能力需求計劃

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能力需求計劃(Capacity Requirement Planning，CRP)

　　能力需求計劃是對物料需求計劃(MRP)所需能力進行核算的一種計劃管理方法。具體地講，CRP就是對各生產階段和各工作中心所需的各種資源進行精確計算，得出人力負荷、設備負荷等資源負荷情況，並做好生產能力負荷的平衡工作。

　　能力需求計劃是幫助企業在分析物料需求計劃後產生出一個切實可行的能力執行計劃的功能模塊。該模塊幫助企業在現有生產能力的基礎上，及早發現能力的瓶頸所在，提出切實可行的解決方案，從而為企業實現生產任務提供能力方面的保證。其實，能力需求計劃制訂的過程就是一個平衡企業各工作中心所要承擔的資源負荷和實際具有的可用能力的過程，即根據各個工作中心的物料需求計劃和各物料的工藝路線，對各生產工序和各工作中心所需的各種資源進行精確計算，得出人力負荷、設備負荷等資源負荷情況，然後根據工作中心各個時段的可用能力對各工作中心的能力與負荷進行平衡，以便實現企業的生產計劃。

　　廣義的能力需求計劃分為粗能力計劃（RCCP，又被成為產能負荷分析）和細能力計劃（CRP)（又被稱為能力計劃）。

　　1、粗能力計劃

　　粗能力計劃是指在閉環MRP設定完畢主生產計劃後，通過對關鍵工作中心生產能力和計劃生產量的對比，判斷主生產計劃是否可行。

　　2、細能力計劃

　　細能力計劃是指在閉環MRP通過MRP運算得出對各種物料的需求量後，計算各時段分配給工作中心的工作量，判斷是否超出該工作中心的最大工作能力，並做出調整。

　　能力需求計劃可以解決以下幾個問題：

　　1、各個物料經過哪些工作中心加工？

　　2、各工作中心的可用能力和負荷是多少？

　　3、工作中心的各個時段的可用能力和負荷是多少？

　　能力需求計劃中的細能力需求計劃與粗能力需求計劃的功能相似，都是為了平衡工作中心的能力負荷，從而保證計劃的可行性與可靠性。但能力需求計劃與粗能力需求計劃又有區別，這些區別見表1所示。

　　考慮能力需求計劃的計算方法時，需要把物料需求計劃的物料需求量轉換為負荷小時，即把物料需求轉換為對能力的需求。不但要考慮MRP的計劃訂單，還要結合工作中心和生產日曆，同時還得考慮工作中心的停工及維修情況，最後確定各工作中心在各時間段的可用能力，能力需求計劃計算的模型如圖1所示。

　　圖1　CRP的計算模型

　　能力需求計劃管理業務數據流程圖（第二層），如圖2所示。

　　圖2　CRP管理業務的流程圖

　　從圖2所示中可知：主要業務部門是生產車間；數據由生產工藝文件取出後，進入工序時度計劃模塊進行加工處理，將加工處理後的數據存入MRP文件和工序進度計劃文件；工作中心負荷模塊將從生產工藝文件和工序進度計劃文件以及工作中心文件中讀取數據並加工處理後，將數據存入WC負荷文件中；CRP生成模塊從WC負荷文件和資源清單文件中讀取數據併進行加工處理後，將數據存入能力需求計劃文件和CRP例外信息文件以及MRP文件，並將數據傳入生產車間進行生產計劃處理，同時將數據傳入輸入輸出控制模塊進行加工處理，將處理後的數據存入輸入輸出控制文件中。

　　圖3：能力需求計劃在ERP體系中的位置

　　通常，編製能力需求計劃的方式有無限能力負荷計劃和有限能力負荷計劃兩種。無限能力負荷計算是指在不限制能力負荷情況下進行能力計算。即從訂單交貨期開始，採用倒排的方式根據各自的工藝路線中的工作中心安排及工時定額進行計算。不過，這種計算只是暫時不考慮生產能力的限制，在實際執行計划過程中不管由於什麼原因，如果企業不能按時完成訂單，就必須採用順排生產計劃、加班、外協加工、替代工序等方式來保證交貨期。這時，有限能力負荷計算方式就派上了用場。有限能力負荷計算就是假定工作中心的能力是不變的，把拖期訂單的當期日期剩下的工序作為首序，向前順排，對後續工序在能力允許下採取連續順排不斷地實現計劃，以輓回訂單交貨期。

　　一般來說，編製能力需求計劃遵照如下思路：首先，將MRP計劃的各時間段內需要加工的所有製造件通過工藝路線文件進行編製，得到所需要的各工作中心的負荷；然後，再同各工作中心的額定能力進行比較，提出按時間段劃分的各工作中心的負荷報告。最後，由企業根據報告提供的負荷情況及訂單的優先順序因素加以調整和平衡。

