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1.5 ERP理论及技术的形成与发展

从前面的讨论中不难发现,ERP是一个发展的概念,它是从MRPⅡ发展而来,并且是建立在MRPⅡ的基础之上的。事实上,MRPⅡ也有着自己的来源和基础。因此,要真正完整地理解ERP的概念,就有必要了解ERP理论与技术形成及发展的过程。

ERP的产生,最初源于制造业中的一个库存问题。我们知道,制造业的生产离不开原材料的投入,为了连续均衡地进行生产(在机器化大生产的条件下,连续与均衡是生产的经济性的要求),企业需要均衡地投入原材料。但对企业而言,无论是产品的销售,还是原材料的供给,都不是均匀的,于是作为缓冲和调节之用的库存便产生了。但是库存在保证了生产连续与均衡的同时,也导致了流动资金的占用、物资因超期存放或市场变化而报废的风险等各种问题,影响了企业的效益。那么,如何能够在尽可能低的库存情况下,保证生产的连续与均衡呢?

几十年来人们不断探索,先后出现了订货点法、基本MRP(Material Requirement Planning,物料需求计划)等理论和方法,并且在此基础上进一步发展,先后经历了闭环MRP、MRPⅡ等阶段,最终发展出了今天的ERP。而ERP也在进一步发展当中,例如,近年来,已有人提出了“ERPⅡ”的概念。下面我们就对ERP理论与技术形成与发展的历程作一简单的回顾。

1.5.1 库存订货点理论

早在20世纪30年代初期,企业控制物料的需求通常采用控制库存物料数量的方法,为需求的每种物料设置一个最大库存量和安全库存量。最大库存量是为库存容量、库存占用资金的限制而设置的,安全库存量也叫最小库存量,即物料的消耗不能小于安全库存量。另外,为了避出现物料短缺而影响生产的情况,还应该在安全库存量的基础上增加一定数量的库存,而不能等到物料的库存量消耗到安全库存量时才补充库存,因为物料的供应需要一定的时间(即供应周期,如物料的采购周期、加工周期等),所以必须提前一定的时间。在安全库存量的基础上增加的库存量作为物料订货期间的供应量,就应满足这样的条件:当物料的供应到货时,物料的消耗刚好到了安全库存量。

图1-4 订货点法

订货点模型在当时的生产环境下起到了积极的作用,但随着市场的变化和产品复杂性的增加,今天,如果我们在制造过程中单独地运用该模型,则存在以下弊端:

(1)盲目性。对需求的情况不了解,盲目地维持一定量的库存会造成资金积压。例如,对某种零件的需求可能出现如表1-1所示的三种情况。按经济订货批量公式(将在§8.5.1详细讨论),可以计算出经济订货批量,比如说50件。这样,对于情况1,第一周仅需20件,若第一次订50件,则余下的30件还需存放3周,到第4周再消耗20件,余下的10件还需存放4周,而且还满足不了第8周的需求,因此在第8周前又要提出数量为50件的订货;对于情况2,订货量不足以满足前三周的需求;对于情况3,剩余的10件无缘无故地存放了9周,而且还不能满足第10周的需求。靠经常维持库存来保证供给,是由于对需求的数量及时间不了解所致,这种盲目性导致了不必要的浪费。

表1-1 对某零件的需求

(2)高库存与低服务水平。由于对需求的情况不了解,只有靠维持高库存来提高服务水平(Service Level,SL )。订货点模型使得低库存与高服务水平两者不可兼得,并且,当服务水平达到95%以上时,要再提高服务水平,库存量将上升得很快。从理论上说,当服务水平接近100%时,则库存量必然趋于无穷大。

如果装配一个部件需要5种零件,当以95%的服务水平供给每种零件时,每种零件的库存水平都会很高。即使如此,装配这个部件时,5种零件都不发生缺货的概率仅为0.95 5 ≈0.773 8,即装配这种部件时,几乎每4次中就有一次碰到零件不齐备的情况。一个产品常常包含上千种零部件,装配产品时不发生缺件的情况倒真成为小概率事件了。这就是为什么单纯的订货点法容易造成零件积压与短缺共存的局面。

