物料需求和库存控制的理论与实践.doc

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制造业的通用公式问题决定因素要生产什么？由主生产计划（由MRP来引导）确定要用到什么？由物料清单（BOM）确定已经有了什么？由库存记录确定还缺什么？由物料需求计划（MRP）确定什么时候下达计划？由采购计划确定从表1可以看到，物料清单位列第二，其重要程度不言而喻。1.物料的含义想要全面地认识并理解物料清单，需要从物料的定义入手，具体而言，物料的定义主要包含两个方面：第一，“物料”一词在制造业管理信息系统中具有广泛含义，和英语 item一词对应，不仅代表具体的物料，也代表和物料相对应的其他和生产过程相关的费用、服务等。第二，如果没有具体的说明，“物料”特指生产所需要的原材料，生产过程中的在制品、零部件、外购件、辅料和包装材料等。 2.物料清单的重要性物料清单（Bill of materials，BOM）是企业物料管理中的一个重要文件，它不仅列出了制造最终产品所需的原材料、零件和组件，还列出产品生产的顺序。之所以将物料清单视为企业物料管理和规划的源头，是因为它所包含和体现了制造企业生产运营的最基本内容，其重要性体现在三个方面：第一，物料清单是MRP系统的三个主要输入之一，物料清单不准确是企业库存积压的源头。它的正确性对企业各类物料的采购有直接影响，一旦出现错误，会导致原材料的积压和生产环节出现问题，进而使半成品和在制品的报废率增加。第二，真正的物料清单还必须清楚地罗列出生产过程中所要使用到的一系列辅料，如工装、夹具及其他简单工具等，即便它们只用于某一个工段中。第三，物料清单中需要对物料进行编码，如果编码无法确实地保证唯一性，就极有可能造成生产过程的混乱。 二、物料需求计划物料需求计划（MRP），是在企业生产和库存领域沿用已久的理论和技术。如果物料清单是企业物料管理和规划的源头，MRP就是物料管理的核心和主要内容。1.物料需求计划的含义MRP作为一种观念，是由经济批量（EOQ）发展而来，引入相关需求、独立需求和时间分段的概念，将传统的、分散的、静态的库存管理变为各项目间具有紧密联系的、动态的库存管理系统。它追求的境界是，在生产过程的各个阶段，在需求的时间提供需要数量的物料。 MRP的内容MRP作为一种技术式方法，包括MRP和MRP。其中，MRP是MRP的扩展，将市场信息、财务信息、工程数据与生产和库存信息有效地集成，以便更好发挥其作为信息系统的功能。 MRP的思路MRP的基本思想是，根据反应预测需求和顾客订单信息的主生产计划(MPS)，以及产品结构(物料清单)信息、库存记录信息，按照各过程的预定提前期(lead time)由交货期向前倒排，从而得到详细的订货指令发送的时间排程表，用于生产车间的生产和采购控制。2.物料需求的分类产品结构中物料的需求量是相关的。20世纪60年代，IBM公司提出了把对物料的需求分为独立需求与相关需求的概念。 独立需求所谓的独立需求，是指任一物料之间的需求是互不相关的，如公司的产成品和生产过程中的辅料。独立需求与供应链中上下游的关系密切联系，在客户或下游生产商方面受市场的影响，并且永远是模糊的，需要通过预测对其进行把握。 相关需求所谓的相关需求，是指任一物料的需求是对其他物料需求的直接结果，受上游物料需求的影响。例如，汽车的轮胎相对于汽车而言是相关需求。在制造企业中，独立需求和相关需求通常是同时存在的，独立需求通过与物料清单的关联性引导出了相关需求，一旦独立需求被确定，相关需求随即也能被确定。3.物料需求与MRP的关系独立需求与MRP是密切联系的，依据独立需求对产品结构进行分解，就可以得到物料清单，而相关需求又是由独立需求引导的，因此相关需求是MRP的管理对象。应用MRP作为一个规划工具，可以解决模糊需求的不确定性问题，适用于任何企业。值得注意的是，应用MRP进行规划的结果不应该立刻被转化为执行计划，而是用来规划企业内外部供应链的供应能力。 三、物料需求管理与物料管理为了避免需求不确定性对企业生产运作所造成的负面影响，有必要对物料实施控制。1.约束理论应用于物料控制约束理论（Theory of constraints，TOC），是以色列生产与库存管理学者Dr.Eliyahu M.Goldratt提出的一种生产管理哲理。 