浅析MRP原理及应用
2011年10月12日
摘要：面向订单的多品种小批量生产的物料需求计划（MRP）对于企业建立一套有效的物料管理与生产计划机制，顺利满足交货期的要求有着十分重要的意义。本文首先对物料需求计划的原理，特别是其基本思想做了简单介绍，其次分析了物料需求计划在生产经营系统的地位和作用，最后举例说明了MRP在永凯APS中的应用及改进。
关键词：MRP MPS 永凯APS
1 引言
物料需求计划(Material Requirements Planning，MRP)是六十年代发展起来的一种计算物料需求量和需求时间的系统。所谓“物料”，泛指原材料、在制品、外购件以及产品。最初，它只是一种需求计算器，是开环的，没有信息反馈，也谈不上控制。后来，从供应商和生产现场取得了信息反馈，形成了闭环MRP (Closed-loop MRP)系统，这时的MRP才成为生产计划与控制系统。
MRP具有广泛的适用性。它不仅适用于多品种小批量生产，而且适用于大量大批生产；不仅适用于制造企业，而且适用于某些非制造企业。不过，MRP的长处在多品种小批量生产的加工装配式企业，得到了最有效的发挥。因此，本文将以多品种小批量生产的加工装配式企业为背景来介绍MRP原理、系统结构以及应用中的有关问题。
2 MRP的原理
加工装配式生产的工艺顺序是：将原材料制成各种毛坯，再将毛坯加工成各种零件，零件组装成部件，最后将零件和部件组装成产品。如果要求按一定的交货时间提供不同数量的各种产品，就必须提前一定时间加工所需数量的各种零件；要加工各种零件，就必须提前一定时间准备所需数量的各种毛坯，直至提前一定时间准备各种原材料。
过去，由于缺乏现代化生产管理的方法与工具，只能采用手工方式编制生产作业计划。随着电子计算机在我国工业企业越来越广泛的应用，MRP目前已经进入我国的一些工业企业。因此研究MRP的原理及方法，无论对于消化国外的MRP软件还是结合本企业的特点自行开发MRP系统，都有十分重要的意义。
1) MRP的基本思想
MRP的基本思想是围绕物料转化组织制造资源，实现按需要准时生产。
如前所述，物质资料的生产是将原材料转化为产品的过程。对于加工装配式生产来说，如果确定了产品出产数量和出产时间，就可按产品的结构确定产品的所有零件和部件的数量，并可按各种零件和部件的生产周期，反推出它们的出产时间和投入时间。物料在转化的过程中，需要不同的制造资源（机器设备、场地、工具、工艺装备、人力和资金等），有了各种物料的投入出产时间和数量，就可以确定对这些制造资源的需要数量和需要时间，这样就可以围绕物料的转化过程来组织制造资源，实现按需要准时生产。
按照MRP的基本思想，从产品销售到原材料采购，从自制零件的加工到外协零件的供应，从工具和工艺装备的准备到设备维修，从人员的安排到资金的筹措与运用，都要围绕MRP的基本思想进行，从而形成一整套新的方法体系，它涉及到企业的每一个部门，每一项活动。因此，我们说，MRP是一种新的生产方式。
MRP按反工艺顺序来确定零部件、毛坯直至原材料的需要数量和需要时间，并不是什么新思想，一般生产管理人员都可能想到。那么，为什么MRP作为一种新的生产方式，只是近二三十年才发展起来呢？
由于现代工业产品的结构极其复杂，一台产品常常由成千上万种零件和部件构成，用手工方法不可能在短期内确定如此众多的零件部件及相应的制造资源的需要数量和需要时间。据报道，在使用电子计算机以前，美国有些公司用手工计算各种零部件的需要数量和时间，一般需要6周到13周时间。人们称这样编制生产作业计划的方式为“季度订货系统”。由于这样制订的计划只能每季度更新一次，计划不可能很细、很准，而且计划的应变性很差。
由于企业处于不断变化的环境之中，实际情况必然偏离计划的要求，其原因可能是对产品的需求预测不准确，引起产品的交货时间和交货数量的改变；也可能是外协件、外购件和原材料的供应不及时；还可能是其它一些偶然因素，如出废品，设备故障，工人缺勤等等，使生产不能按计划进行。
当计划与实际执行情况已经出现了较大偏差，通过主观努力已不可能达到计划的要求，或者计划本身不能完全反映市场需求时，必须修改计划。但是修改计划和制订计划一样费事，计划制订得越细致，修改计划的工作量就越大，越困难。而且，修订计划要求在很短的时间内完成，否则，修订的计划跟不上变化。显然，不使用电子计算机，单靠手工方式是无法及时对计划作出修改和调整的。MRP的出现，是电子计算机应用于生产管理的结果。
2) 为什么要围绕物料转化组织准时生产？
在生产过程中，物料不断地改变其形态和性质。从原材料逐步转变为产品，企业很大一部分流动资金被物料占用。同时，企业的固定资金主要为设备所占有。因此，管好设备和物料，对于提高企业的经济效益有举足轻重的作用。
