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A 0 0 30 30 12 0 0 0 0 0 B 0 0 10 20 0 0 0 0 0 0 C 0 0 0 0 18 30 30 30 10 0 D 0 0 0 0 30 30 30 30 0 0 E 0 0 0 0 30 20 20 0 30 20 F 0 0 0 0 10 0 30 20 0 20 累计 0 0 40 50 100 80 110 80 40 40



除按 MRP 计划订单产生的计划负荷工时外，还应考虑已下达订单产生的
工作中心负荷。二者之和为工作中心总负荷。
（二）计算工作中心可用能力。每周期工作中心可用能力可用下式计算： 以上数据可由工作中心文件及日历文件获得。
（三）负荷报告及负荷图。根据工作中心总负荷及工作中心可用能力可
以算出每个工作中心每周期的负荷情况，确定何处（哪个工作中心）何时超 过能力或低于能力，形成如表 3—20 的工作中心负荷报告友图 3—19 所示的 负荷图。
表 3-20 工作中心负荷报告
工作中心号： 1
时 间
负荷
计算 周 期 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 已下达负荷工时
计划负荷工时 总负荷工时 可 用 能 力 超/欠 能 力
能力利用率（%） 75
0
75
180
105
41 100
0
100
180
80
55 120
40
160
180
20
89 90
50
140
180
40
77 0
100
100
180
80
55 100
80
180
180
0
100 130
110
240
180
-60
133 0
80
80
180
100
44 0
40
40
180
140
22 0
40
40
180
140
22



三、负荷与能力调平。
　　如果大多数工作中心表现为超负荷或欠负荷，而且超欠量比较大，说明 能力不平衡。引起能力不平衡的主要原因有：MPS 计划（主生产计划）不全 面，例如维修件订单未列入 MPS 中；能力数据不准确；粗能力计划中未进行 “瓶颈”工作中心的能力平衡；提前期数据不准确等等。对上述各种引起能
　　
力问题的因素进行分析，找出原因，逐个纠正。 纠正上述存在问题以后，能力和负荷仍不平衡时，就要通过增加或降低
能力；增加或降低负荷；同时调整能力和负荷等方法，将能力与负荷调平。

图 3—19 负荷与能力直方图
（一）调整能力。调整能力的主要措施有：
　　1.调整劳动力。缺少劳动力应增加新工人，劳动力超出当前需要，剩余 时间可安排培训。
2.安排加班。
3.购买可选用件代替自制件。
4.改善设备利用率和效率。
　　5.采用可替代工艺路线。一旦工作中心超负荷，一些订单可以安排到有 剩余能力的替代工作中心上加工，两个工作中心的负荷水平都将得到改善。
6.转包合同。
（二）调整负荷。调整负荷的主要措施有：
　　1.交叉作业。即在第一个工作中心加工完整批任务前，零部件已传给第 二个工作中心。如图 3—20（a）所示。
2.分批作业。将一批任务分成几个小批量，在相同的机器上同时安排生
产这几十批任务。该措施并不降低负荷，而是将负荷集中在更短的时间内。 如图 3—20（b）中 B 工序变为 B1、B2 两小批任务。

图 3—20 交叉作业与分批作业
　　3.减少准备时间。减少准备时间负荷就会下降：可以在机器运行的同时， 尽可能多做准备工作，以减少准备时间。
4.订单的提前或拖后安排。采取上述调平负荷与能力的措施后，应修改
相应的数据，如加班、改善利用率和效率等应反映在工作中心文件中，减少 准备时间应反映在工艺文件中。根据新数据，重复运行能力需求计划，直到 取得满意的结果为止。

第六节 生产活动控制


　　通过能力需求计划、负荷与能力平衡处理，使各工作中心能力与负荷需 求基本平衡，为组织生产活动、安排作业（派工）打下基础。如何具体地组 织生产活动，使各种资源合理利用又能按期完成各项订单任务，如何将客观 生产活动进行状况及时反映到系统中，以便根据实际情况进行调整与控制， 是本节需要讨论的问题。
一、作业排序
　　如前所述，通过执行能力需求计划，各工作中心负荷和能力已初步平衡。 但是在每个工作中心都要做许多种零件的不同工序，在同一时间周期，一个 工作中心有多个任务等待加工。这时应该先加工哪一个零（部）件，后加工 哪一个，才能使整个任务加工时间短、保证按期完工，又使资源利用率高， 这就是作业排序的任务。
　　[例］有 A、B、C、D 四个零件等待加工，这四个零件要顺序经过车加工 中心和铣加工中心，各零件加工定额如表 3—21 所示。
表 3-21
零件名称 车加工定额
（小时） 铣加工定额
（小时） A B C D 15
8
6
12 4
10
5
7



采用不同的两种加工顺序，就有不相同的任务完工时间，如图 3-21 所
示，若采用图 3-21(a)所示顺序，总加工时间为 48，而采用图 3-21(b)中顺 序总加工为 45。由此可见作业排序对缩短总加工时间。有效利用设备有重要 意义。


　　　　　　　　　图 3—21 不同加工顺序 如何进行作业排序，许多生产管理研究者进行了大量的研究工作，一些
人试图用数学方法寻求最优解，但至今仍没有一个最优解的有效算法。目前，
对于大规模的排序问题，按优先规则进行计算机模拟是最有效的方法，它是 根据不同的目标确定优先规则，按优先规则算出各任务的优先数，优先数小 的（有的系统采用优先数大的）优先级别高应先加工，由此排定加工顺序。
　　（一）一般优先规则。优先派工规则很多，美国作了统计，大约有二百 多种。这里仅就常用的几条介绍如下。随着追求的目标不同其规则也不同。
1.追求加工时间最短用下列规则：
（1）SPT——最短加工时间。即作业优先数等于工序占用时间 Dij（i 表
示工件，j 表示工序）；
（2）LWKR——最小剩余工作。即作业优先数等于所有未完工序的工序占
用时间总和： LWKB ? ? D ij （j 从当前工序至最后工序）；
（3）FOPR——最少工序数。即作业优先数等于还没有加工的工序数；

　　（4）TWK——总的加工时间。即作业优先数等于该任务全部工序的工序 占用时间的总和：
n
TWK = ? D ij
j=1
式中，n——最后工序。 为了填平机床负荷用下面规则：WIHQ——下工序机床负荷。即作业优先
数等于下工序机床负荷。下工序机床欠负荷给最高优先级，以便尽快去填平 负荷。
2.为了满足事先规定的交货日期用下面规则：
（1）DDATE——任务完工日期。即作业优先数等于任务完工日期 DD。
（2）SLACK——富余时间。作业优先数等于剩余时间与剩余加工时间差：
n