生产型企业基于动态批量和提前期的MRP改进算法研究
2016-06-06王强吕文锦
王强+吕文锦
摘 要：MRP是生产型企业ERP的核心，更是企业信息化系统的关键。本文首先分析了传统的基于固定批量和提前期来确定计划数量和计划时间的弊端；其次提出了利用日产量对批量和提前期进行动态调整的方法，最后给出了相应的改进MRP算法。
关键词：MRP；批量；提前期；日产量
一、引言
在ERP（Enterprise Resource Planning，企业资源计划）当中，MRP（Material Requirements Planning，物料需求计划）算法是重要的核心，在生成传统MRP算法之前，设定各个物料的提前期、订货批量等，在计算过程中，通过对预先设定的提前期、批量等进行运行，从而做准确的结果进行获取。
其中，一批数量的采购、无聊生产等，就是批量，主要是对最佳订购量进行体现。而提前期则是关于一批的时间，也就是在一个批量的检验、采购、生产等过程中花费的时间。动态批量、静态批量是批量当中主要组成部分，其中动态批量包括最低总成本法LTC、最低单位成本法LUC等，静态批量包括固定批量法FOQ、定期批量发POQ等。在传统的MRP算法当中，固定批量法较为常用，也就是在计划数量中，应当确保任何需求情况下，保持在一个批量之上。
但现阶段市场需求不会一成不变，同时不好确定批量的提前期、大小等，所以，一些企业在实施ERP的时候，在生产计划生成中，对传统MRP进行应用，得到的结果也缺乏科学性。所以，本文深入的探讨了MRP传统算法中关于提前期、批量等方面的内容，并对一些新算法，如根据日产量排产的方法进行计算。
二、MRP运算中提前期和批量的逻辑
在MRP算法当中，对于物料的提前期、批量等，都应提前进行设定。从生产型企业角度分析批量包含生产耗用量和检验损耗量，提前期包含采购周期和检定周期等。在一定批量的基础上，对提前期进行确定。基于升级情况，越大的批量，通常对应越长的提前期，反之亦然，不过，线性关系并不能代表二者的关系。
1.计算净需求量
（1）以上层母件的数量为基础，从MPS中得出（MPS（MasterProductionSchedule，主生产计划）），利用BOM（BillofMaterial，物料清单），对各个日期内，当层子件的需求数量进行确定。
（2）针对不同物品，在日期t中，对需求量Gt进行计算，已有库存量，在日期t当中，是Qt-1。
（3）在日期t当中，基于已完成计划，对物品预计完工数量St进行获取。
（4）在日期t当中，对物品差额数量进行计算，（净需求数量）Nt：Nt=Gt-Qt-1-St；
2.新增计划数量Pt的确定
对于每一个物品得到一个新增计划数量Pt：只有当净需求数量Nt≤0时，Pt=0；否则，Pt>0。因为，在Nt没有超过物品批量B的时候，对于Pt和B相等的最小批量原则加以满足。如果Nt超过了B，那么Nt和Pt相等。所以，对于新增计划开工日期，应减去提前期L，即t-L，完工日期为t。
3.计算日期t内每个物品的预计可用库存数量Qt：Qt=Qt-1+St+ Qt-Gt。
4.对以上的步骤进行重复，能够对全物品新增计划进行获取。
在MRP运算中，为了对物品新增计划进行获取，基于运算逻辑，在第2步中，能够对新增计划进行获取，同时也能够体现提前期、批量等作用。所以，对于计划起止日期、预计数量等来说，提前期、批量等，其作用都十分重要。
三、固定批量和提前期对MRP计算结果的影响
需要设定提前期、批量，才能够支持MRP的运行。基于MRP运算视角来分析运算结果中，提前期、批量等造成的影响，应当进行相应的假设。
在成品A当中，具有A-B-C的层级结构，同时，A为最终产品，B为半成品，C为原材料。逻辑关系为生产一个A需要QB个半成品，B是A的子集；生产一个B需要QC个原材料，C是B的子集。
A的批量为QA，提前期为LA；B的批量为QA*QB，提前期为LB；C的批量为QA*QB*QC，提前期为LC。如果A、B、C是零的库存量，从到货开始，对材料资金占用进行计算。
在实际需求量大于批量、实际需求量小于批量、实际需求量等于批量等不同的情况下，进行对比库存积压材料数量、材料资金占用时间、累计生产时间等。结果如下表所示。
从上表中可以看出三者的累计生产时间、材料资金占用时间相同，但当实际需求数量比批量小时，会造成库存积压，积压数量为（QA-N1）*QB*QC，产生库存积压的原因是固定批量。在库存积压资金方面，如果加上制造费用、人工等方面的资金，将会进一步增加，因而批量生产中控制成本的效果九难以得到更好的发挥。同时，如果实际需求数量超过了批量很多，计划将无法完成。
