能力需求计划(1)
天津大学 周玉清
物料需求计划的对象是物料, 物料是具体的、形象的和可见的、能力需求计划(Capaci ty Requirements Planning,简记为CRP) 的对象是能力, 能力是抽象的, 且随工作效率、人员出勤率、设备完好率等而变化, 能力需求计划把物料需求转换为能力需求, 把MRP 的计划下达生产订单和已下达但尚未完工的生产订单所需求的负荷小时, 按工厂日历转换为每个工作中心各时区的能力需求。
能力需求计划的编制过程如下:
1、能力需求计划的输入数据
输入数据包括:已下达的生产订单,MRP 计划订单, 工艺路线文件, 工作中心文件, 工厂日历。
2、编制工作中心负荷报告
(1)编制工序计划
以倒序排产的方法编制工序计划, 编制工序计划有三个步骤:
①从订单、工艺路线和工作中心文件得到信息从已下达订单文件得到订货量和交货期 ,例如, 部件A 订货量是60, 交货期是工厂日历第420天。
从工艺路线文件中获得工序、工作中心号、准备时间和加工时间。部件A 订单需要在两个工作中心(1号和2号工作中心) 上加工两道工序(工序10和工序20) 。
如下图所示: @@TB12243000.GIF;表1
从工作中心文件获得排队时间和工作时间 @@TB12243001.GIF;表2
②计算负荷
为了计算每道工序和每个工作中心的负荷, 需从工艺路线文件得到单个零件每道工序的定额工时; 从订单文件得到生产数量; 用生产数量乘以定额工时; 对每道工序加上标准准备时间。 对部件A 计算如下:
工序10加工时间 60 1小时=60小时
工序20加工时间 60 0.5小时=30小时
将准备时间加到加工时间上, 就可确定在每个工作中心上每道工序的负荷:
工序10———工作中心1: 60小时+12小时=72小时
工序20———工作中心2: 30小时+6小时=36小时
③计算每道工序的交货日期和开工日期
为了编制计划, 可以把平均加工时间和准备时间以天为单位存储在工艺路线文件中。将每天计划工时乘以工作中心利用率和效率得到每天可用标准工时数, 假设一天8小时, 利用率 0.85,效率是0.88, 计算如下:
8×0.85×0.88=6标准工时/天
于是可算得工序10加工时间为10天, 准备时间为2天。工序20加工时间为5天, 准备时间为1天, 第420天为工序20的完工日期, 减去传送、加工、准备和排队时间得到抵达工作中心 2的日期是第411天。于是, 第411天就成为工序10的计划交货日期。重复以上过程计算工序 10的开工日期。如下表所示。 @@TB12243002.GIF;表3
(2)按时区计负荷
当对所有的订单都编制了计划之后, 就可以产生所有工作中心的负荷报告。工作中心的负荷报告显示在一定的时区内计划订单和已下达订单的能力需求。为了按时区累计工作中心负荷, 要对每个工作中心将所有订单所需的全部负荷定额工时加在一起。
例如, 在工作中心2由前面的计算可知部件A 的订单需要30小时加工时间和6个小时准备时间, 即共36小时负荷。在工作中心1, 该订单需要60小时加工时间和12小时准备时间, 即共 72小时负荷。
按时区将在工作中心2上加工的全部下达订单和计划订单的准备时间和加工时间加在一起, 最终得到为满足生产计划所需的总设备工时或劳动力工时, 图1是工作中心负荷报告的例子。 在图1中, 已下达负荷工时表示由已下达订单产生的负荷。计划负荷工时表示由MRP 计划订单产生的负荷。总负荷工时为二者之和。
工作中心号 2
工作中心描述 机床
劳动能力 180小时/时区 设备能力 200小时/时区 @@TB12243003.GIF;表4
工作中心能力=180小时。因劳动能力小于设备能力, 所以工作中心能力即劳动能力。 能力负荷差异=能力-总负荷
能力利用率(%)=总负荷/能力×100 @@TB12243004.GIF;图1 工作中心负荷报告
工作中心负荷报告多以直方图的形式给出, 所以也称为负荷例图。如图1的负荷报告可以用图2的形式表示。 @@TB12243005.GIF;图2 负荷图
能力需求计划(2)
天津大学 周玉清
3. 分析结果并反馈调整
超负荷和负荷不足都是应解决的问题。如果超负荷, 则必须采取措施解决能力问题, 否则不能实现能力计划, 如果负荷不足, 则作业费用增大。对于流程式工业来说, 设备不易关闭 ,负荷不足则问题更显得严重。因此, 必须对负荷报告进行分析, 并反馈信息, 调整计划。
(1)对工作中心的负荷和能力进行对比分析
如果有很多工作中心表现为超负荷或负荷不足, 那么, 能力就不平衡了。在进行校正之前, 必须分析其原因。
引起能力不平衡的原因可能是主生产计划的问题, 也可能是其他问题。
在制订主生产计划的过程中, 已通过粗能力计划从整体的角度进行了能力分析。因此在制订能力需求计划之前就会发现主要问题。但对计划进行详细的能力检查时, 还会发现有些在粗能力计划中不曾考虑的因素在起作用。例如:主要的维修件订单未反映在主生产计划中 ;忽略了拖期订单; 粗能力计划没有包括所有的关键工作中心, 等等。
如果在主生产计划中忽略了一项影响能力的因素而造成能力不平衡, 首先应做的是调整负荷或能力以满足主生产计划对能力的需求; 而不是修改主生产计划。只有完全必要时, 即没有办法满足能力需求时, 才修改主生产计划。其它因素, 如提前期也可引起能力问题。例如, 在能力需求计划中考虑了提前期, 而在粗能力计划中不曾考虑; 提前期增大影响到负荷的分布。
(2)调整能力和负荷
如果消除了以上各种因素之后, 能力和负荷仍不能平衡, 那么就要调整能力和负荷。 调整能力的措施举例如下:
调整劳力 如果缺少劳力, 则根据需要增加工人。如果劳力超出当前需要, 则可安排培训 ,提高工人技术水平。或重新分配劳力, 把负荷不足的工作中心的劳力分配到超负荷的工作中心。 安排加班 加班只能是一种应急措施, 经常加班绝不是一种好方法。
