制造系统第7章制造系统的运行管理(7-4物料需求

第七章制造系统的运行管理刘成颖制造工程研究所二00三年十一月二十一日第七章制造系统的运行管理7-1概述（预测与规划的重要性）7-2制造系运行管理中的决策问题7-3主生产计划的制定7-4物料需求计划（MRP）7-5制造资源计划（MRPⅡ）7-6企业资源计划（ERP）7-4物料需求计划离散制造面临的问题：零部件繁多，需求提前期差异大，由此造成物料供应非常复杂。因此，如何实现各零部件协调生产，做到“在需要的时候提供需要的数量”，对保证战略层计划的最优完成具有重要意义。解决问题的方法：物料需求计划：MRP（MaterialRequirementPlanning）制造系统计划与控制层次模型经营战略计划生产计划大纲主生产计划车间层计划调度与控制1底层计划调度与控制1工厂级协调与控制战略层决策车间层计划调度与控制n底层计划调度与控制n战术层决策运行层决策物料需求计划能力需求计划物料需求计划物料需求计划：1.主生产计划：生产什麽？生产多少？何时生产?采购或制造什麽？采购或制造多少？何时开始采购或制造?何时完成采购或制造?物料最终产品物料需求计划的输入、输出主生产计划独立需求物料清单库存信息采购订单制造任务物料需求计划如何来计算物料需求量呢？例：假定要生产100辆卡车X，库存情况如下：传动器A：2齿轮箱B：15齿轮C：7齿轮锻坯D：46要求：计算上述各物料的净需求量？求解：根据需求和已有库存，传动器A、齿轮箱B、齿轮C、齿轮锻坯D的缺件（净需求量）为：传动器A：100-2=98齿轮箱B：100-15=85齿轮C：100-7=93齿轮锻坯D：100-46=54？第0层产品（卡车）第1层总成（传动器）第2层组件（齿轮箱）第3层零件（齿轮）第4层零件半成品（锻坯）XABCD98-15=8376-46=3083-7=76100-2=98核算：齿轮锻坯的净需求量卡车生产数量：100辆齿轮锻坯的已有库存量：46含有齿轮锻坯的齿轮库存量：7含有齿轮的齿轮箱的库存量：15含有齿轮箱的传动器的库存量：2齿轮锻坯的净需求量：307-4-2产品结构描述及其数学表示一、产品结构描述图例1：2A1C2BD3AB2BC2C3CDB2物料清单成品部件零件12ADBC12ADBC物料清单成品部件零件12ADBC1212A12DBC132A1CAB2C3物料清单成品部件零件12ADBC12113AD21B21C2BD3BC2CDB2物料清单成品部件零件12ADBC1212113A12D21B21C13二、产品物料矩阵（BOM阵）BOM（BillofMaterial）002001000000110300000010020000021000B=000002100000000013000000000000000000000000000BOM阵所包含的信息(1)BOM的行表示产品结构信息例：查第1行知，产品1由2个A和1个C组成查第6行知，部件C由1个和3个组成(2)BOM的列表示零部件用于何处例：查第6列知，部件C用于制造产品1和部件D、B查第8列知，零件用于制造部件A和部件C三、产品结构描述的层次关系—低层码低层码：LLC（Low-LevelCode）零部件参与制造过程最低层次的号码产品：低层码为0最低构成产品的零部件：低层码为1最低构成1层的零部件：低层码为2最低构成2层的零部件：低层码为3…最低构成n-1层的零部件：低层码为n低层码在物料需求计算中起着重要作用012341ABCα2Dγβ例：10层CD1层B2层其它零部件的低层码如下表所示C最低构成2层B部件，所以C的低层码为3例1：2A1C2BD3AB2BC2C3CDB2产品12A1CAB2BC2C3C301234产品22BD3BC2C3CDB2BC2C3C301234结论：1.低层码在物料需求计算中起着重要作用2.有了产品物料矩阵和底层码，就可以根据需要，计算出任何层次上的物料需求。层次012341ABCα2Dγβ7-4-3物料需求计算一、基本概念第n层直接相关需求：第n层需求向量X矩阵Bdd(n)=d(n)XB总需求：产品和零部件的总数Bn层独立需求n层相关需求n层需求n层直接相关需求一、基本概念（续）n层需求=n层相关需求+n层独立需求n层相关需求=(n-1)层直接相关需求总需求=∑各层直接相关需求+0层需求二、直接相关需求计算由n层需求d(n)所造成的与n层直接相关的需求dd(n)叫做n层直接相关需求dd(n)=d(n)·B例2：0层产品需求为：产品1，100件产品2，200件求0层直接相关需求dd(0)解：由已知条件，0层需求向量为0000000200100)0(d00600100200200200000000000200100)0()0(BBdddADBC2A1C2BD3AB2BC2C3CDB2问题：未算出总需求。例=？2BD32要600B要？2、A、D要B总数=？2CBAB2C3CDB2结论：为完成零件的相关需求量，计算总需求量是必要的。