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制造业生产计划体系综述

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2020年4月19日
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制造业生产计划体系综述
The Review of Production Planning System in Manufacturing Industry
摘要： 介绍了制造业生产计划的发展，定义及其相关内容，针对离散型、连续型和混合型三种生产类型，经过对当前应用于制造业的几种比较常见的生产计划体系的研究和分析，如MRP/MRPⅡ、JIT、TOC等，对制造业生产计划的发展现状进行了归纳综述，最后指出了未来的几种可能的发展模式。
关键字：制造业；生产计划体系；综述
引言
MRP、MRPⅡ、ERP、JIT等一些先进的生产技术都是由制造业发展起来的，而且在制造业中得到最为深入与广泛的应用，无数的例证显示: 在制造企业中, 高效的生产计划管理，不但能够为其生产的产品的节约制造成本, 而且能够为产品的本身增加了巨大的附加价值。
1 制造业生产计划
生产计划是关于企业生产运作系统总体方面的计划，是企业在计划期应达到的产品品种、质量、产量和产值等生产任务的计划和对产品生产进度的安排。它反映的并非某几个生产岗位或某一条生产线的生产活动，也并非产品生产的细节问题以及一些具体的机器设备、人力和其它生产资源的使用安排问题，而是指导企业计划期生产活动的纲领性方案，是企业生产,运作管理的依据，也是生产运作管理的核心内容[1]。
制造企业的生产计划是指在一定的时间和空间里, 将所需的物资, 设备,运输,仓储, 人员和通信联系等若干相互制约的动态要素相协调, 以最小的成本, 最快的速度, 最优的服务和产品来在最大程度上满足市场的需要。其目的是实现物资的空间效益和时间效益, 在保证和实现各种环节的合理衔接的前提下, 经过企业内部和外部合理的运作和协作来取得企业最佳的经济效益[2]。其目的详细阐述如下:
（l）降低库存，提高库存精度；
（2）促进企业资源优化；
（3）降低采购、生产和运营成本；
（4）提高企业对客户的服务水平，确保按时发货，提高发货率水平；
（5）缩短采购、生产、发货等活动的提前期；
（6）实现数据信息共享和生产管理自动化，完善企业管理模式；
（7）减少资金占用，提高资金利用率和周转率；
（8）提高产品质量、提高工作效率和工作的有序性。
制造企业生产计划体系如图 1所示, 在制造企业中, 生产计划工作按长度分为长期, 中期, 短期计划三个层次。 它们之间相互紧密联系, 协调构成制造企业生产计划工作的总体系。长期的生产计划一般是按年定制, 时间跨度往往超过一年, 更加关注于企业长期的盈利水平; 中期计划周期一般跨越 6至 18 个月, 有时会每季度或每月定期制订; 短期计划覆盖了一天到六个月以内的计划安排, 有时会每周定制出台。制造企业的生产计划由三部分组成：综合生产计划，主生产计划，物料需求计划。
图 1 主要生产计划活动总览

由于不同的生产计划体系类型对制造系统和模式有着显著不同的要求，而不同制造业生产计划体系也往往支持不同的生产类型，或在某种生产类型上有优势，因此了解生产计划体系有必要了解制造业的生产类型。制造业采用的生产类型，从总体上能够分为离散型，连续型和混合型三种类型。
2 不同的生产类型下的生产计划体系
离散型，连续型和混合型三种生产类型在产品的需求特征、制造特征和成本构成等方面存在明显差别[3]，如下表所示，

表1 三种生产模式的特征比较

离散制造
连续制造
混合制造
需求特征
客户化程度较高，质量判定简单，产品品种多。
主要面向库存生产，质量需求特征判定复杂，产品品种相对固定
生产过程对时间缓冲要求并不苛刻，但仍是以生产线形式组织的连续生产
制造特征
产品相对稳定，不懂零部件加工时间差异较大，配套性要求高，但工艺相对稳定，设备通用性强
产品构成表现为配方，具有保密性，工艺动态性强，同一产品族加工工艺相似，设备专用性强
不同产品生产变批量，差异较大；工艺动态性强(包括配方和工艺路线)，生产过程中工艺难以控制
成本构成
成本汇集清晰，一般滚加物料清单计算
成本构成不清晰，成本靠分摊得到
成本构成较为清晰
原料特征
原料标准化程度高
主要进行预处理
原料市场供给受供求关系和季节因素影响，价格波动较大，原料采购主要以长期采购计划为主
离散制造和连续制造的不同需求特征和生产特征，决定了其作业计划排程在计划约束条件、计划优化目标和计划有效反馈点等几个方面存在很大差异。
表2 三种不同模式下的生产计划体系

