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第八章 主生产计划——企业运营的核心

第三节 计划物料清单

8.3.1  为什么需要计划物料清单

    在有些情况下,例如对计时沙漏结构和倒金字塔形结构的产品,确定最终产品的主生产计划并非一件简单的事情。

    我们曾经讨论过,对于这两种结构在产品以下的层次上做主生产计划是更为有效的。此时,主生产计划员必须首先确定主生产计划物料的预测需求。这就需要一种技术,把市场部门提供的关于产品族的预测或生产规划转换成主生产计划物料的需求预测。这就需要用到计划物料清单。

    计划物料清单基于以下概念:

    (1) 在产品以下的层次上做主生产计划或许更有效。

    (2) 基于对产品的预测,使用物料清单可以实现关于主生产计划物料的预测。

    (3) 做主生产计划所需要的时间和所计划的物料项目数量成正比。

    当在产品以下的层次上做主生产计划时,主生产计划员在他们的工作中也可以使用类似于MRP需求展开的过程来确定主生产计划物料的需求。所不同的是,物料需求计划员使用的是普通的物料清单,而主生产计划员使用的是计划物料清单。所以,计划物料清单是主生产计划员的工具,它的作用如下:

    (1) 把对最终产品或产品族的预测转化为MPS物料的预测。

    (2) 通过减少MPS物料的数量来减少主生产计划员的工作。

    (3) 节省主生产计划的成本。

    (4) 可以方便地检查客户订单所要求的选项的可用性,从而为客户提供更好的服务。

    (5) 确保MRP模块得到所需物料的需求信息(准确的时间和准确的数量)。

    构造和维护这些清单是主生产计划员的责任。计划物料清单和普通物料清单有以下区别:

    (1) 计划物料清单包含基于历史统计数据的百分比关系,所以也称为百分比清单。

    (2) 计划物料清单把物料按某种方式分组表示,这种表示仅仅为了计划的方便而不是为了设计和生产制造产品。

    (3) 计划物料清单中的数字,仅仅为了计划的方便而不是为了设计和生产制造产品。

8.3.2  物料清单中的虚项

    虚项是构造计划物料清单的基本元素,是简化物料清单的一种工具。它使得物料清单既能够反映产品的制造方法,又有助于简化预测和计划的过程,从而能够满足各种不同用户的需求。

    下面讨论使用虚项的几种情况。

    1. 标识通常不入库,但偶尔入库的物料项目

    例如,在电机生产厂,电机最终在装配线上完成。装配工在装配线上把各种子装配件装配在一起。同时,在子装配线上,装配工装配着线圈、开关等子装配件。

    线圈和开关等子装配件很快消耗在最终装配过程中,成为父项的一部分,作为独立形态的存在,仅仅是一个瞬间的事情,所以通常没有入库的必要。换言之,不应当把它们送入仓库、登记入账,再立即取出并销账,然后再送到装配线上。因为这既增加了不必要的工作,又不反映实际的生产过程。由于不入库,所以没有必要用物料代码来识别这些瞬时存在的子装配件。

    但是也有例外。有时在电机生产过后,有剩余的线圈或开关等子装配件。这可能是由于有些机壳不合格,使产品减少了10%,或者为了补偿损耗率,而多生产了一些线圈或开关等子装配件,但却没有出现那么多的损耗。于是出现了一个难题:这些子装配件没有物料代码,如何用ERP系统来控制它们?把它们拆成原来的零件或原材料再送回库房?太可惜了。把它们暂时堆在装配工身旁,让他们记着下次再用?这样可能会越堆越多,而且脱离了ERP系统的控制。

    最好的办法是把这些子装配件送入库房,下次生产电机时再取出来使用。这样一来,就必须识别这些子装配件,为它们分配物料代码,并且编入物料清单中。但是它们的确又不同于普通的物料。为了使ERP系统能够以不同的逻辑来处理这些子装配件,所以把它们标记为虚项。

