基于MRPⅡ的车间作业管理系统在我国纺织企业的应用分析

谈到企业，尤其是制造业管理我们必须接触到的一个概念即MRPⅡ（Manufacturing Resources Planning制造资源计划）。MRPⅡ的发展大致经历了四个阶段，即作为一种库存定货计划的MRP（Material Requirement Planning物料需求计划），到作为一种生产计划与控制系统的闭环MRP阶段，再到作为一种企业经营生产管理计划系统MRP阶段，一直到现阶段MRPⅡ融合了现代管理思想和技术、面向全球市场的全新理念。

车间作业管理系统是企业生产管理的一个重要环节，是计划层和车间执行层的接口。现在，无论是生产计划还是车间生产执行系统都比较成熟，但是，作为两者按口的车间作业管理系统却不够完善。这与车间作业管理的特点有较大的关系，车间作业管理处理的信息过大，要求及时性强，并且调度复杂，成为MRPⅡ的一个难点。

（一）车间作业管理的概念及MRP Ⅱ在车间应用的可能性

制造企业中存在两种不同类型的车间组织结构：车间一工段一班组一工人型和车间一班组一工人型，如图4-9所示。本书称前一种为复杂车间，后一种为简单车间。这两种类型车间的生产组织方式是不一样的。

图4-9 两种类型的车间组织结构

1.简单车间的生产组织方式

简单车间的生产组织相对来说比较简单。接到工厂下达的生产任务以后，如果任务以产品计划下达，车间计划调度员将产品计划分解为零件计划，然后编制出工序进度计划，根据工序进度计划将主生产任务直接分派给对应的设备或工人；如果任务以零件单位下达，则车间计划调度员直接根据零件任务编制出工序进度计划，并将对应的工序任务分派到对应设备。生产过程中出现紧急任务插入、设备故障、工人缺勤需要进行任务调整，则直接由车间计划调度员来进行。简单车间环境下，车间计划调度员直接掌握每台设备的生产情况，可以直接对设备的在制任务进行调整。

2.复杂车间的生产组织方式

复杂车间的规模一般比较大，中小批量生产类型的企业通常采用产品计划的方法来确定车间的生产任务。这类车间的生产作业计划和调度一般分为两个层次：车间层和工段层。在车间层，车间计划调度员接受工厂下达的产品计划，将产品计划分解为零件任务，然后根据各工段的生产特点将零件任务直接分派到各工段，车间计划调度员并不编制所有零件的工序进度计划，仅对生产周期较长、跨工段作业的关键零件用网络计划的方法编制出其工序进度。工段调度员根据车间下达的工段作业计划和当前在制任务量编制出工序进度计划，并将工序任务分派到相应的设备或工作地。生产过程中临时插入的任务由车间计划调度员直接下达给工段，由工段调度员根据主生产进度和设备负荷临时调度。

前面所说的复杂车间和简单车间的生产组织都是传统的生产管理方法。在采用MRP计划系统进行生产计划和控制的企业中，生产作业计划是这样进行的：物料需求计划系统将主生产计划根据产品明细、库存信息、提前期等信息展开并经过能力平衡后，生成计划订单。该订单由计划员确认并按采购件和自制件分类，生成车间订单和采购订单，采购订单下达给采购管理系统，车间订单则下达给相应车间来执行。

MRP计划系统中的车间层仅仅是计划的执行部门，车间一般不再编排车间计划。MRP计划在执行中出现意外时，如需要变更工艺路线或修改进度，车间内部可以进行调度。但当问题会影响MPS/MRP计划时，只能将信息反馈给计划部门，由计划部门统一调整，车间无权修改或生成新的计划。

车间层进行生产控制需要的许多内容来自MRP。加工什么的信息来源是MRP的信息编号，什么时候加工的信息来源是MRP的截止期，加工多少的信息来源是MRP的订单数量，而在哪里加工的信息来源是加工中心文件，怎样加工的信息来源是工序文件。

