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PRM的基础理论
PRM的基础理论
‘小吉星PRM（流程资源管理）’是一整套关于工艺流程处理以及自动生成计划的理论体系。
包含了‘APS先进生产排程’的基础理论和主要功能，同时具有自己的独特功能。
与以往的以MRP为核心的生产计划理论有本质上的不同，它的主要基础理论如下：
1． 工艺流程包含物料理论：
工艺流程中的每个‘工序’都带有详细的所需物料以及产出物料的信息，所有‘工序’之间用逻辑关系连接在一起组成BOW的同时，所有的物料信息也连接在一起组成物料流程图。
这样就把使得工艺流包含物流，这是一个重要的PRM基础理论。
这个理论以单一的工艺流程包含了以前分别存在的工作流和物流，也同时包含了BOM，可以说以BOW包含BOM，这样就把所有物料、时间、资源、成本等相关信息综合到一个整体系统内，就有可能完成复杂的约束和优化运算。
它的最终计算结果不仅可以满足工艺流程的多种约束条件，以及库存数量的约束和限制，而且达到资源利用率最高、库存数量最小这样的企业目标。
而且根据这个理论计算出来的物料需求计划同时包含了相关工序的全部信息，特别是有了精确的投料和半成品、产成品产出的时间，对于生产过程控制、优化生产过程、企业减少资金占用具有重大意义。
2． 工艺流程的物料投入产出和中间品理论：
PRM工艺流程中对物流的计算原则：
每道工序的需求物料，首先从上道工序的产出物料中寻找，没有或者数量不够的，形成物料需求；每道工序的产出物料，首先满足下道工序的物料需求，没有被下道工序的物料需求所吸收的，形成物料产出。
上道工序产出的被下道工序完全吸收的物料，是中间品。
这样，只要在一个流程中对每道工序投入产出的物料和数量进行灵活的设定，就很容易定义整个流程的物料需求和最终产出，可以满足多种需求。
3． 资源理论：
在PRM中，资源必须附加在工序身上，附属于工序。
所以一个资源的出现，一定是以某个工序为前提，不存在独立于工序的资源。
资源分成三种类别，第一是‘约束资源’，它的定义是：
在一个时间只能被一个工序占用的约束条件。
约束资源形成了工艺流程在工作时间上的限制。
比如一个约束资源已经被某个工艺流程计划所占用，相当于限制了其他占用该资源的工艺流程的工作时间。
第二是‘成本资源’，定义是：
给工序带来成本耗费的所有‘占用’。
比如一个工序对厂房的占用、租用设备的占用等等，这种占用没有时间上的约束，但是造成成本增加，是为了计算工序成本专门设定。
第三种很简单，就是兼有约束资源和成本资源两种性质的资源。
这才是最常见的资源，比如一般的机器设备、人员班组等等。
无论哪种类型的资源，给它一个‘单位时间成本’，只要乘以预计工作时间，就可以计算出‘预计成本’；乘以实际时间，得到‘实际成本’；有了这个资源的每月财务费用以后，除以它的总工作时间，再乘以每道工序的工作时间，就可以得到最接近于实际发生成本的‘分摊成本’。
这种成本计算方法，可以解决企业里常见的产产品实际成本搞不清楚的问题。
4． 逻辑关系理论
一个工艺流程体系内，每道工序都可能与其他任何一道工序发生逻辑关系。
逻辑关系分成四种类型：
结束开始、结束结束、开始结束、开始开始。
最终的计划必须满足所有这些逻辑关系。
一个工艺流程中的所有工序之间的逻辑关系不允许发生循环、矛盾或者逻辑冲突。
PRM还允许一个工序不与任何其他工序有任何逻辑关系，也可以说这道工序的存在本身就是一种逻辑关系。
5． 强制连接理论：
工序之间除了逻辑关系以外，还有一种特别的关系：
允许或者不允时间间隔。
如果两个工序之间不允许时间间隔，那么他们就相当于被强制连接在一起；如果允许时间间隔，那么他们之间可以间隔任意时间。
最终计划必须满足这个要求，这在解决混合型企业的生产计划中经常遇到。
这个理论很重要，因为在传统的ERP和项目管理概念中，流程型就是工作必须连续进行不允许有时间间隔，比如化工、制药，他们的技术特点是化学处理，过程必须连续；离散型就是允许时间间隔，一般是物理加工，如生产汽车先生产车身再入库等到组装时候再拿出来。
在PRM中，这些都简单归结为是否强制连接，可以灵活设定各种复杂的工艺流程。
