第5章 主生产计划（MPS）

制造业涉及的物料计划一般可以分为3种：综合计划（是销售规划与生产规划的综合考虑，或称为生产大纲）、主生产计划及物料需求计划。常见的ERP系统决策层的计划常常直接表现为销售计划。综合计划是企业在较长一段时期内对需求与资源之间的平衡所做的概括性设想；是根据企业所拥有的生产能力和需求，预测未来较长一段时间企业的产出内容、产出量、劳动力水平、库存投资等问题而做的决策性描述。表5.1是某空调企业的年度生产大纲，它是空调生产厂的全年性生产计划，这种计划可以不必细分到型号规格。

企业要根据综合计划与市场信息（合同、订单），进一步制订销售计划，为主生产计划提供需求信息来源。

5.1 主生产计划的定义与作用

主生产计划（Master Production Schedule，MPS）是确定每一个具体产品在每一个具体时间段的生产计划。计划的对象一般是最终产品，即企业的销售产品，但有时也可能先考虑组件的MPS，再下达最终装配计划。主生产计划是一个重要的计划层次，可以说ERP系统的真正运行是从主生产计划开始的。主生产计划的确定过程伴随着粗能力计划（有关“粗能力计划”在下节将详细介绍）的运行，即要对关键资源进行平衡。企业的物料需求计划、车间作业计划、采购计划等均来源于主生产计划，即先由主生产计划驱动物料需求计划，再由物料需求计划生成车间作业计划与采购计划。所以，主生产计划在ERP系统中起着承上启下的作用，实现从宏观计划到微观计划的过渡与连接。同时，主生产计划又是联系客户与企业销售部门的桥梁，所处的位置非常重要。当然，如果企业的产品生产周期很长，它的重要性就不是很突出了，如一些大型设备、船、飞机等，这些产品往往是一年做一次生产计划安排。

主生产计划必须是可以执行、可以实现的，它应该符合企业的实际情况，其制订与执行的周期视企业的情况而定。主生产计划项目还应确定其在计划期内各时间段上的需求数量。主生产计划的来源主要有以下几种：

①客户订单；

②预测；

③备品备件；

④厂际需求；

⑤客户选择件及附加件；

⑥计划维修件。

5.2 粗能力计划（RCCP）

主生产计划的可行性主要通过粗能力计划（Rough-cut Capacity Planning，RCCP）进行校验。粗能力计划是对关键工作中心的能力进行运算而产生的一种能力需求计划，它的计划对象只针对设置为“关键工作中心”的工作能力，其计算量要比能力需求计划的计算量要少许多。约束理论（Theory of Constraints，TOC）认为产量和库存量是由瓶颈资源决定的，因此从这点上说，粗能力计划与约束理论的思想一致，即关键资源和瓶颈资源决定了企业的产能，只依靠提高非关键资源的能力来提高企业的产能是不可能的。粗能力计划的运算与平衡是确认主生产计划的重要过程，未进行粗能力平衡的主生产计划是不可靠的。主生产计划的对象主要是最终完成品（0层物品），但都必须对下层的物品所用到的关键资源和工作中心进行确定与平衡。下面详细描述粗能力计划的建立与运行。

1.建立关键工作中心的资源清单

资源清单主要包括各种计划产品占用关键资源的负荷时间（工时、台时），同时列出关键工作中心的能力清单以进行对比，对超负荷的工作中心可以用不同的颜色（如红色）标识。资源清单的建立有如下两种方式。

●直接维护MPS对象的资源清单，即产品顶层物品的资源清单，说明完成该物品加工全过程所用的关键工作中心和占用关键工作中心资源的情况，只有当能力发生改变时才进行修改和维护工作。这种方法一般在小型的MRP-Ⅱ或ERP系统中使用。

●在工艺路线中维护物品的占用资源和消耗资源，再根据工艺路线生成MPS对象的资源清单，同时根据相关的变动情况加以维护。一般的ERP系统都采取这种方法。

不同的ERP软件可能采用不同的方法，表5.2是一个资源清单示例。

2.寻找超负荷时段

进一步确定某工作中心的各具体时段的负荷与能力，找出超负荷时段。由于MPS的对象为最终物品，它的加工、装配过程不一定用到关键工作中心。因而根据工艺路线计算时，要确定子件使用关键工作中心的时间与最终装配物品（MPS对象）完工时间的时间差，这个时间差就是偏置时间或提前期偏置。图5.1为一个偏置时间的计算关系的示例。