    这种瞬时子装配件的出现也会由客户退货引起。拆开所退回的产品,某些子装配件,如线圈、开关等,还是好的,还可以用。于是也应当将它们置于ERP系统的控制之下,按虚项来处理。

    2. 标识一组不可能装配在一起的零件,以使得物料清单的结构更清晰

    在产品结构的第1层上,有许多零散的小零件,这些小零件常常是那些把产品部件装配在一起的连接件,如螺栓、螺母、垫圈等等。此外,还有产品说明书、保修单等文档资料。当我们买一台洗衣机的时候,就会遇到这种情况。在产品结构上,这些小零件和文档资料与产品主要部件处于同样的层次。但是,为了物料清单的结构更清晰,常常把这些小零件和文档资料放在一个虚拟的袋子中,把它们作为一个整体,同时给这个袋子分配一个物料代码,作为虚项来处理。

    3. 标识一种预测和主生产计划处理的对象

    虚项用来标识一种预测和主生产计划处理的对象的应用,出现在模块化物料清单的构造中。当产品具有多个可选特征时,由于可选特征的组合,最终产品的种类可能会成千上万。此时,对为数如此众多的最终产品进行预测和计划往往都是不可能的。解决这个问题的一个方法是以可选特征而不是以最终产品作为预测和主生产计划的对象,使预测和计划的项目数极大地减少。但同时,物料清单也必须重构,以支持这种方法。把和某种具体的可选特征相关的零部件划分成一组,分配一个物料代码。由于它们根本不可能装配在一起,所以作为虚项来处理。这样就可以按可选特征对相关的零部件进行预测和计划。

    这为预测、计划和物料清单的维护提供了极大的方便。例如,把所有的公用件放在一起,作为一个虚项。当公用件有变化时,只需修改一份物料清单,即公用件的虚项物料清单,而无须修改成千上万份最终产品的物料清单。

    4. 实现在物料清单中对某种物料的用光替换

    在一种产品的生产经营过程中,由于各种原因,有时要对其某个子项进行替换。有时是由于法律禁止某项物料的使用,如在食品或药品行业会有这种情况;有时是企业自身为了改善产品质量或降低产品成本而采用某种新物料。

    如果物料的替换需要立即执行,则立即在物料清单中删除原物料且增加新物料即可。如果指定了替换日期,则可把新物料和旧物料都作为子项写入物料清单中,并通过子项的生效日期和失效日期来控制新旧两种物料在物料清单中的有效性。具体说来,以指定的物料替换日期作为旧物料的失效日期和新物料的生效日期即可。

    但是,有时采用的替换策略是,先把旧物料用光,一旦旧物料用光,就替换使用新物料。此时自然可以采用人工方式每日监控旧物料的使用情况,一旦用光,立即修改物料清单。这是一种很累的工作方式。使用虚项可以为实现这种策略提供方便,只需要把旧物料在物料清单中的子项类型指定为虚项,而把新物料指定为旧物料的子项,就可以实现一旦旧物料用光,就用新物料来替换旧物料的策略。

    要把虚项像其他子项一样加到物料清单中。它可以出现在物料清单的任何层次上,但是需要采用特殊的处理方法。

    当把虚项添加到主生产计划以下的层次上时,应采用以下步骤:

    (1) 在把虚项加入物料清单时,要指明其子项类型为虚项。

    (2) 置提前期为零,订货策略为按需订货(lot for lot)。

    (3) 当进行物料需求计划展开时,如果虚项的库存余额为零,则越过该虚项直接计算其下属物料项目的需求;如果虚项的库存不为零,则先用毛需求减去库存余额,求得净需求,再展开其子项的需求。所以,不会对虚项产生生产订单。