6． 最小间隔时间理论
这也属于工序之间的一种关系，针对这种情况：
两个工序无论他们之间是何种逻辑关系，是否强制连接，他们的时间间隔必须保持一个最小时间数值。
这个理论与强制连接理论和逻辑关系理论组合在一起，可以满足实际工作中的各种复杂情况，比如在两个工序之间设定：
最短间隔时间、固定间隔时间、最长间隔时间、一定范围内的间隔时间等等。
这从根本上保证了无论多么复杂的工艺流程或者工作流程，都可以被PRM系统所接受和处理。
以上所有理论的一个直接结果就是否定了原来ERP领域里的流程型、离散型、混合型生产企业的概念，变化为‘工序方式’与‘非工序方式’生产企业的概念，目前的小吉星PRM只针对‘工序方式’，对于非工序方式生产过程的理论和处理，目前可以用工序方式来模拟。
小吉星公司也在积极开发新的版本满足这方面的需求。
7． 最优计划理论：
PRM最终的结果是产生一个计划，这个计划必须满足两个条件，第一；符合所有的约束和限制条件，主要是符合1）逻辑关系、2）强制连接条件、3）资源约束、4）预计物料数量约束。
第二：
这个计划必须保证在最短时间内完成整个流程，包含了所有资源以最高效率运转。
PRM的最优计划理论保证了它所产生的计划是可行的和最优的。
8． 关键路径理论
以前运筹学中的关键路径理论都是在整个流程中寻找一条时间最长的工作过程，这在PRM系统中由于多种逻辑关系和强制连接理论的存在已经失去意义。
在PRM系统中对关键路径的定义是：
工序时间增加将导致整个流程的最短时间延长的所有工序，以及这些工序组成的工作流程。
这个关键路径理论直接与最优计划理论联系，以最直接的方式回答了实现流程最优的关键工序，以及如何才能优化工艺流程，有很大的实用价值。
9． 资源排序理论：
一个资源如果在一个工艺流程中被引用两次或者两次以上，那么它在这个流程中就有以下两个问题需要解答：
第一，在‘最优计划’的前提下，该资源的使用会不会发生冲突？
也就是问：
这个资源能否满足在最短时间内完成流程的要求，如果不能满足，那么解决办法有两个：
1）增加资源、2）打破原有的最短时间，增加流程整体时间，以便让该资源能先后完成所有工作。
第二：
如果满足要求，按照什么顺序执行才能满足要求。
这个顺序可能有很多个，用户必须能看到所有排序方案，每个排序方案将对应一种不同的最终计划，用户在所有方案中选择一个，就可以按照这个排序方案完成计划。
该功能可以满足有很多资源共同参与生产的时候计算出最短时间和最优排产顺序的需求。
10． 自由时间理论：
在最优计划中，每个工序包含了最早开始时间以及最迟结束时间。
如果这两个时间的差大于该工序的工作时间，那么这个工序不必固定于一个特定时刻开始，而可以在一段时间内任意开始，相当于有了时间上的自由。
因此称为自由时间。
自由时间分为两种，第一种：
如果这个工序在它的自由时间范围内任意移动，而不影响其他工序的时间参数（最早开始和最迟结束时间），那么这个自由时间就是‘绝对自由时间’。
第二种：
如果这个工序在它的自由时间范围内的变动，影响到其他工序的时间参数，那么它就是‘相对自由时间’。
‘相对自由时间’在实际工作中将导致计划的不确定性，它只是理论上存在的自由，是不可执行的。
绝对自由时间则是简单、可执行和可操作的，而且是后面柔性排程理论的基础。
因此，PRM有一个重要的结论，绝对自由时间允许作为计划的最终结果，相对自由时间不能作为计划的最终结果。
消除相对自由时间的办法，就是用户必须给出该工序在它的自由时间范围内的确定时间，相当于放弃相对自由时间，并计算在这种情况下其他工序的时间参数的变化。
牺牲一个工序的相对自由时间，一般可以换取其他工序的绝对自由时间。
用户可以根据实际需要来选择保留哪些工序的绝对自由时间，放弃哪些工序的相对自有时间。
只有这样，才能得到一个内容明确的、可执行可操作的最终计划。
11． 工艺模型与排程理论：
一个项目或者企业生产过程，一般的工作方式都是多个流程同时存在，很少在一段时间只进行一个单独的工作流程。
一个工作流程如何与其他工作流程互相影响？
这是制定工作计划上的一个关键问题。
在PRM理论中存在两种方法。
第一种：
