生产规划控制作业流程分析

1、宮大川 博士中原大學工業工程系(所)教授生產規劃控制綱要環境變化與發展MTO/BTO、MTS/BTS、ATO/CTO供應鏈訂單管理系統需求管理MPS、 MRP、 JIT產能規劃生產活動控制排程與派工範例生產作業流程分析結論環境變化與發展供應鏈環境以快取勝團對與團隊的對抗資訊透通亞洲主要國家經濟成長狀況(1991-2001)1999年及2000年全球經濟成長率 單位：%項 目1999年2000年全球3.04.2美國4.25.0日本0.81.7西歐/歐元國家2.23.4資料來源：WEFA, Executive Summary：World Outlook, Second Quarter, 2001。

2、北美、歐盟、亞洲之間貿易量(1990/2000)NAFTANAFTA總計各國之間 20001,214,233 2,821,485214,394 1,289,000(17.7%) (45.7%)EUEU總計各國之間 20002,796,688 4,593,2271,828,923 2,759,870(65.4%) (60.1%)ASIAASIA總計各國之間 20001,564,467 3,674,988503,189 1,533,982(32.2%) (41.7%) 2000114,228 245,384(4.1%) (5.3%) 2000124,232 205,783(10.2%) (7.3%

3、) 2000473,793 529,145(30.2%) (14.4%) 2000203,781 270,111(16.7%) (9.6%) 200074,282 142,504(2.6%) (3.1%) 2000116,721 250,918(7.5%) (6.8%)單位:百萬美元1998年至2000年兩岸經貿往來概況 單位：百萬美元；% 年別項目1998年1999年2000年出口進口出口進口出口進口大陸對台灣3,870（2.11）16,630（11.86）3,950（2.03）19,528（11.78）5,040（2.02）25,494（11.33）台灣對大陸835（0.75）4,111（

4、3.93）2,537（2.09）4,526（4.09）4,220（2.84）6,223（4.44）台灣對大陸（含香港）25,646（23.19）6,062（5.79）28,552（23.48）6,618（5.98）36,545（24.63）8,558（6.11）註：括弧中為占出（進）口的比率。資料來源：1.財政部，中華民國台灣地區進出口貿易統計月報，2001年2月。2.中國海關統計。過去十年來的改變International and globalization of business activities國際化全球化企業活動Growth of competition and increasin

5、g concentration 整合分工More customer orientation (design to customerdesign by customer)顧客導向、由顧客設計產品Improved productivity resulting from Business process reengineering 企業流程再造Rising significance of IT and logistics重視資訊技術與運籌管理Global Supply Chain 全球供應鏈示意圖Cross Company, Cross Boarder, within Business Units工

6、廠配銷中心客戶協力廠總部企業電子供應鏈流程管理模式範例銀行VMI ：Vendor Managed Inventory，由供應商為客戶主動補貨供給確認生產計劃MRP付款委外供應商出貨通知生產$貨出貨通知貨VMI客戶Hubs需求預測供給狀況需求預測VMIHub倉儲資訊技術的沿革Collaboration協同合作Re-engineering企業再造Integration工業自動化Automation自動化工業Supply chain integrationLeverage eCommerceas a key competitive weaponRapid reconfigurationand int

7、egrationIntegrated ERPExternal integration (EDI, etc)MRP IIInitial ERP developmentsSystems integrationMRPOptimisation of individual functions1970s 1980s 1990s 2000SAP資訊於我的啟示Data integration資料整合Data analysis and then Information management資料分析及資訊管理Information must be able to support different levels

8、decision-making資訊應能支援各階之決策.製造業的問題範例預測困難 前置時間短、交貨急迫 設計變更難以控制 相關活動協調困難 生產排程經常變動 對於生產排程表的改變回應不良製造現場生產進度不明 製造現場績效衡量困難 製造成本不正確 缺乏管理決策所需資訊 供應商交期難以控制 供應商品質不穩定 產業在快速變動環境下所面臨的問題與目標短 的產 品生命週期多 樣 化產 品品 質要 求企 業 環 境適 時交 貨降 低成 本快 速應變能力委外廠商原料廠商原料倉裝插/加工測試半成品現場儲區自製排程最後組合製 造 業 (以加工、組裝業為例）裝配成品倉加工外包裝配客戶原料中心製造中心半成品中心裝配中

9、心成品中心供應鏈(Supply Chain)國 際 化人 工 成本 提 高全球供應與 分 工匯率問題市場需求的不確定擴 大 生產 規 模品 質 的問 題成本追蹤高 存 貨現場生產狀況難控制華茂科技改善循環圖Less Inventory in theSupply chainReduceLead timeRelaxed BullwhipEffectLess PipelineInventoryReduce SchedulingUncertaintyBetter On-timeDelivery/CustomerServiceFewer Mtl Shortage /Unexpected SetupRed

