Algorytm u podstaw MRP II / ERP

25 Listopad 2007 (http://erp.info.pl/algorytm_mrp/)

Podkreślić należy, że MRP II nie jest czymś, co można określić jako skomplikowany wytwór współczesnej nauki. MRP II jest natomiast zbiorem sprawdzonych w praktyce zdroworozsądkowych zasad, modeli i procedur [1]

Stowarzyszenie APICS[2] opracowało w latach 60-tych algorytm MRP (z ang. Material Requirements Planning). Został on następnie rozwinięty do tzw. MRP w zamkniętej pętli (MRP closed loop), a dalej do MRP II (Manufacturing Resource Planning) oraz oficjalnie ogłoszony w roku 1989 w postaci dokumentu „MRP II Standard System”[3]. Koncepcja ta została później rozbudowana do MRP II+ oraz ERP (Enterprise Resource Planning).

Obecnie pod pojęciem MRP II rozumiemy z jednej strony rozbudowany algorytm do planowania zapotrzebowania na zasoby, z drugiej zaś standard zawierający szereg wymogów, jakie powinny spełniać systemy informatyczne do wspomagania zarządzania, wśród których centralne miejsce zajmuje algorytm MRP II. Niniejszy artykuł koncentruje się na opisie algorytmu MRP II począwszy od jego podstaw, aż po rozbudowane warianty i opcje.

Tradycyjne metody planowania produkcji koncentrowały się najczęściej na obliczeniach tylko ilościowych (np. ile jakich materiałów potrzeba do realizacji zlecenia) lub prostych czasowych (np. montaż zajmuje tydzień, więc podzespoły muszą być gotowe odpowiednio wcześniej). Natomiast algorytm MRP łączy w sobie obydwa te podejścia. Wszystkie ilości wyznaczane przez program są na bieżąco przypisywane do odpowiednich okresów planistycznych. W wyniku obliczeń tworzony jest szczegółowy plan produkcji, w którym dla każdego indeksu i czasookresu znajdują się informacje o ilościach i wielkościach uruchomienia zleceń zakupu lub produkcji, a także o produkcji w toku, planowanym zakończeniu produkcji i planowanym stanie zapasów.

 

Dane wejściowe do algorytmu.

Przed rozpoczęciem obliczeń potrzebne są następujące dane wejściowe:

  1. Harmonogram główny produkcji (ang. MPS – Master Production Schedule) zwany także planem operatywnym lub planem spływu produkcji. Najczęściej przedstawiany jest on jako tabela, której wiersze dotyczą poszczególnych indeksów, a kolumny – okresów planistycznych, zaś w komórkach zapisywane są ilości. Okresami w praktyce najczęściej są dni lub zmiany produkcyjne, ale zaawansowane systemy dopuszczają definiowanie okresów dowolnej długości. MPS powinien zawierać okresy co najmniej do takiego horyzontu czasowego, który odpowiada całkowitemu czasowi realizacji produkcji (tzw. Cumulative lead time). Harmonogram główny zwykle jest tworzony ma bazie planu sprzedaży i operacji (SOP - Sales and Operations Planning) i/lub otrzymanych zamówień. Zawarte są w nim informacje o oczekiwanym spływie z produkcji wyrobów i półproduktów (np. dla serwisu). Jeśli przedsiębiorstwo dysponuje kilkoma harmonogramami produkcji (np. krótko- i długookresowy) obliczenia będą dla każdego z nich wykonywane niezależnie.
    Przykład implementacji MPS w systemie informatycznym klasy ERP
  2. Specyfikacja konstrukcyjna (lub - w niektórych branżach - receptury) zwana BOM (Bill of Material) obrazująca zależności zachodzące pomiędzy poszczególnymi elementami wyrobu. Może ona przyjmować postać np. grafu drzewa struktury konstrukcyjnej wyrobu, w którym na najwyższym poziomie znajduje się wyrób finalny, a na niższych - części i podzespoły, które dalej również są rozbijane na mniejsze elementy składowe, aż do pozycji zakupionych z zewnątrz. Specyfikacja konstrukcyjna musi zawierać ilości składników wchodzących do indeksów wyżej położonych w strukturze i może być uzupełniona o dodatkowe informacje: powstające odpady, daty ważności itp.
  3. Informacje o stanie zapasu poszczególnych elementów, w skład której wchodzą: zapas rzeczywisty, rezerwacje (pomniejszające ilość dostępną z rzeczywistego zapasu), w realizacji (w otwartych zleceniach i w dostawy w drodze)
  4. Dane planistyczne dla poszczególnych elementów obejmujące: sposoby partiowania, określenie minimalnej oraz maksymalnej wielkości dostaw, czasy realizacji dostaw (lead time), zapas bezpieczeństwa, współczynniki braków itp.
  5. Jeśli obliczenia są realizowane na poziomie poszczególnych operacji technolgicznych, to brana dodatkowo brana jest pod uwagę specyfikacja technologiczna (Routings) obejmująca dla każdego wyrobu i półproduktu co najmniej jedną marszrutę technologiczną, czyli listę operacji technologicznych z podaniem dla każdej operacji jej czasów trwania (jednostkowego - Tj i przygotowawczo-zakończeniowego - Tpz) oraz ewentualnie inne dane, np. określenie typu stanowiska, na którym operacja ma być wykonana. Specyfikację konstrukcyjną i technologiczną można połączyć na wspólnym grafie drzewa technologicznego.Przykład implementacji informacji technologicznych w systemie informatycznym klasy ERP

Mechanizm obliczeń

Ogólne funkcjonowanie MRP polega na wykonywaniu dla każdego indeksu następujących kroków:

  1. Obliczenie potrzeb brutto (PB) na podstawie harmonogramu głównego produkcji i(lub) informacji o planowanych uruchomieniach (PU) elementów wyższego rzędu. W drugim przypadku PU są dodatkowo mnożone razy ilość składników wchodzących do indeksu wyżej położonego w strukturze (na podst. dokumentacji konstrukcyjnej).
  2. Wyliczenie potrzeb netto (PN) z uwzględnieniem informacji o aktualnym i planowanym stanie zapasu (SZ). Dla każdego okresu PN= PB-SZ.
  3. Następnie dla wszystkich dodatnich potrzeb netto ustalane są wielkości planowanych uruchomień w podziale czasowym. Na tym etapie wykorzystywane są czasy technologiczne, kalendarze pracy stanowisk i informacje dot. sposobu partiowania produkcji. Jednocześnie wypełniane są wielkości planowanych przyjęć i produkcji w toku (PT). Z kolei planowane przyjęcia powiększą planowany stan zapasu.

Po zaplanowaniu pojedynczego uruchomienia produkcji system powtarza cyklicznie obliczenie potrzeb netto dla danego indeksu (krok 2) i ponownie wstawia planowane uruchomienie (krok 3), tak długo, aż dla danego indeksu wszystkie PN zostaną zaspokojone. Wówczas przystępuje do obliczeń dla innego indeksu, dla którego obliczenia jeszcze nie zostały wykonane. Zwykle jest to element niżej położony w strukturze konstrukcyjnej lub na tym samym poziomie. W ten sposób całość ulega powtórzeniu. Algorytm działa tak długo, aż wszystkie indeksy zostaną zaplanowane.

Ręczne obliczenia przy większej ilości wyrobów finalnych i bardziej skomplikowanych strukturach byłyby zbyt pracochłonne, dlatego można je wykonać jedynie przy użyciu systemu informatycznego. W praktyce należy uwzględnić o wiele więcej dodatkowych informacji, takich jak współczynniki braków, różne metody partiowania, indywidualne kalendarze itp. Wszystko to sprawia, że przeliczenia są zbyt zawiłe, aby można było sobie z nimi poradzić bez dobrego programu.

Wyniki przeliczeń są często prezentowane w postaci wykresu Gantt’a.

Wykres Gantt?a przedstawiający rozwinięcie MRP na podstawie MPS

Rozwinięcia algorytmu

MRP narzędzie czysto planistyczne, jednak dzięki stworzeniu sprzężenia zwrotnego między fazą planowania, a fazą realizacji można wykorzystać też te systemy do bieżącego sterowania produkcją. Otrzymujemy wówczas tzw. system MRP działający w zamkniętej pętli. W systemie tym w sytuacjach wystąpienia odchyleń od planowanego przebiegu produkcji można dokonać korekty harmonogramów, planów potrzeb materiałowych i zdolności produkcyjnych a nawet planu produkcji wyrobów finalnych.

Obliczenia przedstawione powyżej nie biorą pod uwagę zdolności produkcyjnych. Włączenie też tego aspektu do planowania daje cenne rozwinięcie algorytmu w postaci planowania zasobów produkcyjnych (Manufacturing Resource Planning, występującej w literaturze także jako MRP II). W koncepcji tej oblicza się wielkość zdolności produkcyjnych niezbędnych do realizacji zleceń w każdej planowanej jednostce czasu dla poszczególnych stanowisk, czy wydziałów i przedstawia w postaci wykresu obciążeń zleceniami. Wykres ten porównuje się następnie z posiadanymi zdolnościami i w sytuacji, gdy są one zbyt niskie lub też występują znaczne wahania obciążeń w poszczególnych okresach podejmuje się jedno z następujących działań: próbuje się zwiększyć zdolności produkcyjne przez np. pracę w godzinach nadliczbowych, dokonuje się zmian w rozkładzie zadań lub w ostateczności zmienia się harmonogram główny produkcji. Zaawansowane systemy potrafią na bieżąco w trakcie obliczeń analizować obciążenia stanowisk i w razie przeciążeń od razu kolejkować zadania w wąskich gardłach (tj. tam, gdzie nie można już zwiększyć możliwości produkcyjnych).

Kolejne rozwinięcie systemu MRP polega na włączeniu do niego planowania finansowego. Otrzymujemy w efekcie takich działań system ERP. Pozwala on kontrolować zdolności finansowe realizacji zleceń i tworzyć alternatywne plany produkcji z punktu widzenia ich wpływu na wynik finansowy.

Zobacz także artykuł: Przykład obliczeń MRP.


  • [1] Marek J. Greniewski „Podstawowe pojęcia niezbędne dla zrozumienia MRP II” wyd. UCL S.A. Warszawa 1995r. str. 3
  • [2] APICS The Association for Operations Management organizacja non-profit założona w 1957 roku początkowo pod nazwą American Production and Inventory Control Society
  • [3] Darryl V. Landvater, Christopher D. Gray „MRP II Standard System. A Handbook for Manufacturing Software Survival” wyd. Oliver Wight Limited Publications, Inc., Essex Junction, Vermont, USA, 1989r.

Możesz śledzić komentarze do tego wpisu dzięki kanałom RSS 2.0. Komentarze są w chwili obecnej zamknięte, ale możesz trackback z własnej strony.

jeden komantarz do “Algorytm u podstaw MRP II / ERP”

  1. Dawid napisał/a:

    Bardzo pomocne materiały. Może uda się rozwinać zakres przedstawionej wiedzy o MRP i te starsze metody?

© 2017, Centrum informacji o ERP, http://erp.info.pl, Zbyszek Lisowski, tel. +48 601 205 182, e-mail: peritus@erp.info.pl