重新安排工艺路线 一旦某个工作中心承担的任务超负荷, 则可把一部分订单安排到负荷不足的替代工作中心上去。而且可以使两个工作中心的负荷水平都得到改善。
转包 如果在相当长的时间超负荷, 可以考虑把某些瓶颈作业转包给供应商。
调整负荷的措施有:
重迭作业 为了减少在工艺路线中两个相连的工作中心的总的加工时间, 可以在第一个工作中心完成整个批量的加工任务之前, 把部分已完成的零部件传给第二个工作中心。
分批生产将一份订单的批量细分成几个小批量, 在同样的机器上同时安排生产。这种调度方法不能降低负荷, 而是将负荷集中在更短时间内。
减少准备提前期 将准备过程规范化, 可以减少准备时间, 从而降低负荷。于是可以把节省下来的能力用于实际的加工过程。
调整订单 考虑可否把一份订单提前或拖后安排或者可否先完成一份订单的一部分。其余部分拖后安排? 有些订单是否可能取消等等。
4. 能力控制
控制能力是为了发现现存的问题并预见潜在的问题, 以便采取措施。为了能保证能力计划的执行, 必须做好日常的能力检查。主要包括以下几方面:
(1)投入/产出报告
投入产出报告是一种计划和控制报告, 它显示出各工作中心计划投入产出与实际投入产出的偏差, 报告包含以下信息:
计划投入———安排到工作中心的计划订单和已下达订单;
实际投入———工作中心实际接收的任务;
计划产出———要求完成的任务;
实际产出———实际完成的任务;
与计划的偏差———投入偏差和产出偏差;
允许范围———允许的偏差程度。 @@TB13195000.GIF;图3 投入/产出报告
图3是一份投入/产出报告。
投入产出报告中, 必须对比计划的投入产出和实际投入产出。图3显示出计划投入和计划产出从第一周到第四周都是260标准工时。从第一周到第三周, 实际投入比计划少5标准工时, 而实际产出连续减少, 累计负偏差达到35标准工时。这样, 报告可以提前发出能力问题的警报, 假设允许的累计产出偏差为±20标准工时, 第四周则需要采取纠正措施。
(2)劳力报告
人力的利用率和效率部分地决定现有能力。所以, 必须产生劳力报告并进行分析, 以便发现问题。
出勤记录, 如果缺席过多, 必定影响能力; 如果人员流动过大, 效率必定降低, 因为新雇员都要经过一定的培训才能正常工作; 如果生产人员被安排做非生产工作, 能力会减少。
加班 大量或长期的加班, 会降低生产率, 从而产生能力问题。
(3)设备性能记录
应对设备性能加以检查和记录, 并定期进行分析, 以便发现潜在的问题, 应检查和记录的项目可有:
维修历史 记录维修机器的原因和时间。特别应分析非计划维修, 找出潜在的原因。 停机时间所占的比例 停机时间过长说明机器或机器的维修有问题。
预防性维修规程 检查预防性维修规程, 保证适当的维修。设备越陈旧, 维修应越频繁, 否则往往会增大停机时间。
能力需求计划 编辑
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能力需求计划(Capacity Requirement Planning ，CRP) 是对物料需求计划(MRP)所需能力进行核算的一种计划管理方法。具体地讲，CRP 就是对各生产阶段和各工作中心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，并做好生产能力负荷的平衡工作。 广义的能力需求计划又可分为粗能力计划（RCCP ，又被成为产能负荷分析）和细能
力计划（CRP ，又被称为能力计划）。
中文名
能力需求计划
外文名
Capacity Requirement Planning
缩 写
CRP
类 别 计划管理方法
目录
1 内容
2
3
4 计算模型
5
6
能力/负荷调整
7
处理不确定性是利用负荷帐户
内容编辑
能力需求计划(CapacityRequirementPlanning，简称CRP) 是帮助企业在分析物料需求计划后产生出一个切实可行 的能力执行计划的功能模块。该模块帮助企业在生产能力的基础上，及早发现能力的瓶颈所在，提出切实可行的解决方案，从而为企业实现生产任务提供能力方面的保证。其实，能力需求计划制订的过程就是一个平衡企业各工作中心所要承担的资源负荷和实际具有的可用能力的过
能力需求计划程序控制图
程，即根据各个工作中心的物料需求计划和各物料的工艺路线，对各生产工序和各工作中心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，然后根据工作中心各个时段的可用能力对各工作中心的能力与负荷进行平衡，以便实现企业的生产计划。 能力需求计划（CRP ）是MRPII 系统中的重要部分，是一个将生产计划和各种生产资源连接起来管理和计划的功 能。能力需求计划是在物料需求计划下达到车间之前，用来检查车间执行生产作业计划的可行性的。即，利用工作中心定义的能力，将物料需求计划和车间控制的生产需求分配到各个资源上，在检查了物料和能力可行的基础上可以调整生产计划或将生产计划下达给车间，车间就此计划进行生产。能力需求计划将所有订单按照确定的工艺路线展开，将工序的开始日期、完工日期及数量来审核时间和能力资源。 MRPII 系统的能力平衡一般分为两种：无限能力计划和有限能力计划，前者不考虑能力的限制，而将各个工作
中心负荷进行相加，找出超负荷和少负荷；后者则根据优先级分配给各个工作中心负荷。大多数的商品软件并没有解决有限能力的问题，即按MRP 生成的计划是无限能力计划，虽然进行了能力计划，但是在解决能力冲突上并没有提出更好的解决方法，这样产生的计划在实施中必然与实际产生偏差，有些偏差可以通过车间的实时调度排除，但是如果不能排除则对生产产生不利的影响，从另一个角度讲，这种偏差是由于计划的不合理性引起的，它导致了生产的混乱、无序。因而如何产生合理的MRP 计划将是系统成败的关键，也是系统是否实用的关键。