10、uce Forecast ErrorLess Safety Stock降低排程不確定性減少物料短缺及非預期的設置較佳達交和客戶服務降低預測錯誤低安全庫存鬆弛長鞭效應減少管路存量減少供應鏈內存量減少前置時間庫存準備作業批量前置時間產品出貨頻率預測正確性計劃正確性排程穩定性製程和人員的彈性紙上作業材料搬運移動距離運輸成本產品及製程品質與其他部門的溝通與供應商的溝通與客戶的溝通供應商數目預防維護強迫帶來零件數目改善作業相關圖(二)範例MTO vs. MTO vs. ATO/CTO生產接單方式訂單生產(Make-to-Order, MTO; Build-to-Order, BTO)：在收到顧客的訂單後

11、，才進行產品的生產。最終產品通常包含標準項目和針對顧客需求特別設計的項目。接單組裝(Assemble-to-Order, ATO; Configuration-to-Order, CTO)：關鍵零組件根據客戶需求預測，事先計劃、採購、生產、並儲存在倉庫中，在接到客戶訂單時，領出客戶指定的關鍵零組件，組裝成最終完成品。 計劃生產(Make-to-Stock, MTS; Build-to-Stock, BTS)：在客戶訂單抵達前，產品就已事前生產完成，接到客戶訂單後直接從倉庫出貨。接單設計(Engineer-to-Order, ETO)：接到客戶訂單後才展開設計的工作，每張客戶訂單都會產生一套新的

12、件號、材料表、和途程表。ATO與FAS(最終組裝排程)MTOATOMTSControl pointOrder backlogFASForecastProduct levelEnd productEnd to inter-mediate productEnd productCustomer order promisingHigh requirementLow requirementNeed to monitor forecast accuracyLow requirementHigh requirementUse of planning billsYesYesNoNeed to cope wit

13、h design and process uncertaintyHighLowBasis of delivery to customerMake to customer order on timeMake to customer order on timeMake to stock replenishment orderSupply Chain Order Managementvs. Demand Management流程模式在產品供應的過程中，將買方與供應商連結在一起，以達到生產與銷售間產品服務與銷售間產品服務與資訊的快速傳遞產品組合/促銷物流配送需求導向生產自動/及時補貨銷售點/零售商經銷

14、商/物流中心製造/代工商供應商透過不同企業的聯合來提供更好、更快及更 便宜的產品與服務以共同達到顧客的需求創造消費者需求有效資源的整合與應用改善成本組合顧客消費者增加營業額生產力提昇降低營運成本物流/資金流資訊流華茂科技Order Management:Order SplittingOrder RoutingConsider:Capability,Capacity, and Inventory Status需求(規劃)管理主要在彙整企業外部的市場需求，以作為生產規劃擬定長期生產計畫的依據。Demand Management in the Production Planning and Cont

15、rol SystemProduction planningDemandmanagementResourceplanningMPSchedulingFront endMarketplace市集(customers andother demandsources)-Forecasts-OrdersNew Customer Orientation: from Push to Pull Principe顧客導向概念:從推到拉的原則ManufacturerPush 推Pull 拉DemandVendor orientationHigh stock risks in supply chainCustomer

16、 orientationDemand-based replenishment through supply chainWeaker product loyaltyHigh fluctuations in DemandReality of Demand/Supply Gap供應與需求間的間隙QuantityTimeSource: Tom Mc Guffry, Electronic Commerce and Value Chain Management, 1998ConsumerDemandDistributionPlan by Whole SOrders based onRetailers Fo

17、recastProductionPlanManufacturers Sales Forecast 生產計畫客戶需求銷售預測依據經銷商的預測QuantityTimeSource: Tom Mc Guffry, Electronic Commerce and Value Chain Management, 1998ForecastConsumerDemandDemand Planning Sales Plan, orders Advanced Statistical Forecasting Collaboration Consensus Forecasting 協同合作接單機率100%生產可用時間

18、增加MPS and MRPMRP 物料需求規劃歷史Begun around 1960 as computerized approach to purchasing and production scheduling 電腦的到來.Joseph Orlicky, Oliver Wight, and others.APICS launched “MRP Crusade” in 1972 to promote MRP (MRP時代).Production Planning and Control System SchemaProduction planning生產規劃Demand Management

