ERP与企业管理之管理需求推动ERP的发展.docx
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ERP与企业管理之管理需求推动ERP的发展
自18世纪产业革命以来，手工业作坊向工厂生产的方向迅速发展，出现了制造业。
随之而来，所有企业几乎无一例外地追求着基本相似的运营目标，即在给定资金、设备、人力的前提下，追求尽可能大的有效产出；或在市场容量的限制下，追求尽可能少的人力、物力投入；或寻求最佳的投入/产出比。
就其外延而言，为追求利润；就其内涵而言，为追求企业资源的合理有效的利用。
这一基本目标的追求使企业的管理者面临一系列的挑战：
生产计划的合理性、成本的有效控制、设备的充分利用、作业的均衡安排、库存的合理管理、财务状况的及时分析等。
日趋激烈的市场竞争环境使上述挑战对企业具有生死存亡的意义。
于是，应付上述挑战的各种理论和实践也就应运而生。
在这些理论和实践中，首先提出而且被人们研究最多的是库存管理的方法和理论。
人们首先认识到，诸如原材料不能及时供应、零部件不能准确配套、库存积压、资金周转期长等问题产生的原因，在于对物料需求控制得不好。
然而，当时提出的一些库存管理方法往往是笼统的、只求“大概差不多”的方法。
这些方法往往建立在一些经不起实践考验的前提假设之上，热衷于寻求解决库存优化问题的数学模型，而没有认识到库存管理实质上是一个大量信息的处理问题。
事实上，即使在当时认识到这一点，也不具备相应的信息处理手段。
计算机的出现和投入使用，使得在信息处理方面获得了巨大的突破。
在20世纪50年代中期，计算机的商业化应用开辟了企业管理信息处理的新纪元。
这对企业管理所采用的方法产生了深远的影响。
而在库存控制和生产计划管理方面，这种影响比其他任何方面都更为明显。
大约在1960年，计算机首次在库存管理中得到了应用，这标志着企业的生产管理迈出了与传统方式决裂的第一步。
也正是在这个时候，在美国出现了一种新的库存与计划控制方法——计算机辅助编制的物料需求计划（MaterialRequirementsPlanning，MRP）。
MRP的基本原理和方法与传统的库存管理理论与方法有着显著的区别。
可以说，它开辟了企业生产管理的新途径。
传统的库存管理理论认为，要想减少库存费用，只有降低服务水平，即降低供货率；或者反过来，要想提高服务水平，就必须增加库存费用。
有了MRP，这种信条就不再成立。
成功地运用了MRP系统的企业的经验表明，它们可以在降低库存量，即降低库存费用的同时，改善库存服务水平，即提高供货率。
于是在企业管理领域发生了一场革命：
新的理论和方法逐步建立，而传统的理论和方法乃至整个的传统学派的思想都受到了重新评价。
初期的MRP，即物料需求计划，是以库存管理为核心的计算机辅助管理工具。
而20世纪80年代发展起来的MRPII，已延伸为制造资源计划（ManufacturingResourcePlanning）。
它进一步从市场预测、生产计划、物料需求、库存控制、车间控制延伸到产品销售的整个生产经营过程以及与之有关的所有财务活动中。
从而为制造业提供了科学的管理思想和处理逻辑以及有效的信息处理手段。
到了20世纪90年代，又出现了ERP（EnterpriseResourcePlanning）的概念，进一步发展了MRPII的理论和方法。
MRPII/ERP的发展经历了5个阶段。
（1）20世纪40年代的库存控制订货点法；
（2）20世纪60年代的时段式MRP；
（3）20世纪70年代的闭环MRP；
（4）20世纪80年代发展起来的MRPII；
（5）20世纪90年代出现的ERP。