(3)形成“块状”需求。订货点模型假定需求是均匀的,但是在制造过程中形成的需求常常是非均匀的:不需要的时候为零,一旦需要就是一批。单纯的订货点法加剧了这种需求的不均匀性。图1-5所示的例子清楚地表明了这一点。

图1-5 订货点法与“块状”需求

在这个例子中,产品、零件和原材料的库存都采用订货点法控制。对产品的需求由企业外部多个用户的需求所决定。由于每个用户的需求相差不是很大,综合起来,对产品的需求比较均匀,库存水平变化的总轮廓呈锯齿形。当产品库存量下降到订货点以下时,要组织该产品的装配。于是,要从零件库中取出各种零件,这样,零件的库存水平也相应地下降一块。对于原材料而言,情况也是类似的。

由此可见,即便是在产品的需求率为均匀的条件下,采用单纯的订货点方法将造成对零件和原材料需求率的不均匀从而呈“块状”。“块状”需求与锯齿形需求相比,平均库存水平几乎提高了一倍,因而会占用更多的资金。

综上所述,订货点法能较好地处理产品需求的问题,但在解决生产系统内发生的零件和原材料需求的问题方面,并不令人满意。

1.5.2 基本MRP

从上一小节的讨论中,我们不难发现,企业中各类物料的需求特性是不一样的,如果用单一的方法去处理所有物料的需求,是不科学的。1965年,IBM的管理专家,后来被公认为“MRP之父”的约瑟夫·奥列基(Joseph Orlicky) 博士指出,在制造业中应区分两种不同类型的需求,即“独立需求”和“相关需求”。

约瑟夫·奥列基(Joseph Orlicky)

独立需求(Independent Demand)是指与其他任何项目中的物料需求无关的物料需求,典型的例子如客户对成品、半成品或配件的订货。理想情况下,这类需求是连续不断地出现的,但由于市场不稳定因素的影响,也会间断地出现,表现为需求的波动。独立需求的数量和时间是根据订单及市场预测计算出来的。

相关需求(Dependent Demand)是指与其他物料或产品需求相关的物料需求。典型的例子如原材料、不用于直接销售的采购或自制的零件或部件、附件等,这些物料的需求量可以从独立需求物料的需求量中计算出来。相关需求的特点是依赖性,即产品结构中上一层的需求影响下一层的需求。

例如,若一家汽车制造公司计划每天生产400辆轿车,那么很显然它将需要2 000个轮子(别忘了每辆车后备箱里的那个轮子)。在生产水平上,轮子是非独立的,对它们的需求是源于对汽车的需求;而另一方面,汽车的需求是独立的,它来自公司外部的许多渠道,而不是其他产品的一个部分。

在订货点法中,不能计算制造过程对零部件的需求,因此要将所有需求都看作是不可预测的,即独立需求。实际上,制造过程对零部件的需求不是独立的,它依赖于客户对产品的需求。只要知道了产品的零部件构成和加工组装的时间,就可以计算出什么时间需要什么零件及其数量。

于是,人们在对独立需求和相关需求认识的基础上,发展并形成了物料需求计划的理论,一般称为基本MRP。基本MRP理论提出,物料的订货量要根据需求来确定,这种需求应考虑产品的结构,以实现“既要降低库存,又要不出现物料短缺”。

MRP的基本功能是实现物料信息的集成,保证及时供应物料,降低库存,提高生产效率。物料需求信息由以下四个要素组成:

• 需要什么?

• 何时需要?

• 需要多少?

• 何时订货?

