第7章 能力需求计划(CRP)
上一章讨论了物料需求计划的生成原理,可知物料需求计划是由主生产计划驱动而产生的。但是,生成的物料需求计划是否可以执行,是否能最终保证生产计划的切实可行,必须通过运行能力需求计划才能得出准确的回答。能力需求计划(Capacity Requirements Planning,CRP)主要用来检验物料需求计划是否可行,以及平衡各工序的能力与负荷。本章将详细讲述能力需求计划的原理。
7.1 能力需求计划的概述
7.1.1 定义与作用
对各生产阶段和各工作中心(或工序)所需的各种资源进行精确计算,得出人力负荷、设备负荷等资源负荷情况,并做好生产能力与生产负荷的平衡工作,最后制订出能力需求计划。
能力需求计划可解决如下问题:
(1)各个物料经过哪些工作中心加工?
(2)各工作中心的可用能力和负荷是多少?
(3)工作中心的各个时段的可用能力和负荷是多少?
能力需求计划与粗能力需求计划同属于对以上问题的求解,都是为了平衡工作中心的能力与负荷,实现计划的可执行性与可靠性。但能力需求计划与粗能力需求计划又有区别,如表7.1所示。
能力需求计划子系统能帮助企业在分析主生产计划及物料需求计划后产生出一个切实可行的能力执行计划,进而在企业现有生产能力的基础上,及早发现能力的瓶颈所在,提出切实可行的解决方案,为完成企业的生产任务而提供能力方面的保证。
表7.1 能力需求计划与粗能力需求计划的区别
7.1.2 运行流程
能力需求计划的运行流程如图7.1所示。
图7.1 能力需求计划的运行流程
能力需求计划(CRP)的运行流程是根据物料需求计划(MRP)和各物料的工艺路线,对在各个工作中心加工的所有物料计算出加工这些物料在各时间段上要占用该工作中心的负荷小时数,并与工作中心的能力(即可能提供的能力,如工时、台时)进行比较,生成能力计划需求。能力需求计划中的能力是指在一定条件(如人力、设备、面积、资金)下单位时间内企业能持续保持的最大产出。能力需求计划的对象是工作中心。
7.2 能力需求计划的分类
ERP对能力需求计划的分类方式有无限能力计划和有限能力计划两种。
7.2.1 无限能力计划
无限能力计划是指在做物料需求计划时不考虑生产能力的限制,而对各个工作中心的能力与负荷进行计算,得出工作中心的负荷情况,产生能力报告。当负荷大于能力时,对超负荷的工作中心进行负荷调整,通常采取的措施有加班、转移负荷工作中心、采用替代加工级别、替代工序、外协加工或直接购买。若这些措施都无效,只有延长交货期或取消订单。这里所说的无限能力只是暂时不考虑能力的约束,尽量去平衡与调度能力,发挥最大能力,或进行能力扩充,目的是满足市场的需求。现行的多数ERP系统均采用这种方式,这也体现了企业以市场为中心的战略思想。
7.2.2 有限能力计划
有限能力计划认为工作中心的能力是不变的,计划的安排按照优先级进行,先把能力分配给优先级高的物料;当工作中心负荷已满时,优先级别低的物料被推迟加工,即订单被推迟。该方法计算出的计划可以不进行负荷与能力的平衡。
这里解释一下优先级的概念。优先级是指物品加工的紧迫程度,优先级数字越小说明优先级越高。不同的软件有不同的设置方法。有关优先级的计算方法,参考本书“车间管理”一章的“派工单”部分。
7.3 能力需求计划的计算方法
考虑能力需求计划的计算方式时,要把物料需求计划的物料需求量转换为负荷小时,即把物料需求转换为对能力的需求。不但要考虑MRP的计划订单,还要结合工作中心和生产日历,同时得考虑工作中心的停工及维修情况,最后确定各工作中心在各时间段的可用能力,其计算模型如图7.2所示。
工作中心加工物品的负荷计算方法如下所示:
负荷=该物品产量×占用该工作中心的标准工时(或台时)
●若能力-负荷≥0,则满足加工要求,能力富余(或刚好);
●若能力-负荷<0,则不能满足加工要求,能力不足。