把新的工艺流程与已经生成计划完毕的工艺流程合到一起，形成一个整体的大工艺流程，再对此流程进行计算，得到全新的整体计划。
第二种：
原有的计划不再动，新计划在老计划基础上加入，找自己的位置。
第一种的优点是做到了多个计划的整体最优，但是操作起来比较复杂，一般计算时间长。
第二种方式优点是操作简单，但不保证是整体最优化。
一般说，大型项目的计划可以采用第一种方式，企业日常生产计划采用第二种方法。
第二种方法的核心是工艺模型的下达，一般称为插单。
在PRM中，把工艺流程的最优计划结果保存起来就是工艺模型。
工艺模型中没有具体时间，只有相对时间，也就是工序与工序之间相对的开始时间。
给一个需求的时间点，把工艺模型与这个时间点上的原有计划进行对比，把所有相对时间都转化成为具体时间，这就是工序排程。
工序排程必须满足以下要求：
1）资源不发生冲突、2）排程结果距离需求时间最近。
排程结果也就是PRM的最终结果。
在企业生产过程中，它就是生产作业计划，在一般性的计划中，它就是最终的工作计划或者行动计划。
这个最终结果既体现了工艺模型中的最优计划（资源不冲突、时间最短），也体现了新计划与已有计划的资源不冲突、新计划时间最接近需求时间。
而且，从这个结果上还直接体现了资源的最大能力。
传统的统计资源能力的方式一般是：
在一段时间内能生产多少产量；而在PRM中，资源能力的体现方式是：
完成这些工作最早在什么时间，或者最迟在什么时间。
12． 优先级理论
用户在告知PRM系统多个生产请求的时候，这些请求可能会占用相同的资源，发生资源占用的冲突，针对这种冲突，用户必须指出每个请求的优先级，系统下达和生成计划的原则是优先级高的拥有资源的占用权，优先级低的要把资源让给优先级高的。
PRM系统默认先下达的计划优先级高。
用户通过调整下达计划的顺序实现对优先级的调整和控制。
13． 可代替资源和资源组理论：
在前面的工艺模型与排程理论中，模型下达过程的排程最重要的就是新计划中的资源是否与已有计划冲突。
如果冲突，新计划就必须推迟或者提前。
这在只有一个同类资源的情况下是必然的。
但是实际情况是：
资源之间经常是可代替的，这个资源被已有计划占用了，还有其他的资源可以代替它，不用改变时间。
这就是排程中的可代替资源理论。
这个理论允许一个资源建立它的‘替补资源’序列，这个序列构成一个‘资源组’。
一旦在排程中该资源被已有计划占用发生冲突了，就调用资源组内的替补资源，直到最终找到一个或者找不到可以代替的资源为止。
这个功能最大限度利用了一切可利用的资源，保证计划时间最接近需求时间。
14． 可变工艺模型理论：
首先，小吉星PRM系统的核心功能在于给用户建立一个标准的生产模式，系统通过大量的计算保证这个生产模式是优化的，而且当它遇到具体的生产条件就会给出详细的生产作业计划。
所以建立这个‘标准模型’是很关键性的工作。
但是，‘标准模型’很难定义成‘标准’固定下来，需要在实际生产条件下才能确定；一道工序可用的企业资源有很多，具体使用哪个资源，也需要到了具体生产时间才能确定；一个分支的生产流程是不是需要进行，需要根据半成品的库存数量才能决定——假如有足够的半成品，这个分支流程根本就不必进行，而如果只有一定数量的半成品，则会减少它的执行时间。
所有这些需求都指向一点：
生产工艺和生产模式既有确定性，也有不确定性，需要在每个时间充分考虑此时特定的生产情况，才能确定一个最合理的生产方式。
那么，是不是用户在每个不同情况都要建立一个此时特用的工艺模型？
会不会陷入建模的工作海洋中？
这是不是手工制定生产计划的一种重复？
‘可变工艺模型’理论支持用户只给出一个‘模糊’的生产模式，而具体的生产方式需要在每个具体时间经过对具体条件的计算才能给出。
所以，小吉星PRM的每个工艺模型都是‘可变工艺模型’，会在用户给出的每个时间点上自动变形，以适应当时的情况。
目标仍然是企业生产管理不变的追求：
满足工艺要求，同时资源最优利用。
15． 成本理论：
PRM中，每一个资源都有单位时间成本数值，根据这个数值可以很容易计算出预计成本。
而且在计划的执行过程中，每个工序都有详细的时间记录，根据这个很容易计算出理论实际成本。
在某个或者某些资源的财务成本统计出来以后，把这个最终实际成本除以理论实际成本，得到分摊系数，再乘以理论实际成本，就可以得到分摊后成本。