在ERP系统中显示计算结果的方式有两种：表格与图形，超负荷的时段用不同的颜色标识，如表5.3与图5.2所示。

3.确定各时段负荷的起因

找出超负荷时段后，再确定各时段的负荷由哪些物品引起，各占用资源的情况如何，然后平衡工作中心的能力，同时要总体平衡MPS最终产品的各子件的进度（可初步平衡，详细的平衡在制订物料需求计划与能力需求计划时进行）。采取的方法是提升、扩充关键工作中心的能力或者进行主生产计划调整。常用的分析图有直方图、饼图和产品进度平衡图。表5.4和图5.3所示均为一个工作中心时段能力计划的示例。

主生产计划员要对主生产计划和关键资源的能力之间的矛盾进行协调和平衡。一般从以下两个方面来解决这类矛盾。

（1）改变负荷：重新制订计划，延长交货期，取消客户订单，减少订货数量等。

（2）改变能力：更改加工路线，加班加点，组织外协，增加人员和机器设备。

主生产计划员应尽可能解决这些矛盾，若确有难以解决的严重问题，应把分析的情况及提出的建议报告给上级，协调有关部门工作，与有关部门一起商讨解决办法。

5.3 主生产计划理论

5.3.1 相关基本概念

1.时段（Time Bucket）

时段就是时间段落、时间间隔、时间跨度，划分时段只是为了说明在各个时间跨度内的计划量、产出量和需求量，以固定时间间隔汇总计划量、产出量和需求量，便于对比计划，从而可以区分出计划需求的优先级别。时段划分越细则越能体现各个计划批次的优先级，便于控制计划和有效地利用企业的资源。可以以月、季、年等为计划的时段，如对主生产计划的计算，报表时段为月时，主生产计划的输出报表则按各个月进行汇总，计算库存、需求、计划及产出的数量；如果以天为时段则称为无时段。

2.时区（Time Zone）与时界（Time Fence）

产品从计划、采购、投入到产出需要经历一个时间段，即存在提前期。对计划的下达、修改会受到这个时间段的约束，而且随着时间的推移，在各个时间点对计划的影响力各有不同。因此，MRP-Ⅱ/ERP系统引入了“时区”与“时界”的概念。

时区是说明某一计划的产品（物品）在某时刻处于该产品（物品）的计划跨度内的时间位置。下面解释各时区与时界的意义。

●时区1：是产品的总装提前期的时间跨度，即指从产品投入加工开始到产品装配完工的时间跨度。

●时区2：在产品的累计提前期的时间跨度内，超过时区1的时间跨度为时间2。

●时区3：超过时区2的时间跨度为时区3。

●需求时界（Demand Time Fence，DTF）：时区1与时区2的分界点为需求时界。

●计划时界（Planning Time Fence，PTF）：时区2与时区3的分界点为计划时界，也被称为计划确认时界（Firm Planning Time Fence，FPTF）。其意义为产品在累计提前期内（时区1与时区2）的计划，一般都已经确认，如果没确认，可用的（剩余的）生产时间很可能小于产品的累计提前期，即使马上确认，也可能造成计划拖期。

为了帮助读者理解时区与时界的概念和关系，本书从两个不同的角度分别加以描述。

（1）某产品单次生产计划在时间上的时区分布关系，见图5.4。

图5.4中横坐标为时间，时间单位用时段表示（时段可以是天、周或月等）。假设当前时间（计算机系统时间）是时段1，产品A的总装提前期是6个时段，采购提前期为7个时段。现订单要求产品A在时段21完工（如图5.4中“计划完工”的标示处），那么在时段1至时段8这个时间范围是处于时区3的时间跨度内，而在时段9至时段15这7个时段是处于时区2的时间跨度内，在时段16至时段21这6个时段范围是处于时区1的时间跨度内。随着时间的推移，产品A所处的时区会从时区3移至时区2，在时区2完成采购任务，最后到达时区1，在时区1完成生产加工与组装，于时段21完工入库。