1 早期库存管理引发的订货点法
在计算机出现之前，发出订单和进行催货是一个库存管理系统在当时所能做的一切。
库存管理系统发出生产订单和采购订单，但是，确定对物料的真实需求却是靠缺料表，这种表上所列的是马上要用，但却发现没有库存的物料。
然后，派人根据缺料表进行催货。
订货点法是在当时的条件下，为改变这种被动的状况而提出的一种按过去的经验预测未来的物料需求的方法。
这种方法有各种不同的形式，但其实质都是着眼于“库存补充”的原则。
“补充”的意思是把库存填满到某个原来的状态。
库存补充的原则是保证在任何时候仓库里都有一定数量的存货，以便需要时随时取用。
当时人们希望用这种做法来弥补由于不能确定近期内准确的必要库存储备数量和需求时间所造成的缺陷。
订货点法依据对库存补充周期内的需求量预测，并保留一定的安全库存储备，来确定订货点。
安全库存的设置是为了应对需求的波动。
一旦库存储备低于预先规定的数量，即订货点，则立即进行订货来补充库存。
订货点的基本公式是：
订货点＝单位时区的需求量×订货提前期＋安全库存量
如果某项物料的需求量为每周100件，提前期为6周，并保持2周的安全库存量，那么，该项物料的订货点可如下计算：
100×6＋200＝800
当某项物料的现有库存和已发出的订货之和低于订货点时，则必须进行新的订货，以保持足够的库存来支持新的需求。
订货点法的处理逻辑如图2.1所示。
订货点法曾引起人们广泛的关注，对它进行讨论的文献也很多，按这种方法建立的库存模型曾被称为“科学的库存模型”。
然而，在实际应用中却是面目全非。
其原因在于订货点法是在某些假设之下，追求数学模型的完美。
下面，我们对这些假设进行讨论。
1.对各种物料的需求是相互独立的
订货点法不考虑物料项目之间的关系，每项物料的订货点分别独立地加以确定。
因此，订货点法是面向零件的，而不是面向产品的。
但是，在制造业中有一个很重要的要求，那就是各项物料的数量必须配套，以便能装配成产品。
由于对各项物料分别独立地进行预测和订货，就会在装配时发生各项物料数量不匹配的情况。
这样，虽然单项物料的供货率提高了，但总的供货率却降低了。
因为不可能每项物料的预测都很准确，所以积累起来的误差反映在总供货率上将是相当大的。
例如，用10个零件装配成一件产品，每个零件的供货率都是90%，而联合供货率却降到34.8%。
一件产品由20个、30个甚至更多个零件组成的情况是常有的。
如果这些零件的库存量是根据订货点法分别确定的，那么，要想在总装配时不发生零件短缺，则只能是碰巧的事。
应当注意，上述这种零件短缺并非由于预测精度不高而引起，而是由于这种库存管理模型本身的缺陷造成的。
2.物料需求是连续发生的
按照这种假定，必须认为需求相对均匀，库存消耗率稳定。
而在制造业中，对产品零部件的需求恰恰是不均匀、不稳定的，库存消耗是间断的。
这往往是由于下道工序的批量要求引起的。
【案例】
我们假定最终产品是活动扳手。
零件是扳手柄，原材料是扳手毛坯。
活动扳手不是单件生产的，当工厂接到一批订货时就在仓库中取出一批相应数量的扳手柄投入批量生产。
这样一来，扳手柄的库存量就要突然减少，有时会降到订货点以下。
这时就要立即下达扳手柄的生产指令，于是又会引起扳手柄毛坯的库存大幅度下降。
如果因此引起原材料库存也低于订货点，则对扳手毛坯也要进行采购订货，如图2.2所示。
【点评】
由此可见，即使对最终产品的需求是连续的，由于生产过程中的批量需求，引起对零部件和原材料的需求也是不连续的。
需求不连续的现象提出了一个如何确定需求时间的问题。
订货点法是根据以往的平均消耗来间接地指出需要时间，但是对于不连续的非独立需求来说，这种平均消耗率的概念是毫无意义的。