由于无限能力计划在这些方面的局限性，人们开始重视对有限能力计划策略的研究和开发。同时JIT 和OPT 等思想的涌现和应用也促进了有限能力计划的研究和发展。有限能力计划的研究内容和范围已经不局限于对MRP 计划的能力评估，它已经扩展到解决制造系统的资源、能力和物料的实际可用性，实现生产计划和资源利用的优化。
分类编辑
粗能力计划
粗能力计划（RCCP ）可用来检查主生产计划（MPS ）的可行性，它将主生产计划转换成对关键工作中心的能力需求。
详细能力计划
详细能力计划（CRP ）可用来检查物料需求计划可行性，它根据物料需求计划，工厂生产能力进行能力模似，同时根据各工作中心能力负荷状况判断计划可行性。 能力需求计划子系统能帮助企业平衡需求和能力之间的关系，制定出切实可行的生产计划，并能尽早发现生产活动的瓶颈所在，提出合理的解决方案，实现均衡生产与快捷生产。
作用编辑
能力需求计划可以解决以下几个问题：
1、各个经过哪些加工？
2、各工作中心的可用能力和负荷是多少？
3、工作中心的各个的可用能力和负荷是多少？
能力需求计划中的细能力需求计划与粗能力需求计划的功能相似，都是为了平衡工作中心的能力负荷，从而保证计划的可行性与可靠性。但能力需求计划与粗能力需求计划又有区别，这些区别见表1所示。
计算模型编辑
考虑能力需求计划的计算方法时，需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，同时还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，能力需求计划计算的模型如图1所示。
业务流程图编辑
能力需求计划管理业务数据流程图（第二层），如图2所示。
CRP 管理业务的流程图
从图2所示中可知：主要业务部门是生产车间；数据由生产工艺文件取出后，进入工序时对计划模块进行加工处理，将加工处理后的数据存入MRP 文件和工序进度计划文件；工作中心负荷模块将从生产工艺文件和工序进度计划文件以及工作中心文件中读取数据并加工处理后，将数据存入WC 负荷文件中；CRP 生成模块从WC 负荷文件和资源清单文件中读取数据并进行加工处理后，将数据存入能力需求计划文件和CRP 例外信息文件以及MRP 文件，并将数据传入生产车间进行生产计划处理，同时将数据传入输入输出控制模块进行加工处理，将处理后的数据存入输入输出控制文件中。 制定流程编辑
能力需求计划的制定流程 通常，编制能力需求计划的方式有无限能力负荷计划和有限能力负荷计划两种。无限能力负荷计算是指在不限制能力负荷情况下进行能力计算。即从订单交
能力需求计划系统
货期开始，采用倒排的方式根据各自的工艺路线中的工作中心安排及工时定额进行计算。不过，这种计算只是暂时不考虑生产能力的限制，在实际执行计划过程中不管由于什么原因，如果企业不能按时完成订单，就必须采用顺排生产计划、加班、外协加工、替代工序等方式来保证交货期。这时，有限能力负荷计算方式就派上了用场。有限能力负荷计算就是假定工作中心的能力是不变的，把拖期订单的当期日期剩下的工序作为首序，向前顺排，对后续工序在能力允许下采取连续顺排不断地实现计划，以挽回订单交货期。 一般来说，编制能力需求计划遵照如下思路：首先，将MRP 计划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；然后，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。最后，由企业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。
收集数据
能力需求计划计算的数据量相当大，通常，能力需求计划在具体计算时，可根据MRP 下达的计划订单中的数量及需求时间段，乘上各自的工艺路线中的定额工时时间，转换为需求资源清单，加上车间中尚未完成的订单中的工作中心工时，成为总需求资源。再根据实际能力建立起工作中心可用能力清单，有了这些数据，才能进行能力需求计划的计算与平衡。 计算与分析负荷
能力需求计划
将所有的任务单分派到有关的工作中心上，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。然后，分析每个工作的负荷情况，确认导致各种具体问题的原因所在，以便正确地解决问题。
能力/负荷调整
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，以及同时调整能力和负荷。
确认能力需求计划
在经过分析和调整后，将已修改的数据重新输入到相关的文件记录中，通过多次调整，在能力和负荷达到平衡时，确认能力需求计划，正式下达任务单。
MRPII 中能力需求计划模块的功能
（1）实时维护资源清单，同时提供直接由工艺流程数据生
能力需求计划
成的资源。
（2）可变的能力核算展望期定义及维护
（3）灵活的粗能力需求计划报表(分时间段汇总及明细)
（4）精确的细能力需求计划，考虑车间在制品，考虑工种
（5）支持正向(Forward)及反向(Backward)两种排序方法
（6）工作中心能力的输入/输出控制的实时维护
（7）可变的时间周期长度和周期数
（8）具有反查功能的能力需求查询/报告，可反查到主生产计划和物料需求计
应用编辑
MRP Ⅱ的原理性缺陷和改进MRP Ⅱ的优势在于数量的计划，弱点在于时间。而数量和时间在生产运作中是相 互牵制又互相依赖的关系。MRP Ⅱ在生产计划中采取的是确定性思维来处理时间。从而导致计划失效。完成时间难以事先确定。因此，需要用不确定性思维取代确定性思维，通过引入缓冲机制使得“计划与执行之间的偏差”在计划中得到尊重。由此形成反馈，形成包括了执行和改进环节在内的柔性系统。