（2）某产品多个订单计划在时间上的时区分布关系，见图5.5。

假设图5.5中时段1为当前计划开始的时段（系统时间），图中坐标的下方是不同时段的订单交货数量，那么50台与60台的订单在当前时段1（系统时间）时刻，已经到了生产总装的阶段，处于时区1的时间跨度内；30台与40台的订单在当前时段1的时刻，还未到总装阶段，但已经处在采购的过程中，处于时区2的时间跨度内；而15台与35台的订单在目前时刻，仍然未到要求采购的时间段，还只是计划期内，处于时区3。

在理解MPS报表中的各个计划所处的时间段时，一般都从第二个角度去理解。

通过以上对“时区”与“时界”概念的详细描述，可以较为清楚地分析时区对计划的影响，如表5.5所示。

提示：在ERP系统中可以设置各个时区的需求依据，主生产计划的运算根据这个设置去取值，这样比较灵活，可以适应不同的要求。

5.3.2 计划对象与方法

在前面已经介绍了销售环境与生产类型，下面对主生产计划所受的销售环境与生产类型的影响进行分析，如表5.6所示。

5.3.3 计划制订程序

主生产计划（MPS）来源于销售计划（合同、预测、综合计划），MPS的制订过程是一个不断反复的过程，制订中不断平衡关键能力，即进行粗能力计划的运算，最后审批确认，进入物料需求计划的制订过程。主生产计划制订程序如图5.6所示。

5.3.4 计划模型

1.MPS报表

本节讨论MPS的计划模型以及系统是如何计算生成MPS的。制订MPS是一个反复运算的过程，本节将引入多个术语，先介绍MPS报表与相关的术语。表5.7是一份常见的MPS报表，有的MPS计算过程（报表）还分生产预测、新增客户订单等。

下面介绍有关的术语。

（1）批量规则（Lot-sizing Rule）。批量规则表示制订MPS或MRP时计算物品的计划下达数量所使用的规则，不同的批量规则表示计划下达量的不同取值方法，系统可依据批量规则计算需求量。分为两类：静态批量规则与动态批量规则。静态批量规则下每一批的批量都不变，大小相同。动态批量规则则允许每批下达的批量都可以不同。

下面介绍一些常见的批量规则。

●最大批量法：当计划下达数量大于最大批量时，系统取最大批量作为计划下达量。

●最小批量法：当计划下达数量小于最小批量时，系统取最小批量作为计划下达量。

●固定批量法：每次订货计划数量按一个固定值下达。一般用于订货费用较高的物品。

●直接批量法：完全根据计划（或实际）需求量决定订货量。

●固定周期批量法：固定周期批量法指每次订货（或加工）的间隔期相同，但批量数不一定会相同，只是按定义的批量周期合并净需求，作为计划下达量。表5.8提供了一个参考示例。

●周期批量法：由固定周期批量法演变的一种订货方法，指根据经济订货批量（EOQ）计算间隔期（周期），决定每年订货次数。间隔期内的订货批量随需求量而变动，由于订货次数是根据EOQ推算的，因而被认为是一个比较合理的次数。计算过程如下：在一个订货周期内，系统取各时间段中物品净需求不为零的记录，再将物品的净需求进行汇总，汇总的需求量在这一订货周期内的第一个时间段下达。

●倍数批量法：指如果需求量小于批量，则按批量计算；如果需求量大于批量，则按批量的倍数计算。

（2）批量周期。批量周期指如果物品按周期批量法订货时订货的周期。

在MPS或MRP的计算过程中，根据此处定义的批量周期（以天为单位）对周期批量合并净需求，将其作为计划量。

（3）批量（或批量增量）。系统在生成计划时，根据批量规则自动计算出的订货数量。批量的增量是此倍数。

（4）毛需求量（Gross Requirements）。毛需求量指初步的需求数量，其确定的依据可参考表5.9，系统会根据计划参数的设置值进行计算。

（5）计划接收量（Scheduled Receipts）。计划接收量指前期已经下达的正在执行的订单将在某个时段（时间）的产出数量。

（6）预计可用库存量（Projected Available Balance，PAB）。预计可用库存量指某个时段的期末库存量，要扣除用于需求的数量，平衡库存与计划。计算公式如下：

预计可用库存量=前一时段末的可用库存量+本时段计划接收量-本时段毛需求量+计划产出量

（7）净需求量（Net Requirements）。计算净需求量要综合毛需求量和安全库存量，并考虑期初的结余与本期可以计划产出的数量。计算公式如下：

净需求=本时段毛需求-前一时段末的可用库存量-本时段计划接收量+安全库存量

（8）计划产出量（Planned Order Receipts）。当需求不能满足时，系统根据设置的批量规则计算得到的供应数量被称为计划产出量。此时计算的是建议数量，不是计划的投入数量。