可以看出，对于MRP计划来说，车间层的功能只有两种：执行计划和调度，它没有计划功能。在简单车间环境下，由于传统的车间调度只有一层，车间计划调度员可以直接控制各台设备的生产进度，这种生产系统的计划和控制用MRP计划系统很容易实现。但是对于复杂车间来说，情况就不一样了。复杂车间的车间调度分为两层，车间计划调度员并不直接控制车间内各台设备或工作地的生产进度，而且传统的中小批量生产类型的企业多以产品为单位确定各车间的生产任务，车间还要完成把产品计划分解为零件计划的任务，因此基于复杂车间的生产系统的生产作业计划仅用简单的MRP计划系统很难实现，而这类生产系统的生产作业计划和管理方法就要用到MRPⅡ。

一般认为，MRPⅡ计划系统应用于企业级的生产作业计划。在这样的计划系统中，MRP计划系统将主生产计划根据生产提前期、物料清单与库存状况进行分解，得到按时间段需求的车间订单和采购订单。这样的车间订单包括了加工零件的所有信息，如加工什么、什么时候加工、加工多少、在哪里加工和如何加工。车间层的任务就是将这些订单分配到相应的工作中心，组织生产。车间层可以根据任务的优先程度进行作业调度，但当问题会影响主生产计划或物料需求计划时，只能将信息反馈给计划部门，由计划部门统一调整，车间无权修改或生成新的计划。

对于简单车间来说，MRP系统的运行效率是比较高的。简单车间的设备数量少，控制层次少，对于车间的各种干扰或变化，MRP计划系统可以根据实际情况采取再生式或净改变式重新运行，来使整个生产系统的运作仍按计划进行。但是对于复杂车间来说，仅采用MRP计划系统就会出现问题。

复杂车间往往存在于产品结构复杂的大型企业中，这样的企业传统上采用累计编号法来编制生产作业计划（现在还有相当部分企业采用这种方法），车间接收的月份计划是以产品或成套部件为单位的。而将产品或部件的产品数量分解为零件计划，具体的车间内什么，设备，在什么时候加工什么产品，为了满足部件组装所需要的所有零件什么时候必须完成，所有这些问题都必须由车间计划和调度系统来解决。在这样的企业中，在车间层采用MRPⅡ计划系统是可能的，同时为了提高车间的生产作业计划效率，也是必要的。

也许有人会说，这里所说的在车间层采用MRPⅡ计划系统是可能的仅仅是对传统的采用累计编号法的企业来说的，对于已经在工厂层实施了MRP计划系统的企业而言，不是多此一举吗?但是研究资料表明，目前已实施了MRP系统的企业中，绝大部分企业的工作中心是按车间划分，个别企业细至班组。系统的控制内容基本上是物料的投入产出，其他如人、成本、设备等资源基本上未涉及。绝大部分企业的计划仍然以成品计划的形式下达。也就是说，在已经实施了MRP计划系统的企业中，MRP计划仍然是一个“粗”计划，完全的MRP计划系统在实际中并没有实现或得到应用，车间层仍然要完成产品计划拆成零部件计划等工作。而对于复杂车间来说，要求厂级MRP计划系统将产品计划（主生产计划）转化为车间订单，然后直接下达至生产车间指导生产。这样的车间订单会由于车间的变化因素太多，没有在车间投入生产就需要重新生成，其结果是整个系统的完全“神经质”。因此采用MRPⅡ系统有必要分层来进行，在车间层应用MRPⅡ原理进行计算机辅助车间作业计划是完全可能的。

（二）系统总体结构设计

1.系统总体功能设计

根据系统分析的结果，按照结构化的系统分析方法，本系统的功能划分如图4-10所示。

图4-10 系统功能结构图

2.系统子功能设计

（1）经营计划。编制企业经营规划、编制年度生产规划、编制年度销售规划、财务年度预算、历史资料管理。

（2）销售管理。分为订单管理、计划管理、销售统计、客户服务、市场管理；订单管理细分为订单登记和变更、订单有效性审查、订单执行情况分析；计划管理细分为编制月销售计划、编制日滚动计划、销售历史资料管理；销售统计细分为销售收入核算、销售利润核算、销售统计分析；市场管理细分为市场调查、市场分析、市场预测。

主要面向销售业务全过程，建立正确完整的订货台账，实时监督控制销售合同执行和发运进度，以提高销售服务水平，定期分类统计销售成果，建立客户档案，反馈市场信息，进行市场分析，以提高经营决策水平，加强竞争应变能力，谋取最大经济效益。

