现代制造系统大作业

1、机电工程学院现代制造系统大作业学 号：S315070064专 业：机械工程学生姓名：刘峰任课教师：王能建 教授 2015年12月机械制造企业物料需求计划技术研究刘峰哈尔滨工程大学摘 要：本文分析了面向订单生产的机械制造企业物料需求和生产部门生产计划和车间计划管理的特 点和要求，分析研究了物料需求计划模块基础数据的内容设计和创建方法，以及提前期确定、 低层码等几个关键问题。建立了根据实际生产情况进行生产计划的应用框架。在对某机械企 业的调研和对该行业生产特点分析的基础上，研究了具体的实现方法和技术。关键字：物料需求计划 现代制造系统1 研究背景随着全球化大市场的日趋成熟,企业间的竞争也日趋激烈。

2、与二十年前相比，世界市场的动态多变己成为企业生存环境变化的主要特征。今天畅销的产品由于市场环境的变化，明天可能会成为滞销的产品。市场的动态多变对企业生存压力的重大影响已成为越来越多人的共识。国际市场由卖方市场进入买方市场后，市场决定了产品的价格，这时，企业的利润便取决于产品的成本。而由于产品品种多而批量小，无法通过大批量生产的方式降低成本，同时，为满足客户特殊需求而设计的新零部件，由于企业中没有成熟资源保障它们的顺利生产，难免在生产过程中出现返工。这两个方面的因素造成了制造企业中产品成本过高，严重影响了企业的经济效益。显著压缩产品成本，加快产品交货时间，全面增强企业的整体竞争力也成为各个企业的

3、目标,而企业信息化是达到这个目标的必然之路。企业信息化即是一个集计算机网络技术、各类信息的收集、传递、处理、加工为一体的信息枢纽中心，为企业的生产、经营、产品开发及高层决策服务。真正做到让“正确的信息,在准确的时间和地点送给正确的用户，以便使用户做出正确的判断和决策”。随着经济与科技的发展，制造业所面临的市场环境发生了巨大的变化从卖方市场到买方市场的演变以及多样化和个性化愈来愈高的客户需求，为满足这种变化与需求，按订单生产的生产方式已经被越来越多的企业所采用。按订单生产的特点是产品品种和产量随客户订单而变化,重复生产较少，能力与负荷经常不吻合，交货期比较短又严格。企业在接到订单后要完成从产品设

4、计、计划编制、物料采购直到加工制造的整个生产过程复杂的技术和管理工作。订单多样性与个性化定制需求越多、产品越多，订单变更情况发生几率也就越大。 面向订单的生产企业中，客户对产品或零部件的模型配置给出要求，企业根据客户的要求为客户提供订制的产品，产品结构在收到客户订单后才能被确定，这种方式对生产的柔性要求大大增加，并且随着生产批量的减少，品种的增多，产品结构必需随着客户的需求随时改动调整，导致生产计划的安排越来越困难，生产的波动较大，负荷不均衡，企业内暴露出的问题日益增多：例如，由于产品结构、生产计划难以准确制定，与生产部门密切相关的其他部门，如采购、库存部门，也无法制定相应的计划；客户需求的多

5、变，使生产计划不得不跟着变动，导致生产上所需的原材料不能准时适量供应，使企业的生产计划难以适应等等。 物料需求计划系统（Material Requirements Planning，MRP）作为一种现代化的生产管理模式较早地被引入我国，经过近三十年的不断探索和实践，近年来被认为是最具有代表性的现代制造企业管理规范和管理技术。 MRP系统的基础数据源物料清单（Bill of Material，BOM），贯穿于产品的整个生命周期中，是系统各个功能模块之间进行数据交换的纽带，它的正确性和完整性对企业的工作流、物流、信息流和资金流的畅通产生很大的影响，它的创建、使用和维护直接关系着系统的运行质量。上个

6、世纪九十年代初，在企业界掀起了一股研究与实施MRP系统的热潮。但是人们在研究MRP系统的同时，却忽视了MRP的基础和核心物料需求计划。传统的MRP软件将主要精力集中于各模块之间的集成，这无疑是正确的，但却忽略了集成的前提：拥有一个准确的物料需求计划系统。 物料需求计划系统强调时间进度，重计划，以确保交货期为目的，以时间计划为主线，以产品结构、工艺工序为计划分解依据，强调在正确的时间将正确的物料、信息按正确的数量送到正确的地方。它在企业生产制造中处于非常重要的地位，指挥着企业的生产活动，是控制和管理生产设备运行的命令，要利用有限的资源获得最佳的经济效益，必须制定切实可行的物料需求计划，否则企业内

