能力需求计划在ERP中的应用研究

屠卫

摘要：能力需求计划在发现并解决车间生产能力不均衡的现象方面有着非常重要的作用，文中基于某机械制造企业的生产现状和需求，设计并实现能力需求计划子系统。该系统的应用，提高生产计划的执行率，减少任务拖期，均衡车间生产。

关键词：能力需求计划；生产现状；生产计划；任务拖期；均衡生产

中国分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）20-0196-03

Study on the Application of Capacity Requirements Planning in ERP

TU Wei

（Xuchang Tobacco Machinery Co.，Ltd.，Xuchang 461000，China）

Abstract： Capacity Requirements Planning plays a significant role in solving the unbalance of the workshop production capacity. Based on the production status and requirements of one machinery manufacturing enterprise， this paper designs as well as realizes the subsystem of Capacity Requirements Planning. The application of the system improves the implementation efficiency of the production plan， reduces the phenomenon of task tardiness and balances the production in the workshop.

Key words： Capacity Requirements Planning； production status； production plan； task tardiness； balances production

随着两化融合的深入推进，借助于先进的信息化技术提高工业企业的运营效率成为一项有效而关键的手段。目前有很多工业企业公司引入能力需求计划来对公司的生产进行均衡管理，并依据公司的现状需求，对能力需求计划进行不同程度的应用研究。有对高级排产和能力需求计划进行比较分析，指出能力需求计划的优越性和必要性[1]；有对能力需求计划实现环境如MRPII[2]、MES[3]系统进行应用研究。文中依据某机械制造企业的生产状况，在集团版ERP系统中对能力需求计划进行个性化设计实现。

1 系统设计与实现

1.1 设计思路

ERP是一款管理生产流程的有效工具，能力需求贯穿整个生产流程。车间生产是否均衡，很大程度上决定于车间作业计划的可执行率，而车间作业计划的编制是在车间生产任务的基础上进行的，车间生产任务是由生产计划来安排的。生产计划的准确性很大程度上决定了车间生产的均衡性；而生产计划编排时进行能力需求计划，即根据车间能力与负荷情况调整生产计划，尽量使得生产任务安排均衡，提高生产效率。

产品签发后，对工艺路线等基础数据进行二次维护，先从产品及上进行均衡；在主需求计划中录入需求预测，读入销售订单，从产品级生成主需求计划；根据BOM信息，运行物料需求计划（MRP），生成物料级的采购计划和生产计划；根据物料任务和车间任务进度，运行能力需求计划，对物料级生产任务计划进行修正[4]；任务接收后，根据车间能力情况，调整任务，从任务级上进行二次调整，指导车间作业计划编制，工序派工时，单元长派工时根据各个设备上的负荷情况，从作业生产上进行均衡，进而达到车间均衡生产的目标。

1.2 实施步骤

1）数据准备

能力需求计划的关键在于基础数据的准确性，基础数据主要有物料（物料编码、物料名称、物料规格、物料型号、工艺路线号等属性）、生产日历（企业日历、休息日、节假日等）、班次（常白斑、早班、晚班等）、工作中心组（工作中心组编码、名称、包含的工作中心、所属部门等）、工作中心（工作中心编码、工作中心名称、所属工作中心组、所属部门、平衡方式等）、工艺路线（工艺路线号、名称、工作中心编码、首末序标记、加工时间-小时计算等）、MRP任务数据、FAS任务数据、临时任务数据、车间任务数据等[3]。梳理现有工作中心，按照工种以及工序关联度建立工作中心组；合理安排工作日历，确定每个工作中心开动班次以及每天排产时间（小时数）；规范工艺路线编制。

