计算机时代的计划控制技术（一）（by AMT 蔡颖）

计算机时代的计划控制技术（一）

-CAP (Computer Aid Planning)计算机辅助计划

by AMT 蔡  颖

作者的话:

在ERP实施的如火如荼的今天,计划控制始终是我们要突破的难点,也是对ERP行业的巨大挑战,但也是在制造业,IT业非常诱人的领域.

生产管理实际上就是计划,执行,控制的过程,在信息时代,我们要有效的利用计算机辅助我们生产管理人员进行生产计划控制.随着我们对生产计划管理理论的不断探索,也随着计算机技术发展,计划正朝着高级约束计划的方向发展.也正是计算机技术的突飞猛进的发展,使得许多高级计划技术得以在工业领域中实现.

本文主要是从计算机辅助计划的历史,现在与未来,来论述计划管理的理论丛林的各种主要计划理论的代表,也就是想从中探讨出计划的规律.也相应介绍国际上计划研究领域的发展方向.

实际上,在我实施过的将近100多家的ERP的客户里,在实施MRP时,几乎都有潜在的高级的约束计划的需求;有的正在实施DFM需求流计划(看板计划的发展),有的客户却用简单的订货点计划,有的客户需要TOC约束理论的指导, 大多数客户都对目前的计算机计划知之甚少.特别是对多种计划理论的出现,使得很多人困惑或眼花缭乱.本文就是简要介绍,综合了各种计划技术,是想要提示一个重要的信息:就是面向客户的,敏捷的,同步的,具有约束的计划的运用已大势所趋.

概 述

 从二次大战以后,我们在生产管理上的生产计划上开发了很多类型的生产计划系统,最早是用EOQ经济订货点系统,双箱2Bin系统,LP线性规划系统.因为在美国,物料资源较为丰富,生产管理上主要集中考虑人工的效率,所以产生了基于无限约束的MRP物料需求计划.同时在资源比较匮乏的日本,研究开发出了JIT看板拉式系统,主要集中考虑减少物料的浪费.在以色列,主要关心关键资源的能力效率,所以产生了TOC约束理论以用提高瓶颈资源的效率来整体提高企业效率. 在一些项目管理时间较长的制造环境下如(造船),美国海军设计出PERT计划评审技术/CPM关键路径法.随着管理的需要,MRP系统与财务的结合就产生MRPII制造资源计划系统来优化企业制造资源.现在管理资源的领域已扩展到工程,人力资源,供应商,分销的ERP企业资源计划系统以整合规划企业资源.

不幸的是,以上的系统都没有很好的解决企业效率的基本问题-能力约束.FCS有限能力计划系统利用并扩展TOC的原理,全面进行多重资源约束的优化计划.但是,仅仅能力约束还是不够的,还要考虑物料的约束,需求的约束,供应商资源约束,运输资源的约束,分销资源的约束,财务资金的约束,即产生了APS高级计划排程系统. 同时把JIT和TOC的优势结合在一起,又产生了DFM需求流制造系统.企业的竞争是供应链的竞争,整合企业上游下游的供应链,使之形成供应链联盟,就需要用到SCM供应链计划.

     计划演变示意图(来源于FCS 作者Gerhard Plenert, Bill Kirchmier)           

1,独立需求计划-经济订货点-ECQ

独立需求是外部对企业最终产品的需求，而非独立需求指的是企业内部对组成复杂产品的各种零件的需求。大部分行业中，这两种需求同时存在。举例来说，制造业的独立需求通常是指产成品、修理用配件以及运作所需物料；非独立需求是生产最终产品所需的各种零部件与原料。在消费品的批发和零售中，大部分需求是独立的，因为这些产品是最终产品，零售商和批发商不需要再对其进行装配。在定量订货模型和定期订货模型中，服务水平的影响体现在安全库存和再订购点的确定上。在计算机时代的早期，大多数计划库存管理系统均采用此两种系统的管理方法。如百货商店和汽车配件商店等非制造性企业现在也是采用此简单的办法来实现对库存的补货计划控制。

        (1), 定量订货系统

定量订货系统要求规定一个特定的点，当库存水平到达这一点时就应当进行订购并且订购一定的量．订购点往往是一个既定的数。当可供货量（包括目前库存量和已订购量）到达订货点时，就应进行一定的批量的订购。库存水平可定义为目前库存量加上已订购量减去延期交货量。
   以下这些假设与现实可能有些不符，但它们为我们提供了一个研究的起点，并使问题简单化。

• 产品需求是固定的，且在整个时期内保持一致。
• 提前期（从订购到收到货物的时间）是固定的。
• 单位产品的价格是固定的。
• 存储成本以平均库存为计算依据。
• 订购或生产准备成本固定。
• 所有对产品的需求都能满足（不允许延期交货）。

建立库存模型时，首先应在利息变量与效益变量指标之间建立函数关系。本例中，我们关心的是成本，下面是有关的等式。
                         年总成本＝年采购成本＋年订购成本＋年存储成本
        即：
                                    TC＝DC+ (D/Q) S+(Q/2)H
                                                                            