7、一切活动都会陷入混乱。但由于MRP系统本身的局限性，它在单件小批量生产环境中很难发挥良好的作用。订单需求源头上的不确定使生产计划对此疲于应付，造成企业生产计划的稳定性与订单的频繁变更之间存在着一定的矛盾。 到目前为止，很多订单驱动的单件小批量离散制造企业，迫切地需要一个能满足实际生产环境需要的计划与控制系统，来解决生产中遇到的各种问题和矛盾。 2 物料需求计划系统发展概况 物料需求计划是企业生产计划系统中最核心的计划层次，通过实施物料需求计划，可以把主生产计划中的产品分解成各零部件的生产计划和采购件的采购计划。物料需求计划系统的指导思想是编制一个产品的所有零部件（包括原材料）按工厂日历时间编排

8、的交货计划，根据产品结构中的数量关系和时间关系使得每个零部件的交货日期和交货数量相匹配，再依据库存信息准确计算出物料的需求数量和时间点，从而按需备货和生产，避免无计划状态下的物料积压和缺货情况，消除大量无效成本，降低生产和采购的盲目性，在不降低客户服务水平的情况下降低库存。 物料需求计划系统是随着生产的发展和管理水平的不断提高而产生的一种科学的管理思想、模式和方法。自问世以来，由最初的订货点法经MRP、闭环 MRP两个阶段发展到现在的MRP-II/ ERP系统，MRP在通用理论上逐渐趋于成熟。 MRP-II主要环节涉及：经营规划、销售与运作计划、主生产计划、物料清单、物料需求计划、能力需求计划

9、、车间作业管理、库存管理、采购管理、产品成本管理、财务管理等。从一定意义上讲，MRP-II系统实现了物流、信息流和资金流在企业内部的全面集成。 在MRP-II中，一切制造资源，包括人工、物料、设备、能源、市场、资金、技术、空间、时间等都被考虑进来。利用MRP-II可以制定周密而详细的计划，使企业内部各部门活动协调一致，有效地利用各种资源、缩短生产周期、降低成本，实现企业整体优化。 3 物料需求计划生成研究 物料需求计划是企业生产计划系统中最核心的计划层次，通过实施物料需求计划，可以把主生产计划中的产品分解成各零部件的生产计划和采购件的采购计划。3.1 物料需求计划原理分析物料需求计划的基本原理

10、是根据主生产计划对最终产品的需求数量和交货期，依据产品结构、物料清单、库存信息及其他如工艺、日历等数据，推导出零部件及原材料的需求数量和需求日期，再导出自制零部件的投产日期和完工日期、原材料和采购件的订货日期和入库日期，并进行需求资源与可用资源之间的进一步平衡。MRP的工作原理如图1所示。 图1 MRP的工作原理图3.2 物料需求计划的主要输入数据 物料需求计划准确生成的前提和关键是要建立完整、可靠且可执行的基础输入数据。这些数据是至关重要且相辅相成的，缺少任意一项物料需求计划的计算都将无法进行。 据调查很多企业中物料需求计划模块出现问题，很大部分原因是基础数据的完备性和准确性得不到保证。基础

11、数据包括主生产计划、BOM、工艺路线、库存信息和工厂日历。限于本课题的研究和实验条件，所有基础数据信息均通过原始创建的方式输入数据库系统，然后通过访问数据库提取信息，在企业中，基础数据可以通过别的系统，如产品数据管理系统导入物料需求计划运算模块，满足物料需求计划运算的需求。3.2.1 主生产计划主生产计划MPS（Master Production Schedule）是MRP系统中一个重要的计划层次，也是物料需求计划的主要输入信息之一。它根据客户合同和预测，把销售与运作规划中的产品生产进度具体化，成为展开MRP与CRP运算的主要依据，为进一步细化的物料需求计划增加了实施的可靠性，起到了宏观规划向