　　1、收集數據。

　　能力需求計劃計算的數據量相當大，通常，能力需求計劃在具體計算時，可根據MRP下達的計劃訂單中的數量及需求時間段，乘上各自的工藝路線中的定額工時時間，轉換為需求資源清單，加上車間中尚未完成的訂單中的工作中心工時，成為總需求資源。再根據現有的實際能力建立起工作中心可用能力清單，有了這些數據，才能進行能力需求計劃的計算與平衡。

　　2、計算與分析負荷。

　　將所有的任務單分派到有關的工作中心上，然後確定有關工作中心的負荷，並從任務單的工藝路線記錄中計算出每個有關工作中心的負荷。然後，分析每個工作的負荷情況，確認導致各種具體問題的原因所在，以便正確地解決問題。

　　3、能力/負荷調整。

　　解決負荷過小或超負荷能力問題的方法有3種：調整能力，調整負荷，以及同時調整能力和負荷。

　　4、確認能力需求計劃。

　　在經過分析和調整後，將已修改的數據重新輸入到相關的文件記錄中，通過多次調整，在能力和負荷達到平衡時，確認能力需求計劃，正式下達任務單。

　　圖4　CRP工作流程

　　MRPII中能力需求計劃模塊的功能：

• 實時維護資源清單，同時提供直接由工藝流程數據生成的資源；
• 可變的能力核算展望期定義及維護；
• 靈活的粗能力需求計劃報表(分時間段彙總及明細)；
• 精確的細能力需求計劃，考慮車間在製品，考慮工種；
• 支持正向(Forward)及反向(Backward)兩種排序方法；
• 工作中心能力的輸入/輸出控制的實時維護；
• 可變的時間周期長度和周期數；
• 具有反查功能的能力需求查詢/報告，可反查到主生產計劃和物料需求計劃。

　　能力需求計劃是ERP系統中重要的反饋環節,是對生產過程中所需要的能力進行核算的計劃方法,系統根據物料需求計劃MRP(MaterialRequirementPlanning,MRP)的任務,最終裝配計劃任務和車間在制任務編製能力需求計劃,分析各工作中心的能力,負荷分佈情況,使決策人員及早發現生產安排問題,採取相應措施及時調整生產任務,使任務安排更為合理、順暢,充分利用資源,節約資金,創造更大的效益。

　　能力需求計劃還能對企業的技術改造規劃提供有價值的信息,找出真正的瓶頸問題。目的是設計CRP系統,並利用Microsoft公司提供的新的集成開發環境.NET框架實現CRP理論。

　　一、資料庫驅動的ERP系統體繫結構

　　本ERP系統以Web站點的形式存在於互聯網上(也可以是企業的區域網),客戶端利用瀏覽器作為輸入界面,輸入必要的數據,瀏覽器將這些數據傳送至伺服器網站,網站再對輸入的數據進行處理,並將執行後的結果返回給瀏覽器,通過瀏覽器將最終的執行結果提交給用戶。就是說客戶機可以通過網路從資料庫中獲得數據,併在伺服器端執行必要的處理後,從而創建動態的Web頁面,然後把完成的Web頁面發送回到用戶瀏覽器,顯示在Web頁面中,如下圖所示。

　　二、系統開發環境

　　軟體的開發環境包括硬體環境和軟體環境。

　　(1)硬體環境:系統開發是在一個區域網絡環境中進行的,包括一臺惠普伺服器兼當Web伺服器和資料庫伺服器,客戶機由16台高性能的PC機組成,並配置高效率的交換機作為網路信息傳輸的橋梁。

　　(2)軟體環境:伺服器操作系統是Windows Server 2003 Enterprise Edition,並且在伺服器中安裝了SQL Server2000資料庫管理系統,客戶機安裝Windows98及以上版本的操作系統。

　　(3)開發工具:在進行資料庫建模的過程中,使用Power Designer作為資料庫建模工具;在Web應用程式開發過程中,使用Microsoft Visual Studio.NET2003集成開發環境作為軟體開發工具,使用Microsoft Internet信息服務(IIS)管理器6.0作為Web伺服器,以及Microsoft Internet Explorer6.0作為Web瀏覽器。

　　三、基於Web的CRP系統的設計

　　1.CRP系統分析

　　本系統的主要任務是根據MRP任務、最終裝配計劃任務和車間任務生成能力需求計劃。系統提供對能力計劃的各種查詢功能,如:工序進度計劃查詢、日能力負荷查詢、能力需求計劃查詢、能力負荷比較圖。

　　能力計劃能力需求計劃的對象是工作中心。能力需求計劃邏輯流程圖如圖2所示。

　　它不但考慮MRP的計劃訂單,已下達但尚未完成的訂單所需的負荷。還需要結合工作中心的工作日曆,考慮工作中心的停工及維修等非工作日,確定各工作中心在各個時段的可用能力。