事实上，采用订货点法的系统下达订货的时间常常偏早，在实际需求发生之前就有大批存货放在库里造成积压。
而另一方面，却又会由于需求不均衡和库存管理模型本身的缺陷造成库存短缺。
3.库存消耗之后，应被重新填满
按照这种假定，当物料库存量低于订货点时，则必须发出订货，以重新填满库存。
但如果需求是间断的，那么这样做不但没有必要，而且也不合理。
因为很可能因此而造成库存积压。
例如，某种产品一年中可以得到客户的两次订货，那么，制造此种产品所需的钢材则不必因库存量低于订货点而立即填满。
4.“何时订货”是一个大问题
“何时订货”被认为是库存管理的一个大问题。
这并不奇怪，因为库存管理正是订货并催货这一过程的自然产物。
然而真正重要的问题却是“何时需要物料？
”当这个问题解决以后，“何时订货”的问题也就迎刃而解了。
订货点法通过触发订货点来确定订货时间，再通过提前期来确定需求日期，其实是本末倒置的。
从以上讨论可以看出，订货点库存控制模型是围绕一些不成立的假设建立起来的。
今天看来，订货点法作为一个库存控制模型是那个时代的理论错误。
因此不再具有重要的实用价值。
但它提出了许多在新的条件下应当解决的问题。
从而引发了MRP的出现。
1.1 复杂物料需求带来的时段式MRP
时段式MRP是在解决订货点法的缺陷的基础上发展起来的，亦称为基本MRP，或简称MRP。
MRP与订货点法的区别有三点：
一是通过产品结构将所有物料的需求联系起来；二是将物料需求区分为独立需求和非独立需求并分别加以处理；三是对物料的库存状态数据引入了时间分段的概念。
如前所述，传统的库存管理方法，如订货点法，是彼此孤立地推测每项物料的需求量，而不考虑它们之间的联系，从而造成库存积压和物料短缺同时出现的不良局面。
MRP则通过产品结构把所有物料的需求联系起来，考虑不同物料的需求之间的相互匹配关系，从而使各种物料的库存在数量和时间上均趋于合理。
另外，MRP还把所有物料按需求性质区分为独立需求项和非独立需求项，并分别加以处理。
如果某项物料的需求量不依赖于企业内其他物料的需求量而独立存在，则称为独立需求项目；如果某项物料的需求量可由企业内其他物料的需求量来确定，则称为非独立需求项目或相关需求项目。
如原材料、零件、组件等都是非独立需求项目，而最终产品则是独立需求项目，独立需求项目有时也包括维修件、可选件和工厂自用件。
独立需求项目的需求量和需求时间通常由预测和客户订单、厂际订单等外在因素来决定。
而非独立需求项目的需求量和时间则由MRP系统来决定。
所谓时间分段，就是给物料的库存状态数据加上时间坐标，亦即按具体的日期或计划时区记录和存储库存状态数据。
在传统的库存管理中，库存状态的记录是没有时间坐标的。
记录的内容通常只包含库存量和已订货量。
当这两个量之和由于库存消耗而小于最低库存点的数值时，便是重新组织进货的时间。
因此，在这种记录中，时间的概念是以间接的方式表达的。
直到1950年前后，这种落后的方法才有了一些改进，在库存状态记录中增加了两个数据项：
需求量和可供货量。
其中，需求量是指当前已知的需求量，而可供货量是指可满足未来需求的量。
这样，物料的库存状态记录由4个数据组成，它们之间的关系可用下式表达：
库存量＋已订货量－需求量＝可供货量
例如，某项物料的库存状态数据如下：
库存量：
30
已订货量：
25
需求量：
65
可供货量：
–10
其中，需求量可能来自客户订单，也可能来自市场预测，还可能是作为非独立需求推算出来的。
当可供货量是负数时，就意味着库存储备不足，需要再组织订货。
这样一个经过改进的库存控制系统可以更好地回答订什么货和订多少货的问题，但却不能回答何时订货的问题。