2）工作中心组能力与负荷的计算

定义统计期、天数，在一定的统计期内（一般是一周工作日即5天），吸取基于启发式规则[5]、最优化[6]等方法的优点，按照工种中心组特点采用混合的计算方法，计算工作中心组以及组中各个工作中心成员的利用率、效率、定额能力及实际能力，并对影响工作中心能力的数据进行实时维护，确保基础数据的及时性和准确性。若工作中心的定能能力和实际能力相差较大，从任务级上对临时任务和拖期任务进行分析原因，对未开工的任务进行调整。类似于工作中心能力的计算方式，计算工作中心组以及组中各工种中心的负荷。

图1简单阐述了工作中心的能力和负荷的混合式计算方法，能力和负荷按照小时来计算。根据物料需求计划和各物料的工艺路线，对各个工作中心的所有物料计算加工这些物料的各时间段上要占用该中心的负荷，并与工作中心的能力进行比较（比如设备工作时间，设备的台数），生成能力需求计划。

图1 能力与负荷计算方法

3）编制能力需求计划

生产技术部门根据生产车间以及生产计划部门反馈的意见，审核后及时修改工艺路线和BOM结构，确保基础数据准确；生产计划部门做好计划后，根据本期计划任务、在制的任务、前期完成任务情况分析车间生产能力和负荷情况，并把这个情况汇总成一张表格，发放到各个生产车间的计划及调度部门，他们根据车间实际情况反馈意见到生产计划部门，生产计划部门根据反馈的意见对生产计划进行调整，调整后下达各个生产车间[7]；车间的单元长派工时，每次只派一天的任务，任务完工后，单元长再派下一天的任务，方便车间调度员，根据各个工作中心的完成任务情况，调节工作中心，及对于任务总是完成较慢并且任务较多的工作中心上的任务调到任务轻的工作中心上，力求均衡车间生产。根据各个生产相关部门间的有效沟通，环环相扣，进而达到车间均衡生产的目标。

能力需求计划的编制流程如图2所示，根据MRP任务以及车间在制任务，并按最早开工或者最晚开工计划生成能力负荷数据，输出工序进度计划、日能力负荷、能力负荷比率图，能力需求计划；计划生成过程如有问题，生成相应的例外信息，用户可以根据例外信息，检查数据给定是否合理，进行修改和确认，然后再执行计划生成功能。分析工作中心生产能力与负荷情况（负荷刚好，负荷不足或超负荷），对负荷不足或超负荷的情况查找问题（主生产计划阶段、MRP阶段、工作中心、工作日历、工艺路线等方面的问题），通过分析和检查，确认原因，并采取措施（调整生产任务的开工日期、生产任务的完工日期、工作中心替换、调整工艺路线等）解决，对物料级（未开工）的生产任务进行调整，可以把生产任务调整为外协（在能力外协物料定义为有效）或者转为采购件，然后再重新执行能力计划生成功能，当车间工作中心组及组中各个工作中心上的能力趋于均衡状态[8]，对生产计划进行接收和下达到生产车间。

图2 能力需求计划编制流程

1.3 功能设计

1）产品工时分布

产品签发后，查询各个工作中心组及组中各个工作中心上对应工艺路线的工时分布情况，对于工作中心工时分布较为集中的，找该工作中心组中其他工作中心进行替换，力求在产品级上进行均衡。

2）工序进度计划查询

对生成工序进度计划进行查询，主要查询某个工作中心组中各个或者某个工作中心的工序进度计划，内容包括所属部门、任务号、任务状态、产品信息、工作令、预测/订单号、工序号、工序状态、工作中心、工作中心组、最早开工及完工、最晚开工及完工、准备时间、加工时间等信息，指导能力需求计划[2]。

3）能力需求计划生成

按照MRP任务中采购计划和生产计划以及已经下达到车间的任务（下达、开工）的开工和完工日期[8]，生成车间生产能力与负荷数据。

4）日能力负荷查询

车间在制（下达、开工）任务，以班次日历为时间单元查询车间日能力负荷数据，主要包括工作中心组、工作中心、所属部门、日期、投入负荷、在制负荷、期间负荷、期间能力、期间差额、超欠百分比等相关信息。

