物料需求计划的基本概念和逻辑 Material Requirement Planning (MRP)

我在国庆期间专门做了一场关于物料需求计划(Material Requirement Planning,CPIM Part1- Section D)的直播分享。单独来讲这个课题的原因有二:

  1. MRP的考点在CPIM考试中多次出现,需要深刻理解才能确保这类题目都能得分。
  2. MRP逻辑在生产计划及整个供应链中的应用很广,如果你从事供应链的工作,MRP逻辑是必备技能。

虽然现在科技发展迅速,ERP已经可以帮我们实现电脑自动跑MRP的功能,然而软件并不能完全替代planner,它仅仅是一个辅助工具,帮助planner减少运算时间。但最终做决定、下指令,还是需要planner授权电脑完成。所以Planner的必备技能之一就是完全、透彻的理解什么是MRP。


首先来回顾一下这张供应链基本结构图,从图中的虚线部分可以看到,MRP位于主计划层和执行计划层的中间,起著承上启下的作用。承上,也就是将主计划中的产品需求,通过物料表(BOM)转化为物料需求。启下,也就是将物料计划转化为采购订单(purchase order)或生产订单 (work order)。

与MRP处于同一层的,是产能需求计划(CRP),其作用是确认MRP是否可行。这一层的产能需求计划不仅要关注瓶颈资源和关键资源,而且要详细地计划所有相关产能资源。这篇文章就不深入讲CRP了,今后我会专门做一个产能需求计划的课题来详细阐述。

图片由CPIM考友群内朋友制作


理解MRP逻辑前,我们先弄清MRP相关的术语和定义:

MRP的定义

MRP,也称物料需求计划。简言之,就是通过物料表,库存,和主生产计划中的数据,计算出物料需求和生产需求。

以一张桌子为例:

物料表 (BOM):1个桌面和4个桌腿

主计划(MPS):2张桌子

库存 (Inventory):1张成品桌子,2个桌腿

物料需求计划 (MRP):a.下达采购订单:1个桌面+2个桌腿。b.下达生产订单:生产1张桌子

MRP的目的

精准的确定所需物料的名称、数量和时间。即what,how much & when。由于内外界因素的不确定性,计划时刻在变,MRP需要灵活地适应变化,确保物料到货的及时性和准确性。

物料表(BOM)

从MRP的定义中可以看出,理解MRP逻辑,物料表起了关键作用。BOM即Bill of material的缩写,简单理解,就是一个产品由哪些零件或者成分组成。有点类似于一道菜的食谱。

物料表中,又分独立需求(Independent)和相关需求(dependent demand)。

  • 独立需求(Independent demand)

可以理解为成品,或客户可直接购买的产品。比如,客户到餐厅点了一道番茄炒蛋,那么装盘上桌的菜就是独立需求。

  • 相关需求(dependent demand)

即组成最终产品的所有组件。比如,番茄炒蛋中的番茄,鸡蛋、油、盐,这些都为相关需求。

以下图为例,横线上方的1个灰色方框代表最终产品,也就是独立需求。横线下方6个方框为产品的组成件,也就是相关需求。如果物料表不止一层,那么所有横线下方的所有组成件,都为相关需求。

当然也有例外情况:

若产品的组件可以单独出售,则该组件既可为独立需求,又可为相关需求。举个例子,如果客户直接购买一台吸尘器,那么吸尘器上的吸尘管为相关需求。如果客户用了一段时间吸尘管坏了,需要重新购买一根替换,此时吸尘管变为独立需求。

若一个产品不单独出售,而是作为其他产品的组成件,即使它在物料表最上端,仍然为相关需求。比如,我们在机场看到的化妆品套盒,虽然里面的产品都是独立包装,但商家成套出售,不单卖,那么套盒内的化妆品则为相关需求。

弄清楚独立需求和相关需求后,以下几种BOM的类型就很容易理解了

  • 单层物料清单 Single-level BOM

仅包含成品和直接组成成品的物料。如图,该BOM只显示第一层级的物料。

  • 多层物料清单 Multilevel BOM

包含所有直接或间接组成成品的物料。如图,该类型BOM显示所有层级的物料。

  • 缩排式物料清单 Indented BOM

如图,表头中的Part Number 100为最上层的成品。表格内,层级越高的物料越靠左,下层的物料向右缩排。如PN202为第一层物料,它是由下一层物料PN701组成。而PN701,又是由下一层物料656,961,962组成。

  • 计划清单Planning Bills

这类BOM根据订单规律,归纳出常用物料的用量比例,通常用于协助主计划和物料计划的编排。在ATO生产环境中,被称作模块清单(Modular bill)。

  • 物料反查清单 Where-used list

根据某一个物料反查所需用到该物料的所有成品。比如某服装厂有一种特殊布料,where-used list就是反查列出所有会用到这种布料的成衣。

  • 反查报告 Pegging report

Pegging是where-used list的另一种形式。它们的区别就在于,pegging report仅列出有订单需求的成品,而where-used list会列出所有与该物料相关的成品。比如上面服装厂的例子,pegging report仅显示用到该布料且有订单的成衣。

