浅析国内汽车制造企业流程与ERP需求

浅析国内汽车制造企业流程与ERP需求（共2篇）

浅析国内汽车制造企业流程与ERP需求 篇1

流程型制造企业ERP能力需求与排产问题研究 问题的提出

ERP中的能力需求计划(Capacity Requirements Planning，CRP)受到物料的排产计划和工艺路线的影响，不同的排产计划和不同的工艺路线对工作中心(Work Center，WC)的能力需求(负荷)都会发生变化。反过来，能力需求和工作中心的可用能力(产能)又会影响企业的排产计划。

按照ERP理论及软件中的定义，每一种物料只有一条工艺路线，一条工艺路线有若干个工序，每个工序对应一个工作中心。在目前的ERP软件中，CRP就是根据这一定义和设计计算所有物料在各个时段使用每个工作中心所占用的台时数(负荷)和每个工作中心的可能台时(产能)，并绘制成负荷图，通过比较进行能力计划。尽管ERP软件可以为一个物料设计替代工艺路线或辅助工艺路线，但那只是在物料的生产工艺发生改变时用，系统在计算产能需求时只会按照一个工艺路线进行计算。也就是说，CRP始终是按一条工艺路线进行能力需求计算的。

现在的问题是：在流程型制造企业中，一条工艺路线往往就是一条生产线，企业的多种产品可以使用同一厂房的同一生产线进行生产，也可以使用不同厂房的不同生产线进行生产。例如：一家复合肥生产企业拥有2个厂房，旧厂房安装有3条低级生产线和1条中级生产线，新车间安装了2条高级生产线。该厂的几种产品(假设为1#复合肥、2#复合肥、3#复合肥)均可以使用任何车间的任意一条生产线进行加工(见图1)。这时，能否正确理解ERP对工作中心(WC)和工艺路线的定义，将影响到该企业ERP应用中的CRP和排产能否进行下去。

图1 某流程型制造企业的生产格局

为了便于问题的分析与解决，特做以下假设：

(1)各生产线生产A、B、C三种产品的用时相同，它们的生产能力分别为：

·低级线：每季度工作800台时，可产出500吨产品

·中级线：每季度工作1000台时，可产出1000吨产品

·高级线：每季度工作1000台时，可产出2000吨产品(2)各产品的计划产量为：

·1#复合肥2000吨

·2#复合肥2000吨

·3#复合肥2000吨 能力需求问题的分析与解决方法

在这个案例中，我们将遇到这样的问题：

(1)如果把旧厂房和新厂房定义为不同的工作中心，这些产品的生产将同时存在多条工艺路线。如果把不同的生产线定义为不同的工作中心，也同样存在同一物料多种工艺路线的现象。而在这种情况下，现行ERP软件是无法计算能力需求的。

为了解决这个问题，根据执行相同或相似工序的设施设备可看作同一个工作中心的原理，可以考虑将旧厂房与新厂房均看作一个工作中心，案例中3种产品的生产都可以看作只有1个工序(即加工工序)，均对应同一个工作中心。

(2)在上述解决方案下，不同的生产线被视为不同的设备资源，但要注意这些设备资源是并行的关系，即它们的产能是可以相加的，WC的产能是较容易计算的(见公式①)。但是，由于不同生产线单位时间的产能不同，同一产品使用不同产能的设备进行生产时，不能直接计算它的单位产品额定台时，也就无法根据公式②计算WC的负荷。WC的产能=Σ设备×设备工作台时×利用率×效率 ① WC的负荷=Σ产品计划产量X单位产品额定台时 ②

(3)根据上述情况，可以改为衡量各条生产线(设备)的产能与负荷情况，并据以进行能力计划和排产。

2.1 设备产能的计算

某设备的产能=设备数×设备工作台时×利用率×效率 ③

假定利用率与效率为100％，根据③式不同生产线的产能分别为：

·低级线的产能=3×800=2400台时

·中级线的产能=l×1000=1000台时

·高级线的产能=2×1000=2000台时

因此，WC的总产能=5400台时 2.2 设备负荷的计算

某设备的负荷=安排在该设备上的计划产量×产品单位定额台时 ④

根据各设备的生产能力可以计算出各设备的单位产品额定台时为： ·低级线的单位产品额定台时=800台时÷500吨=1.6台时／吨

·中级线的单位产品额定台时=1000台时÷1000吨=l台时／吨

·高级线的单位产品额定台时=1000台时÷2000吨=0.5台时／吨

现在要计算各条生产线负荷，遇到的问题是：不知道某条生产线生产多少数量的何种产品。排产问题的分析与解决方法

排产问题不仅要考虑产能的约束，还要考虑如何排产才能使得目标最优，例如总负荷产能比最低，或者加工成本最低。下面对此问题进行建模，并运用Lingo软件进行求解。3.1 单目标模型——负荷产能比最低

假设：x-中级线生产任务，Y-中级线生产任务，z-高级线生产任务，1-1#复合肥，2-2#复合肥，3-3#复合肥。则Xl-高级线生产l#复合肥，X2...Z3同理。