19、需求管理Resource Planning資源規劃MPScheduling主生產排程Detailed material planning 細部物料規劃Material andCapacity plans物料與產能計畫VendorSystems供應商Shop floorSystems廠區Detailed capacityPlanning細部產能規劃Front endEngineBack end製造規劃與控制主體簡圖客戶供應商 MPSMRPCRPRCCP原物料半成品 在製品planningcontrol訂單、預測製令單採購訂單物料流資訊流完成品主生產排程太陽眼鏡組材料主檔件號 品名 LLC 前置時

20、間 在庫量 A 0 1 5 B 太陽眼鏡 1 1 40 C 鏡片 2 2 0 D 腳架 2 3 50 太陽眼鏡組主生產排程Remark: MPS is the demand of end product requested by the sales department. MRP of the materials are derived from MPS.MPS的資料來源客戶訂單銷售預測 廠際調撥配銷倉庫需求MPS的目的協調各單位的活動，尤其是產銷之間的配合。 驅動其他的計劃，如採購、製造 、 人力、 設備、 資金等。 衡量各單位的績效。 調和客戶需求和工廠能力，提供可靠的客戶訂單交期。評估計

21、畫變更的影響。MPS 和 MRPMPS 是MRP最主要的輸入資料。 MRP把MPS中的完成品生產排程轉變成零組件的需求數量及時間 。 MPS是否合理可行決定了MRP 是不是能發揮作用。 MPS和PP (生產規劃)生產規劃是針對產品群或平均產品而作； 而MPS是針對個別完成品而作。 生產規劃是一種總和(體)規劃，通常以月為時段長；而主生產排程通常以週為時段長。 生產規劃的計劃期間較主生產排程長。生產規劃視產能為決策變數；主生產排程則視產能為限制條件 。生產規劃Product family: XPAB: Projected Available Balance預計可用量ItemWeek1234567

22、8GR7885869096100120100MPS9090909090909090APAB250262267271271265255225215GR4850465258607055MPS5454545454545454BPAB150156160168170166160144143GR2830323238444036MPS3636363636363636CPAB100108114118122120112108108MPS250+150+100=50090 x4+54x4+36x4=720MPS 技術(1)需求時柵(Demand Time Fence, DTF): 在DTF之前不能再有新的需求，因

23、為必來不及交貨。 因此MPS只考慮訂單不考慮預測。 MPS的修改必須經過仔細的分析及授權。計劃時柵(Planning Time Fence, PTF): 在DTF和PTF之間，新的訂單還是會進來，若某期預測大於訂單，表示尚有訂單會進來，MPS考慮預測量；若訂單大於預測，表示預測低估，MPS取訂單量。在PTF之後，MPS只考慮預測量。時柵Now DTF PTF End of Planning HorizonContains frozen customerorders only客戶訂單.Contains orders and forecasts.Customer ordersreplace for

24、ecastQuantities客戶訂單及預測.Containsforecasts only僅預測.MPS 技術(2)預計可用量 (PAB) 表示若採行MPS建議的行動訊息及計劃訂單，各期期未的預計庫存量。可答應量 (ATP): 在庫量、 在途量及計劃訂單量中，尚未承諾給客戶的部份 。 ATP出現在MPS報表中的第一期及有在途訂單或計畫訂單的時段 。負的ATP扣抵前期的ATP 。最終組裝排程(FAS) FAS在接到客戶訂單後才安排， 考慮到材料及產能限制。 FAS安排從在庫的MPS項目到最終完成品的生產。 在ATO的環境裏，MPS安排完成品組件的生產(即為關鍵零主件而作)，FAS安排可出貨之完成

25、品的生產。 MPS含蓋數月； FAS只含蓋數天或週。 MPS 根據客戶需求預測；FAS根據實際客戶訂單。 需求管理及MPS柵欄 Forecasts Consumed by OrdersCustomer orders客戶訂單Current dateTime in futureCapacityDemand Fence需求時柵Planning fence規劃時柵Frozen凍結期Slushy融化(泥濘)期Liquid流動期Forecast orders預測Make to orderAssembleto orderMake tostockReplacing Forecast with Knowledg

26、eOrdersKnowledgeForecastCurrent dateTime in futureCapacity訂單知識預測產能現在主生產排程員比較實際需求與預測需求，提出預測與MPS的修訂建議。把預測與訂單資料轉成MPS。使MPS能配合出貨與庫存預算、行銷計畫、與管理政策。追蹤MPS階層產品安全庫存的使用、分析MPS項目生產數量和FAS消耗數量之間的差異、將所有的改變資料輸入MPS檔案，以維護MPS。參加MPS會議、安排議程、事先預想問題、備好可能的解決方案、將可能的衝突搬上檯面。評估MPS修訂方案。提供並監控對客戶的交貨承諾。MPS人人責任需求預測是行銷部門的責任，產品排程則由製造部門