物料的需求信息、产品结构、采供提前期、库存信息是运行MRP的四项主要数据。这些数据的准确度,决定了MRP的有效性。

根据奥列基的设想,美国生产与库存控制协会(APICS)随后研制出了世界上第一套物料需求计划MRP软件系统,其代表了现代企业资源管理系统的初步形成。

MRP系统一般包含以下模块:

• 主生产计划(Master Production Schedule,MPS);

• 物料需求计划(Material Requirement Planning, MRP);

• 物料清单(Bill of Material,BOM);

• 库存控制(Inventory Control, IC);

• 采购单(Purchasing Order,PO);

• 生产单(Work Order,WO)。

1.5.3 闭环MRP

基本MRP能根据有关数据计算出相关物料需求的准确时间与数量,但它还不够完善,其最主要的缺陷是没有考虑生产企业现有的生产和采购能力的约束。因此,计算出来的物料需求的日期有可能因设备和工时的不足而没有能力生产,或者因原料的不足而无法生产。同时,它也缺乏根据计划实施情况的反馈信息对计划进行调整的功能。

为了解决以上问题,20世纪70年代人们发展出了闭环MRP系统。闭环MRP系统除了物料需求计划外,还将生产能力需求计划、车间作业计划和采购作业计划也全部纳入MRP,形成一个闭合的系统。

如图1-6所示,MRP系统的正常运行,需要一个现实可行的主生产计划。它除了要反映市场需求和合同订单以外,还必须满足企业的生产能力约束条件。因此,除了要编制资源需求计划外,我们还要制订能力需求计划(Capacity Requirement Planning, CRP),将各个工作中心的能力进行平衡。只有在采取了措施做到能力与资源均满足负荷需求时,才能开始执行计划。而要保证实现计划就要控制计划,执行MRP时要用派工单来控制加工的优先级,用采购单来控制采购的优先级。这样,基本MRP系统进一步发展,把能力需求计划和执行及控制计划的功能也包括进来,形成一个环形回路,故称之为“闭环MRP”。闭环MRP是一个完整的生产计划与控制系统。

图1-6 闭环MRP处理流程

1.5.4 MRPⅡ

闭环MRP系统的出现,使生产活动方面的各种子系统得到了统一。但这还不够,因为在企业的管理中,生产管理只是一个方面,它所涉及的仅仅是物流,而与物流密切相关的还有资金流。这在许多企业中是由财会人员另行管理的,这就造成了数据的重复录入与存储,甚至造成数据的不一致。

于是,在20世纪80年代,人们把生产、财务、销售、工程技术、采购等各个子系统集成为一个一体化的系统,并称为制造资源计划(Manufacturing Resource Planning)系统,英文缩写还是“MRP”,为了区别物料需求计划而记为“MRPⅡ”。

MRPⅡ的基本思想就是把企业作为一个有机整体,从整体最优的角度出发,通过运用科学的方法对企业各种制造资源和产、供、销、财各个环节进行有效的计划、组织和控制,使它们得以协调运作,充分地发挥作用。

MRPⅡ的逻辑流程如图1-7所示。在流程图的右侧是计划与控制的流程,它包括了决策层、计划层和控制执行层,可以理解为经营计划管理的流程;中间是基础数据,要储存在计算机系统的数据库中,并且反复调用。这些数据信息的集成,把企业各个部门的业务沟通起来,可以理解为计算机数据库系统;左侧是财务系统的主要部分,这里只列出应收账、总账和应付账。

图1-7 MRPⅡ处理流程

相对于MRP系统而言,MRPⅡ系统具有以下特点:

(1)计划的一贯性与可行性。MRPⅡ是一种计划主导型管理模式,计划层次从宏观到微观,从战略到技术,由粗到细逐层优化,但始终保证与企业经营战略目标一致。它把通常的三级计划管理统一起来,计划编制工作集中在厂级职能部门,车间班组只能执行计划、调度和反馈信息。计划下达前反复验证和平衡生产能力,并根据反馈信息及时调整,处理好供需矛盾,以保证计划的一贯性、有效性和可执行性。