    虚项一般不出现在领料单上,除非其库存余额大于零。所以, 在大多数情况下,出现在物料清单上的仅仅是它的子项。这也正是使用虚项可以实现用光替换策略的原因。

    当虚项作为主生产计划的对象时,则按上述步骤(1)和(2)来处理。

    下面给出一个利用虚项技术实现在物料清单中对某种物料用光替换的例子。

    【例8.2】某公司产品X的物料清单如图8.5所示。

    该公司发现,如果把产品X的子项C换成D,那么不但产品成本会降低,而且产品质量还会提高。在这种情况下,当然应当把C换成D。但是,市场对于产品X的当前结构是完全接受的,没有人认为子项C有什么不好,而且,公司里还有物料C的库存。于是,应当把C用光,再在产品X的结构中将C换成D。利用虚项技术,可以在产品X的结构中将C的子项类型定义为虚项,再把物料D 作为C的子项,如图8.6所示。那么,由上述的步骤(3),就可以很方便地实现对物料C的用光替换,即在物料C用光时立即在产品X的结构中将其替换为D。

图8.5 产品X的物料清单  

图8.5 产品X的物料清单

 图8.6  利用虚项技术实现对物料C的用光替换

图8.6  利用虚项技术实现对物料C的用光替换

8.3.3  产品族物料清单

    产品族物料清单,也称为预测物料清单或百分比清单,用于把产品族的预测分解为产品族中各个产品的预测。

    图8.7给出了一个产品族物料清单的例子。其中,已经对圆珠笔产品族作出了预测,圆珠笔产品族由三种产品组成,即普通圆珠笔、中档圆珠笔和高档圆珠笔。根据历史数据,计划员确定,市场对圆珠笔的需求有50%是普通圆珠笔,20%是中档圆珠笔,30%是高档圆珠笔。在产品族物料清单中显示了这些百分比。假定对圆珠笔产品族在某个特定时区的预测是300支,那么计划员将通过产品族物料清单得到每种圆珠笔的需求预测如下:

    普通圆珠笔 = 50%×300 = 150 支

    中档圆珠笔 = 20%×300 = 60 支

    高档圆珠笔 = 30%×300 = 90支

    这里,使用产品族物料清单对产品族的需求做了展开,这个展开过程类似于MRP的需求展开过程,目的是把对于产品族的总的预测分解到具体的产品中。在产品族物料清单中,所有产品的百分比之和应当等于100%。

 图8.7  产品族物料清单

图8.7  产品族物料清单

8.3.4  模块化物料清单

    当在最终产品以下的层次上做主生产计划时,则使用模块化物料清单,也称为公用件和选项物料清单。

    有些公司生产的产品和选项密切相关。在这种情况下,模块化物料清单非常有用。这种物料清单组织公用件和选项的方式,可以使所要预测和计划的项目数极大地减少。

    下面我们考虑一个使用模块化物料清单的例子。某公司生产的个人计算机系统有两种不同的配置,普通型配置包括液晶显示器、激光打印机和两个磁盘驱动器,经济型配置包括普通显示器、点阵打印机和一个磁盘驱动器。

    图8.8表示了个人计算机系统的模块化物料清单。首先,由历史数据可知,40%的个人计算机系统是经济型配置, 60%的个人计算机系统是普通型配置。两种不同配置的计算机系统有一些公用件,例如键盘、内存储器、连接线。图中“基本计算机系统”的名称之下,列出公用件,即键盘、内存储器和连接线。在“普通型配置”的名称之下所列出的是液晶显示器、激光打印机和两个磁盘驱动器;在“经济型配置”的名称之下所列出的是普通显示器、点阵打印机和一个磁盘驱动器。

    “基本计算机系统”并不表示一个能够被构造的产品部件,而是一个虚项。所列出的子项要在总装阶段才会装配在一起。同样,“普通型配置”和“经济型配置”也不表示一个能够被构造的产品部件,它们也都是虚项,只是表示了客户订单的一种选择。仅仅在总装配阶段,所列出的子项才会和公用件装配在一起,形成产品。

    这样,对于“个人计算机系统”这个产品族的预测可以通过上述的模块化物料清单分解为对“基本计算机系统”、“经济型配置”和“普通型配置”三个模块的预测。然后,主生产计划员仅对这三个模块做计划就可以了。