连续制造
离散制造
混合制造
计划约束
存在最小生产批量；
生产线产能固定；
生产线开停机费用固定；
以产品族的形式组织生产。
关键资源产能；
不同零部件加工时间差异较大
按期交货。
交货期和数量
生产线产能和对应的最小生产批量；
衔接生产的两种产品的工艺相似度
生产线前置时间
优化目标
增大生产批量；
降低产品单位成本；
减少停机次数；
缩短生产准备时间。
保证零配件配套生产；
减少停机待料；
增大采购批量。
增大生产批量降低损失率和单位成本；
提高一个单位时间内的生产线处理量，提高设备利用率；
保持生产均衡进行
有效反馈
车间制造执行过程
MRP计划和细能力平衡计划
因产品不同不确定

3当前主要的制造业生产体系
（1）MRP（物料需求计划）MRP 是制造业生产计划的早期阶段，是为解决原材料库存和零组件投产计划问题而发展起来的。MRP明确指出生产必须以市场需求为导向，把由市场决定而不是能由企业决定的外部需求称之为“独立需求”，把为产品出厂所需用的一切物料称之为“相关需求”；阐述了物料存在的相关性。它建立以时间为坐标的产品结构模型，并将要销售的产成品、生产物料和采购物料分成为三层。产成品、采购件和加工件都集成在一个模型中，能够实现生产计划和采购计划同步生成和调整。MRP 所依据的管理理念主要是：① 供应必须与需求平衡，即供需平衡原则， ② 优先级计划原则（生产与供应计划必须根据需用时间和数量来确定优先顺序）。这两条简单明了的理念适合任何制造业企业。
（2）MRP II（制造资源计划）MRP II经过具有成本属性的产品结构（成本物料单），赋予物料以货币价值，实现了资金与物料静态信息的集成。MRP II 系统的成本计算是在正确产品结构的基础上进行的；经过定义物料流动的事务处理（如物料位置、数量、价值和状态的变化），对每一项事务处理赋予代码，定义会计科目上的借、贷方关系，实现了资金流同物流的动态信息集成的问题，做到财务与业务同步，随时将经营生产状况经过资金运行状况反映出来，提供给企业的决策层，以便不误时机地纠正和处理。MRP II 在MRP 基础上主要增加了管理会计的应用。
（3）ERP（企业资源计划）要把信息集成的范围扩大到企业所有的上下游，也就是同企业所有的供应商和客户实现信息集成；“管理整个供需链”就是ERP（企业资源计划）要解决的问题。ERP 完全建立在信息技术和网络通信技术的迅猛发展与企业业务流程的改进和优化的基础之上。从MRP 到ERP的发展过程，就像水的波纹一样，由中心逐渐向外扩张。我们说MRP 是制造业ERP 的核心，因为它就是处在水波的中心，而且波纹首先就是由它引发[4]。
(4）WLC（生产负荷控制技术）适用于Job Shop生产流程，面向订货生产的生产计划与控制技术．它起源于1970年由Wight提出的输入／输出控制思想．Wight认为订货生产中出现的许多严重问题都能够经过有效地控制工厂的输入(机器负荷)和输出(机器生产能力)来解决．与MRP(Ⅱ)、JIT、0PT等常见的生产计划技术相比，WLC技术更加适用于订货生产企业．由于订货生产方式将被越来越多的企业所采用
(5)JIT(准时化生产方式) JIT的目标是彻底消除无效劳动和浪费，具体要达到以下目标：1,质量目标：废品量最低，JIT要求消除各种引起不合理的原因，在加工过程中每一工序都要求达到最好水平;
2,生产目标：(1)库存量最低，JTT认为，库存是生产系统篮让不合理、生产过程不协调、生产操作不良的证明。(2)减少零件搬运，搬运量低：节约装配时间，减少装配中可能出现的问题.(3)机器损坏低。(4)批量尽量小;
3，时间目标：(1)准备时间最短。准备时间长短与批量选择相联系，如果准备时间趋于零，准备成本也趋于零，就有可能采用极小批量；(2)生产提前期最短。短的生产提前期与小批量相结合的系统，应变能力强，柔性好[5]。
（6）OPT（最佳生产技术）是一种改进生产管理的技术，强调任何企业的真正目标是现在和未来都赚钱；要实现这个目标，必须在增加产销率的同时，减少库存和营运费用。它吸收MRP和JIT的长处，是以相应的管理原理和软件系统为支柱，以增加产销率、减少库存和运行为目标的优化生产管理技术。其特别之处不但在于提供了一种新的管理思想，而且在于它的软件系统。OPT两大支柱是OPT原理及OPT软件。它是一套可提高产出、减少存货的分析性技术理论。OPT系统将重点放在控制整体产出的瓶颈资源上，优先处理所有瓶颈作业，并以平衡物料流动为原则，使整个系统达到产出最大的目的。