TOC的基本原理约束理论认为，系统的产出是由其约束确定的，企业的最高目标是创造利润，为此它重新定义了衡量生产系统效能的三个指标:产出(throughput)，被定义为通过销售而获得利润的速率；库存(inventory)，被定义为企业为销售目的而投入的资金；生产成本(operating expense)，被定义为企业为将库存转化为产出的消耗。要点提示衡量生产效能的三个指标： 产出； 库存； 生产成本。约束理论追求的是：通过不断地认识、利用和消除约束，使得产出最大化，同时减少库存和生产成本。 TOC的实际意义约束理论主要研究运作流程中所出现的瓶颈现象。企业中物料的属性是有区别的（在BOM中也有体现），特别存在一些所谓的“瓶颈物料”，即物料需求度高但是供应能力却很低的物料（参见第二讲），因此约束理论可以用于物料对生产运作影响的分析。 TOC的具体操作将约束理论应用于企业的物料控制，具体操作主要有两个步骤：首先，对物料的属性进行梳理，将可能对会给企业生产带来巨大问题和隐患的物料筛选出来，并对其实施专项管理；其次，根据其产生的原因，对于可能成为“瓶颈”的物料要制定合适的库存策略。瓶颈物料产生的原因在于供应能力，具体可能有以下的表现：第一，企业内部生产工艺不成熟，上下游之间的生产存在缺口；第二，物料需求批量小，外部供应商不愿意接收订单；第三，社会对此种物料的供给量有限，如果事先缺乏规划，就无法实现及时采购。2.物料控制的要点企业物料控制的要点包括三个：第一，对物料控制形成冲击的物料；第二，工艺过程中的物流控制环节；第三，柏拉图原理。所谓柏拉图原理，在企业物料需求管理和库存控制中可造成问题的物料所占比例通常不会超过20%。在这种原理的指导下，利用柏拉图统计（详见图1）的结果可以展开对不同属性物料的分类管理。图1 物控要素柏拉图统计示意图除此之外，企业还应通过科学的分析方法寻找形成物料管理及库存问题的原因，从而避免“只见树木，不见森林”的盲目状况。图2所示的是形成物料管理难点的原因分析。图2 形成物料管理难点的原因分析示意图3.基于不同控制重点的物控分类一般来说，有两个时间会形成所谓的“提前期”：采购周期和生产周期。以这两个周期为控制对象，企业的物料控制可以分为两种： 以加工过程（提前期）为特征的物控以加工过程为特征的物控，是指制造业企业内部加工过程，以能力平衡和控制提前期为特征的物料需求管理。对应于这种物控模式，准时化（JIT）看板生产是主要的库存控制技术。JIT模式能够最有效地控制内部的在制品和半成品，通过设计所谓的“拉动系统”，保证生产过程中所产生的库存，始终处于平衡的最低限度状态。这种模式需要有很强的供应商提供足够的供应能力保障，否则无法有效运转。 以控制采购周期为特征的物控以控制采购周期为特征的物控，是指制造业企业采购原材料、零配件等以控制采购周期和采购数量为特征的物料控制。在这种物控模式下，供应链效率和物料需求的模式将决定库存控制所采取的技术，而MRP和JIT的结合则是比较理想的模式。 四、物料清单的概念与功能1.物料清单的概念物料清单，必须包括并且提供原材料、零件和组件等产品构成信息，而这些信息是从最终产品开始逐步分解得到的，分解的过程就形成了一个树状结构。因此，物料清单又可以称为“产品结构树”。图3所示的是以时间为坐标的产品结构树。 图3 以时间为坐标的产品结构树示意图产品在生产过程中，各种物料不是同时需要的，有的先用，有的后用，这就是物料在产品中的层次。根据这个层次，就形成了时间坐标上的产品结构。图3不仅反映了最终产品的构成，还从制造周期和工艺路线两个方面反映了制造最终产品的顺序及所占用的时间。 制造产品的工艺路线所谓的工艺路线，就是原材料、零件和组件加工成为最终成品的过程，是最终产品分解为原材料、零件和组件的逆过程。 工艺路线与制造周期的区别“物料在时间坐标上的产品结构”概念是任何制造厂家（不论是否上MRP系统）都必须树立的，用这种概念来管理生产，即使没有信息系统，也可以减少许多不必要的差错和混乱。 如果将MRP以及JIT的模式纳入到这个图中，就可以更加清楚地看到二者的区别：第一，在MRP模式下，在图中的工艺路线上会不断地形成库存，然后流向下一道工序，也就是根据物料清单加工库存。第二，在JIT模式下，当某一个工艺过程开始的时候，供应链环节中的供应商（无论是内部的还是外部的）才会提供所需要的零部件或者原材料，就不会存在库存。 制造的“提前期”与产品结构树密切联系的还有另外一个重要的时间概念，即各种原材料、零件和组件的加工周期，称之为“提前期”。根据生产方式选择的不同，提前期有两个含义：第一，如果选择企业自己内部生产，提前期就是指具体物料的生产周期；第二，如果选择外包生产，则提前期指的是采购具体物料的采购周期。