7.2.1　MRP

MRP是物料需求计划(Material Requirements Planning)的简称。它是第一代的生产管理系统，大约出现在20世纪70年代，主要用以解决生产中所需要的物料计划问题。“物料”一词是指为了产品出厂需要列入计划的一切不可缺少的物的总称，不仅是通常理解的原材料或零件，而且还包括配套件、毛坯、在制品、半成品、成品、包装材料、工装工具、能源等一切物料。

为制订生产某产品所需要的物料计划，传统的方法是运用经济批量法、订货点法等数学模型，根据生产消耗的速率来计算经济订货点和安全库存量。但是，在实际生产中，企业对某种物料的消耗并不能保证是稳定的，在这种情况下用订货点法计算时只能取一个时间段的物料消耗率的平均值，难以计算出合理的订货量。另外，对于多品种、小批量产品的生产，由于需求是离散的，物料是彼此相关的，在制订生产计划时就要花费很多人力。例如在机械行业，一家大型机床厂生产的产品有许多种，每一种产品又需要许多不同的部件，各种部件可能是外购的，也可能是自产的。这样，当制订产品生产计划时就可能涉及数万种零部件的计算。即使动用大量人工计算出了准确的结果，计算时间也需几个月。因此，传统的方法不可能对所有的零部件都准确计算，结果使得大量零部件积压在仓库中，增加了库存管理费用，造成资金周转缓慢。

物料需求计划系统是用来解决上述问题的一个尝试。如图7-3所示，物料需求计划可以看做是一个输入输出系统，其输入主要包括主生产计划、物料清单和库存信息;而最主要的输出则是各个物料的采购计划或加工计划——包括数量和时间安排。

图7-3　物料需求计划系统

通俗地讲，MRP是一种“既要降低库存，又要不出现物料短缺”的计划方法。从逻辑流程图上看，MRP主要回答了4个问题:

1.生产什么?

2.要用到什么?

3.已经有了什么?

4.还缺什么?什么时候下达采购或加工计划?

这4个问题是任何制造业在编制计划时都要回答的问题。第一个问题指的是为了满足市场(或客户)需求需要出厂的产品，根据销售合同或市场预测，由主生产计划(master production schedule，MPS)确定的。第二个问题指的是产品结构或某些在制造过程中必要的资源(如能源、工具等)，由产品结构或物料清单来回答。第三个问题由库存信息，或者说，由物料的可用量来回答。而第4个问题，则是MRP的输出。

主生产计划是连接市场营销部门与生产制造部门的桥梁。它根据市场营销部门的市场调查结果、以往的销售数据和既有合同，预测产品未来的需求情况，确定生产制造计划。主生产计划主要标明生产哪些最终产品、何时需要以及需要多少，它是MRP系统运算的主要依据。图7-4所示的就是在计划期间内最终产品X的计划产出的主生产计划的一部分。该图说明，第4周开始时需要(例如送货给顾客)100单位，第8周开始时还需要150单位的X产品。

周数

图7-4　最终产品X的主生产计划

物料清单

物料清单(bill of material，简称BOM)是一张列表，它列出了用于生产主生产计划中任一最终产品所需要的每个部件，并说明了组成最终产品项目的各个零件、组件、原材料之间的结构关系和用量关系。如果把产成品与其所需的零部件之间的组装结构和数量画出来，就形成了一棵产品结构树。例如，图7-5中的产品树结构产生如图7-6所示的物料清单^[1]。

我们把产成品称为零层，直接完成成品装配的组件与部件被称作第一层部件，组成第一层部件的零件与部件被称为第二层，依此类推。BOM正是表达了产品的结构，更重要的是它提出了相依需求(dependent requirement)的观念:即除成品以外的半成品、零件、材料的需求量，是由最终产成品的需求量来决定的，因此，它们的需求称为相依需求。相对的，最终产成品的需求是由市场决定的，往往不全由企业来决定与掌握，所以最终产成品的市场需求是“独立需求(independent requirement)”。