一个工艺流程所有的资源都计算出分摊后成本，这个流程的总成本就可以得到，这个数值是最接近实际成本的。
16． 二级工艺流程理论：
前面说的工艺流程，都是把工序按照逻辑关系组织和连接在一起，形成一个工序网络，其中每道工序都包括了物料、时间、资源等相关信息。
这样的工序网络可以称为一般工艺流程，也可以称为‘一级工艺流程’它的特点就是组成工艺流程的基本构成要素是‘工序’。
但是有的时候，我们需要把这些由工序组成的‘一级工作流程’当成一个小工序一样，也按照如此方式组合起来，形成网络结构，这也是工艺流程，进行计算也可以得到计划。
这样的工艺流程的特点就是，它的组成基本要素不是工序，而是一级工艺流程，相当于把一级工艺流程组合成更高一级新的工艺流程，称为二级工艺流程。
这也相当于把一些小的计划打包，再用这些‘小计划包’形成更高一级的计划。
先有大的粗略的计划，再有小的详细的计划，这是很多工作所要求的计划方式。
二级工艺流程就是实现这个目的的理论。
按照这种理论，工艺流程还可以有更多个级别，在PRM中，无论多么高级别的工艺流程，最终结论还是要得到每个具体工作的计划，也可以称为工作分解。
17． 非确定性流程和概率理论：
前面介绍的所有PRM工艺流程，都有一个共同的特点：
就是每个流程的工序组成、工序时间、逻辑关系等基础数据都是固定的，最终结局也是固定的。
也就是说，只有先确定工作中的每个细节，每个结果，才能把它变成工艺流程的形式。
这样的工艺流程应称为‘确定型工艺流程’。
与此相对，在一些情况复杂的工作中，并不是每个细节都很精确很理想，经常会遇到其中某个细节确定不下来，只能给出一些可能性的因素，最后的结果如何也说不准。
这样的工艺流程PRM称为‘非确定工艺流程’。
这种情况在企业的非常规生产过程、大型项目、企业日常经营活动，以及军事行动中经常出现。
PRM非确定流程理论的目的是解决这些不确定因素，以概率理论分析和解决各种复杂情况。
非确定流程理论的几个基本概念：
情况：
就是有非确定事件出现的工作过程。
一个工作流程中可能有多个工作都出现非确定事件，每一处就是一个‘情况’。
可能：
一个情况包含有多个非确定事件，这些事件只可能实际发生其中一个。
每个非确定事件都有一个发生概率，一个情况内的所有非确定事件的概率和一定为1。
每个非确定事件就是一个‘可能’。
情况间的逻辑关系：
在一个流程中可能有多个‘情况’出现，有时候，一个‘情况’的发生是以另一个或者几个‘情况’为条件，这样情况之间就会形成逻辑关系。
情况间逻辑关系决定了一个情况是否发生。
‘情况’如果没有设定前提条件，那么它必定发生。
可能发生的结果：
一种‘情况’是否发生，要根据它的前提条件和逻辑关系，以及其他情况的发生结果来确定。
所有‘情况’的‘可能’都确定完毕，就出现一个有自己的发生概率的‘最终结果’。
这个‘最终结果’相当于消除了所有不确定因素，结果是得到了一个‘确定型工艺流程’。
但是，它只是多个‘可能发生的结果’中的一个。
非确定流程理论的目的就是找出所有‘可能发生的结果’，它们的概率和一定为1。
‘非确定工艺流程’实际上是包含了各种不确定因素的工艺流程。
主要是帮助计划人员对复杂的多结局工艺流程进行分析。
相当于把大量的可能性都保存在一起，一次性展示出所有可能结果，便于分析、选择和决策。
‘非确定工艺流程’功能从根本上改变了人们做‘计划’的方式。
有了这个理论后，以前很难处理的不确定因素成为一种正常的状态。
‘说不清工作时间’、‘过程大概如此’、‘可能是这样也可能是那样’，成为PRM理论中的标准数据和规范的计划方式，以前那种一切都固定不变的计划反而成为一种特殊情况。
因此它扩展了科学决策的范围，大大增强了管理者对工作流程的整体上的把握、加强了对意外情况的处理和分析能力、从根本上改变了计划管理的基本思想。
18． 计划生成的时间、数量、品种原则
有了前面描述的所有这些基本功能，计划的生成方式就比较简单了。
企业生产管理中，用户只要简单给出需要生产的产品品种、需要数量和需要时间，剩下的就是计算机根据流程和模型进行计算，给出详细的作业计划、物料需求计划、出入库计划、成本计划等所有相关计划。