并且对时间进行分析，像对待成本和库存一样对待时间。一、造成缺陷的原因MRP Ⅱ是生产活动的信息处理系统，循着库存处理的思路演变而来。在制造企业中，由于有了BOM 、ROUTING 、独立/相关需求，有层层推进的计划，等等，所以能比较完美的回答生产什么、生产多
能力需求计划系统应用
少的问题，但仍不能详细回答什么时间生产。因此造成了生产计划失效，造成了效率和效益的隐性浪费。F-1是MRP Ⅱ逻辑流程图。RCCP 和CRP 是完成时间计划的主要环节。它的处理思路是：分时间段，根据生产量，落实生产能力。既按照生产一定规格数量的产品对应所需要的加工时间；一定的加工时间来同相应设备的可用时间对应。最后得到生产的时间计划。
MRP Ⅱ中的时间段是没有的。但是，执行层中" 外购" 和" 自制" 能否逐一落实时间计划并没有考虑。于是MRP Ⅱ的潜在假设显现出来，它认为执行层完成计划不存在问题。这样的假设，正是MRP Ⅱ的原理性缺陷所导致的：忽视了计划的确定性与实际执行的不确定性之间的冲突。后果就是：1、由于生产时间（工艺时间，间隔时间）不确定性，每道工序相对于计划的完成时间，总会有偏差。又由于生产流程（特别是离散加工）的混流、交错等，设备一般不容许空闲等待…。于是计划执行中，一步赶不上，必然是步步赶不上。2、生产系统是一个有机的整体，各个功能犹如有机体中的一个个细胞。在运作中，每个细胞都处于不确定的状态（数量在时间的作用下，也表现出不确定的特性）。要模拟这种不确定性并且给出效率效益最佳的行动路线，还办不到。虽然信息系统能实现信息集成，但是在事先和事中，
靠计算机系统准确计划和控制生产过程，是不现实的。
根据分析，MRP Ⅱ如果将执行层纳入自己的工作范围，还难以胜任；可不
能力需求计划应用
解决执行问题，层层推进的计划体系又 不完整，难以指导生产。通过分析，启示有两点：不确定性和时间。影响着生产活动的信息处理是否有效实用。二、怎样处理不确定性和时间不确定性在日常工作中，会以各种各样的方式表现出来。在生产运作中，它可以归结为时间的不确定性。试想，材料不到、人员缺勤、部门间扯皮、设备非正常停机、出废品、现场混乱等都会造成生产时间的波动。进而造成效率效益的损失。对于时间的不确定性，逐步缩小它的波动范围是生产管理能做到的。为此，首先要清楚生产时间的波动范围，造成波动的原因等。需要用科学的方法对生产时间进行分析，像管理会计中对成本分析那样。最有效的方法是利用生产结果。
从生产结果中，不难发现生产时间的波动有四种原因：基本生产能力定的不准；投放的任务量不合理；投放时间或早或晚；批量分割不合理。而计划、控制及其生产-供应链中的各种问题都会触发这四种原因而造成时间波动。对于时间引起的不确定性，管理除了要做" 缩小波动范围" 工作外，在实践中还有两个解决办法，一是缓冲，利用库存来弥补；二是人工调度。时间波动既然不可避免，那可以考虑用在计划中引入缓冲机制，将波动偏差纳入计划控制的视线中。并且在缩小波动范围的努力的同时，利用缓冲机制，弱化人工调度功能。当然，MRP Ⅱ中数量逻辑、信息集成等优秀的能力是这些工作的基础。
利用流量图进行时间分析 利用生产过程结果进行时间分析。时间分析要达到两个目的：为制定生产 进度计划提供（修改）时间参数；为诊断控制提供依据。为制定生产进度计划提供（修改）时间参数：鉴于生产时间波动，在时间计划中采用输入与输出平衡的方式，而不用MRP Ⅱ中的能力与负荷一一对应的方式。根据成组技术的概念，由生产结果的统计数据，给出生产周期（包括了工艺时间和间隔时间）。并制定
能力需求计划
生产进度计划，利用负荷帐户抵消偏差的影响。因为生产系统中的流程是混流、交错的复杂情况，各个工作中心计划所需要的时间参数可以根据统计数据，经过" 移动重心法" 等多目标规划的方法，也可以直接从流量图中作图（这需要对生产系统和流量图有深刻了解）来得到一组相互协调的时间参数。它需要调整过程。在这个过程中，可先适当放宽时间数据，所付出的代价是效率的损失，但不会超过过去的水平。
通过一段时间的摸索，可得到一个稳定的生产过程。为诊断控制提供依据：找出引起偏差的原因，主要是确定四项原因。之后按照偏差分类的原理，进一步找出运作等方面的具体问题。根据生产问题的诊断结果，有的放矢的进行改进工作。改进后的生产系统，其效果将在生产结果中反映出来。这样" 为制定生产进度计划提供（修改）时间参数" 的工作将会循环上升。在时间分析中，除了流量图是十分有效的工具外，还有" 生产时间簿记" 方法。它既可以协助计划工作，又可以协助分析工
能力需求计划运用
作。每个工作中心可以设立一个负荷帐户。
加到这个工作中心上的任务是负荷，单位是时间。这个工作中心的可用能力，单位也是时间。输入输出平衡可以简 单理解为这个工作中心上的能力与负荷相等。而它的复式、三式则是这些时间量的差分或者积分。在这两个步骤中，可以看到它不是一步到位。这同MRP Ⅱ在
理念上有本质的不同。MRP Ⅱ认为执行层完成计划不存在问题，那么计划方式的调整从理论上说就可以一步到位。而本方法承认时间波动，也就是承认造成时间波动的原因。这些原因很大程度上是企业管理不善造成的。所以调整不能一步到位。从ERP 实施中艰苦的数据收集整理也可以看出端倪。
处理不确定性是利用负荷帐户
没有完成的任务（偏差），继续存放在帐户中，同时保存了优先顺序。它起到了任务负荷的仓贮作用，像库存一样起到了缓冲的作用。这样它可以十分灵活的处理插单、调换加工顺序等意外情况，而MRP Ⅱ、JIT 在这样的问题上不能很好的处理。同样，它在一定程度上既可以给人工调度留下位置，也可以限制人工调度的范围。它与MRP Ⅱ不同处在于，给生产运作提供了缓冲回旋的余地。而MRP Ⅱ的确定性思维和时间段之间没有间隙，不适应柔性化的要求。此外还有一项基本工作，就是生产-供应链的分析、设计、执行、监督的工作。同时，随着生产改进的深入，生产-供应链也需要做适应性调整。[1]