从上面例子可以看出，成品批量的大小决定着提前期和批量的大小。因此，在顾客需求变动较大的企业，对于计划需求，难以通过固定批量、固定提前期加以适应。
四、引入日产量对批量和提前期动态调整
固定批量和提前期的MRP运算结果是不太令人满意的。批量大小会随着需求的大小而变化，应该设定多组批量和提前期。需求量在一定范围内变化时，人工设定多组批量和提前期还可行，但需求数量变化范围大时基础数据工作量急剧加大，就不太具有可操作性了。因此论文提出一种利用日产量调整批量和提前期的改进MRP算法，能够生成比较理想的计划。下面就对按日产量安排计划的新MRP算法做一些简单介绍：
假设需生产的物品最小经济批量为N及对应的提前期为L，且当前没有该物品的在制品计划。设定该物品的日产量NR及对应的提前期LR，日产量为在有生产计划的情况下一天可以生产多少该物品的数量。最后设定N=KNR+B的余数处理关系，其中K∈（1，2，3···），B∈（0，1，2，3···）。
计划生成，按日产量排产MRP与传统MRP运算最大的区别在于生成净需求之后，利用批量法则生成新增计划基础之上。以论文第二部分例子按日产量的MRP运算在步骤2是这样处理的：
当Nt≤0，新增计划Pt=0；如果0
（1）设NM=Nt-N，如果按照净需求排产则利用公式NM=KNR+B（NR>B>0；NR，B∈（1，2，3···）），计算出K，B的值；如果按照日产量排产则利用公式NM=KNR，计算出K的值。
（2）当B>0，先安排一个计划，计划开始日期为t-L=1，即多用一天的时间完成余数，计划数量为B。
（3）当K>0，需要安排K个计划，第1个新增计划的开始日期为t-tB-LR，计划完工日期为t-tB，第K个计划的开始日期为t-tB-（K-1）-LR，计划完工日期为t-tB-（K-1），计划数量都为NR。
五、按日产量排产与传统方法MRP运算的比较
传统的MRP中的批量和提前期是一次性设定，且为固定不变的，所以，通常难以准确的确定提前期、批量等，在MRP运算中，也难以得到准确的计算结果。在基于日产量排产的MRP算法中，可以对最小提前期、经济批量等进行设定，然后以企业实际生产能力为基础，对日产量进行确定。在此基础上，可对提前期、批量等进行准确的确定，对企业的生产提供更好的支持和依据。
当实际需求量比批量小时，由于各物品设定了最小经济批量和较短的提前期，避免了库存积压过多的资金。如果对每个物品进行汇总，可以看做批量等于需求量，每个物品的提前期相当于延长了k天的k条计划，从而保证了生产计划的顺利完成。
此外，在日产量MRP中，能够降低库存资金占用时间，在过去的MRP算法库存占用时间为LA+LB+LC，而基于日产量的排产的MRP计划的库存占用时间为LA+LB+1，如果需求数量是最小经济批量的K倍时，很容易的算出传统MRP算法、日产量排产MRP算法之间，对于资金占用的不同天数差异。
在实际应用中，能够发挥出如此良好的作用，是由于在传统MRP中，通常具有一一对应的计划和需求，一个计划，是由一个需求产生的，因此需要一次到达原材料。在日产量排产MRP当中，计划和需求之间，转变为一对多的关系，多个生产计划，都能被一个需求所对应，因此，能够分多次到达原材料，对于原材料资金的占用时间，自然会有所减少，从而使资金流转速度进一步得到优化。
六、结语
本文提出的按日产量对MRP中的批量和提前期进行动态调整的方法，是新生成的MRP更加切合生产实际，降低材料资金占用时间。该方法已成功应用在需求变化比较大、按日排产的企业当中，并已收到很好的效果。
参考文献：
[1]徐国华，徐杰.现代生产MTRPⅡ/JIT管理—中美日比较[M].北京：企业管理出版社，2013.4，28-38.
[2]Richatd BChase，NicholasJAquilano.Pruduction andOperationsManufacturing and Services（Eighth Edition）[M].北京：机械工业出版社，1998.647-649.
[3]周如意.基于可用库存量的MRP运算及其逆运算[J].计算机与网络，2006（10）：123-124.
[4]李必强.企业生产组织的均衡性、弹性[M].武汉：华中理工大学出版社，2014.77-78.
[5]LeeH L， PadmanabhanV， Whang Seungjin. Information distortion in a supply chain： the bullwhip effect[J]. M an-agementScience， 1997， 43（4）： 546-558.