(2)管理的系统性。MRPⅡ是一项系统工程,它把企业所有与生产经营直接相关部门的工作联结成一个整体,各部门都从系统整体出发做好本职工作,每个员工都知道自己的工作质量同其他职能的关系。这只有在一个统一的“一揽子”计划下才能成为现实,条块分割、各行其是的局面应被团队合作所取代。

(3)数据共享。MRPⅡ是一种制造业企业管理信息系统,企业各部门都依据同一套数据信息进行管理,任何一种数据变动都能及时地反馈给所有部门,实现数据共享。在统一的数据库支持下,按照规范化的处理程序进行管理和决策,从而改变了过去那种信息不通、情况不明、盲目决策、相互矛盾的现象。

(4)动态应变。MRPⅡ是一个闭环系统,它要求跟踪、控制和反馈瞬息万变的实际情况,管理人员可随时根据企业内外环境条件的变化迅速作出响应,及时调整决策,保证生产正常进行。它可以及时掌握各种动态信息,保持较短的生产周期,因而具有较强的应变能力。

(5)模拟预见。MRPⅡ具有模拟功能,便于预见在一定的计划期内可能发生的问题,事先采取措施消除隐患,而不是等问题已经发生了再花数倍的精力去处理。这将使管理人员从忙碌的日常事务里解脱出来,致力于实质性的分析研究,提高决策质量。

(6)物流与资金流的统一。MRPⅡ包含了财务管理功能,可以由生产活动记录直接产生会计数据,把实物形态的物料流动直接转换为价值形态的资金流动,保证生产和会计数据一致。财务部门及时获得资金信息用于控制成本,通过资金流动状况掌握物料和经营情况,随时分析企业的经济效益,参与决策,指导和控制经营和生产活动。

1.5.5 ERP

进入20世纪90年代,随着市场竞争的进一步加剧,企业竞争空间与范围的进一步扩大,80年代MRPⅡ主要面向企业内部资源全面计划管理的思想逐步发展为90年代怎样有效利用和管理整体资源的管理思想,企业资源计划(Enterprise Resource Planning,ERP)也就随之产生了。ERP是在MRPⅡ的基础上扩展了管理范围,给出了新的结构。图1-8显示了MRP→MRPⅡ→ERP的扩展关系,这种扩展是发展和包罗,而不是取代和否定。

图1-8 MRP→MRPⅡ→ERP的扩展关系

1.5.5.1 ERP与MRPⅡ的主要区别

ERP是在MRPⅡ的基础上扩展而来的,它与MRPⅡ的区别主要体现在以下方面:

(1)在资源管理范围方面。MRPⅡ主要侧重对企业内部人、财、物等资源的管理;ERP系统在MRPⅡ的基础上扩展了管理范围,它把客户需求和企业内部的制造活动以及供应商的制造资源整合在一起,形成企业中一个完整的供应链并对供应链上所有环节如订单、采购、库存、计划、生产制造、质量控制、运输、分销、服务与维护、财务、人事、实验室、项目、配方等进行有效管理。

(2)在生产方式管理方面。MRPⅡ系统把企业归类为几种典型的生产方式进行管理,如重复制造、批量生产、按订单生产、按订单装配、按库存生产等,对每一种类型都有一套管理标准。而从20世纪80年代末到90年代初期,为了紧跟市场的变化,多品种、小批量生产以及看板式生产等则是企业主要采用的生产方式,由单一的生产方式向混合型生产发展,ERP则能很好地支持和管理混合型制造环境,满足了企业的这种多元化经营的需求。

(3)在管理功能方面。ERP除了MRPⅡ系统的制造、分销、财务管理功能外,还增加了支持整个供应链上物料流通体系中供、产、需各个环节之间的运输管理和仓库管理;支持生产保障体系的质量管理、实验室管理、设备维修和备品备件管理;支持对工作流(业务处理流程)的管理。