能力需求计划(1)
天津大学 周玉清
物料需求计划的对象是物料, 物料是具体的、形象的和可见的、能力需求计划(Capaci ty Requirements Planning,简记为CRP) 的对象是能力, 能力是抽象的, 且随工作效率、人员出勤率、设备完好率等而变化, 能力需求计划把物料需求转换为能力需求, 把MRP 的计划下达生产订单和已下达但尚未完工的生产订单所需求的负荷小时, 按工厂日历转换为每个工作中心各时区的能力需求。
能力需求计划的编制过程如下:
1、能力需求计划的输入数据
输入数据包括:已下达的生产订单,MRP 计划订单, 工艺路线文件, 工作中心文件, 工厂日历。
2、编制工作中心负荷报告
(1)编制工序计划
以倒序排产的方法编制工序计划, 编制工序计划有三个步骤:
①从订单、工艺路线和工作中心文件得到信息从已下达订单文件得到订货量和交货期 ,例如, 部件A 订货量是60, 交货期是工厂日历第420天。
从工艺路线文件中获得工序、工作中心号、准备时间和加工时间。部件A 订单需要在两个工作中心(1号和2号工作中心) 上加工两道工序(工序10和工序20) 。
如下图所示: @@TB12243000.GIF;表1
从工作中心文件获得排队时间和工作时间 @@TB12243001.GIF;表2
②计算负荷
为了计算每道工序和每个工作中心的负荷, 需从工艺路线文件得到单个零件每道工序的定额工时; 从订单文件得到生产数量; 用生产数量乘以定额工时; 对每道工序加上标准准备时间。 对部件A 计算如下:
工序10加工时间 60 1小时=60小时
工序20加工时间 60 0.5小时=30小时
将准备时间加到加工时间上, 就可确定在每个工作中心上每道工序的负荷:
工序10———工作中心1: 60小时+12小时=72小时
工序20———工作中心2: 30小时+6小时=36小时
③计算每道工序的交货日期和开工日期
为了编制计划, 可以把平均加工时间和准备时间以天为单位存储在工艺路线文件中。将每天计划工时乘以工作中心利用率和效率得到每天可用标准工时数, 假设一天8小时, 利用率 0.85,效率是0.88, 计算如下:
8×0.85×0.88=6标准工时/天
于是可算得工序10加工时间为10天, 准备时间为2天。工序20加工时间为5天, 准备时间为1天, 第420天为工序20的完工日期, 减去传送、加工、准备和排队时间得到抵达工作中心 2的日期是第411天。于是, 第411天就成为工序10的计划交货日期。重复以上过程计算工序 10的开工日期。如下表所示。 @@TB12243002.GIF;表3
(2)按时区计负荷
当对所有的订单都编制了计划之后, 就可以产生所有工作中心的负荷报告。工作中心的负荷报告显示在一定的时区内计划订单和已下达订单的能力需求。为了按时区累计工作中心负荷, 要对每个工作中心将所有订单所需的全部负荷定额工时加在一起。
例如, 在工作中心2由前面的计算可知部件A 的订单需要30小时加工时间和6个小时准备时间, 即共36小时负荷。在工作中心1, 该订单需要60小时加工时间和12小时准备时间, 即共 72小时负荷。
按时区将在工作中心2上加工的全部下达订单和计划订单的准备时间和加工时间加在一起, 最终得到为满足生产计划所需的总设备工时或劳动力工时, 图1是工作中心负荷报告的例子。 在图1中, 已下达负荷工时表示由已下达订单产生的负荷。计划负荷工时表示由MRP 计划订单产生的负荷。总负荷工时为二者之和。
工作中心号 2
工作中心描述 机床
劳动能力 180小时/时区 设备能力 200小时/时区 @@TB12243003.GIF;表4
工作中心能力=180小时。因劳动能力小于设备能力, 所以工作中心能力即劳动能力。 能力负荷差异=能力-总负荷
能力利用率(%)=总负荷/能力×100 @@TB12243004.GIF;图1 工作中心负荷报告
工作中心负荷报告多以直方图的形式给出, 所以也称为负荷例图。如图1的负荷报告可以用图2的形式表示。 @@TB12243005.GIF;图2 负荷图
能力需求计划(2)
天津大学 周玉清
3. 分析结果并反馈调整
超负荷和负荷不足都是应解决的问题。如果超负荷, 则必须采取措施解决能力问题, 否则不能实现能力计划, 如果负荷不足, 则作业费用增大。对于流程式工业来说, 设备不易关闭 ,负荷不足则问题更显得严重。因此, 必须对负荷报告进行分析, 并反馈信息, 调整计划。
(1)对工作中心的负荷和能力进行对比分析
如果有很多工作中心表现为超负荷或负荷不足, 那么, 能力就不平衡了。在进行校正之前, 必须分析其原因。
引起能力不平衡的原因可能是主生产计划的问题, 也可能是其他问题。
在制订主生产计划的过程中, 已通过粗能力计划从整体的角度进行了能力分析。因此在制订能力需求计划之前就会发现主要问题。但对计划进行详细的能力检查时, 还会发现有些在粗能力计划中不曾考虑的因素在起作用。例如:主要的维修件订单未反映在主生产计划中 ;忽略了拖期订单; 粗能力计划没有包括所有的关键工作中心, 等等。
如果在主生产计划中忽略了一项影响能力的因素而造成能力不平衡, 首先应做的是调整负荷或能力以满足主生产计划对能力的需求; 而不是修改主生产计划。只有完全必要时, 即没有办法满足能力需求时, 才修改主生产计划。其它因素, 如提前期也可引起能力问题。例如, 在能力需求计划中考虑了提前期, 而在粗能力计划中不曾考虑; 提前期增大影响到负荷的分布。
(2)调整能力和负荷
如果消除了以上各种因素之后, 能力和负荷仍不能平衡, 那么就要调整能力和负荷。 调整能力的措施举例如下:
调整劳力 如果缺少劳力, 则根据需要增加工人。如果劳力超出当前需要, 则可安排培训 ,提高工人技术水平。或重新分配劳力, 把负荷不足的工作中心的劳力分配到超负荷的工作中心。 安排加班 加班只能是一种应急措施, 经常加班绝不是一种好方法。