下图举例说明Pegging report。第一排就是物料,我们且称之为A门,右侧则是1~13周的需求。而下面列出的ISS和ISD则是需要用到A门的成品,后面是这两个成品1~13周的订单需求。


MRP的组成

以下图1-73为例,MRP报告包含以下内容:

行动段 (Action bucket):第一周期的订单发放,订单收货等活动。图中物料202在第一周期计划收货100件。

计划周期 (Planning horizon):长度至少为产品所有部件交期累计总和。图中计划周期为13周。

时间段(Time bucket):可以以周或日为单位。图中时间段以周为单位。

可用库存(Availability): 所有物料在起始周期的库存。图中物料202的起始库存为130件(week 0)。

计划可用库存(Projected available):某一周期的期末库存。图中projected avaliable一栏即为每个周期末计划可用库存。

交期(Lead time),批量(Lot size)等,图中物料202的交期为2周,批量为100个。

计划订单 (Planned order):由MRP系统自动计算出的订单发放和收货时间,起到建议作用,但不作为有效订单发放到生产或者供应商处。通常以以下两种术语表达:

  • (未下单的) 计划订单发出 Planned order release
  • (未下单的) 计划订单收货 Planned order receipt

固定计划订单 Firm planned order (FPO):由计划员锁定的计划订单。该类订单也不是具有实际效力的订单,但由计划员锁定在MRP系统中,系统不能因为其他因素的变化而自动改变订单的数量和时间。

当计划订单由计划员授权变为正式订单后,系统会将planned order变为released order和schedule receipt。

下达订单 (Released order):已下达的生产订单或采购订单,具有实际效力。生产会根据该订单进行生产,供应商会根据该订单送货。

已下单计划收货 (Scheduled receipt):已下达订单的既定收货日期。

总需求 (Gross requirement):所有独立需求和相关需求的总和,不扣除当前库存和已下单的计划收货数量

净需求 (Net requirement):扣除当前库存,已下单的计划收货数量和安全库存后的需求。

另附两个公式:

净需求 = 总需求 – 已下单计划收货 – 前一周期计划可用库存Net requirement = Gross requirement – Scheduled receipt – Prior projected available

计划可用库存=前一周期计划可用库存+已下单计划收货+未下单计划收货-总需求

Projected available = Prior period projected available + Scheduled receipts + planned order receipts – Gross requirement

大家可以根据以上公式推敲下表:

比如:

Week5的净需求,套用公式可得出:

总需求(4)- 已下单计划收货(0)- 前一周期计划可用库存(3)= 净需求(1)

Week5的计划可用库存,套用公式可得出:

前一周期计划可用库存 (3)+ 未下单计划收货(5)+ 已下单计划收货(0)- 总需求 (4)= 计划可用库存 (4)

MRP的逻辑

MRP的逻辑无外乎两点:物料表展开(BOM explosion)和交期反推(Lead time offset)

物料表展开(BOM explosion)

简单理解就是将物料表一层一层打开,根据最上层成品的需求,从上至下或从下至上算出每一层物料的需求,最终汇总。

如下图1-74中是以表格的形式,列出A、B、D、F四种成品分别所需的物料。

下图1-75则是较为复杂的物料表表现形式。根据树形图可以清楚看到,产品A的物料清单共有3层,括号里的数字是每个物料的需求量。每一层的每个物料数量算出来汇总后,得出右下角的总数,也就是做一个产品A所需要的所有物料总数。

交期反推(Lead time offset)

即根据每个物料的交货时间来反推下单时间。如下图中,Week3需要1个C、2个E、4个G。而C、E、G的交期都为两周,那么在Week1就需要下单购买这三个物料。

对于复杂的产品,通过BOM的树形图,可以很容易理解整个物料表的结构,什么时候需要用到什么物料,这个物料的交期是多久,便可推算出什么时候应该下单购买该物料。从BOM表最下层到最上层的累计交期,则为该产品的总交期。下图中,产品A的总交期为5周。


总结

MRP其实就是根据产品的需求和产品物料表,计算出所有组成该产品的原物料总需求(即,BOM explosion)。

然后扣减掉可用库存、安全库存和已下单的计划收货数量后得出产品的净需求(即 Netting)。

再根据每个物料的交期来反推下单时间(即 Lead time offset)。

弄清以上三个关键步骤,再根据事情订单情况进行调整,确保物料能够按时按量到货,生产能按时按量完成客户订单(即 Replanning)。

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稻田

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