    模块化物料清单中的数据也是基于历史数据。和百分比清单不同的是,它所使用的各个数字之和不等于100%。

 图8.8  个人计算机系统的模块化物料清单

图8.8  个人计算机系统的模块化物料清单

8.3.5  物料清单的重构

    如果市场允许企业在接到客户订单之后才开始采购和组织生产,那么情况是简单的。如果采购、生产和装配的过程需要28周,而且客户愿意等待,那么,即使企业有成千上万种变型产品也没有问题:在得到客户订单之后,开始采购物料,然后组织生产和装配,28周之后向客户交货、双方皆大欢喜。

    但是,在激烈的竞争中,客户可能希望20周、10周,甚至10天交货。为了赢得竞争,必须按客户要求的提前期,而不是按自己希望的提前期来生产产品。于是,在激烈的市场竞争环境中,缩短对客户的交货提前期是非常重要的。在面向订单生产和面向订单装配的企业中,往往需要重构物料清单,以适应缩短交货提前期的要求。

    在面向订单生产的企业中,尤其是在产品有诸多可选特征的企业中,通过可选特征的组合数来表示的产品数将是十分庞大的,以致对这些产品进行预测和计划是不现实的。而且,要对每种产品建立物料清单,文件也会太大,将会因存储和维护费用过高而产生困难。于是,不得不重构物料清单,通过模块化物料清单来解决所面临的问题。我们用如下的例子(文献[15],有改动)来说明。

    【例8.3】 某企业生产的农用拖拉机有如下可选特征:

     【例8.3】 某企业生产的农用拖拉机有如下可选特征:

    根据这些可选特征的组合数,这个企业所生产的农用拖拉机共有

    3×3×2×2×2×2×2×2×3×2×2=6 912种

    但是在产品的生命周期中,在6 912种可能的产品中,大部分或许永远不会销售出去。因此,永远也不会用到它们的物料清单,而且设计改进和工程技术方面的变化都会增加另外一些物料清单。例如:假设上述拖拉机中只有一种挡泥板,如果工程师们又设计出另一种挡泥板,那么可选特征的组合数就会增加一倍。这就意味着必须有另外6 912份物料清单增加到文件中去。

    如果这个企业每月生产300台拖拉机,那么从6 912种可能的产品结构中选择哪300台作为某一个月的预测呢?这是非常难以确定的。

    要解决这个问题,可以对高层次的组件,如行走机构、传动机构、驾驶盘等等,按可选特征分别进行预测,而不去预测最终产品,并把这些预测作为主生计划的输入。

    上述例子中,所有可选特征共25种。这个数字远比前面提到的6 912要小得多。而且,如果设计者又增加了一种特殊的挡泥板,也只是增加一份物料清单,而不是把物料清单数目加倍。

    应用模块化物料清单的好处,可以概括如下:

    (1) 缩短交货提前期,更快地对客户需求作出响应。

    (2) 减少预测项目数和主生产计划项目数。

    (3) 降低成本。模块化物料清单易于维护,从而减少维护成本。由于预测的准确性提高,使得能够减少库存,从而减少库存投资。

    (4) 订单录入速度加快,错误减少。

    构造模块化物料清单的步骤如下:

    1. 划分产品族

    如上述农用拖拉机构成一个产品族。

    2. 识别可选特征 

    如上述农用拖拉机共有25种可选特征。

    3. 按照与可选特征的相关性,将零部件分组 

    我们用一个简化的例子,以便于讨论。假定拖拉机只有两个可选项目,即传动机构和驾驶盘,其他都是公用件。每种可选项目都有两种选择,即传动机构可有手工排档和自动排档两种选择,而驾驶盘可有机械式和电动式两种选择。于是有4种产品。在图8.9中表示了这4种产品的单层物料清单。

 图8.9  4种拖拉机的单层物料清单(文献[15])

图8.9  4种拖拉机的单层物料清单(文献[15])

