第5章 主生產計劃（MPS）

制造業涉及的物料計劃一般可以分為3種：綜合計劃（是銷售規劃與生產規劃的綜合考慮，或稱為生產大綱）、主生產計劃及物料需求計劃。常見的ERP系統決策層的計劃常常直接表現為銷售計劃。綜合計劃是企業在較長一段時期內對需求與資源之間的平衡所做的概括性設想；是根據企業所擁有的生產能力和需求，預測未來較長一段時間企業的產出內容、產出量、勞動力水平、庫存投資等問題而做的決策性描述。表5.1是某空調企業的年度生產大綱，它是空調生產廠的全年性生產計劃，這種計劃可以不必細分到型號規格。

企業要根據綜合計劃與市場信息（合同、訂單），進一步制訂銷售計劃，為主生產計劃提供需求信息來源。

5.1 主生產計劃的定義與作用

主生產計劃（Master Production Schedule，MPS）是確定每一個具體產品在每一個具體時間段的生產計劃。計劃的對象一般是最終產品，即企業的銷售產品，但有時也可能先考慮組件的MPS，再下達最終裝配計劃。主生產計劃是一個重要的計劃層次，可以說ERP系統的真正運行是從主生產計劃開始的。主生產計劃的確定過程伴隨著粗能力計劃（有關“粗能力計劃”在下節將詳細介紹）的運行，即要對關鍵資源進行平衡。企業的物料需求計劃、車間作業計劃、采購計劃等均來源于主生產計劃，即先由主生產計劃驅動物料需求計劃，再由物料需求計劃生成車間作業計劃與采購計劃。所以，主生產計劃在ERP系統中起著承上啟下的作用，實現從宏觀計劃到微觀計劃的過渡與連接。同時，主生產計劃又是聯系客戶與企業銷售部門的橋梁，所處的位置非常重要。當然，如果企業的產品生產周期很長，它的重要性就不是很突出了，如一些大型設備、船、飛機等，這些產品往往是一年做一次生產計劃安排。

主生產計劃必須是可以執行、可以實現的，它應該符合企業的實際情況，其制訂與執行的周期視企業的情況而定。主生產計劃項目還應確定其在計劃期內各時間段上的需求數量。主生產計劃的來源主要有以下幾種：

①客戶訂單；

②預測；

③備品備件；

④廠際需求；

⑤客戶選擇件及附加件；

⑥計劃維修件。

5.2 粗能力計劃（RCCP）

主生產計劃的可行性主要通過粗能力計劃（Rough-cut Capacity Planning，RCCP）進行校驗。粗能力計劃是對關鍵工作中心的能力進行運算而產生的一種能力需求計劃，它的計劃對象只針對設置為“關鍵工作中心”的工作能力，其計算量要比能力需求計劃的計算量要少許多。約束理論（Theory of Constraints，TOC）認為產量和庫存量是由瓶頸資源決定的，因此從這點上說，粗能力計劃與約束理論的思想一致，即關鍵資源和瓶頸資源決定了企業的產能，只依靠提高非關鍵資源的能力來提高企業的產能是不可能的。粗能力計劃的運算與平衡是確認主生產計劃的重要過程，未進行粗能力平衡的主生產計劃是不可靠的。主生產計劃的對象主要是最終完成品（0層物品），但都必須對下層的物品所用到的關鍵資源和工作中心進行確定與平衡。下面詳細描述粗能力計劃的建立與運行。

1.建立關鍵工作中心的資源清單

資源清單主要包括各種計劃產品占用關鍵資源的負荷時間（工時、臺時），同時列出關鍵工作中心的能力清單以進行對比，對超負荷的工作中心可以用不同的顏色（如紅色）標識。資源清單的建立有如下兩種方式。

●直接維護MPS對象的資源清單，即產品頂層物品的資源清單，說明完成該物品加工全過程所用的關鍵工作中心和占用關鍵工作中心資源的情況，只有當能力發生改變時才進行修改和維護工作。這種方法一般在小型的MRP-Ⅱ或ERP系統中使用。

●在工藝路線中維護物品的占用資源和消耗資源，再根據工藝路線生成MPS對象的資源清單，同時根據相關的變動情況加以維護。一般的ERP系統都采取這種方法。

不同的ERP軟件可能采用不同的方法，表5.2是一個資源清單示例。

2.尋找超負荷時段

進一步確定某工作中心的各具體時段的負荷與能力，找出超負荷時段。由于MPS的對象為最終物品，它的加工、裝配過程不一定用到關鍵工作中心。因而根據工藝路線計算時，要確定子件使用關鍵工作中心的時間與最終裝配物品（MPS對象）完工時間的時間差，這個時間差就是偏置時間或提前期偏置。圖5.1為一個偏置時間的計算關系的示例。