表面上看，当可供货量是负值时即是订货时间，似乎已经回答了这个问题。
其实不然。
已发出的订货何时到货？
是一次到达？
还是分批到达？
什么时候才是对这批订货的需求实际发生的时间？
该需求是应一次满足还是分期满足？
什么时候库存会用完？
什么时候应完成库存补充订货？
什么时候应该发出订货？
对于这一系列的问题，传统的库存控制系统是回答不出来的。
当时，库存计划员只能凭经验来作出决定。
时间分段法使所有的库存状态数据都与具体的时间联系起来，于是上述关键问题可以迎刃而解。
下面，我们通过例子来说明时间分段的概念。
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维护、更新按时间分段的库存状态记录所要进行的数据处理工作量是相当大的。
这一方面是由于这类库存状态记录的数据项多；另一方面是由于既要处理数量关系，又要处理时间关系。
从上例可见一斑。
在给出时间坐标之前只用了4个数据项，而在给出时间坐标之后，则用了40个数据项。
此时，虽然数量关系不变，时间关系却要重新处理。
在一个典型的企业中，如果对25000项物料按周划分时间段，在计划期为一年的情况下，就要处理多达500万个基本数据，这样大量的信息处理只有计算机才能胜任。
目前，人们建立和使用的MRP系统已经成了一种标准的形式。
这种标准形式包含着系统运行所依据的某些前提条件和基本假设。
MRP系统的第一个前提是要求赋予每项物料一个独立的物料代码，这些物料包括原材料、零部件和最终产品。
这些物料代码不能有二义性，即两种不同的物料不得有相同的代码。
下面要谈到的主生产计划、物料清单和库存记录都要通过物料代码来描述的。
第二个前提就是要有一个主生产计划。
也就是说，要有一个关于生产什么产品和什么时候产出的权威性计划。
该计划只考虑最终项目，这些项目可能是产品，也可能是处于产品结构中最高层次的装配件，这些装配件可根据总装配计划装配成不同的产品。
主生产计划考虑的时间范围，即计划展望期，取决于产品的累计提前期，即产品所有零部件的生产提前期和采购提前累计之和。
计划展望期的长度应当等于或超过产品的累计提前期，通常为3~18个月。
主生产计划的形式通常是一个按时区列出的各最终项目产出数量的矩阵。
主生产计划是ERP的一个非常重要的计划层次，以后我们还将详细讨论。
MRP系统的第三个前提是在计划编制期间必须有一个通过物料代码表示的物料清单（BillofMaterial，BOM）。
BOM是产品结构文件，它不仅罗列出某一产品的所有构成项目，同时也要指出这些项目之间的结构关系，即从原材料到零件、组件，直到最终产品的层次隶属关系。
MRP系统的第4个前提是要有完整的库存记录。
也就是说，所有在MRP系统控制下的物料都要有相应的库存记录。
除了以上4个前提条件外，实施MRP系统还要满足以下几种隐含的假设条件。
（1）要想使系统能够有效地工作，就必须保证BOM和库存记录文件的数据完整性。
确切地说，这个要求不是针对系统运行而言的。
因为即使输入数据不正确，系统也能输出技术上“正确”的报告。
然而，正如计算机人员常讲的那样，“进去的是垃圾，出来的也是垃圾”。
这样的垃圾数据当然不能实现有效的管理。
因此，保证文件的数据完整性是针对管理效果而提出的要求。
（2）MRP系统还要求所有物料的订货提前期是已知的，至少是可以估算的。
一般情况下，在编制计划时，每项物料的提前期都应该是一个固定的值。
虽然提前期的值可以更改，但不允许一项物料的提前期同时具有两个或两个以上的数值。
MRP系统无法处理订货提前期未定的物料。
（3）MRP系统要求所有受其控制的物料都要经过库存登记，从而有一个入库状态（即使是短暂的），然后，才可以为满足某项订货而发放出去。