是以物料为中心来组织生产，还是以设备为中心来组织生产，代表了两种不同的指导思想。以物料为中心组织生产体现了为顾客服务的宗旨。物料的最终形态是产品，它是顾客所需要的东西，物料的转化最终是为了提供使顾客满意的产品。因此围绕物料转化组织生产是按需定产思想的体现。以设备为中心组织生产，即有什么样的设备生产什么样的产品，是以产定销思想的体现。以物料为中心来组织生产，要求一切制造资源围绕物料转。
要生产什么样的产品，决定了需要什么样的设备和工具，决定需要什么样的人员。以物料为中心可以把企业内各种活动有目的地组织起来。比如，某工艺装备是为满足某零件的某道工序的加工要求而设计制造的，该工艺装备应该在该零件的那道工序开始进行时提供，既不能早，也不能迟。以设备或其它制造资源为中心组织生产，则会陷入盲目性。比如导致追求所有设备的满负荷，追求每个人每时每刻必须有活干，等等。
既然最终是要按期给顾客提供合格的产品，在围绕物料转化组织生产的过程中，上道工序应该按下道工序的要求进行生产，前一生产阶段应该为后一生产阶段服务，而不是相反。MRP正是按这样的方式来完成各种生产作业计划的编制的。
为什么要按后一生产阶段，后一道工序的要求组织准时生产呢？因为准时生产是最经济的，它既消除了误期完工，又消除了提前完工。误期完工影响生产进度，是很容易被认识到的。那么，提前完工好不好呢？很多人认为提前完工好，是应该支持与鼓励的。其实，提前完工和误期完工一样，浪费了资源，也影响了生产，是应该否定的。
3 MRP的地位和作用
企业的最高层领导确定企业的经营战略与目标，确定全面安排本企业生产经营活动的企业经营计划。然后，根据预测和工厂当前资源条件确定年度和季度生产计划。在确定生产计划的过程中，要进行任务与能力平衡。这种平衡是粗略的，是以假定产品或代表产品为计划单位核算的。
图1 MRP在生产经营系统中的地位
将生产计划细化到具体产品，明确每种产品的出产数量与出产时间，就得到产品出产预计划。确定产品出产预计划时，要进行粗略能力平衡然后变成产品出产计划。MRP中的产品出产计划与我国企业通常的产品出产计划有区别。后者一般以月为计划的时间单位，不符合MRP的需要。按MRP的需求，应转化为以周为时间单位。MRP中的产品出产计划，国外一般称为主生产作业计划(Master Production Schedule，MPS)。它是MRP系统的主要输入。这里说的MRP系统，指的是仅涉及物料需求的基本MRP系统，它是MRP的核心部分。除了产品出产计划之外，MRP系统的另外两项输入为产品结构文件和库存状态文件。
经过MRP程序的处理，将产品出产计划转化为自制件投入出产计划和外购件需求计划。自制件投入出产计划是一种生产作业计划，它规定了构成产品的每个零件的投入和出产的时间及数量，使各个生产阶段互相衔接，准时地进行。外购件的需求计划规定了每种外购零部件和原材料的需要时间及数量。
由自制件投入出产计划可计算出对每一工作地的能力需求，从而得出能力需求计划。如果生产能力得不到充分利用或者负荷超过能力，则可采取调节办法，如加班加点，调整人力与设备、转外协等。如果调整行不通，则将信息反馈到编制产品出产计划模块，对该计划作出调整。当任务与能力基本上平衡后，各车间可按自制件投入出产计划编制车间生产作业计划。车间生产作业计划的实施情况要通过车间作业统计得到。由统计发现实际与计划的偏离，通过修改计划或采用调度方法纠正这种偏离，实行生产控制。从实际生产中得到的反馈信息可用来调整车间生产作业计划与能力需求计划，从而使计划具有应变性。
按照外购件需求计划，按时向供货单位提出订货。提出订货后，不断从供货单位得到信息，连同生产过程中零部件的完工信息，一起输送到库存状态文件中。
4 永凯APS对MRP的改进及实现
传统的MRP通常将物料需求与工厂的生产能力分开考虑，即先依据产品结构文件（Bill of Material，BOM）对订单进行展开，得到订单的物料需求计划，再对依据工厂的生产能力对物料需求计划进行能力验证，如果计划不可行，则进行产能调整或需求调整，并循环该过程直到需求与能力相匹配，因此所得的物料需求计划可靠性较差。而永凯APS是在订单展开过程中将物料需求计划与资源能力验证同步考虑，一方面使得计算时间短；另一方面物料需求计划与生产能力相匹配，从而使得物料需求计划的可靠性和可执行性更强。
图2 永凯APS的MRP结构
图2 永凯APS的MRP计算结果
5 结论
在需求变化日新月异、企业间竞争日趋激烈的环境下，快速高效调配资源，响应客户需求，是企业谋求生存与发展必须具备的能力。本文简要介绍了MRP的基本原理和思想，并分析了在新的市场竞争中传统MRP存在的不足，介绍了永凯APS对MRP改进及实现，以使其在企业资源配置中更有效的发挥作用。