在ERP系統中顯示計算結果的方式有兩種：表格與圖形，超負荷的時段用不同的顏色標識，如表5.3與圖5.2所示。

3.確定各時段負荷的起因

找出超負荷時段后，再確定各時段的負荷由哪些物品引起，各占用資源的情況如何，然后平衡工作中心的能力，同時要總體平衡MPS最終產品的各子件的進度（可初步平衡，詳細的平衡在制訂物料需求計劃與能力需求計劃時進行）。采取的方法是提升、擴充關鍵工作中心的能力或者進行主生產計劃調整。常用的分析圖有直方圖、餅圖和產品進度平衡圖。表5.4和圖5.3所示均為一個工作中心時段能力計劃的示例。

主生產計劃員要對主生產計劃和關鍵資源的能力之間的矛盾進行協調和平衡。一般從以下兩個方面來解決這類矛盾。

（1）改變負荷：重新制訂計劃，延長交貨期，取消客戶訂單，減少訂貨數量等。

（2）改變能力：更改加工路線，加班加點，組織外協，增加人員和機器設備。

主生產計劃員應盡可能解決這些矛盾，若確有難以解決的嚴重問題，應把分析的情況及提出的建議報告給上級，協調有關部門工作，與有關部門一起商討解決辦法。

5.3 主生產計劃理論

5.3.1 相關基本概念

1.時段（Time Bucket）

時段就是時間段落、時間間隔、時間跨度，劃分時段只是為了說明在各個時間跨度內的計劃量、產出量和需求量，以固定時間間隔匯總計劃量、產出量和需求量，便于對比計劃，從而可以區分出計劃需求的優先級別。時段劃分越細則越能體現各個計劃批次的優先級，便于控制計劃和有效地利用企業的資源。可以以月、季、年等為計劃的時段，如對主生產計劃的計算，報表時段為月時，主生產計劃的輸出報表則按各個月進行匯總，計算庫存、需求、計劃及產出的數量；如果以天為時段則稱為無時段。

2.時區（Time Zone）與時界（Time Fence）

產品從計劃、采購、投入到產出需要經歷一個時間段，即存在提前期。對計劃的下達、修改會受到這個時間段的約束，而且隨著時間的推移，在各個時間點對計劃的影響力各有不同。因此，MRP-Ⅱ/ERP系統引入了“時區”與“時界”的概念。

時區是說明某一計劃的產品（物品）在某時刻處于該產品（物品）的計劃跨度內的時間位置。下面解釋各時區與時界的意義。

●時區1：是產品的總裝提前期的時間跨度，即指從產品投入加工開始到產品裝配完工的時間跨度。

●時區2：在產品的累計提前期的時間跨度內，超過時區1的時間跨度為時間2。

●時區3：超過時區2的時間跨度為時區3。

●需求時界（Demand Time Fence，DTF）：時區1與時區2的分界點為需求時界。

●計劃時界（Planning Time Fence，PTF）：時區2與時區3的分界點為計劃時界，也被稱為計劃確認時界（Firm Planning Time Fence，FPTF）。其意義為產品在累計提前期內（時區1與時區2）的計劃，一般都已經確認，如果沒確認，可用的（剩余的）生產時間很可能小于產品的累計提前期，即使馬上確認，也可能造成計劃拖期。

為了幫助讀者理解時區與時界的概念和關系，本書從兩個不同的角度分別加以描述。

（1）某產品單次生產計劃在時間上的時區分布關系，見圖5.4。

圖5.4中橫坐標為時間，時間單位用時段表示（時段可以是天、周或月等）。假設當前時間（計算機系統時間）是時段1，產品A的總裝提前期是6個時段，采購提前期為7個時段。現訂單要求產品A在時段21完工（如圖5.4中“計劃完工”的標示處），那么在時段1至時段8這個時間范圍是處于時區3的時間跨度內，而在時段9至時段15這7個時段是處于時區2的時間跨度內，在時段16至時段21這6個時段范圍是處于時區1的時間跨度內。隨著時間的推移，產品A所處的時區會從時區3移至時區2，在時區2完成采購任務，最后到達時區1，在時區1完成生產加工與組裝，于時段21完工入庫。