    在产品结构中,最终产品号12-4010等等处于第0层,而第1层的A13、C41等代表一些组件。为了重构这些物料清单,就要分析比较第1层上的组件,然后按与可选特征的相关性将这些组件分组。可以发现,第一份物料清单上的第1个组件项A13是所有机型所通用的,因此应该把它归到通用件那一组中去。下一组件项,C41只用于手动排档机械式驾驶盘和手动排档电动式驾驶盘这种组合的机型中,而不用于自动传动机构的机型中。这就表示C41只用于手动排档的机型。接下去的组件项,L40是仅与机械式驾驶盘一起使用的。其余组件项可用同样的方式进行分析并分到相应的组中。

    注意第1种产品的最后一个组件D14,对这些分组中的任何一个都不适合。类似的还有H23、J39和N44。当4份物料清单中的第1层组件按相关的可选特征分组之后,剩下未被分组的组件D14、H23、J39和N44,因为它们中的每一个都只和1种产品有关,所以必须对这些组件本身作进一步的分解,如图8.10所示。然后,对第2层项目按相关的可选特征分组。最终的分组结果如图8.11所示。

 图8.10  第一层组件的单层物料清单(文献[15])

图8.10  第一层组件的单层物料清单(文献[15])

 图8.11  分组的结果(文献[15],有改动)

图8.11  分组的结果(文献[15],有改动)

    在这个例子中,全部靠分解和归类的方法解决了问题。但是,如果组件D14、H23等都没有下属组件而是单一的零件,那就不可能对它们向下分解。类似这样的情况,如果可能的话,就应当重新设计,使其成为通用件。

    4. 生成主物料清单

    现在,我们已经按相关的可选特征将零部件划分组。对每一组零部件分配一个物料代码,生成一个虚项。例如,对公用件组赋予一个代码C100等等。

    然后,为农用拖拉机产品族生成一份主物料清单。主物料清单是企业关于农用拖拉机的数据库,其中包括所有的虚项和所有的零部件,换言之,只有常规意义上物料清单的第0层上的产品不再保留,而第1层以及第1层以下各层的物料均被保留下来。

    有了主物料清单,其他各种物料清单,如生产物料清单、计划物料清单、最终装配清单等都可以从中导出。

    5. 生成模块化物料清单

    为了实现将对可选特征的预测和实际需求转化成对具体零件的需求,还必须为图8.9中的各项可选特征确定百分比,即生成模块化物料清单。

    根据销售历史可知,25%的客户选择手动排档,75%的客户选择自动排档;20%选择机械驾驶盘,80%选择电动驾驶盘。公用件对应的百分比是100%。为了生成模块化物料清单,可把农用拖拉机产品族作为父项,把手动排档、自动排档、机械驾驶盘、电动驾驶盘等可选特征作为子项(子项类型为虚项)来构造物料清单,并指明各子项对应的百分比,如图8.12 所示。

 图8.12  模块化物料清单

图8.12  模块化物料清单

    至此,需求预测问题已变得很容易解决。我们只需预测农用拖拉机这个产品族的总需求,然后通过各可选特征对应的百分比,即可确定最终装配需要的零件和数量,而无须对特定的产品进行预测。

    例如,预测未来某一个月要售出100台农用拖拉机,那么通过模块化物料清单可知,需要公用件100套,以“手工排挡”为标识的零部件25套,以“自动排挡”为标识的零部件75套,以“机械驾驶盘”为标识的零部件20套,以“电动驾驶盘”为标识的零部件80套。通过这种方式,把100台拖拉机的预测转化成零部件的需求。

    6. 生成最终产品的物料清单

    当接到一份客户订单时,可以通过模块化物料清单得到具体产品的物料清单。这项任务是在订单录入的过程中实现的。

    例如,接到一份农用拖拉机的客户订单,要求手工排档和机械驾驶盘,那么通过图8.10所示的模块化物料清单可以得到A13、F28、C41、P24、L40、B88、E10、R38等8个子项物料。又由于在主物料清单中保存了D14的物料清单,所以,可以从P24和R38得到D14。于是得到了农用拖拉机12-4010的全部子项。通过最终装配,得到农用拖拉机产品12-4010。

    在这份客户订单完成之前,这份物料清单处于活动状态。一旦产品发运出去,这份物料清单则应存入档案文件备查。