   式中      TC－年总成本；
                   D－需求量（每年）；
                   C－单位产品成本；
                   Q－－订购批量（最佳批量称为经济订购批量即Q  
                   S－－生产准备成本或订购成本；
                   R－－再订购点；
                   L－－提前期；
                    H－－单位产品的年均存储成本（通常，存储成本以单价的百分率表示，例如，H＝iC式中i是存储成本的百分率）。
         在等式右边，DC指产品年采购成本，（D/Q）S指年订购成本（订购次数D/Q乘以每次订购成本S），（Q/2）H是年存储成本（平均库存Q/2乘以单位存储成本H）。
         在模型建立过程中，第二步是确定订购批量Q    以使总成本最小。我们将总成本对Q求导数，并设其等于零。具体计算过程如下：                                                                     
                                    TC＝DC+(D/Q) S+(Q/2)H

                                  d TC                    -DS        H
                                              ＝0    +             ＋         =0
                                   dQ                     QQ          2   
 
                                最优订货批量 :  Q= √ 2DS/H

 因为该模型假定需求和提前期固定，且没有安全库存，则再订购点R为：
                                        R＝dL
式中       d－－日平均需求量（常数）；
               L－－用天表示的提前期（常数）。
                           
        (2)定期订货系统

在定期订货系统中，库存只在特定的时间进行盘点，例如每周一次或每月一次。当供应商走访顾客并与其签订合同或某些顾客为了节约运输费用而将他们的订单合在一起的情况下，必须定期进行库存盘点和订购。另外一些公司实行定期订货系统是为了促进库存盘点。例如，销售商每两周打 来一次电话，则员工就明白所有销售商的产品都应进行盘点了。在定期订货系统中，不同时期的订购量不尽相同，订购量的大小主要取决于各个时期的使用率。它一般比定量订货系统要求更高的安全库存。定量订货系统是对库存连续盘点，一旦库存水平到达再订购点，立即进行订购。相反地，标准定期订货模型是仅在盘点期进行库存盘点。它有可能在刚订完货时由于大批量的需求而使库存降至零，这种情况只有在下一个盘点期才被发现。而新的订货需要一段时间才能到达。这样，有可能在整个盘点期和提前期会发生缺货。所以安全库存应当保证在盘点期和提前期内不发生缺货。
        
既定服务水平下的定期订货模型

在定期订货系统中，在盘点期（T）进行再订购，同时安全库存必须为：

盘点期为T，固定提前期为L的定期订货系统。

实际上，得到订购成本、生产准备成本、存储成本以及短缺损失的数据非常困难，有时甚至不可能。假设条件有时不切实际.所以, 所有库存订货点系统都要做以下两个工作：1,是对每种库存物资进行适当的控制；2,是确保库存记录准确可靠.所以,在实际中,我们常用三类库存系统1,任意补充系统.2,单箱系统.3,双箱系统

        (1).  任意补充系统（Optional Replenishment System）

任意补充系统强制系统以某一固定频率（例如每周一次）对库存进行盘点，当库存水平下降到某一数量以下时订购一个补充量。该系统适用定期订货模型。例如，可以根据需求、订购成本和短缺损失计算出最高库存水平M；因为发放每一个订单都需要花费一定的时间和资金，所以可以求出最小订购批量Q；每当盘点库存时，就用M减去现有库存量I，令（M－I）等于q。如果q大于或等于Q，则订购q；否则在下一次库存盘点之前不订购。用数学语言表示如下：
                                       q＝M-I
         如果q   >=   Q，则订购；否则不订购。

        ( 2).   双箱系统（Two-Bin System）

在双箱系统中，物资从一箱获得，另一箱的库存数量刚好等于再订购点的库存量。该系统采用的是定量订货模型。在该系统中，一旦第二箱的库存被拿到每一箱，则意味着要发放订单了。实际上，两箱可能搁在一块儿，二者之间只要有东西隔开就行。双箱系统操作的关键是将库存分为两部分，在一部分没有用完之前另一部分保持不动。

         (3)。单箱系统（One-Bin System）

单箱系统对库存进行周期性补充，以固定的时间间隔（例如一周）将库存补充到预定的最高水平。单箱系统与任意补充系统不同，任意补充系统的库存使用量超过某一最小数量时才进行下一次订购，而单箱系统则是期期订购、期期补充。单箱系统采用的也是定期订货模型。

需要指出的是降低库存需要库存管理的专门知识，而不只是简单的选择模型代入数进行计算的问题.首先，模型有时不适用；其次，有关数可能到处都是错误，或者是根据不正确的数据得出的结果。通常认为订购量的确定是一个交易问题，也就是说，是对存储成本和生产准备成本的平衡问题。当今许多企业的一个重要目标是减少库存,但是要注意的是这些方法的目标都是成本极小化，而企业的目标是满足客户需求,赢得利润.因此，在考虑使库存成本的降低的同时,要有助于企业目标的实现。通常说来，正确地减少库存能够降低成本、改进质量、提高绩效并增加利润。

未完待续