（3）主生产计划。编制月生产计划、编制粗能力需求计划、粗能力平衡、历史资料管理。

（4）物料需求计划。根据主生产计划自动生成原材料、外购外协件的采购计划、自制零部件投入产出进度计划、编制能力需求计划、细能力平衡。

（5）库存管理。成品库的出入库及库存统计管理、在制品库的出入库及库存统计管理、原材料库的出入库及库存统计管理、库存分析（如库存占用资金分析、物资积压情况分析、库存收支统计、缺件分析、高/低储报警、ABC分析等）。

该部分的功能是及时正确地处理各库存账务以取代手工记账业务。实时地维护库存账务，以保证库存数据的动态最新性。随时提供库存各类信息的查询，以作为生产、销售等的依据。及时分析库存状态，最大限度地降低库存占用，加速资金周转。统计库存活动情况及提供各类库存报表，为管理人员正确决策提供保障。

（6）生产和技术数据管理。产品结构数据（BOM）管理、工艺路线数据管理、工艺阶段数据管理、材料数据管理。(www.xing528.com)

该部分功能是对涉及企业的产品设计、制造工艺、生产计划、物料和产品库存等被各部门公用的基础数据采用合理的数据结构，把它们有效地组织好，进行统一维护管理。尽量减少数据冗余，对相关数据自动维护，为各子系统提供唯一准确的最新数据，使其他子系统能方便快捷调用，提高整个系统运行效率。

（7）物资供应管理。物资采购合同管理、供应商档案管理、编制物资发放计划。

（8）车间作业控制。编制工序进度计划、工作中心管理、作业排序、加工单完成情况统计。

（9）财务管理。公司目前已购有“用友网络财务软件系统”，该部分主要考虑与现有财务软件接口的问题。

（10）成本管理。成本项目管理、制定公司成本计划、公司级实际成本计算、部门级实际成本计算、车间级实际成本计算、成本分析。

（11）设备管理。设备台账管理、设备维修作业管理、备件库存管理、设备维修计划管理、设备统计报表。

（12）工具管理。工具需用计划管理、工具库存管理、工具维修管理。

（13）人力资源管理。人员信息管理、人事档案管理、劳动合同管理、工资管理、考勤管理。

（14）质量管理。材料入库检验、外购外协件进厂检验、民品总成检验、生产报废检验、库存报废检验、产品出厂检验、质量统计、领导查询、销售统计查询、库存统计查询、生产统计查询、采购统计查询、质量统计信息、人事信息查询、供应商统计信息查询、合同执行情况查询。

（15）辅助工具接口。主要为CAD/CAM/CAE/CAPP接口设计系统数据库。该部分主要考虑如何与PDM系统数据接口的问题。

（16）系统管理。用户身份验证、用户权限管理、系统数据备份。

3.数据库设计

数据库设计就是在对业务流程、数据流程、数据特点充分了解和掌握的前提下，应用先进的数据库技术开发出专用数据库管理系统。

（1）数据库的概念设计和物理设计。数据库的概念设计和物理设计通过对现行系统的需求分析，导出准确严格的数据项定义、数据项之间的关系和数据操作任务，为数据库的概念设计、逻辑设计、物理设计和分布设计建立坚实的基础，为优化数据库的结构提供可靠的依据。现行系统分析可分为两个阶段：

①现行系统的组织结构、业务流程和数据流程，明确认识现行系统的功能和所需信息。

②在第一阶段的基础上，抽象出现行系统的逻辑模型。概念设计以需求分析中所识别的数据项、操作任务和现行系统的管理操作规则与策略为基础，确定数据库管理系统开发中的实体和实体间联系，建立系统的信息模式，准确描述数据库管理系统的信息结构，建立一个可在多种数据库管理系统上实现的高级概念模型。概念设计的具体任务包括：识别数据库管理系统中的实体，识别实体的属性，识别实体的关键字，识别实体间的联系，采用实体关系建模技术、实体关系图（E-R图）来描述数据库管理系统中相关实体、属性及关系，从而达到为数据库管理系统建立良好的数据模型的目的。物理设计以关系模式为对象，以操作任务要求为准则，在给定的数据库管理系统、操作系统和硬件环境下，确定每个关系的存取方法和存储结构。物理设计是以最小化系统的时间和空间复杂性为目标，进行数据库的优化设计，合理地选择关系的存取方法，科学地为关系、索引和聚集设计物理存储结构，减少I/O时间和磁盘竞争，以提高系统的总体性能。