MIN(负荷-产能)=-800，即最多可剩余800台时的产能。3.2 单目标模型——加工成本最低

假设：低级线的单位加工成本为45元／吨；中级线为40元／吨；高级线为35元／吨。目标函数：MIN(总加工成本)，即

MIN(总加工成本)=225000，即总加工成本最低为225000元。3.3 多目标模型——加工成本最低，负荷产能比最低

第一目标：实现车间加工成本最低，即假设加工成本不超过生产线全线开工的成本(也可以随便设一个成本数)，d1为加工成本不高于现有生产线全线开工的成本；dl为加工成本超过现有生产线全线开工的成本，因此，实现车间加工成本最低的目标约束为：

－

+

－ 第二目标：实现负荷产能比最低，即充分利用现有产能，避免开工不足，设d1为生产线正常生产时间未用完产能数，dl为生产线产能不足需要扩充的产能数，因此实现负荷产能比最低的目标约束为：

+

运算结果： X2 1000 Y1 1000 Zl 1000 Z2 1000 Z3 2000

在此情况下，MIN(总加工成本)=225000，MIN(负荷-产能)=-800，即在总加工成本最低为225000的情况下负荷产能比也达到最低(剩余800台时)。4 结束语 目前，ERP虽然解决了“定单驱动排产”的问题，但是在遇到不同产品同一生产线或者同一产品在不同生产线上加工时，它遇到了前面的ERP能力需求计划与排产计划无法进行的问题。而这种现象在流程型企业中是比较常见的。本文通过恰当的定义工作中心和工艺路线，以及变WC的能力需求计算为设备的能力需求计算，巧妙地解决了这样的问题。而且通过建模还实现了排产的最优化问题，即通过合理的排产，实现在充分利用产能的同时，实现总加工成本最低的目标。

浅析国内汽车制造企业流程与ERP需求 篇2

ERP中的能力需求计划(Capacity Requirements Planning, CRP)受到物料的排产计划和工艺路线的影响,不同的排产计划和不同的工艺路线对工作中心(Work Center, WC)的能力需求(负荷)都会发生变化。反过来,能力需求和工作中心的可用能力(产能)又会影响企业的排产计划[1]。

按照ERP理论及软件中的定义,每一种物料只有一条工艺路线,一条工艺路线有若干个工序,每个工序对应一个工作中心。在目前的ERP软件中,CRP就是根据这一定义和设计计算所有物料在各个时段使用每个工作中心所占用的台时数(负荷)和每个工作中心的可能台时(产能),并绘制成负荷图,通过比较进行能力计划[2]。尽管ERP软件可以为一个物料设计替代工艺路线或辅助工艺路线,但那只是在物料的生产工艺发生改变时用,系统在计算产能需求时只会按照一个工艺路线进行计算。也就是说,CRP始终是按一条工艺路线进行能力需求计算的。

现在的问题是:在流程型制造企业中,一条工艺路线往往就是一条生产线,企业的多种产品可以使用同一厂房的同一生产线进行生产,也可以使用不同厂房的不同生产线进行生产。例如:一家复合肥生产企业拥有2个厂房,旧厂房安装有3条低级生产线和1条中级生产线,新车间安装了2条高级生产线。该厂的几种产品(假设为1#复合肥、2#复合肥、3#复合肥)均可以使用任何车间的任意一条生产线进行加工(见图1)。这时,能否正确理解ERP对工作中心(WC)和工艺路线的定义,将影响到该企业ERP应用中的CRP和排产能否进行下去。

为了便于问题的分析与解决,特做以下假设:

(1)各生产线生产A、B、C三种产品的用时相同,它们的生产能力分别为:

·低级线:每季度工作800台时,可产出500吨产品

·中级线:每季度工作1000台时,可产出1000吨产品

·高级线:每季度工作1000台时,可产出2000吨产品

(2)各产品的计划产量为:

·1#复合肥2000吨

·2#复合肥2000吨

·3#复合肥2000吨

2 能力需求问题的分析与解决方法

在这个案例中,我们将遇到这样的问题:

(1)如果把旧厂房和新厂房定义为不同的工作中心,这些产品的生产将同时存在多条工艺路线。如果把不同的生产线定义为不同的工作中心,也同样存在同一物料多种工艺路线的现象。而在这种情况下,现行ERP软件是无法计算能力需求的。

为了解决这个问题,根据执行相同或相似工序的设施设备可看作同一个工作中心的原理,可以考虑将旧厂房与新厂房均看作一个工作中心,案例中3种产品的生产都可以看作只有1个工序(即加工工序),均对应同一个工作中心。

(2)在上述解决方案下,不同的生产线被视为不同的设备资源,但要注意这些设备资源是并行的关系,即它们的产能是可以相加的,WC的产能是较容易计算的(见公式①)。但是,由于不同生产线单位时间的产能不同,同一产品使用不同产能的设备进行生产时,不能直接计算它的单位产品额定台时,也就无法根据公式②计算WC的负荷。