27、負責。原材料、在製品、及已完成的零組件庫存責任在製造部門；行銷部門須對完成品的存貨負責。若選用零件高於總成本的某個比例，則行銷部門須負責規劃選用零件的需求，製造部門則根據過去實際用量的統計分析來預測其他零件的需求。工程設計不只考慮到產品功能也要顧及製造的方便性，因此設計工程師須和BOM的使用者合作，取得所需資訊並減少或避免未來的設計變更，以確保MPS能有效執行。財務部門負責提供資金、估算存貨、及提供決策所需成本資料。建立合乎實際的MPS主生產排程是計畫的工具而非執行的工具。它用於協調整合企業各部門的活動，因此各部門都要參與。MPS最好由行銷、製造、設計與財務等部門共同研擬，再經高層管理者修訂。

28、善用粗略產能規劃(RCCP)協助主生產排程員建立一個合乎實際的MPS。MRP 物料需求規(計)劃MRPMRP可用來規劃(物料)資源的未來需求。 主生產排程(MPS)記錄完成品的生產計畫, 驅動各項資源的需求。 材料表(BOM)人力表(BOL)定義完成品與材料或人力的關係. 資源表(BOR)定義BOM中各零件與所需設備產能的關係。 MRP利用BOM將MPS轉成未來各期的材料需求,其中的自製零件再透過BOL及BOR轉成人力及設備需求. 其中,人力及設備需求亦使用相同的MRP邏輯。利用MPS中的完成品總需求及MRP中的採購/外包零件計畫, 可算出未來各期的資金需求。 需求的本質 獨立需求(Indep

29、endent demand) 產品或零件的需求和其他產品或零件的需求並沒有關係，也就是此種產品或零件的需求不會受到其他產品或零件需求的影響。 依賴需求(Dependent demand) 產品或零件的需求是來自其他產品或零件的需求，後者是前者的父件(parent item)，前者是後者的子件(component item)。 MRP Engine DeploymentTime-phasedRequirement recordsMaterial andCapacity plansVendorsystemsShop floorsystemsDetailed capacityplanningDeta

30、iled material planningMaster productionschedulingInventory statusdataBOMRoutingfileMRP輸入資料主生產排程(MPS)：完成品的生產預定量及時間材料表(BOM)：做成一個父件的所有子件庫存狀態：在庫量(on-hand)，在途量(scheduled receipt)，保留量(allocated).材料主檔：件號，前置時間，安全存量，批量法則，最低階碼等工作曆：以時段(time bucket)將連續的時間分成斷續的時間，有以週為單位的(00-99)也有以日為單位的(000-999)AB(qp=1)C(qp=1)D(q

31、p=2)C(qp=2)太陽眼鏡例之產品結構圖MRP 彙總表再論材料需求規劃MPS：件號./需求量/需求日期單階BOM展開，利用計劃訂單發出(POR)計算各期子件的總需求(GR)。利用總需求及可用庫存計算各期的淨需求：淨需求(NR) = 總需求(GR) 可用庫存依據批量法則(LS)及安全時間(ST)決定計劃訂單收料(PORC)。將計劃訂單收料(PORC)往前位移一個前置時間(LT)便可得到計劃訂單發出(POR).產生此項目的MRP報表.如果還有項目待處理材料需求規劃邏輯 保留量發出製令單時，MRP將製令單的量當作在途量(SR)，而不會對其下階子件產生淨需求此時若子件領料單尚未執行領料動作，該部份

32、的子件庫存記為保留量實際領料時，在庫量(OH)及保留量(AL)同時扣除保留量不是可用量，計劃時應從在庫量中剔除，以免少計補充量安全時間由於前置時間會變，因此只能估計其平均值為了讓材料能在使用之前交進來，在前置時間外，加上安全時間安全時間讓計劃訂單發出(POR)及計劃訂單收料(PORC)同時提早，而不是只提早發出訂單用安全時間比加長前置時間較能有效解決遲交問題逾期時段MRP計算過程中，所有日期在第一期以前的資料項目均累計至逾期時段(past-due)正的GR表示應出貨(完工入庫)未出貨(完工入庫)正的SR表示供應商遲交，應收料而未收料正的POR表示需緊急補充材料負的GR、SR、POR可以不必理會

33、PastPart: AOH20AL0LT1ST0SS25PeriodDue123456789101112GR080501006010070100601005010050SR010000000000000POHX40-10-75-35-75-45-75-35-75-25-75-25PABX402525252525252525252525NRX0351006010070100601005010050PORC0351006010070100601005010050POR03510060100701006010050100500欄式MRP報表MRP不安定性高階項目的小改變造成低階項目的大改變。MRP系