重新安排工艺路线 一旦某个工作中心承担的任务超负荷, 则可把一部分订单安排到负荷不足的替代工作中心上去。而且可以使两个工作中心的负荷水平都得到改善。
转包 如果在相当长的时间超负荷, 可以考虑把某些瓶颈作业转包给供应商。
调整负荷的措施有:
重迭作业 为了减少在工艺路线中两个相连的工作中心的总的加工时间, 可以在第一个工作中心完成整个批量的加工任务之前, 把部分已完成的零部件传给第二个工作中心。
分批生产将一份订单的批量细分成几个小批量, 在同样的机器上同时安排生产。这种调度方法不能降低负荷, 而是将负荷集中在更短时间内。
减少准备提前期 将准备过程规范化, 可以减少准备时间, 从而降低负荷。于是可以把节省下来的能力用于实际的加工过程。
调整订单 考虑可否把一份订单提前或拖后安排或者可否先完成一份订单的一部分。其余部分拖后安排? 有些订单是否可能取消等等。
4. 能力控制
控制能力是为了发现现存的问题并预见潜在的问题, 以便采取措施。为了能保证能力计划的执行, 必须做好日常的能力检查。主要包括以下几方面:
(1)投入/产出报告
投入产出报告是一种计划和控制报告, 它显示出各工作中心计划投入产出与实际投入产出的偏差, 报告包含以下信息:
计划投入———安排到工作中心的计划订单和已下达订单;
实际投入———工作中心实际接收的任务;
计划产出———要求完成的任务;
实际产出———实际完成的任务;
与计划的偏差———投入偏差和产出偏差;
允许范围———允许的偏差程度。 @@TB13195000.GIF;图3 投入/产出报告
图3是一份投入/产出报告。
投入产出报告中, 必须对比计划的投入产出和实际投入产出。图3显示出计划投入和计划产出从第一周到第四周都是260标准工时。从第一周到第三周, 实际投入比计划少5标准工时, 而实际产出连续减少, 累计负偏差达到35标准工时。这样, 报告可以提前发出能力问题的警报, 假设允许的累计产出偏差为±20标准工时, 第四周则需要采取纠正措施。
(2)劳力报告
人力的利用率和效率部分地决定现有能力。所以, 必须产生劳力报告并进行分析, 以便发现问题。
出勤记录, 如果缺席过多, 必定影响能力; 如果人员流动过大, 效率必定降低, 因为新雇员都要经过一定的培训才能正常工作; 如果生产人员被安排做非生产工作, 能力会减少。
加班 大量或长期的加班, 会降低生产率, 从而产生能力问题。
(3)设备性能记录
应对设备性能加以检查和记录, 并定期进行分析, 以便发现潜在的问题, 应检查和记录的项目可有:
维修历史 记录维修机器的原因和时间。特别应分析非计划维修, 找出潜在的原因。 停机时间所占的比例 停机时间过长说明机器或机器的维修有问题。
预防性维修规程 检查预防性维修规程, 保证适当的维修。设备越陈旧, 维修应越频繁, 否则往往会增大停机时间。
能力需求计划 编辑
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能力需求计划(Capacity Requirement Planning ，CRP) 是对物料需求计划(MRP)所需能力进行核算的一种计划管理方法。具体地讲，CRP 就是对各生产阶段和各工作中心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，并做好生产能力负荷的平衡工作。 广义的能力需求计划又可分为粗能力计划（RCCP ，又被成为产能负荷分析）和细能
力计划（CRP ，又被称为能力计划）。
中文名
能力需求计划
外文名
Capacity Requirement Planning
缩 写
CRP
类 别 计划管理方法
目录
1 内容
2
3
4 计算模型
5
6
能力/负荷调整
7
处理不确定性是利用负荷帐户
内容编辑
能力需求计划(CapacityRequirementPlanning，简称CRP) 是帮助企业在分析物料需求计划后产生出一个切实可行 的能力执行计划的功能模块。该模块帮助企业在生产能力的基础上，及早发现能力的瓶颈所在，提出切实可行的解决方案，从而为企业实现生产任务提供能力方面的保证。其实，能力需求计划制订的过程就是一个平衡企业各工作中心所要承担的资源负荷和实际具有的可用能力的过
能力需求计划程序控制图
程，即根据各个工作中心的物料需求计划和各物料的工艺路线，对各生产工序和各工作中心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，然后根据工作中心各个时段的可用能力对各工作中心的能力与负荷进行平衡，以便实现企业的生产计划。 能力需求计划（CRP ）是MRPII 系统中的重要部分，是一个将生产计划和各种生产资源连接起来管理和计划的功 能。能力需求计划是在物料需求计划下达到车间之前，用来检查车间执行生产作业计划的可行性的。即，利用工作中心定义的能力，将物料需求计划和车间控制的生产需求分配到各个资源上，在检查了物料和能力可行的基础上可以调整生产计划或将生产计划下达给车间，车间就此计划进行生产。能力需求计划将所有订单按照确定的工艺路线展开，将工序的开始日期、完工日期及数量来审核时间和能力资源。 MRPII 系统的能力平衡一般分为两种：无限能力计划和有限能力计划，前者不考虑能力的限制，而将各个工作
中心负荷进行相加，找出超负荷和少负荷；后者则根据优先级分配给各个工作中心负荷。大多数的商品软件并没有解决有限能力的问题，即按MRP 生成的计划是无限能力计划，虽然进行了能力计划，但是在解决能力冲突上并没有提出更好的解决方法，这样产生的计划在实施中必然与实际产生偏差，有些偏差可以通过车间的实时调度排除，但是如果不能排除则对生产产生不利的影响，从另一个角度讲，这种偏差是由于计划的不合理性引起的，它导致了生产的混乱、无序。因而如何产生合理的MRP 计划将是系统成败的关键，也是系统是否实用的关键。