5）能力需求计划查询

查询车间（工作中心组以及该组内个工作中心）某个统计期内的能力需求计划数据，主要包括工作中心组、工作中心、所属部门、统计期、开始日期、结束日期、投入负荷、在制负荷、总负荷、期间能力、期间差额、超欠百分比等信息。

6）能力负荷比率图

显示某个时间段（统计期）内某个工作中心能力与负荷的比率图（直方图、面积图、直线图等），横坐标为统计期、纵坐标为能力负荷比率。

7）生产任务能力调整

根据计划需求以及车间能力负荷数据，调整生产任务，修改开工及完工日期、自制/采购标识、外协标识、带料标识等数据属性。

8）车间能力查询

任务接收后，实时产看车间能力负荷情况，在派工前调整任务的开工及完工日期、工作中心等字段值，达到均衡生产。

9）人员负荷

车间单元长在给操作工进行派工时，先查看工种中心组中各个操作工的负荷情况（还未完成的任务工时多少），选择合适的操作工进行派工。

1.4 开发环境

采用J2EE技术，B/S模式设计，oracle10g数据库，Java编程语言进行开发，支持IE、搜狐、火狐、360等多种浏览器，基于集团版ERP系统实现程序的开发。

1.5 实现效益

能力需求计划子系统的应用，为企业实现了以下效益：

1）优化生产计划流程，提高生产计划的准确性。根据能力需求计划，调整生产任务，使得车间生产能力负荷达到均衡状态，使得生产计划对车间生产具有更高效的指导性。

2）紧密联系生产一线，规范工艺路线。根据车间能力与负荷情况，对工艺路线及时进行维护，使得工艺路线与车间实际生产更为贴近，加工零配件的分类、工时以及工序等的编制更准确，对车间作业计划的编制更有指导意义。

3）控制工序生产进度，提高设备利用率，增强企业生产力。能力需求计划能有效的控制工序生产进度，调整生产计划，均衡车间生产，使得设备的利用率更高，提高了车间生产效率，进而提升我企业的生产力，使得一定的投入，产出更大的生产效益。

2 结束语

本文详细阐述了某机械制造企业能力需求计划的设计以及实现过程，以基础数据为出发点，完善工艺路线，设备能力与负荷等基础数据，通过中工作中心的生产能力与负荷值，以及他们之间的差值，调整计划的编制，规范工艺路线，指导车间作业计划的编制[9]，进而使计划趋于合理化，车间生产有序、高效、便捷，均衡车间生产，逐渐减少拖期生产现象的产生。

参考文献：

[1] 刘海江， 汪进. APS与传统CRP的能力需求分析比较[J]. 机械设计与制造， 2008 （10）： 59-61.

[2] 邹澍， 韩伯棠. MRPⅡ中能力需求计划的分析与实现[J]. 北京理工大学学报：社会科学版， 2001， 3（4）： 38-41.

[3] 王笃侠. 工装MES中能力需求计划管理系统研究与开发[D]. 南京： 南京航空航天大学， 2009.

[4] 胡建勇.ERP的物料需求计划和能力需求计划匹配分析[J]. 山东工业技术， 2014， （18）： 223.

[5] 黄学文， 马雪丽， 刘晓冰. 基于启发式调度规则的能力需求计划算法[J]. 工业工程与管理， 2011， 16（4）： 124-128.

[6] 刘勇. 最优化方法在ERP能力需求计划中的应用研究[D]. 成都： 成都理工大学， 2009.

[7] 雷冬杰. 浅谈车间生产能力与生产计划的编制[C]. 2010全国机械装备先进制造技术（广州）高峰论坛暨第11届粤港机械电子工程技术与应用研讨会， 广州， 2010.

[8] 黄复贤. ERP环境下能力需求计划的分析与设计[J]. 中国管理信息化， 2008， 11（17）： 82-84.

[9] 卜建国， 乔运华， 侯佳佳. 基于项目制造型企业的生产计划方法探究[J]. 制造业自动化， 2013， 35（6）： 32-33+38.