（2）某產品多個訂單計劃在時間上的時區分布關系，見圖5.5。

假設圖5.5中時段1為當前計劃開始的時段（系統時間），圖中坐標的下方是不同時段的訂單交貨數量，那么50臺與60臺的訂單在當前時段1（系統時間）時刻，已經到了生產總裝的階段，處于時區1的時間跨度內；30臺與40臺的訂單在當前時段1的時刻，還未到總裝階段，但已經處在采購的過程中，處于時區2的時間跨度內；而15臺與35臺的訂單在目前時刻，仍然未到要求采購的時間段，還只是計劃期內，處于時區3。

在理解MPS報表中的各個計劃所處的時間段時，一般都從第二個角度去理解。

通過以上對“時區”與“時界”概念的詳細描述，可以較為清楚地分析時區對計劃的影響，如表5.5所示。

提示：在ERP系統中可以設置各個時區的需求依據，主生產計劃的運算根據這個設置去取值，這樣比較靈活，可以適應不同的要求。

5.3.2 計劃對象與方法

在前面已經介紹了銷售環境與生產類型，下面對主生產計劃所受的銷售環境與生產類型的影響進行分析，如表5.6所示。

5.3.3 計劃制訂程序

主生產計劃（MPS）來源于銷售計劃（合同、預測、綜合計劃），MPS的制訂過程是一個不斷反復的過程，制訂中不斷平衡關鍵能力，即進行粗能力計劃的運算，最后審批確認，進入物料需求計劃的制訂過程。主生產計劃制訂程序如圖5.6所示。

5.3.4 計劃模型

1.MPS報表

本節討論MPS的計劃模型以及系統是如何計算生成MPS的。制訂MPS是一個反復運算的過程，本節將引入多個術語，先介紹MPS報表與相關的術語。表5.7是一份常見的MPS報表，有的MPS計算過程（報表）還分生產預測、新增客戶訂單等。

下面介紹有關的術語。

（1）批量規則（Lot-sizing Rule）。批量規則表示制訂MPS或MRP時計算物品的計劃下達數量所使用的規則，不同的批量規則表示計劃下達量的不同取值方法，系統可依據批量規則計算需求量。分為兩類：靜態批量規則與動態批量規則。靜態批量規則下每一批的批量都不變，大小相同。動態批量規則則允許每批下達的批量都可以不同。

下面介紹一些常見的批量規則。

●最大批量法：當計劃下達數量大于最大批量時，系統取最大批量作為計劃下達量。

●最小批量法：當計劃下達數量小于最小批量時，系統取最小批量作為計劃下達量。

●固定批量法：每次訂貨計劃數量按一個固定值下達。一般用于訂貨費用較高的物品。

●直接批量法：完全根據計劃（或實際）需求量決定訂貨量。

●固定周期批量法：固定周期批量法指每次訂貨（或加工）的間隔期相同，但批量數不一定會相同，只是按定義的批量周期合并凈需求，作為計劃下達量。表5.8提供了一個參考示例。

●周期批量法：由固定周期批量法演變的一種訂貨方法，指根據經濟訂貨批量（EOQ）計算間隔期（周期），決定每年訂貨次數。間隔期內的訂貨批量隨需求量而變動，由于訂貨次數是根據EOQ推算的，因而被認為是一個比較合理的次數。計算過程如下：在一個訂貨周期內，系統取各時間段中物品凈需求不為零的記錄，再將物品的凈需求進行匯總，匯總的需求量在這一訂貨周期內的第一個時間段下達。

●倍數批量法：指如果需求量小于批量，則按批量計算；如果需求量大于批量，則按批量的倍數計算。

（2）批量周期。批量周期指如果物品按周期批量法訂貨時訂貨的周期。

在MPS或MRP的計算過程中，根據此處定義的批量周期（以天為單位）對周期批量合并凈需求，將其作為計劃量。

（3）批量（或批量增量）。系統在生成計劃時，根據批量規則自動計算出的訂貨數量。批量的增量是此倍數。

（4）毛需求量（Gross Requirements）。毛需求量指初步的需求數量，其確定的依據可參考表5.9，系統會根據計劃參數的設置值進行計算。

（5）計劃接收量（Scheduled Receipts）。計劃接收量指前期已經下達的正在執行的訂單將在某個時段（時間）的產出數量。

（6）預計可用庫存量（Projected Available Balance，PAB）。預計可用庫存量指某個時段的期末庫存量，要扣除用于需求的數量，平衡庫存與計劃。計算公式如下：

預計可用庫存量=前一時段末的可用庫存量+本時段計劃接收量-本時段毛需求量+計劃產出量

（7）凈需求量（Net Requirements）。計算凈需求量要綜合毛需求量和安全庫存量，并考慮期初的結余與本期可以計劃產出的數量。計算公式如下：

凈需求=本時段毛需求-前一時段末的可用庫存量-本時段計劃接收量+安全庫存量

（8）計劃產出量（Planned Order Receipts）。當需求不能滿足時，系統根據設置的批量規則計算得到的供應數量被稱為計劃產出量。此時計算的是建議數量，不是計劃的投入數量。