由于无限能力计划在这些方面的局限性，人们开始重视对有限能力计划策略的研究和开发。同时JIT 和OPT 等思想的涌现和应用也促进了有限能力计划的研究和发展。有限能力计划的研究内容和范围已经不局限于对MRP 计划的能力评估，它已经扩展到解决制造系统的资源、能力和物料的实际可用性，实现生产计划和资源利用的优化。
分类编辑
粗能力计划
粗能力计划（RCCP ）可用来检查主生产计划（MPS ）的可行性，它将主生产计划转换成对关键工作中心的能力需求。
详细能力计划
详细能力计划（CRP ）可用来检查物料需求计划可行性，它根据物料需求计划，工厂生产能力进行能力模似，同时根据各工作中心能力负荷状况判断计划可行性。 能力需求计划子系统能帮助企业平衡需求和能力之间的关系，制定出切实可行的生产计划，并能尽早发现生产活动的瓶颈所在，提出合理的解决方案，实现均衡生产与快捷生产。
作用编辑
能力需求计划可以解决以下几个问题：
1、各个经过哪些加工？
2、各工作中心的可用能力和负荷是多少？
3、工作中心的各个的可用能力和负荷是多少？
能力需求计划中的细能力需求计划与粗能力需求计划的功能相似，都是为了平衡工作中心的能力负荷，从而保证计划的可行性与可靠性。但能力需求计划与粗能力需求计划又有区别，这些区别见表1所示。
计算模型编辑
考虑能力需求计划的计算方法时，需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，同时还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，能力需求计划计算的模型如图1所示。
业务流程图编辑
能力需求计划管理业务数据流程图（第二层），如图2所示。
CRP 管理业务的流程图
从图2所示中可知：主要业务部门是生产车间；数据由生产工艺文件取出后，进入工序时对计划模块进行加工处理，将加工处理后的数据存入MRP 文件和工序进度计划文件；工作中心负荷模块将从生产工艺文件和工序进度计划文件以及工作中心文件中读取数据并加工处理后，将数据存入WC 负荷文件中；CRP 生成模块从WC 负荷文件和资源清单文件中读取数据并进行加工处理后，将数据存入能力需求计划文件和CRP 例外信息文件以及MRP 文件，并将数据传入生产车间进行生产计划处理，同时将数据传入输入输出控制模块进行加工处理，将处理后的数据存入输入输出控制文件中。 制定流程编辑
能力需求计划的制定流程 通常，编制能力需求计划的方式有无限能力负荷计划和有限能力负荷计划两种。无限能力负荷计算是指在不限制能力负荷情况下进行能力计算。即从订单交
能力需求计划系统
货期开始，采用倒排的方式根据各自的工艺路线中的工作中心安排及工时定额进行计算。不过，这种计算只是暂时不考虑生产能力的限制，在实际执行计划过程中不管由于什么原因，如果企业不能按时完成订单，就必须采用顺排生产计划、加班、外协加工、替代工序等方式来保证交货期。这时，有限能力负荷计算方式就派上了用场。有限能力负荷计算就是假定工作中心的能力是不变的，把拖期订单的当期日期剩下的工序作为首序，向前顺排，对后续工序在能力允许下采取连续顺排不断地实现计划，以挽回订单交货期。 一般来说，编制能力需求计划遵照如下思路：首先，将MRP 计划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；然后，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。最后，由企业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。
收集数据
能力需求计划计算的数据量相当大，通常，能力需求计划在具体计算时，可根据MRP 下达的计划订单中的数量及需求时间段，乘上各自的工艺路线中的定额工时时间，转换为需求资源清单，加上车间中尚未完成的订单中的工作中心工时，成为总需求资源。再根据实际能力建立起工作中心可用能力清单，有了这些数据，才能进行能力需求计划的计算与平衡。 计算与分析负荷
能力需求计划
将所有的任务单分派到有关的工作中心上，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。然后，分析每个工作的负荷情况，确认导致各种具体问题的原因所在，以便正确地解决问题。
能力/负荷调整
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，以及同时调整能力和负荷。
确认能力需求计划
在经过分析和调整后，将已修改的数据重新输入到相关的文件记录中，通过多次调整，在能力和负荷达到平衡时，确认能力需求计划，正式下达任务单。
MRPII 中能力需求计划模块的功能
（1）实时维护资源清单，同时提供直接由工艺流程数据生
能力需求计划
成的资源。
（2）可变的能力核算展望期定义及维护
（3）灵活的粗能力需求计划报表(分时间段汇总及明细)
（4）精确的细能力需求计划，考虑车间在制品，考虑工种
（5）支持正向(Forward)及反向(Backward)两种排序方法
（6）工作中心能力的输入/输出控制的实时维护
（7）可变的时间周期长度和周期数
（8）具有反查功能的能力需求查询/报告，可反查到主生产计划和物料需求计
应用编辑
MRP Ⅱ的原理性缺陷和改进MRP Ⅱ的优势在于数量的计划，弱点在于时间。而数量和时间在生产运作中是相 互牵制又互相依赖的关系。MRP Ⅱ在生产计划中采取的是确定性思维来处理时间。从而导致计划失效。完成时间难以事先确定。因此，需要用不确定性思维取代确定性思维，通过引入缓冲机制使得“计划与执行之间的偏差”在计划中得到尊重。由此形成反馈，形成包括了执行和改进环节在内的柔性系统。