这样，生产过程的每个阶段实质上是通过库存信息来监控的。
（4）MRP系统在计算物料需求时间时，假定用于构成某个父项的所有子项都必须在下达父项的订货时到齐。
因此，子项的需求均在父项的订货下达时发生。
（5）MRP系统还假定每项物料的消耗都是间断的。
例如，某父项物料由50个子项构成，那么，MRP在进行计算时就恰好分配出50个，并假定它们被一次性地消耗掉。
MRP系统的目标是确定每项物料在每个时区内的需求量，以便能为正确地进行生产和库存管理提供必要的信息。
虽然，这并非MRP的惟一目标（例如，MRP还为能力需求计划提供输入等），但这却是最主要的目标。
从人们的主观愿望来说，这个目标同其他非MRP库存控制系统的目标并没有什么差别。
MRP系统与其他库存控制系统的差别仅仅反映在如何实现这种愿望的能力上。
例如，用订货点法很难做到在恰当的时间对一项物料按恰当的数量订货，而要确定正确的到货期则更成问题。
对于已发出的订货作业进行修改，用订货点法则基本上办不到。
MRP系统从主生产计划、独立需求预测以及厂外零部件订货的输入可以确定“我们将要生产什么？
”通过BOM可以回答“用什么来生产？
”把主生产计划等反映的需求沿各产品的BOM进行分解，从而得知“为了生产所需的产品，我们需要用些什么？
”然后和库存记录进行比较来确定出物料需求，即回答“我们还需要再得到什么？
”通过这样的处理过程，使得在MRP系统控制下的每项物料的库存记录都总能正确地反映真实的物料需求。
这一过程如图2.3所示。
下面讨论具体的数据处理过程。
MRP系统对每项物料的库存状态按时区作出分析，自动地确定计划订货的数量和时间，并提醒人们不断地进行调整。
物料的库存状态数据包括：
库存量、预计入库量、毛需求量。
其中，库存量也称为库存可用量，是指某项物料在某个时区的库存数量。
预计入库量是指在本时区之前的各时区中已下达的订货，预计可以在本时区之内入库的数量。
毛需求量是为满足市场预测或客户订单的需求或上属物料项目的订货需求（可以是多项订货需求）而产生的对该项物料的需求量，这是一个必须提供的数量。
净需求量则是从毛需求量中减去库存可用量和预计入库量之后的差。
在计算上，净需求量的值可以通过库存量的变化而得到。
方法是首先按下面公式求各时区的库存量：
某时区库存量＝上时区库存量＋本时区预计入库量－本时区毛需求量
当库存量出现第一个负值时，就意味着第一次出现净需求，其值等于这个负值的绝对值。
以后出现的库存量负值，则以其绝对值表示了直至所在时区的净需求量累计值。
物料的净需求及其发生的时间指出了即将发生的物料短缺。
因此，MRP可以预见物料短缺。
为了避免物料短缺，MRP将在净需求发生的时区内指定计划订货量，然后考虑订货提前期，指出订货计划下达时间。
MRP系统之所以能成为生产库存管理的得力工具，主要由于以下原因：
（1）可使库存投资减少到最小限度；
（2）可对生产中的变化作出灵敏的反应；
（3）可以对每项物料提供未来的库存状态信息；
（4）库存控制是面向生产作业的，而不是面向台账登记的；
（5）强调需求、库存储备和订货作业的时间性。
上述几条原因相辅相成，使得MRP系统的输出信息能够成为其他生产管理子系统的有效输入信息。
这些子系统包括能力需求计划、车间作业管理、采购作业管理等。
1.2 物料与生产管理集成的闭环MRP
1.1节所介绍的MRP只局限在物料需求方面，一般称为基本MRP。
物料需求计划还仅仅是生产管理的一部分。
物料需求计划要通过车间作业管理和采购作业管理来实现，而且还必须受到生产能力的约束。
因此，只有基本MRP还是很不够的。
于是，在基本MRP的基础上，人们又提出了闭环MRP系统。
