0 引 言
ERP(企業資源計劃)是在繼承MRPⅡ的基本思想基礎上，融合JIT、OPT、全面質量管理等思想的一種全面企業管理模式，主要采用先進技術對企業資源(物流、資金流和信息流)進行全面集成，為企業提供決策、計劃、控制與經營業績評估的系統化管理平臺。
離散制造業按照生產產品的穩定性和重復性程度可以將制造企業分為大量生產、成批生產和單件小批生產3種生產類型。每一種生產類型有自己的特點，但單件小批生產在設計與工藝方面：產品結構復雜，設計工作量大；邊設計，邊生產，邊修改使生產技術準備周期長；不同產品其制造工藝流程不同，從而導致其生產準備、制造過程復雜，使其生產計劃不同于其他生產模式，主要體現如下：①以準時交貨為首要目標；②裝配關系復雜，部分零部件的加工成為關鍵路徑；③產品各部件之間的時序約束關系和成套性要求嚴格等，從而使以單件小批的生產企業管理問題增多，其中生產計劃與控制是這些問題中最突出的，因此這種類型的生產計劃不能通過單一的生產計劃管理模式來實現，需要結合企業組織管理結構，采用一種新的管理思路來解決這類企業的生產計劃問題，即基于產品結構網絡圖的MRP和JIT相結合的分級計劃模式。
1 分級計劃的提出
1.1 分級計劃
單件小批模式下的生產主要以客戶訂單驅動其他相關的業務活動，包括產品／工藝設計、物料供應、生產計劃、毛坯生產、零部件生產制造、成本核算等。該類型的企業生產管理通常采用公司、分公司、車間三級管理模式，結合單件小批生產模式的產品結構特點，因此編制計劃也采用分級計劃進行管理，而且需要采用由后向前的精益生產的方式編制生產計劃，進而實現精益生產，稱這種制訂計劃為分級計劃。分級計劃主要包括兩個部分：公司級計劃和分公司級計劃，如圖1所示。圖1中實線箭頭代表正向業務流，虛線箭頭代表反饋業務流，實線和虛線上的文字代表數據流(或數據項)。
圖1 分級計劃
分級計劃需要結合單件小批生產，產品結構復雜、加工制造過程長的特點和精益生產思想，改變目前這種“推”式生產計劃的編制和執行控制方式，變以“拉”為主、輔助以“推”的方式，以計劃交貨期為產品裝配完成，可交貨的時間點為生產計劃編制的計算起點，按工藝大行程的順序，由產品包裝完成為起點，總裝時間段、部裝時間段、零件生產時間段、毛坯生產時間段、原材料采購時間段、工藝／工裝設計準備時間段、產品設計時間段，到合同簽訂日期，以此為依據來編制主生產計劃、粗能力平衡計劃、物料需求計劃、采購計劃、庫存管理，工作流驅動的審批流程管理，按照倒排的最后裝配計劃各裝配點對零部件的需求時間、拉動這些零部件的制造開始和完工時間，當在某裝配時間點需要裝配這些零部件時間，正好由內部物料配送人員把所需部件送到該裝配工藝點，整個過程就體現了JIT精益生產的思想。
1.2 公司級計劃
公司級計劃主要包含了負責產品的銷售訂單獲取、產品設計、工藝／工裝設計、物資采購，總裝配主生產計劃、關鍵零件、關鍵工序能力平衡等技術準備計劃、生產準備計劃和生產計劃的編制、執行和考核，如圖2所示。
圖2 公司級計劃業務流程
編制完公司級裝配主生產計劃后，各分公司繼續編制分公司的部件主生產計劃，各分公司在制訂自己的部件主生產計劃時。把公司級的物料需求計劃當成自己的訂單輸入，進行分公司物料需求計劃、細能力需求計劃與平衡、在制品出入庫管理、車間作業計劃編制，按公司級裝配物料需求計劃中對各分公司零部件加工最后完成時間點，倒排車間作業計劃，都是由后一道工序的開工時間來拉動前一道工序的完工時間，依此類推就可完成所有零部件的加工制造計劃和外購件、原輔材料的達到時間。公司、分公司計劃之間主要以訂單的形式確定出需要部件件號、需求時間、需求數量、配送計劃表等信息。
1.3 分公司級計劃
各分公司接到公司級的部件需求信息(部件件號、需求數量、時間、配送計劃等)后，編制該分公司計劃和物料需求計劃、并做工作中心的細能力平衡。車間在分公司分解的計劃基礎上，根據實際產能和負荷情況、已完工、未完工情況完成車間作業計劃調度、車間在制品管理、工序外協、質量信息采集、合格率數據采集和反饋等工作，如圖3所示。
圖3 分公司計劃業務流程
2 分級計劃實現的關鍵參數
適合單件小批生產模式的分級計劃的實現參數主要有物料清單(BOM)、工作中心、工藝路線、提前期等，其中工作中心和工藝路線按照常用ERP的要求進行設置，但要實現分級計劃在物料清單和提前期的設置不同于其他生產模式，具體如下：
2.1 建立適合分級計劃的物料清單(BOM)
對單件小批生產中的產品結構進行準確的建模，是進行生產作業計劃分解的依據，復雜產品的通用結構包括3個部分：總裝部分、部件或組件部分、自制零件部分。其中在單件小批生產模式下產品結構應盡量減少層數，因產品的結構本身很復雜，如產品結構層數增多，對生產計劃與控制難度和工作量急劇增加，不利于計劃和執行。