并且对时间进行分析，像对待成本和库存一样对待时间。一、造成缺陷的原因MRP Ⅱ是生产活动的信息处理系统，循着库存处理的思路演变而来。在制造企业中，由于有了BOM 、ROUTING 、独立/相关需求，有层层推进的计划，等等，所以能比较完美的回答生产什么、生产多
能力需求计划系统应用
少的问题，但仍不能详细回答什么时间生产。因此造成了生产计划失效，造成了效率和效益的隐性浪费。F-1是MRP Ⅱ逻辑流程图。RCCP 和CRP 是完成时间计划的主要环节。它的处理思路是：分时间段，根据生产量，落实生产能力。既按照生产一定规格数量的产品对应所需要的加工时间；一定的加工时间来同相应设备的可用时间对应。最后得到生产的时间计划。
MRP Ⅱ中的时间段是没有的。但是，执行层中" 外购" 和" 自制" 能否逐一落实时间计划并没有考虑。于是MRP Ⅱ的潜在假设显现出来，它认为执行层完成计划不存在问题。这样的假设，正是MRP Ⅱ的原理性缺陷所导致的：忽视了计划的确定性与实际执行的不确定性之间的冲突。后果就是：1、由于生产时间（工艺时间，间隔时间）不确定性，每道工序相对于计划的完成时间，总会有偏差。又由于生产流程（特别是离散加工）的混流、交错等，设备一般不容许空闲等待…。于是计划执行中，一步赶不上，必然是步步赶不上。2、生产系统是一个有机的整体，各个功能犹如有机体中的一个个细胞。在运作中，每个细胞都处于不确定的状态（数量在时间的作用下，也表现出不确定的特性）。要模拟这种不确定性并且给出效率效益最佳的行动路线，还办不到。虽然信息系统能实现信息集成，但是在事先和事中，
靠计算机系统准确计划和控制生产过程，是不现实的。
根据分析，MRP Ⅱ如果将执行层纳入自己的工作范围，还难以胜任；可不
能力需求计划应用
解决执行问题，层层推进的计划体系又 不完整，难以指导生产。通过分析，启示有两点：不确定性和时间。影响着生产活动的信息处理是否有效实用。二、怎样处理不确定性和时间不确定性在日常工作中，会以各种各样的方式表现出来。在生产运作中，它可以归结为时间的不确定性。试想，材料不到、人员缺勤、部门间扯皮、设备非正常停机、出废品、现场混乱等都会造成生产时间的波动。进而造成效率效益的损失。对于时间的不确定性，逐步缩小它的波动范围是生产管理能做到的。为此，首先要清楚生产时间的波动范围，造成波动的原因等。需要用科学的方法对生产时间进行分析，像管理会计中对成本分析那样。最有效的方法是利用生产结果。
从生产结果中，不难发现生产时间的波动有四种原因：基本生产能力定的不准；投放的任务量不合理；投放时间或早或晚；批量分割不合理。而计划、控制及其生产-供应链中的各种问题都会触发这四种原因而造成时间波动。对于时间引起的不确定性，管理除了要做" 缩小波动范围" 工作外，在实践中还有两个解决办法，一是缓冲，利用库存来弥补；二是人工调度。时间波动既然不可避免，那可以考虑用在计划中引入缓冲机制，将波动偏差纳入计划控制的视线中。并且在缩小波动范围的努力的同时，利用缓冲机制，弱化人工调度功能。当然，MRP Ⅱ中数量逻辑、信息集成等优秀的能力是这些工作的基础。
利用流量图进行时间分析 利用生产过程结果进行时间分析。时间分析要达到两个目的：为制定生产 进度计划提供（修改）时间参数；为诊断控制提供依据。为制定生产进度计划提供（修改）时间参数：鉴于生产时间波动，在时间计划中采用输入与输出平衡的方式，而不用MRP Ⅱ中的能力与负荷一一对应的方式。根据成组技术的概念，由生产结果的统计数据，给出生产周期（包括了工艺时间和间隔时间）。并制定
能力需求计划
生产进度计划，利用负荷帐户抵消偏差的影响。因为生产系统中的流程是混流、交错的复杂情况，各个工作中心计划所需要的时间参数可以根据统计数据，经过" 移动重心法" 等多目标规划的方法，也可以直接从流量图中作图（这需要对生产系统和流量图有深刻了解）来得到一组相互协调的时间参数。它需要调整过程。在这个过程中，可先适当放宽时间数据，所付出的代价是效率的损失，但不会超过过去的水平。
通过一段时间的摸索，可得到一个稳定的生产过程。为诊断控制提供依据：找出引起偏差的原因，主要是确定四项原因。之后按照偏差分类的原理，进一步找出运作等方面的具体问题。根据生产问题的诊断结果，有的放矢的进行改进工作。改进后的生产系统，其效果将在生产结果中反映出来。这样" 为制定生产进度计划提供（修改）时间参数" 的工作将会循环上升。在时间分析中，除了流量图是十分有效的工具外，还有" 生产时间簿记" 方法。它既可以协助计划工作，又可以协助分析工
能力需求计划运用
作。每个工作中心可以设立一个负荷帐户。
加到这个工作中心上的任务是负荷，单位是时间。这个工作中心的可用能力，单位也是时间。输入输出平衡可以简 单理解为这个工作中心上的能力与负荷相等。而它的复式、三式则是这些时间量的差分或者积分。在这两个步骤中，可以看到它不是一步到位。这同MRP Ⅱ在
理念上有本质的不同。MRP Ⅱ认为执行层完成计划不存在问题，那么计划方式的调整从理论上说就可以一步到位。而本方法承认时间波动，也就是承认造成时间波动的原因。这些原因很大程度上是企业管理不善造成的。所以调整不能一步到位。从ERP 实施中艰苦的数据收集整理也可以看出端倪。
处理不确定性是利用负荷帐户
没有完成的任务（偏差），继续存放在帐户中，同时保存了优先顺序。它起到了任务负荷的仓贮作用，像库存一样起到了缓冲的作用。这样它可以十分灵活的处理插单、调换加工顺序等意外情况，而MRP Ⅱ、JIT 在这样的问题上不能很好的处理。同样，它在一定程度上既可以给人工调度留下位置，也可以限制人工调度的范围。它与MRP Ⅱ不同处在于，给生产运作提供了缓冲回旋的余地。而MRP Ⅱ的确定性思维和时间段之间没有间隙，不适应柔性化的要求。此外还有一项基本工作，就是生产-供应链的分析、设计、执行、监督的工作。同时，随着生产改进的深入，生产-供应链也需要做适应性调整。[1]