（2）数据库系统功能设计。依据数据库结构及用户具体业务需求和查询需求，系统功能设计有用户权限管理、数据库系统维护、数据维护、数据查询、数据通信、报表生成等。

①用户权限管理。用户权限管理是数据库系统安全的保证。这一模块包括两部分内容。其一为数据库服务器端的权限设定和管理，这是要由数据库系统管理员根据用户情况，采用人工设定的，具体的权限管理机制是由数据库DBMS本身来完成的；其二为客户端用户权限的管理，客户端的用户权限管理是基于服务器端的权限管理的，客户端编写的权限管理代码是以服务器端为依据的。其主要实现功能包括：用户账户创建（由有权限的系统管理员创建）、账户权限修改及删除（由有权限的系统管理员创建）、账户名称及密码修改（用户自行修改）、用户查询等。

②数据库系统维护。数据库系统的维护主要包括：数据库及数据卸载，或者叫数据库备份和恢复，以及数据库运行状况监视等。数据库卸载主要是通过DBMS提供的专用工具来完成的，客户端也只是在主窗口中加入相应的专用工具的调用触发。数据库及数据的备份应当包括：数据库整体备份、部分或全部库表的备份，库表备份同时包括带数据和不带数据的空表等多种备份模式。数据库运行状况监视模块，是对数据库运行情况、用户访问情况、数据库数据变化情况等进行监视，也就是对数据库运行日志的查询。

③数据维护。数据维护主要有数据插入、修改、删除等功能。数据维护看起来简单，但要注意几个要点：保证对数据库中所有库表建立数据维护模块；各数据维护模块间应条理清晰；注意建立各库表间的关联机制，在数据维护过程中系统自动保证数据的完整性；对有限度值的数据项，应建立相应的合理性约束。

④数据查询。数据查询功能设计避免了仅仅对所建立库表进行机械查询，而是立足于应用，立足于用户的业务特点和工作习惯，综合数据库查询、统计计算、窗口显示、图表输出多项技术或功能，建立方便、实用的查询模块。

⑤报表生成。报表生成其实大部分应当包含在数据查询模块中，但在具体业务工作中经常出现一些不确定性的文档或图表查询需求，所以需要建立相应的带有SQL语句，相对较为随机的查询及图表生成模块。

（三）用MRPⅡ解决纺织企业的问题

经过详细深入的现场调研，我们了解到纺织车间主要存在以下几方面的问题：

（1）生产作业计划缺乏时间要求，形成调度代替计划作为作业计划，应具体制定出生产的数量和时间要求，才能对生产活动起指导作用。目前车间的作业计划只有品种和数量的计划要求，没有规定时间进度的要求，使计划只起任务分配的作用，无法发挥其指导和控制的作用。具体投产和出产时间完全由工段调度员决定和掌握，车间很难加以控制，形成工段调度代替车间计划的局面。结果，往往出现任务安排不协调的情况，任务时紧时松，不得不靠加班加点来赶任务，造成一定的忙乱现象。

（2）缺乏在制品管理，不能有效提供在制品任务的情况信息。目前，车间只有成品和半成品管理台账，而工段内的工序周转和在制品没有管理台账，因此，缺乏必要的手段来查询和提供在制品的进度情况，要了解在制品情况只能靠工段调度员下工作现场实地察看，效率很低。根据这些临时了解的信息来进行调度，也会使调度工作缺乏统筹考虑。另外，本车间也无法查询到委托外车间加工的任务进展情况，影响到组织车间之间的生产协调和厂级计划的编制。

（3）由人工编制计划，工作繁重，工作效率较低。现在，各种计划都由人工编制，工作量大，效率低。特别是工段调度员每天要向各机床分配30多道工序的作业任务，编制计划工作量很大，加上完工后的数据登录，使调度员的工作显得十分繁重，影响他们把主要精力投入到解决生产的关键问题，保证生产计划的全面完成上。

在详细调研的基础上，运用MRPⅡ的管理思想，对该纺织企业的车间作业管理系统进行系统总体结构规划，以解决上述问题。车间作业管理系统的主要任务是将工厂下达的产品或任务分解为零件任务，并分派到相应工段，生成工段作业计划表。系统的总体结构如4-11所示。

图4-11 车间作业管理系统的总体结构