图4所示的是提前期与产品结构树的关系。 图4 产品结构树和提前期的关系示意图从图4可以看到，形成库存的关键点就在于具体物料的提前期结束和投入下一道工序进行生产之间，如果二者衔接得非常紧密，就会得到最为理想的状况没有库存。因此，控制好提前期及需求量，就控制好了库存。2.物料清单的基本要求物料清单的具体要求主要有四个方面：第一，物料清单上的每一种物料有唯一的编码，即物料号；第二，物料清单中的零件、部件的层次关系要反映生产的工艺装配过程，包括材料的消耗定额（标准用量、工艺用量和非工艺用量）和不同的工艺状态；第三，物料清单应包括包装材料、标签和说明书等项，一些专门工具也应该包含其中；第四，物料清单有单层物料清单和多层物料清单之分，其关系按照产品与组件、组件与零件、零件和毛坯或原材料之间的工艺加工过程决定，分为父项和子项。3.物料清单的功能图5所示的是物料清单的作用和功能涉及企业内部的环节。图5 物料清单的功能示意图 从涉及的方面，可以延伸出来物料清单两个最主要的管理功能，如图6所示。图6 物料清单的管理功能示意图4.物料清单、工艺过程及物流之间的关系 企业物料的分类企业物料依据取得的来源不同，主要可以分为三种三者之间的联系才如此紧密。第一，采购物料，直接从供应商获取的原材料或零部件、毛坯、铸件、辅助材料等；第二，制造物料，将从供应商获取的原材料加工成为半成品、零部件、成品；第三，外协物料，在工艺过程中需要委托外单位加工的物料或者半成品、零部件等。要点提示依据取得的来源不同，物料可分为： 采购物料； 制造物料； 外协物料。 基于物料清单的重要性，企业应该加强对其的管理，但又由于BOM涉及的方面很多，所以这种管理应该是考虑全面的一个体系。在这个体系中，工艺过程是物料清单的管理功能涉及的内容之一，而物料清单的正确性又会对采购库存及生产出的半成品和成品库存产生重大影响，企业物流的核心内容就是库存管理。给予此种思路，将三者紧密地联系在一起，其最显著且重要的表征就是有关设计和工艺变更的管理。 BOM的两种类型涉及设计和工艺变更的管理时，就要先了解BOM的两种类型：工程BOM和生产BOM。工程BOM是指以产品设计的参数为依据的BOM，为制定采购的物料规格和质量标准提供数据，是采购管理中重要的数据资源之一；生产BOM是指应用到实际生产领域的BOM，对具体的生产环节起指导作用。 设计和工艺变更的解决方案在制造企业中，设计变更和工艺变更是会经常发生的。由于客户的的需要，在产品结构中撤掉某个零部件或者调整了某个零部件的局部参数，这样就形成了设计变更；而一旦设计发生变更，由于新的产品结构需要用新的工艺方法来进行生产，所以势必就会形成工艺上的变更。发生设计和工艺变更后，按照原有产品设计和工艺要求采购进来的或已经进入生产程序的物料随即会作废，形成相应的库存，原有的物料清单也会失去意义。为了避免以上状况出现，应该对设计和工艺的变更进行必要评估，看看新变更所影响到的原有物料是否还有其他用途。如果有，可以将含有新的工程BOM中的变更在生产BOM中生效；如果没有，可以选择按照原有设计继续生产，直到将所影响到的物料消耗殆尽，再将工程BOM中的变更纳入到生产BOM中。 物料清单、工艺过程与BOM的关系简而言之，企业应该建立完善的管理体系保证工程BOM只有通过适当的程序才能生成为生产BOM，从而使工程BOM的失效不会马上影响生产BOM的有效性，直到其所对应的物料退出生产系统为止。图7、图8、图9所体现的是物料清单、工艺过程以及企业物流间的相互关系。图7 产品结构树和工艺过程举例示意图 图8 工艺过程和物流的关系示意图 图9 物控点和工艺点示意图4.物料清单管理中出现问题的原因在制造企业的实际操作中，有关物料清单的管理和维护还存在一系列问题。分析其根源，主要有两个方面： 技术层面技术层次的原因，表现在企业内部物料管理或者物流管理人员对于BOM的结构理解不深，在具体操作的时候，会在BOM的内容和要求等方面产生失误。这种原因导致的BOM问题是比较表层，可以通过系统的培训予以规范和解决。 管理层面相比之下，对于BOM管理问题而言，更为重要和深刻的原因在于企业内部缺乏专门的BOM管理体制。以BOM中的编码管理为例，企业应该设置专门且唯一的部门编制物料序号，其他部门只能申请这个编号而无权擅自确立其有效性。另外，对于编码字段的增减也必须设立相应的管理程序，从而避免发生混乱。 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