(4)在事务处理控制方面。MRPⅡ是通过计划的及时滚动来控制整个生产过程,它的实时性较差,一般只能实现事中控制。而ERP系统支持在线分析处理(On-line Analytical Processing,OLAP)、售后服务即质量反馈,强调企业的事前控制能力,它可以将设计、制造、销售、运输等通过集成来并行地进行各种相关的作业,从而为企业提供了对质量、适应变化、客户满意、绩效等关键问题的实时分析能力。

1.5.5.2 ERP系统的管理思想

ERP的核心管理思想就是实现对整个供应链的有效管理,主要体现在以下三个方面:

(1)对整个供应链资源进行管理的思想。随着现代信息化管理技术的发展,涌现了多类常见的信息化管理系统,如供应链管理系统(Supply Chain Management,SCM)、客户关系管理系统(Customer Relationship Management,CRM)、分销资源计划(Distribution Resource Planning,DRP)等,而ERP本身也经历了不同的发展阶段,从MRP到MRPⅡ,再到ERP。这些概念、理论或实际的系统之间的关系,我们可以从它们在供应链上的作用范围的角度去理解,如图1-9所示。

图1-9 供应链管理与信息技术的应用

现代企业的竞争已经不是单一企业之间的竞争,而是一个供应链与供应链之间的竞争,即企业不但要依靠自己的资源,还必须把经营过程中的有关各方如供应商、制造工厂、分销网络、客户等纳入一个紧密的供应链中,才能在市场上获得竞争优势。ERP系统正是适应了这一市场竞争的需要,实现了对整个企业供应链的管理。

(2)精益生产、并行工程和敏捷制造的思想。ERP系统支持混合型生产方式的管理,其管理思想表现在两个方面:其一是“精益生产(Lean Production,LP)”的思想,即企业把客户、销售代理商、供应商、协作单位纳入生产体系,同它们建立起利益共享的合作伙伴关系,进而组成一个企业的供应链。其二是“敏捷制造(Agile Manufacturing,AM)”的思想。当市场上出现新的机会,而企业的基本合作伙伴不能满足新产品开发生产的要求时,企业组织一个由特定的供应商和销售渠道组成的短期或一次性供应链,形成“虚拟工厂”,把供应和协作单位看成是企业的一个组成部分,运用并行工程(Simultaneous Engineering,SE)的方法组织生产,在最短的时间里将新产品打入市场,时刻保持产品的高质量、多样化和灵活性,这就是“敏捷制造”的核心思想。

(3)事先计划与事中控制的思想。ERP系统中的计划体系主要包括:主生产计划、物料需求计划、能力需求计划、采购计划、分销资源计划、利润计划、财务预算和人力资源计划等,而且这些计划功能与价值控制功能已完全集成到整个供应链系统中。另一方面,ERP系统通过定义与事务处理相关的会计核算科目与核算方式,在事务处理发生的同时自动生成会计核算分录,保证了资金流与物流的同步记录和数据的一致性。从而可以根据财务资金现状追溯资金的来龙去脉,并进一步追溯所发生的相关业务活动,以便于实现事中控制和实时作出决策。

1.5.5.3 ERP系统的功能模块

作为一类典型的管理信息系统,ERP系统通常呈现出较明显的模块化结构,一般包含销售管理及工程管理、计划管理、采购管理、库存管理、财务管理、成本管理及质量管理等功能模块,这些模块又可进一步划分为更小的子模块。图1-10显示了一个典型的ERP系统的模块结构,这体现了ERP系统的功能,本教程的原理部分,将围绕其中主要的模块展开。在实践中,模块结构会因具体的系统不同而有所差异,但大体是接近的。

图1-10 ERP系统的典型功能模块结构 hBZ3I2B1zO1EJc71Sek1cTRxyFhkF6Dv5M7JQG0rxSDne0D6NMW486YiCkZRnqLB

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