12、微观规划过渡的承上启下作用。 3.2.2 物料清单BOM最早是作为可被计算机识别的产品结构而出现的。MRP系统中，BOM是各个功能模块之间进行数据交换的纽带，也是MRP系统最重要的数据来源，在MRP系统中BOM的定义则会根据部门的不同而有不同。产品整个生产过程要经过工程设计、工艺制造设计和生产制造3个阶段，因此在生产制造领域相应这3个过程中，根据应用侧重点的不同，BOM所包含的内容也有所差异。 3.2.3 工艺路线工艺路线（Routing）主要说明物料实际加工和装配的工序顺序、每道工序占用的工作中心、各项时间定额（如准备时间、加工时间和传送时间）及外协工序的时间和费用等。 在工艺路线文件中设置

13、了如下字段内容：物料编号、工序编号、工序名称、工作中心编号、工作中心名称、准备时间、加工时间、移动时间、总工时、设备数量、外协费用等。 3.2.4 库存信息企业中，库存是生产过程中的重要组成部分，主要功能是在供和需之间建立缓冲，当企业的生产能力达不到用户的需求时，库存可以有效地缓和这一矛盾。在物料需求计划系统中，同样处处离不开库存的影响，物料需求计划中设计的数量计算量，除了毛需求是由订单中产品数量经 MRP 运算直接得出以外，计算其他计算量都必须考虑库存，不准确的库存记录信息，首先会使“净需求”得到错误的计算结果，进而会导致其他计算量的错误，造成整个物料需求计划失效。根据 MRP 算法原理的使

14、用需求，库存信息必须考虑以下一些信息，包括：仓库现有库存量、计划入库量（计划到货量）、已分配量（已下达订单所占用的已分配量）、预计可用库存量和安全库存量。 3.2.5 工厂日历 物料需求计划是产品各物料在时间轴上的进度计划，因此在生成计划时，必须有一个记录时间的数据文件。用工厂日历的形式表示用于编制计划的特殊形式的日历，连续地给出有效的实际工作日天数的工作日编号。在设计时的处理方法如下：工厂日历中除去工厂休息日、节假日、计划停工日或其他制定的不生产日，即为工厂有效工作日，并以天的形式作为编排物料需求计划开工与完工时用的时间单位。从订单数据库中得到产品的交货日期之后，根据各零部件的提前期计算得出

15、各个物料的交货日期，再在搜索BOM获取物料的提前期的基础上，读取日历信息，如在从交货日期往前推提前期天数时，遇到休息日，则应将投产日期再往前推休息日的天数，得出最终的投产日期。3.3 物料需求计划计算原理 本论文研究的MRP算法是按产品对每一零部件或原材料在 BOM 中的层次结构，从最高层次开始逐层分解，即从零层次（产品级）开始，按照递归方法生成产品结构树分解节点的顺序，分别计算每个零部件在各计划期内的毛需求量、净需求量、计划收到订货量、计划下达订货量以及期末预计库存量等。 在生成产品结构树算法的基础上，生成该节点之后，读取物料需求计划基础数据库信息，生成计划的各计算量，这是产品中不存在不同父

16、部件具有相同子部件的情况时，采取的处理方法；若产品存在不同父部件具有相同零部件时的情况时，当分解的层次不是该物料的低层码时，先暂时保存毛需求量的计算结果，当分解的层次为该物料的低层码时，将之前存储的所有的该物料的毛需求与本层毛需求量累加，作为该物料总的毛需求，再以此时的毛需求结果为依据，计算该物料在该层的其他计算量。计算生成所有物料，在所有层次的所有计算量之后，以物料需求计划报表的形式显示所有物料的计划量。 在计算出各物料的需求数量之后，下一步，要计算各物料的开工时间和完工时间。从主生产计划数据表中获取产品的交货日期之后，在产品结构树的基础上，用该物料的交货日期减去最小批量下该物料的提前期，从产品的交货日期倒退计算得出该物料下级物料的交货期，再根据本物料的交货日期减去该批量下的提前期，得出该物料的开工日期。根据递归生成树节点的顺序逐个计算物料的时间量，直至所有物料均计算完毕。 算法流程如图2所示： 图2 MRP的算法流程图 4 总结 本文首先对物料需求计划的原理进行了分析，然后研究了生成物料需求计划的基础数据信息包括：主生产计划、BOM、工艺路线、库存信息和工厂日历的内容设计和创建方法，并在此基础上，对物料需求计划算法原理进行研究。目前，物料需求计划系统虽然在理论上较为成熟，但是，由于系统中许多理论还与生产实际处于脱节状态，在生产实际中的应用