所谓闭环有两层意思：
一是指把生产能力计划、车间作业计划和采购作业计划纳入MRP，形成一个封闭系统；二是指在计划执行过程中，必须有来自车间、供应商和计划人员的反馈信息，并利用这些反馈信息进行计划调整平衡，从而使生产计划方面的各个子系统得到协调统一。
其工作过程是一个“计划—实施—评价—反馈—计划”的过程，如图2.4所示。
下面，我们对闭环MRP系统的工作过程作一简单介绍。
销售与运作规划（SalesOperationsPlan）确定每一个产品族的生产率水平，展望期1~3年，通常按月或周分解。
在面向库存生产（Make-to-Stock，MTS）的环境下，要根据当前库存量、希望于计划期末达到的库存量目标和计划期内的销售预测量来确定每类产品的生产率。
在面向订单生产（Make-to-Order，MTO）的环境下，要根据当前未完成订单的数量、希望于计划期末达到的未完成订单的数量以及计划期内的销售预测量来确定每类产品的生产率。
关于面向库存生产和面向订单生产的概念，将在后面作详细介绍。
在制定了销售与运作规划之后，再通过主生产计划对其作进一步的细化，按最终产品（或最终项目）、而不是按产品类确定生产率水平。
展望期可为3~18个月，一般以周为时区单位进行分解。
然后，由物料需求计划对主生产计划作进一步的分解，确定各个层次上的物料需求的数量和时间。
在按照物料需求计划下达生产订单之前，要通过能力需求计划来核算企业的生产能力和由物料需求计划所产生的能力需求负荷之间的平衡关系。
由于企业的生产能力是有限度的，所以物料需求计划要受能力需求计划的约束。
如果能力需求计划的输出报告表明不可行，则应重排能力需求计划。
如仍不能解决问题，则将有关信息反馈到物料需求计划，对其进行重排。
如还行不通，就要把信息反馈到主生产计划，甚至销售与运作规划，进行相应的重新安排。
同样，在计划执行过程中，也要有一系列的信息反馈以及相应的平衡调整。
所有这些计划之间的协调、平衡，信息的追踪和反馈都必须借助计算机才能实现。
对已下达和计划下达的生产订单，要通过工艺路线和工作中心来加以分解。
工艺路线说明自制件的加工顺序和标准工时定额，其作用恰如物料清单对于物料需求计划的作用。
工作中心用来说明生产资源，包括机器设备和人，其作用恰如生产能力的库存。
分解的结果是产生一份以工作中心的标准工时表示的能力需求计划。
这些标准工时是为满足物料需求计划所必需的。
能力需求计划指出为执行主生产计划——因此，也就是为执行销售与运作规划——所必需的能力。
必须强调，闭环MRP系统中的各个环节都是相互联系、相互制约的。
如果一个企业通过自己的制造设备、合同转包以及物料外购的努力仍不能得到为满足物料需求计划所需的生产能力，则应修改物料需求计划，甚至主生产计划。
当然，这只是一种不得已的办法。
制定能力需求计划的目标无疑是要使主生产计划得以执行。
能力需求计划要根据调度规则为生产订单的每道工序安排一个计划的开始日期。
典型的调度规则要考虑排队等待和完工检验的时间，并把标准工时数转化成天数。
在编制生产计划时使用常规日历是很不方便的，因为计划员必须随时查看日历以避开周末和节假日。
制造企业可使用工厂日历。
这种日历只对工作日计数，从而可使计划员只通过简单的算术运算来进行日期安排，而不再担心非工作日的干扰。
工序的调度是从指定的需求日期开始，根据调度规则，反过来向前确定每道工序的计划完成日期。
假定检验需要用两天，于是，精车加工必须在第410个工作日完成。
假定工作中心文件指明在工作中心3每天有
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