（7）TOC（约束理论）由OPT技术发展而来，简单来讲，TOC理论就是关于进行改进和如何最好地实施这些改进的一套管理理念和管理原则，能够帮助企业识别出在实现目标的过程中存在着哪些制约因素，TOC理论称之为“约束”，并进一步指出如何实施必要的改进来一一消除这些约束，从而更有效地实现企业目标。TOC逻辑地、系统地回答以下三个问题：改进什么?(What to change?)；改成什么样子?(What to change to?)；怎样使改进得以实现?(How to cause the change?)这个定义主要着眼于对阻碍发展的瓶颈因素的理性思考，这三个问题是任何企业改进流程时都必须思考的[6]。
3 制造业生产体系发展趋势分析
市场竞争环境千变万化, 市场竞争的核心力也随之不断发生变化。 在当前制造业市场竞争的因素正在发生变化, 主要体现在:
1. 产品生命周期越来越短。
2. 产品品种数飞速膨胀。
3.对交货期的要求越来越高。
4. 对产品和服务的期望越来越高
在愈来愈激烈的市场竞争中, 制造企业在生产计划管理方面需要更多的协调机制（概括来讲, 与旧的生产计划管理相比, 新的理念下的生产计划工作更加侧重于控制如下几个方面的内容[7]。
1. 生产进度计划，必须建立一种有效的跟踪机制进行生产进度信息的跟踪和反馈。做好生产进度计划是生产物料和库存控制计划中的一个重要方面。
2. 生产节奏控制，在制定主生产计划和物料计划中如何把握好生产节奏是生产计划控制好坏的关键。
3. 提前期管理，建立有效的供应提前期的管理模式和交货期的设置系统是主生产计划管理中值得研究的问题。
4. 库存控制和在制品管理，建立供应链管理环境下的库存控制体系和运作模式对提高库存管理水平有重要作用，是物料和库存控制计划的重要手段。
在全新的企业运作理念的推动下, 企业的经营活动是以顾客需求驱动的、以生产计划与控制活动为中心而展开的。在新的经济环境中, 生产计划管理呈现新的特点, 主要表现在以下几个方面[8]:
1.多渠道信息输入制定生产计划要依据一定的决策信息。在新的生产计划理念的指导下,制造企业的生产计划信息是以多源化为主要特征, 信息不但来自企业内部，还来自供应商、分销商和用户。
2. 分布性决策模式
新的生产计划中的决策模式是分布式的、群体决策过程。各个企业具有相同的地位，对于本地数据库，各企业拥有暂时性的监视权和决策权，每个企业的生产计划决策都受到其它企业生产计划决策的影响，需要一种协调机制和冲突解决机制。当一个企业的生产计划发生改变时需要其它企业的计划也作出相应的改变，这样企业才能获得同步化的响应。
3.网络式反馈模式
企业的计划能否得到很好的贯彻执行，需要有效的监督控制机制作为保证。要进行有效的监督控制必须建立一种信息反馈机制。新的生产计划信息的传递不是沿着企业内部的递阶结构，而是沿着企业外部与内部的不同节点方向呈现网络结构状传递。
4. 动态的计划运行模式
复杂多变的环境，增加了企业生产计划运行的不确定性和动态性因素。生产计划要更多地考虑不确定性和动态性因素，使生产计划具有更高的柔性和敏捷性，使企业能对市场变化作出快速反应。
结论
本文简要的分析了几种常见的生产计划体系，并探究其生产管理体系的未来发展特点。企业的生产计划管理是一个循环往复，不断优化的过程。在计划过程中，不断的改进和创新对制造行业的发展起非常重要的作用。
参考文献
[1] 李晓贞. 制造企业生产计划管理[D]. 天津大学, .
[2] 柴建存. J企业生产作业计划改进研究[D]. 山东大学, .
[3] 刘明忠，薛恒新，黄慧君，等. 混合生产中作业计划体系研究[J]. 计算机集成制造系统. (4): 530-534.
[4] 纪兆毅. 中小企业ERP生产计划体系分析与设计[J]. 中国管理信息化. (9): 94-96.
[5] 李永祥. 制造企业精益管理模式理论和应用研究[D]. 天津大学, .
[6] 张玉. 生产计划与控制系统集成研究及发展综述[J]. 民营科技. (7): 132.
[7] 翟勇洪. 闭环供应链下再制造企业综合生产计划体系[J]. 现代管理科学. (12): 109-111.
[8] 严浩云，李宏余. 面向订货生产的生产计划与控制技术[J]. 成组技术与生产现代化. (1): 12-18.