三、总需求计算132)0()1()()()0()1()2()2()0()0()1()1()0()0(iBdBiddBididdBdBddBdddBdBddBdddBdddIBInkBnnBnk)(0矩阵，为又n层相关需求=(n-1)层直接相关需求d(n)=dd(n-1)式中总需求矩阵RdBIdBIBIdBIBIBBBIdBBBIdddddddddnnn)0())(0())()(0())()()(0())(0()2()1()0()0(1111212总需求1)(BIR例3：已知某公司产品结构如例1的BOM阵所示，现对产品和备件有如下需求，试计算总需求。解：因D、C作为备件，属独立需求，所以0层需求向量为产品12ADBCγα需求的件数203001005000000501003020)0(d例1：2A1C2BD3AB2BC2C3CDB2总需求矩阵总需求向量109544524036515040403020)0(Rdd100000000010000000001000000310100000621210000155252100064121010021767310101592520201)(1BIR12ADBC7-4-4物料需求计划（MRP）一、MRP系统的运行主生产计划物料需求计划物品库存信息产品结构信息安排加工计划物料采购计划周期1234567890产品1需求订单502030404030251530120120层产品2需求订单2030253510352025301001001部件A需求订单240240151124024015层部件D需求订单101001010022100101002层部件B需求订单440201000460151000100A+DD2A+DA2575100周期1234567893部件C需求订单10015120115010001202000DD1BD1B1201250320层零件γ需求订单3005753001002B213005753001004零件α需求订单48012012500480350000ACCAA+C2680层零件β需求订单0360375000960000CCC5070周期1234567892层部件B毛需求量计划接收期望库存净需求量计划产出订单发放4402010004601510001005600120100000000460151000100575100575100部件B的详细信息二、MRP的求解方法tP12ijk1PiPjPkPMRP实际运行情况11111PPDittittijittjittPPD11jkjttkjttPPD11目标函数ktttttttkIhPCAJ1)(0100tttPPtAtPtCthtI—与产量（订货量）无关的生产建立费用—单位产量生产费用—t周期产量（订货量）—单位产品一个周期存储费用—t周期末库存量最优化问题：求使Jk取最小值的PtkjtttttttjtttttttkIhPCAIhPCAJ11P*)()(mint递推算法：jkjkjttjjjjkCJIhPCAJJjj*P11111*P*minmin11)(10kj三、求解举例例：已知B部件5、6、7、8、9月的需求和有关生产费用如下表所示，求该部件5至9月的生产计划（订单）周期5（1）6（2）7（3）8（4）9（5）需求460151000100费AtCt用ht15050.615050.615050.615050.615050.6解：0*0J24504605150011101*0*1DCACJJ267524502534022212*1*221211102*02DCACJJDhDDCACJJ）（318425343235)(24503154)(033323*232322213*1*3323213211103*03DCACJDhDDCACJJDhDDhDDDCACJJ）（330431543184)(25343235)()(24503154)()(044434*343433324*2434324322214*1*443432432143211104*04DCACJDhDDCACJDhDDhDDDCACJJDhDDhDDDhDDDDCACJJ）（*555545*454544435*3*5545435433325*254543543254322215*154543543254321543211105*05380431543864)(31543804)()(25343915)()()(24503894)()()(0JDCACJDhDDCACJJDhDDhDDDCACJDhDDhDDDhDDDDCACJDhDDhDDDhDDDDhDDDDDCACJJ）（最优方案：订单3804)()()(154543543332121112502*025*2*5DhDDhDDDCADhDDCACCJCJJ）（3804)()()(25554343243214321114504*045*4*5DCADhDDhDDDhDDDDCACCJCJJ）（订单200,4755433211DDDPDDP100,5755543211DPDDDDPMRP实际运行情况方案（1）方案（2）tP123465575115100100宏观实际475tP123465宏观实际15200100100