34、統做出的排程若經常改變將傷害MRP的可信度。變化的原因：MPS變化、供應商遲交、品質問題、記錄錯誤、意外的異動。降低MRP不安定性的方法與客戶有更好的溝通：改善銷售預測、避免緊急插單、減少MPS的變動。與供應商有更好的溝通：確保交期、改善品質、維持良好關係。更好的資料處理紀律：減少資料錯誤。MRP不安定性的處理-Pegging在MRP計算過程中，溯源檔記錄每一個GR的來源(上階POR或客戶訂單、銷售預測) ，以及每一個POR的來源(該項目的GR)。當POR/PORC依序變成SR(PO/MO)時，原POR的溯源資料記錄轉記為SR(回溯檔的POR代號轉記為SR單號) 。當某SR有問題時，從溯源資料

35、可追蹤到受影響的MPS或客戶訂單，以採取因應措施。可針對特定POR或將時柵(time fence)內的POR設為固定訂單(firmed planned order) ，電腦無法改變它。MRP原本是在PAB不少於SS(Safety Stock)的前題下，算出PORC/POR；FPO使PAB有可能低於SS。當PAB低於SS時，由計劃員決定是否修改計畫。若要修改，可由被設為FPO的POR利用溯源檔追蹤出需修改的項目。MRP不安定性的處理-FPO再生法和淨變法再生法所考慮的GR淨變法所考慮的GR(止於GR沒變之項目)OH、SR變化(止於GR沒變之項目)BOM變化(BOM碼有變之POR重新展開，止於GR

36、沒變之項目)淨變法MRP再生法與淨變法之比較時間觸發的、週期性的。所有的MPS項目都被展開了。每個生效的(active)材料都被利用到。每個項目的庫存和訂單狀態都被重新計算。執行頻率低、每週批次執行。系統自動清除檔案錯誤。資料處理相對比較有效率。產生大量輸出報表。 異動觸發的、連續性的。只有有變動的MPS項目被展開。只有部份BOM被利用到。僅重算與庫存異動有關的產品項目。執行頻率高、每日批次或線上即時執行。維持MRP不斷地最新。MPS修訂後，計劃作業的負荷減到最少。需要更嚴格的紀律。 再生法淨變法產能規劃進水率：負荷Load出水率：產能Capacity在製品庫存水準WIP Inventory產

37、能與負荷相關資源資料途程表(Routing)：製造某項目所需方法的詳細資料.人力表(Bill of Labor)：製造某項目所需之加工、裝配、檢驗人力資源表(Bill of Resource)：製造一單位特定項目或產品族所需關鍵資源的產能列表。產品負荷表(Product Load Profile)：考慮到資源需求前置時間沖銷的資源表。 產能理論產能(Theoretical capacity)：一個製造系統在特定時段內的最大輸出量。評估產能(Rated capacity)：一個資源或系統的預期輸出能力。預算產能(Budgeted capacity)：在特定時段，一個設定財務預算及建立費用攤提率的

38、製造系統，預計生產的產品組合的總量。驗證產能(Demonstrated capacity)：已證明的產能，從真實的作業資料計算而來, 並且通常以平均輸出的標準工時表示。不同階的Capacity Planning長期: Resource planning Rough-cut capacity planning (RCCP)-幾種估算法: capacity planning using overall planning factors (CPOF, 產能規劃總體因素法), capital bills (產能清單法), resource profiles(資源剖析法)中期: Capacity req

39、uirements planning 短期: Finite loading Input/output analysis個案資料：材料表和途程表個案資料: MPSRCCP ：CPOF/產能規劃總體因素法RCCP： capital bills (產能清單法)生產活動控制Production Activity Control Located levelDetailed material planning Material andCapacity plansVendor schedulingAnd follow-upSF schedulingand activity controlDetailed c

40、apacityplanningEngineBack endPurchasingOrder releasePACScope - shopConcept smooth work flow and production along with customer orders satisfaction (due date)Scheduling domain conceptScheduling vs. sequencing vs. loading排程/排序/負荷Induction / routing / dispatching control導入/路程/機器派工、選擇限制理論之DBR控制技術目的：使生產線的瓶頸(constraint)之總產出率(throughput)為最大。鼓(Drum)：由瓶頸決定的生產速率。緩衝(Buffer)：彌補不確定性使瓶頸速率極大。繩(Rope)：從瓶頸到最前製程(gate way operation)的溝通，用以調節投料速度，使瓶頸製程的速率極大。DBR 控制up-stream operationsGate