（9）计划投入量（Planned Order Releases）。根据计划产出量、物品的提前期及物品的合格率等计算出的投入数量被称为计划投入量。

（10）可供销售量（Available to Promise，ATP）。在某一个时段内，物品的产出数量可能大于订单与合同数量，这个差值就是可供销售量。这里所说的“某一个时段”指连续两次产出该物品的时间间隔，也就是从某一批次产出到下一批次产出的时间间隔。这个可供销售量就是可以用于销售的物品的数量，它不影响其他（下批）订单的交货，这个数量为销售部门的销售提供了重要的参考依据。计算公式如下：

可供销售量=某时段的计划产出量（包括计划接收量）-该时段的订单（合同）量总和

（11）装配提前期。主生产计划的提前期是产品的装配提前期（配件已经齐备），它小于时区1的时间跨度。

2.MPS计算流程

主生产计划的计算流程如图5.7所示。计算步骤如下。

（1）计算毛需求量。1、2、3时段处于时区1，毛需求量等于订单量；4、5、6、7时段处于时区2，毛需求量等于订单量与预测量的最大值；8、9、10时段处于时区3，毛需求量等于预测量（假定系统按该值计算，实际中视系统设置而定），如表5.9所示。

（2）计算（读入）计划接收量与过去的库存量（预计库存量），如表5.10所示。

（3）计算预计可用库存量，如表5.11所示。

（4）计算计划产出量。对第一个零或负计划可用库存量的时段计算出净需求量（考虑安全库存量），然后决定计划产出量的大小（考虑批量），之后计算本时段的计划可用库存量。

重新计算下一时段计划可用库存量（计划产出先为零），然后考虑安全库存量，计算出净需求量的大小，根据净需求量计算（决定）本时段的计划产出量，之后计算本时段的计划可用库存量。

重复计算下一时段的可用库存量，用类似的方法处理各个时段的净需求量的计算，可利用库存量与计划产出量如表5.12所示。

（5）根据提前期及成品率计算计划投入量与可供销售量，如表5.13所示。

企业的主生产计划的制订是由主生产计划员（Master Scheduler）负责，主生产计划员必须有较高的素质，熟悉产品结构、工艺流程、企业的生产资源和计划理论知识等。

5.3.5 计划确认

在制订了初步的MPS后，进行粗能力平衡，最后提出MPS方案，经过相应的审核、批准，以保证MPS符合企业的经营规划。确认MPS的步骤如下。

（1）提供对初步MPS的分析。分析生产规划和MPS之间的所有差别。MPS中产品大类的总数应约等于相应时期内销售计划的数量；若不一致，一般则需要改变MPS。MPS和销售计划尽量保持一致。

（2）向负责部门提交初步的MPS及其分析。对MPS的审核工作应由企业高层领导负责，并且市场销售部门、工程技术部门、生产制造部门、财务部门和物料采购部门要参加审核。各部门要通过讨论和协商，解决MPS中的所有问题。

（3）批准MPS，将正式的MPS下达给有关部门。召开会议批准MPS，阐明解决MPS问题的方法及选用该方法的原因，并用文字说明和图表示意。批准后，将正式的MPS发放给有关部门（如生产制造、物料、采购、工程技术、市场销售、财务等部门）以及相关人员。

思考题

1. 什么是MPS？MPS处于计划中什么样的地位？它的来源是什么？

2. 什么是RCCP？它的作用是什么？你所在的企业是否涉及RCCP？

3. RCCP是如何计算的？

4. 主生产计划员是什么样的一个岗位？你所在的企业有没有主生产计划员？

5. 解释以下概念：时段、时区（1、2、3）和时界（计划时界与需求时界）。如何理解它们之间的关系？时区1、时区2和时区3从时间上讲，哪一个在前面？结合实际举例说明。

6. 简述时区对计划的影响。

7. 画出MPS制订程序图。

8. 列举你所知道的批量规则。你所在的企业采用什么样的批量规则？

9. 解释以下概念：

毛需求量、计划接收量、预计可用库存量、计划产出量、计划投入量和可供销售量。它们如何计算？

10. 列举一个实际例子，模拟MPS的计算流程。