物料需求计划MRP和物料清单BOM的运算逻辑
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2025-01-21 08:00
北京
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MRP有三个重要的输入，分别是主生产计划Master Production Schedule、库存数据和物料清单。前两者已做过许多介绍，这篇文章重点来讲一下物料清单和MRP的关系。物料清单的英语是Bill of Material，简称BOM，相信大家对这个词都很熟悉。我们可以把BOM想象成菜谱，制作一道佳肴需要哪些原料和数量（重量），所以BOM就是成分表。仍以汉堡包为例，它是由面包片、肉饼、芝士和蔬菜等原料组成的。如果我们把成分表做成表格，就能得到这样一份BOM。我们也可以用图形表示出汉堡包的BOM结构，从视觉效果上更加直观，如下图。供应链管理中有个术语叫“物料清单展开(BOM explosion)”，使用更加专业的方式来展现BOM结构关系。在清单里引入了两个概念，首先是BOM的层级，通常会把成品，也就是直接销售给客户的产品层级定义为“0”，次一级组件定义为“1”，比如面包片，如果还有次一级组件，层级就是“2”，以此类推。为了便于读者理解，在此简化处理，定义汉堡包产品只有2级BOM。在现实情况中，有些产品BOM表格非常复杂，组件很多，层级也很深。第二个概念是提前期Lead time，它可以理解为生产制造需要的时间，假设制作汉堡包需要2个小时做好开工准备，按照每天工作8小时算，折合0.25天，这是生产过程中的提前期。一般汉堡包店的组件或是原料都是外部采购的，很少有店家会控制从农场到厨房的供应链，面包片、肉饼等都有分门别类的供货商。不同的供应商和原料有不同的交货提前期，这段时间是指从下订单至配送到店的天数。以面包片为例，工厂在接到订单以后，需要1天时间烘焙、包装，再用1天时间运输到客户店里，加起来就是2天。肉饼和芝士片在冷冻冷藏的环境下保质期更久，所以提前期稍微长一些，新鲜蔬菜没法长期存储，都是本地菜场供货，提前期只有1天。有了这些信息以后，BOM就可以和MRP建立起关系，帮助我们计算何时需要订货和订多少数量。
想要计算订货的数量，先要把需求给搞清楚。假设每天的平均需求量是100份汉堡包，用MRP的语言来说，这是总需求量（Gross Requirement），也叫做毛需求。有了这个数字可以去采购原料了吗？还不行，因为可能还有库存，把它扣减了以后，就可以得到净需求量（Net Requirement），这才是我们要采购的数量。由于汉堡包都是当天现做的，所以没有现有的库存（On Hand stock），毛需求量减去零等于净需求量。制作汉堡包需要的准备和制作时间较短，假设准备工作只需要2个小时，在当天开工之前能把所有食物原料准备好，汉堡包是现点现做，生产订单在当天发布即可。由于汉堡包是店里自制的，订单模式是生产订单，与之对应的外购原料订单模式是采购订单，虽然都叫做订单Order，但本质上是不一样的，希望大家留意这点区别。把以上数量用电子表格展现出来，就可以得到下面的图片。我把当天设定为第六天，因为待会要根据提前期倒推订货的日期，所以采用这样的设计。以上是BOM最顶层的成品的情况，随着物料清单的展开，我们还要层层深入，计算次一级原料的相关数量，这就是MRP运算的逻辑。接下来，通过原料采购计算过程来详细了解这套机制。现在把BOM层级“1”的面包片也加入到表格中，这一层的总需求量是根据上一层物料的计划发出订单量和BOM数量计算得出的。在这里，上一层的计划发出订单量，也就是生产订单数量是100，物料清单中的比例是1：2，对应面包片的总需求量就是100乘以2，等于200。同样地，我们看一下面包片的库存，当天在冷库里还有60，这是现有库存量，所以净需求量就是用200减去60，得到了140，这是需要采购的数量。如前文所述，面包片供应商的交货提前期是2天，想要在第六天收到140，订单应该提前2天就发给供应商，也就是在第四天的时候。看到这里读者们或许有疑问，“我怎么能够预见到2天后需要140件呢？买得多了或是不够怎么办？”首先，需求本身就存在随机性，昨天销售90份，今天卖出110份，这些都是平常不过的事情。只要随机性符合某种概率分布，我们就能计算出订购多少数量，可以满足多少百分比的需求。这部分内容会在以后的文章中详细介绍，在此就不展开了。其次，供应链运营是一个连续的过程，工厂、仓库或汉堡店每天都在收到原料、生产订单、交付客户，这是持续不断的活动。如果汉堡店每天都发出面包片的订单，那么在N+2天后都能够收到货物，即便某天缺货了，也只会影响那一天的销售额。只要下订单的频率足够高，就可以减缓缺货或是过量库存的现象。此外，订单数量是可以调整的，不是固定的，通过增加或减少订货量，库存水平可以得到优化。最后，提前期是客观存在于大部分的原料或是部件采购活动中，除非是供应商有现货，而且仓库就在隔壁，否则谁能够做到”准时制Just In Time”式的供应呢？如果把增长BOM表全部展开，就可以获得以下的完整图片。肉饼、芝士和蔬菜的订货数量计算逻辑和面包片是一样的，不再赘述。通过以上内容为大家介绍了MRP和BOM之间的计算关系，汉堡包只有两层BOM结构，计算过程看上去很简单。如果是汽车这类的产品，全部零部件多达3万个，仅用Excel是没有完成订货数量计算的，因为计算工作量太大，而电子表格不擅长执行大量数据的计算，所以我们需要专业的MRP软件。在前文里我们讨论了MRP系统运行机制，介绍它是如何计算的，如何把最终商品的需求，传递给全部有相关需求的组件。接下来简单聊一聊MRP系统的优缺点。优点是非常明显的，它可以降低库存水平，因为订货都是基于严谨的数学计算，不是想当然地拍出来的。系统会告诉我们什么时候需要生产或是采购，以及有多少数量。这应该会减少缺货和加急的情况，我们初步拥有了供应链的可视性，可以更快地完成客户订单交付。此外，通过BOM，各种物料之间的关系被明确定义了。因此，它在物料管理方面确实很有用。首先，从原理上看MRP是一套算法，例如它先根据总需求量减去库存，得出净需求量，然后把这个数量给到次一级物料计算何时订货，直至BOM结构底层的物料，这就是一种算法。但MRP没有考虑库存持有成本和采购成本，不过这还不是最大的缺陷。MRP认为一切假设都是确定的，不会改变的，这是与现实情况偏离的，要知道现在的供应链变化是常态，一成不变是反常。例如原料的交货提前期是经常变动的，需要我们时不时地去维护采购信息，而许多计划员是不会去调整的，这就会导致缺货或库存过高的情况。当我们有多个供应商时，他们会有不同的交货提前期，而MRP系统并不支持此类设定，只能有一个数字，这是令人感到崩溃的，而且此类情况还有不少。打一个比方，MRP就像是一台老爷车，尽管有许多问题，但还是可以开，所以一些公司宁可守着老旧的系统，也不愿意冒险去升级系统。员工们也习惯使用老系统，即便不太好用，但毕竟是用得顺手了，上新的ERP还不知道会怎么样呢。这些思维是阻碍公司系统升级迭代的因素。MRP虽然有这些缺点，但皮实耐用，所以依然保持着生命力。
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