BOM能用来计算生产一个最终产品所需的每种物料的需求量，正如图7-6所示，需求的物料可能既包括自制部件又包括采购部件。

图7-5　产品树结构

图7-6　某产品的三层物料清单

注意图7-5与图7-6中的P81号采购件既用于第一层也用于第三层，并且需要特别注意它在产品树与物料清单中所处的位置。P81号采购件用于制造S225号组件，并且通过将它与S125号组件组合在一起而完成成品12345的装配。不要将用于生产一件单独产成品所需的P81的数量简单累加，而应当分别计算。因为通过累加我们并不清楚用于生产S225号组件所必需的P81的数量，也就是不清楚将S125号组件装配为成品所必需的P81的数量。而且，零件P81在产品树中所处的不同位置决定了制造过程中需要它们的时间不同，也就是说位于产品树第三层的P81号采购件要比位于第一层同样的P81号采购件需求的时间提前很多，按照JIT的思想，准时按需订货可以降低库存水平，节约成本(不考虑批量订货的折扣)。

MRP的计算流程

MRP的计算过程就是:自上而下逐层处理物料清单上的所有项目。对于每一种物料，首先计算其总需求，然后从总体需求中扣除计划持有量以确定净需求，从而可以得到计划订货入库量(如果不考虑订货批量的话)，最后反推一个提前期得到计划订货下达。

首先，我们解释一下上文中出现的几个术语。

总需求:对于零层物料，总需求量即为主生产计划的产品产量;对于其他层次的物料，则是为了满足其母项物料的需求而要求该物料提供的量，即等于其母项物料的计划订货下达量与其使用率的乘积。

预期到货量:已经投产或订货，预计在计划周期到货入库的物料数量。

计划持有量(预期库存量):各期初始时预期的库存持有量，等于上期期末库存加上本期预期到货量。

净需求:各期的实际需求量，净需求=总需求－计划持有量。如果净需求为正值，那么必须下达一份计划订单，如果净需求为负值或者为零，不需要下达订单。

计划订货入库量:期望能够在各期初始时能够收到的订货数量。在这里我们假定净需求就是计划订货入库量，但在实际订货时要考虑订货批量。

计划订货下达:是指投入生产或提出采购的数量，在数量上一般等于计划订货入库量，只是将时间从计划订货入库量的交货时间反推一个提前期。这一数量将产生下一层次物料的总需求。

提前期:指订单下达与实际收到货物之间的时间差。

订购清单:考虑现有的库存不足发出的订单订购信息。

生产清单:需要自制的产品的生产信息。

下面我们以一个例子来说明MRP的计算原理^[2]。

生产木制百叶窗的某厂商收到两份百叶窗订单:一份要100个，在第4周开始时运送;另一份要150个，需要于第8周开始时运送。每个百叶窗包括4个木制板条部分和2个框架。木制部分是工厂自制的，制作过程耗时1周。框架需要订购，提前期是2周。组装百叶窗需要1周。第1周(即初始时)的已在途的订货数量是70个木制部分。为满足这两个订单，厂商计划发出订货的订货规模与订货时间应如何安排呢?

MRP的计算过程如图7-7所示。

图7-7　配套订货下的MRP时间进度安排

首先计算0层物料，即最终产品百叶窗。由于主生产计划显示需要运送100个百叶窗，在第4周开始时没有计划持有量，因此净需求也是100单位。于是，第4周的计划订货入库量等于100个。由于装配百叶窗耗时1周，这就意味着计划订货下达在第3周开始时。运用同样的逻辑，150个百叶窗必须在第7周组装，这样才能在笫8周运送出去。

然后，计算第一层的框架部分。在第3周开始时100个百叶窗的计划订货下达，要求那时必须有200个框架(总需求)。因为没有预期持有量，净需求、计划订货入库量都是200个。交货周期为2周意味着厂商必须在第1周开始时订购200个框架。同样地，第7周时150个百叶窗的计划订货下达，要求第7周的总需求、净需求以及当时的计划订货入库量均为300个框架。2周的交货周期表示厂商必须在第5周开始时订购框架。

接下来，计算第一层的木制部分。第3周开始时100个百叶窗的计划订货下达同时生成400单位木制部分的总需求。然而，由于计划持有量为70个木制部分，净需求即为400－70=330，这意味着第3周开始时的计划订货入库量为330单位。由于制作过程历时1周，因此制作必须在第2周开始时进行(计划订货下达)。同样地，第7周150个百叶窗的计划订货下达产生的总需求是600个木制部分。由于木制部分没有计划持有量，净需求、计划订货入库量也是600单位。此外，1周的交货周期意味着600个木制部分的制作安排在第6周开始时。

这样，我们就得到了最终产品(百叶窗)及其各个组件的订购清单或生产清单——数量和时间安排，这也就是MRP系统的输出。

为简化起见，我们在上文的计算中没有考虑订货批量、安全库存等因素。实际的计算过程要比上文描述的要复杂一些，在此不再赘述。