（9）計劃投入量（Planned Order Releases）。根據計劃產出量、物品的提前期及物品的合格率等計算出的投入數量被稱為計劃投入量。

（10）可供銷售量（Available to Promise，ATP）。在某一個時段內，物品的產出數量可能大于訂單與合同數量，這個差值就是可供銷售量。這里所說的“某一個時段”指連續兩次產出該物品的時間間隔，也就是從某一批次產出到下一批次產出的時間間隔。這個可供銷售量就是可以用于銷售的物品的數量，它不影響其他（下批）訂單的交貨，這個數量為銷售部門的銷售提供了重要的參考依據。計算公式如下：

可供銷售量=某時段的計劃產出量（包括計劃接收量）-該時段的訂單（合同）量總和

（11）裝配提前期。主生產計劃的提前期是產品的裝配提前期（配件已經齊備），它小于時區1的時間跨度。

2.MPS計算流程

主生產計劃的計算流程如圖5.7所示。計算步驟如下。

（1）計算毛需求量。1、2、3時段處于時區1，毛需求量等于訂單量；4、5、6、7時段處于時區2，毛需求量等于訂單量與預測量的最大值；8、9、10時段處于時區3，毛需求量等于預測量（假定系統按該值計算，實際中視系統設置而定），如表5.9所示。

（2）計算（讀入）計劃接收量與過去的庫存量（預計庫存量），如表5.10所示。

（3）計算預計可用庫存量，如表5.11所示。

（4）計算計劃產出量。對第一個零或負計劃可用庫存量的時段計算出凈需求量（考慮安全庫存量），然后決定計劃產出量的大小（考慮批量），之后計算本時段的計劃可用庫存量。

重新計算下一時段計劃可用庫存量（計劃產出先為零），然后考慮安全庫存量，計算出凈需求量的大小，根據凈需求量計算（決定）本時段的計劃產出量，之后計算本時段的計劃可用庫存量。

重復計算下一時段的可用庫存量，用類似的方法處理各個時段的凈需求量的計算，可利用庫存量與計劃產出量如表5.12所示。

（5）根據提前期及成品率計算計劃投入量與可供銷售量，如表5.13所示。

企業的主生產計劃的制訂是由主生產計劃員（Master Scheduler）負責，主生產計劃員必須有較高的素質，熟悉產品結構、工藝流程、企業的生產資源和計劃理論知識等。

5.3.5 計劃確認

在制訂了初步的MPS后，進行粗能力平衡，最后提出MPS方案，經過相應的審核、批準，以保證MPS符合企業的經營規劃。確認MPS的步驟如下。

（1）提供對初步MPS的分析。分析生產規劃和MPS之間的所有差別。MPS中產品大類的總數應約等于相應時期內銷售計劃的數量；若不一致，一般則需要改變MPS。MPS和銷售計劃盡量保持一致。

（2）向負責部門提交初步的MPS及其分析。對MPS的審核工作應由企業高層領導負責，并且市場銷售部門、工程技術部門、生產制造部門、財務部門和物料采購部門要參加審核。各部門要通過討論和協商，解決MPS中的所有問題。

（3）批準MPS，將正式的MPS下達給有關部門。召開會議批準MPS，闡明解決MPS問題的方法及選用該方法的原因，并用文字說明和圖表示意。批準后，將正式的MPS發放給有關部門（如生產制造、物料、采購、工程技術、市場銷售、財務等部門）以及相關人員。

思考題

1. 什么是MPS？MPS處于計劃中什么樣的地位？它的來源是什么？

2. 什么是RCCP？它的作用是什么？你所在的企業是否涉及RCCP？

3. RCCP是如何計算的？

4. 主生產計劃員是什么樣的一個崗位？你所在的企業有沒有主生產計劃員？

5. 解釋以下概念：時段、時區（1、2、3）和時界（計劃時界與需求時界）。如何理解它們之間的關系？時區1、時區2和時區3從時間上講，哪一個在前面？結合實際舉例說明。

6. 簡述時區對計劃的影響。

7. 畫出MPS制訂程序圖。

8. 列舉你所知道的批量規則。你所在的企業采用什么樣的批量規則？

9. 解釋以下概念：

毛需求量、計劃接收量、預計可用庫存量、計劃產出量、計劃投入量和可供銷售量。它們如何計算？

10. 列舉一個實際例子，模擬MPS的計算流程。