WC的产能=∑设备×设备工作台时×利用率×效率 ①

WC的负荷=∑产品计划产量×单位产品额定台时 ②

(3)根据上述情况,可以改为衡量各条生产线(设备)的产能与负荷情况,并据以进行能力计划和排产。

2.1 设备产能的计算

某设备的产能=设备数×设备工作台时×利用率×效率 ③

假定利用率与效率为100%,根据③式不同生产线的产能分别为:

·低级线的产能=3×800 =2400台时

·中级线的产能=1×1000 =1000台时

·高级线的产能=2×1000 =2000台时

因此,WC的总产能=5400台时

2.2 设备负荷的计算

某设备的负荷=安排在该设备上的计划产量×产品单位定额台时 ④

根据各设备的生产能力可以计算出各设备的单位产品额定台时为:

·低级线的单位产品额定台时=800台时÷500吨=1.6台时/吨

·中级线的单位产品额定台时=1000台时÷1000吨=1台时/吨

·高级线的单位产品额定台时=1000台时÷2000吨=0.5台时/吨

现在要计算各条生产线负荷,遇到的问题是:不知道某条生产线生产多少数量的何种产品。

3 排产问题的分析与解决方法

排产问题不仅要考虑产能的约束,还要考虑如何排产才能使得目标最优,例如总负荷产能比最低,或者加工成本最低。下面对此问题进行建模,并运用Lingo软件进行求解。

3.1 单目标模型——负荷产能比最低

假设:X-中级线生产任务,Y-中级线生产任务,Z-高级线生产任务,1-1#复合肥,2-2#复合肥,3-3#复合肥。则X1-高级线生产1#复合肥,X2……Z3同理。

目标函数:MIN(负荷-产能),即

min[(X1+X2+X3)*1.6+(Y1+Y2+Y3)*1+(Z1+Z2+Z3)*0.5]-(3*800+1*1000+2*1000)

约束条件:

undefined

运算结果:

X2 1000

Y2 1000

Z1 2000

Z3 2000

MIN(负荷-产能)=-800,即最多可剩余800台时的产能。

3.2 单目标模型——加工成本最低

假设:低级线的单位加工成本为45元/吨;中级线为40元/吨;高级线为35元/吨。

目标函数:MIN(总加工成本),即

min(X1+X2+X3)*45+(Y1+Y2+Y3)*40+(Z1+Z2+Z3)*35

约束条件:与(1)相同

运算结果:

X1 1000

Y2 1000

Z1 1000

Z2 1000

Z3 2000

MIN(总加工成本)=225000,即总加工成本最低为225000元

3.3 多目标模型——加工成本最低,负荷产能比最低

第一目标:实现车间加工成本最低,即假设加工成本不超过生产线全线开工的成本(也可以随便设一个成本数),d-1为加工成本不高于现有生产线全线开工的成本;d+1为加工成本超过现有生产线全线开工的成本,因此,实现车间加工成本最低的目标约束为:

undefined

第二目标:实现负荷产能比最低,即充分利用现有产能,避免开工不足,设d-2为生产线正常生产时间未用完产能数,d+2为生产线产能不足需要扩充的产能数,因此实现负荷产能比最低的目标约束为:

undefined

建立多目标规划的数学模型(p1,p2是目标的优先级与权系数):

min z=p1d+1+p2d-2;

undefined

运算结果:

X2 1000

Y1 1000

Z1 1000

Z2 1000

Z3 2000

在此情况下,MIN(总加工成本)=225000,MIN(负荷-产能)=-800,即在总加工成本最低为225000的情况下负荷产能比也达到最低(剩余800台时)。

4 结束语

目前,ERP虽然解决了“定单驱动排产”的问题[3],但是在遇到不同产品同一生产线或者同一产品在不同生产线上加工时,它遇到了前面的ERP能力需求计划与排产计划无法进行的问题。而这种现象在流程型企业中是比较常见的。本文通过恰当的定义工作中心和工艺路线,以及变WC的能力需求计算为设备的能力需求计算,巧妙地解决了这样的问题。而且通过建模还实现了排产的最优化问题,即通过合理的排产,实现在充分利用产能的同时,实现总加工成本最低的目标。

摘要：流程型制造企业中,工艺路线比较简单,通常就是一条生产线,存在同一物料可在不同生产线上加工或者不同物料可在同一生产线上加工时,按照传统定义和处理办法,ERP软件将遇到能力需求计划与排产计划无法进行的问题。恰当地定义工作中心和工艺路线,以及变WC的能力需求计算为设备的能力需求计算,可以巧妙的解决这样的问题,并实现排产规划的最优化。

关键词：流程型企业,ERP,能力需求,排产

参考文献

[1]罗鸿.ERP原理.设计.实施[M].电子工业出版社.2005/4:120-121.

[2]刘红军.企业资源计划(ERP)原理及应用[M].电子工业出版社.2008/9:76.

[3]现状:APS与ERP之关系.2009-3-16.ht-tp://articles.e-works.net.cn/ERP/Arti-cle64700.htm.

[4]刘亮,齐二石.基于APS与MES集成的车间生产计划和调度方法研究[M].制造技术与机床2006/9:24-28.