编制能力需求计划的具体做法:将MRP的各时间段内需要加工的所有制造件通过工艺路线文件进行编制,得到所需要的各工作中心的负荷,再同各工作中心的额定能力进行比较,提出按时间段划分的各工作中心的负荷报告。然后,由管理人员根据报告提供的负荷情况及订单的优先级因素加以调整和平衡。
图7.2 能力需求计划计算模型
编制能力需求计划的步骤分述如下。
1.收集数据
能力需求计划需要的数据如下。
(1)任务单数据。任务单是下达生产制造指令的有关单据。它的内容是针对经MRP运算后的或虽未经MRP运算但需要由企业自行制造的物料而下达的加工任务书。根据其不同的状态和阶段,又可将任务单分为MRP的计划任务单、确认任务单和投放任务单。
(2)工作中心数据。工作中心是能力的基本单元,与能力有关的数据有每天班次、每班小时数、每班人数、每班设备数、效率、利用率及超额系数。
(3)工艺路线数据。工艺路线是表达BOM中制造物料的加工与传递顺序的资料。工艺路线描述一个或若干个物料从现行库存状态经过加工而到另一个库存状态的过程。工艺路线是能力需求计划运算时的重要信息,主要提供物料加工的工序、工作中心和加工时间等数据。
(4)工厂生产日历。工厂生产日历是企业用于编制计划的特殊日历,该日历一般将不工作的日期(周末、法定节假日及其他非生产日期)排除。
2.计算负荷
将所有的任务单分派到有关的工作中心(不考虑有效的能力和限制),然后确定有关工作中心的负荷,并从任务单的工艺路线记录中计算出每个有关工作中心的负荷。当不同的任务单使用同一个工作中心时,将按时间段合并计算。最后,将每个工作中心的负荷与工作中心记录中存储的额定能力数据进行比较,得出工作中心负荷(需求)和能力之间的对比以及工作中心的利用率。
3.分析负荷情况
能力需求计划指出了工作中心的负荷情况(负荷不足、负荷刚好或超负荷),以及存在问题的时间和问题的程度。问题是多种多样的,有主生产计划阶段的问题,有MRP存在的问题,也有工作中心和工艺路线方面的问题。对每个工作中心都要进行具体的分析和检查,确认出现各种具体问题的原因,以便正确地解决问题。
4.能力/负荷调整
有关能力需求计划的两个要素和相应的调整方法,可参考7.4节。
5.确认能力需求计划
在分析和调整后,将已确定的调整措施中有关的修改数据重新输入相关的文件记录。通过反复的平衡和调整,在能力和负荷达到平衡时,即可确认能力需求计划,正式下达任务单。
7.4 能力需求计划的平衡与输出
能力需求计划有两个要素:负荷和能力。解决负荷过小或超负荷能力问题的方法有3种:调整能力,调整负荷,以及同时调整这两者。
调整能力的方法:
●加班;
●增加人员和设备;
●提高工作效率;
●更改工艺路线;
●增加外协处理等。
调整负荷的方法:
●修改计划;
●调整生产批量;
●推迟交货期;
●撤销订单;
●交叉作业等。
从图7.2的计算结果可以知道,第1周、第3周和第4周的能力小于负荷,而第2周和第5周的能力大于负荷。总的累计是能力小于负荷,欠80工时,如图7.3所示。
图7.3 能力与负荷曲线
以下是一个能力与负荷平衡的示范方案:
●如果第1周需求计划日期不能改变,则调整能力,如加班50小时;
●如果将第3周需求的物料提前到第2周加工,第3周仍需加班55小时;
●第4周的物料推迟加工。
最后,能力与负荷的结果如图7.4所示。
图7.4 平衡后的能力与负荷曲线
能力需求计划的报表可以从下列多种角度进行输出:
●工作中心各时段的总能力/负荷情况;
●工作中心某时段各物品的能力需求情况;
●工作中心某时段各种资源的利用情况等。
同时以图形的方式进行输出,便于进行能力平衡。读者可参考粗能力需求计划的输出部分。
思考题
1. 什么是CRP?它的作用是什么?
2. 绘制CRP的运行流程图。
3. 你如何看待有限能力计划与无限能力计划?
4. 举例说明CRP的计算过程。
5. 你所在企业有没有做过能力需求计划?
6. 当能力与负荷出现不平衡时,应如何处理?