对于项目管理来说，只要给定开始或者结束时间、选定工作流程，就可以得到全部工作计划。
按照这个理论生成计划的方式将非常简单。
19． 进度控制和报警理论：
PRM除了保证计划的最优和可行以外，还对计划的执行过程有一套严格的控制理论。
主要内容是：
1）计划执行过程的每个当前状态都随时反馈并与主计划进行对比。
2）对实际执行的进度是否可能造成时间延迟按照一套计算公式进行判断，如果有可能造成延迟预先报警。
3）当前计划执行的投入物料、资源运行、成本发生等数据与计划的对比需要建立相关的工作制度，责任制度。
管理与计划紧密结合，以实现对计划执行过程的最佳控制。
20． 资源负荷理论
企业里多数资源的特性是独占性，一个工序一旦开始使用这个资源，它就不能再被其他工序所使用，但是有些资源是可以同时被多个工序占用，每个工序占用资源的一定负荷，只要资源总的负荷不超过标准即可。
比如一个锅炉可以为5台设备供气，一个工人同时照管6条生产线等。
在这种情况下，小吉星PRM为每个工序的每个资源设定一个负荷系数。
在排产的时候需要满足：
1）一个资源在一个时间总负荷系数不大于最高限度。
2）均衡生产，最大限度分摊资源负荷，延长资源使用时间降低资源的负荷系数。
3）最大限度利用资源负荷，完成生产目标。
21． 半成品供应理论
一个工艺流程中有些半成品或者原材料有两种方式获得：
1）自己生产2）库存领料。
生产排产的时候自动选择的原则是：
资源能力允许自行生产的，安排生产，不允许自行生产的，直接库存领料。
这种方式可以保证企业最大限度利用现有资源，提高生产效率。
22.可代替模型理论
一个模型在某个时间由于资源冲突而无法下达，PRM系统有三种处理方式，第一，直接给出这个时间无法下达的信息后停止运算。
第二：
下达时间向后或者向前移动，直到找到最接近的可行时间。
第三：
换成可代替模型下达。
一个模型可以有多个可代替模型，在某个时间点上依次利用这些可代替模型试验下达，直到寻找到一个可行的模型。
如果无法找到，再自动向前向后移动时间或者结束。
这种方式可以很方便地让企业最大限度在一个时间范围内寻找可行的生产方案。
23．扰动因素理论
一般说计划不可能是一成不变的，扰动因素就是导致已经下达的计划发生变化的各种因素。
可能是生产上的意外情况导致工序延期，也可能是物料供应的变化、市场需求紧急变化等等，也可能是计划优先级的变化。
原来很复杂的计划遇到这些随时发生的复杂扰动因素以后，如何作出反应才能满足企业对灵活改变的要求，这是所有计算机生产排程必须面对的难点问题。
PRM对此的处理方式是两个：
第一，把受到扰动影响的所有计划删除以后重新下达，生成符合新条件的新计划。
这个方法虽然是最原始最笨的做法，但是只要速度足够快，就可以以最优方式处理所有类型的扰动因素。
PRM的强大功能和极快的计算速度为这个功能提供了保证。
第二：
通过PRM系统的计算能力计算找到一个扰动所产生的相应影响，也就是它所波及的计划范围，提供给人做为辅助决策的依据，人再决定如何处理。
也就是在PRM中纳入了人的因素，充分发挥计算机的计算能力和人的判断能力的各自长处，结合起来应对扰动因素。
总结：
以上PRM的基础理论从单个来说都并非独创，但是把这些理论综合在一起形成一个完整的理论体系，并可以深入解决实际问题，可以说在国内是首创，与国外最高级的APS相比，整体水平相当，而且有自己独特的优势功能。
其用途非常广泛，从民用的企业管理到项目管理、工程规划、一般工作计划的制定，到军事用途的军事计划制定和过程分析。
以上理论并非简单的纸上的管理理论，如果不依赖最前沿的数学成就和高级计算机算法，这套理论就是空中楼阁，没有任何实际意义。
所以这是一套综合了最新的管理学研究成果、最前沿数学成就、最高级计算机算法的‘计算机－管理’理论。
是目前中国人在项目管理软件、ERP生产管理软件领域所达到的最高水平。
它的产生必将改变项目管理和企业管理未来的发展方向。
可以说在企业管理软件、项目管理软件最高层的核心技术方面大大缩短了中国与世界最先进水平的差距。
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