　　編製能力需求計劃的具體做法是:

　　(1)收集數據,能力需求計劃主要收集的數據有:

　　①任務單數據。任務單是下達生產製造指令有關的數據。它的內容是經過MRP運算後或企業自行下達的加工任務書,根據其不同階段和狀態可分為:MRP計劃任務單、確認任務單和投放任務單。

　　②工作中心數據。工作中心是能力的基本單元,其基本數據有:每天班次、每班小時數、每班人數、設備數、效率、利用率和超額繫數。

　　③工藝路線數據。工藝路線是表達BOM中製造物料的加上與傳遞順序的資料。工藝路線描述的是一個和多個物料從一個狀態到另一個狀態的過程。它是能力需求運算的重要信息,主要提供加工工序,工作中心和加工時間數據。

　　④工廠日曆。工廠日曆是企業用於編製計劃的特殊日曆,該日曆將不工作的日期排除。

　　(2)計算負荷,將所有的任務單分派到有關的工作中心上(不考慮能力的限制),然後確定有關工作中心的負荷,並從工藝路線文件中計算出每個有關工作中心的負荷。不同的工作中心按時段合併。

　　(3)分析負荷,比較後指出各工作中心負荷情況,如果出現超負荷,找出造成超負荷的原因以便正確解決問題。

　　(4)能力/負荷調整,能力需求計劃中有兩個要素:能力和負荷。在解決負荷過小或超負荷的能力時,應視具體情況對能力和負荷進行調整:增加能力,或減少負荷,或者共同使用。調整能力的方法有:加班,增加人員與設備,提高效率,更改工藝路線,增加外協等。調整負荷的方法有:修改計劃,調整生產批量,推遲交貨,撤銷訂單,交叉作業等。

　　(5)確認計劃,在經過分析與調整後,將已確定的調整措施中有關的修改數據重新輸入到相關的文件記錄中。通過反覆的平衡和調整,達到平衡時即可確認能力需求計劃,正式下達任務單。

　　2.CRP的數據流

　　ERP系統的所有的目的歸根到底是數據的管理,數據流動是它的精髓。因此,CRP數據流動的正確與否直接影響到整個系統運行質量。數據流也是系統實現的重要依據。CRP系統的數據流圖如圖3所示。

　　3.系統功能模塊的劃分

　　能力需求計划子系統主要分為:基礎數據定義、計劃生成和計劃查詢3個模塊。各功能模塊的劃分如圖4所示。

　　工藝路線數據的準確性直接影響到能力平衡和車間作業計劃的結果,為保證系統的正確運行,特別是能力平衡的有效性,除保證工藝路線數據的完整性外,還應儘量保證工時定額準確。

　　企業日曆是執行計劃系統及車間系統的時間依據。根據企業的生產安排,設定休息日,執行企業日曆生成功能,生成準確的企業日曆數據,以保證各種計劃數據的正確性。

　　能力統計期定義是依據管理業務的需要預定義統計時間區域的一種方法。能力計劃生成將按用戶在此定義的統計期彙總每一工作中心在每一統計期間內的能力和負荷結果。需要定義的能力統計期最大數目取決於用戶定義統計期的天數大小、日曆選擇和MRP,最終裝配計劃的展望期天數。

　　生成能力需求計劃是根據MRP,最終裝配計劃和車間在制任務,並按最早開工或最晚開工計劃生成工序進度計劃、日能力需求計劃和能力需求計劃。計劃生成過程中,如有問題,生成相應的例外信息,用戶可以根據例外信息,檢查數據給定的是否合理,併進行修改和確認,然後再執行生成功能。

　　計劃查詢主要是提供各種查詢功能。從而使決策人員及早發現生產安排問題。

　　四、CRP系統實現

　　CRP系統採用B/S(browser/server,瀏覽器/伺服器)模式設計,應用前臺代碼與後臺代碼分離技術實現。其中後臺應用C#高級語言編製,用以完成資料庫連接、數據查詢、調用存儲過程等。前臺應用超文本標記語言(HyperTextMarkupLanguage,HTML)編製,用以定義Web頁面的內容和外觀。

　　五、系統運行效果

　　系統運行界面分成3個區域,最上端顯示的是本系統的版本信息、版權所有信息以及訪問其他網路資源的入口。界面左下側是菜單樹,共分3級,第一級為系統菜單,第二級是功能菜單,第三級是打開功能頁面。界面右下側是功能界面。圖5是能力計劃生成的功能界面。

　　ERP理論的先進性與複雜性決定了ERP系統開發的艱巨性和複雜性,但是隨著網路技術的迅速發展及先進開發工具的出現,使得ERP理論可以通過電腦實現，通過使用.NET開發平臺以及資料庫技術,實現了CRP理論與先進網路技術的結合,有著非常重要的實際意義。