單件小批生產的BOM進行分級處理，有利于實現分級計劃，公司級計劃只處理總裝和關鍵件，而分廠或車間分別處理裝配部件或自制零件，因此需要對所有物料清單(BOM)按照產品實現過程進行分級處理即確定總裝、部件、自制零件；利用兩種不同的MBOM定義方式的優點，針對不同級別的產品結構(BOM)采用不同的方式，總裝、部件采用以工藝為中心的物料清單，把裝配組件或零件與相應的工藝路線中工序號進行對應，為在執行過程便于按照JIT的思想進行控制和物料配送，如圖4所示，對自制零件采用以物料為中心的物料清單。
2.2 提前期
提前期：指某一工作的工作時間周期，即從工作開始到工作結束的時間。在ERP系統中，生產提前期是由制造工藝路線中每道工序傳送、排隊、準備、加工和等待時間構成的，生產制造階段的制造提前期由5類時間(排隊時間、準備時間、加工時間、等待時間、傳送時間)構成。總裝、部件采用以工藝路線為中心的物料清單，需要通過分析工序之間的關系得到粗工序網絡圖，如圖4所示，然后通過尋找關鍵路徑，并對關鍵路徑中的工序按照工作中心有限能力的計劃方法得到物料的提前期。
圖4 產品總裝粗工序網絡圖
3 分級計劃的實現
3.1 主生產計劃
單件小批生產的主生產計劃由客戶訂單轉化而來，它是按最終產品或產品的組件來進行描述。單件小批生產的分級計劃分為總裝和部件的主生產計劃。總裝主生產計劃主要確定總裝產品、完工時間、總裝產品的數量。其中總裝產品和需求數量，通過MPS計算流程得到，總裝完工時間從客戶需要時間倒推到產品能包裝發運時間，即為產品完工時間；各分公司主生產計劃的輸入信息是由總裝的物料需求計劃分解出的需要部件物料件號、需求數量和需求時間。
3.2 物料需求計劃
總裝的物料需求計劃是對總裝主生產計劃進行分解，確定出每個部件的在總裝過程中的生產計劃、采購件需求計劃。裝配物料需求計劃主要內容是分解產品的總裝MBOM和庫存，得到部件的需求數量，并在計算得到的總裝工序網絡圖關鍵路徑基礎上，對關鍵路徑中的工序按照工作中心有限能力的方法進行由后往前倒排，確定出關鍵路徑中每個工序的開工／完工時間，并通過以工序為中心的物料清單把工藝路線的工序號與相應的部件進行關聯，從而確定出關鍵部件的需求時間，流程如圖5所示，在編制計劃過程中通過工序關鍵路徑由后往前，即用后道工序的開工時間拉動前道工序的完工時間來安排計劃，其中該工序需要工作中心的能力＝該工序的準備時間＋加工時間×需要該物料的凈需求。
圖5 總裝計劃關鍵工序生產作業編制流程
對于分公司計劃，由于得到每個部件的在總裝過程中的開工時間，因此各個部件在分公司中的完工時間就得到了，相應的部件下的零部件的計劃時間就被確定了。
分公司級計劃根據BOM按照物料需求計劃的算法進行分解，得到組成零部件開始、完工時間和生產數量。分公司計劃與公司計劃主要差異在分廠級計劃能夠把計劃從裝配延伸到毛坯生產、原材料采購，由關鍵的工序或原材料采購等關鍵過程，拉動其他活動或工。序，這樣有利于生產準備和技術準備計劃，便于整體控制。但對總裝過程中是非關鍵零部件采用MRPⅡ直接編制生產計劃。
3.3 自制件計劃
關鍵零件是指生產占用關鍵資源的零件，通常是生產周期長控制難度大的零件，其中關鍵資源可以涉及人力、設備能力、原材料、生產面積等。如果關鍵零件的進度不符合計劃要求，那么產品交貨期必然造成拖期：關鍵零件的計劃是生產作業計劃的核心內容之一；為保證產品的進度，在編制關鍵零件生產作業計劃時，采用倒排法來制定零件各個工序的開工日期和完工日期。
3.4 分級計劃的協調處理
(1)關鍵工作中心的協調利用。企業會有多個訂單都需要使用關鍵工作中心，可能使關鍵丁作中心的生產能力不能滿足訂單需求，處理這個問題首先分析關鍵工作中心的能力剩余多少，是否滿足訂單的要求。如滿足則進行安排計劃，否則調整和壓縮需要使用關鍵工作中心的緊前緊后的工序時間使之滿足生產，其次分析訂單中的重要程度排序，再重新安排計劃充分利用關鍵工作中心。
(2)各級計劃之間的協調處理。單件小批生產計劃受眾多因素影響與限制，如人力、設備(設備故障、工具工裝等)、物料等，分級計劃的完成狀況是逐級反饋。通常在本級進行協調處理，盡量減少計劃的變動。如有變動應把受變動的計劃納入新的計劃中。
4 結束語
大型單件小批的生產計劃是該類企業管理非常關鍵的一環，本文根據單件小批的產品生產特點、組織結構和產品BOM結構，提出分級計劃來解決生產計劃存在的問題。并針對實行分級計劃的需要從產品物料清單進行分析，構建基于工序的物料清單，得到相應的產品結構粗工序網絡圖，由該圖計算關鍵路線確定動態的提前期，同時從總裝或關鍵部件的計劃時間限定其他零部件的計劃時間，在此基礎上分析了實現生產計劃的業務流程，從而確保單件小批生產計劃能有效的執行，提高企業市場競爭力。
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本文標題：基于ERP單件小批環境下的生產計劃研究
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