自主框架計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用于裝配制造之日起，材料需求計(jì)劃（MRP）功能一直支持制造過(guò)程，既可以作為獨(dú)立的“引擎”，也可以作為更廣泛的企業(yè)的組成部分。資源規(guī)劃（ERP）解決方案。MRP的目的非常簡(jiǎn)單：為材料下訂單，使其具有足夠的準(zhǔn)備時(shí)間，以便材料及時(shí)到達(dá)工廠以滿足其消耗要求。即使在今天，隨著MRP和ERP功能跟隨計(jì)算趨勢(shì)并開始遷移到云中，一個(gè)基本問題是，這些仍然是在當(dāng)今現(xiàn)代工業(yè)4.0驅(qū)動(dòng)的工廠中使用的正確工具，或者這些是否需要發(fā)展，加強(qiáng)，甚至更換，以滿足更極端的操作靈活性要求，以及應(yīng)對(duì)市場(chǎng)上不穩(wěn)定的材料可用性。當(dāng)然，似乎沒有幫助，它們的相關(guān)性正在下降。作為數(shù)字工廠的一部分引入的新工具的集成是否可能成為MRP和ERP的新生命？
MRP在現(xiàn)代工廠中獨(dú)立工作的能力
對(duì)于許多人來(lái)說(shuō)，必須處理材料短缺和供應(yīng)問題的挫敗感始于MRP明顯未能達(dá)到目標(biāo)。公平地說(shuō)，MRP預(yù)期工作的環(huán)境近來(lái)發(fā)生了顯著變化。要了解最近變化的影響，可以檢查使MRP有效運(yùn)作所需的三個(gè)關(guān)鍵因素：
有關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)和數(shù)量的信息主要來(lái)自ERP流程。ERP的傳統(tǒng)方法是查看長(zhǎng)期銷售預(yù)測(cè)，并從中創(chuàng)建滿足此類需求的工廠計(jì)劃，確保工廠和客戶之間產(chǎn)品分銷鏈中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都得到充分保持。隨時(shí)放養(yǎng)。ERP計(jì)算是嚴(yán)格的，但往往反映銷售組織的主觀數(shù)據(jù)，因?yàn)樗鼈冾A(yù)測(cè)每種產(chǎn)品的可能銷售。當(dāng)產(chǎn)品的生命周期相對(duì)較長(zhǎng)時(shí)，大多數(shù)產(chǎn)品將體驗(yàn)到穩(wěn)定的客戶需求，這些需求可以通過(guò)營(yíng)銷促銷輕松引導(dǎo)和影響。生命周期中要求更高的領(lǐng)域是新產(chǎn)品推出，需要在整個(gè)分銷鏈中建立新產(chǎn)品的庫(kù)存，基于對(duì)潛在需求的預(yù)期，以及產(chǎn)品的壽命終止，產(chǎn)品的庫(kù)存需要在不需要的情況下“沖洗”過(guò)度貼現(xiàn)。由于長(zhǎng)期穩(wěn)定的需求，工廠認(rèn)為預(yù)測(cè)和實(shí)際交付要求之間的差異很小，主要關(guān)注的是質(zhì)量問題，因?yàn)樗砹税磿r(shí)交付的最主要威脅。
然而，對(duì)于大多數(shù)裝配制造領(lǐng)域而言，制造具有長(zhǎng)壽命周期的產(chǎn)品的這種條件代表了制造業(yè)的“黃金時(shí)代”，由于電子市場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)的全球性質(zhì)開始侵蝕利潤(rùn)，因此現(xiàn)在幾乎消失了。隨著技術(shù)發(fā)展的加速，需要更快，更頻繁地以更低的成本將新的和更多樣化的產(chǎn)品引入市場(chǎng)以應(yīng)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)。分銷鏈被立即確定為此活動(dòng)的主要威脅，因?yàn)樵谠S多情況下與產(chǎn)品分配相關(guān)的成本超過(guò)了實(shí)際制造成本。通過(guò)在配送鏈中擁有大量成品以及相關(guān)的存儲(chǔ)和物流成本來(lái)實(shí)現(xiàn)純粹的投資是一種簡(jiǎn)單但不舒服的計(jì)算。
此外，隨著越來(lái)越多的產(chǎn)品和變體進(jìn)入市場(chǎng)，產(chǎn)品生命周期顯著減少。新產(chǎn)品引入和壽命終止之間的穩(wěn)態(tài)需求期迅速減少，并且在某些情況下完全消失，導(dǎo)致需求波動(dòng)程度更高。然后，分銷鏈中股票價(jià)格下降的成本對(duì)整個(gè)業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)變得非常重要。這種趨勢(shì)的影響是大幅減少整個(gè)分銷鏈中的成品數(shù)量，使其盡可能精益。對(duì)于工廠來(lái)說(shuō)，這已經(jīng)變得越來(lái)越重要，因?yàn)樵诜咒N鏈中緩沖庫(kù)存減少，市場(chǎng)需求的波動(dòng)性對(duì)工廠計(jì)劃產(chǎn)生直接影響，在需要較小批量的產(chǎn)品數(shù)量方面，導(dǎo)致產(chǎn)品組合逐步增加。這對(duì)工廠生產(chǎn)率的影響反過(guò)來(lái)顯著，對(duì)于揮發(fā)性短生命周期產(chǎn)品，長(zhǎng)生命周期產(chǎn)品的連續(xù)生產(chǎn)通?？蛇_(dá)到80％或更高，大幅降低到20-40％甚至更低。因此，大規(guī)模生產(chǎn)導(dǎo)向的ERP和MRP受到挑戰(zhàn)，這僅僅是因?yàn)樗麄円庾R(shí)到分銷鏈中的成本會(huì)導(dǎo)致任何長(zhǎng)期承諾的減少。對(duì)于揮發(fā)性短生命周期產(chǎn)品，對(duì)于持續(xù)生產(chǎn)的長(zhǎng)壽命產(chǎn)品，通常可實(shí)現(xiàn)的總生產(chǎn)率水平為80％或更高，被削減至20-40％甚至更低。因此，大規(guī)模生產(chǎn)導(dǎo)向的ERP和MRP受到挑戰(zhàn)，這僅僅是因?yàn)樗麄円庾R(shí)到分銷鏈中的成本會(huì)導(dǎo)致任何長(zhǎng)期承諾的減少。對(duì)于揮發(fā)性短生命周期產(chǎn)品，對(duì)于持續(xù)生產(chǎn)的長(zhǎng)壽命產(chǎn)品，通?？蓪?shí)現(xiàn)的總生產(chǎn)率水平為80％或更高，被削減至20-40％甚至更低。因此，大規(guī)模生產(chǎn)導(dǎo)向的ERP和MRP受到挑戰(zhàn)，這僅僅是因?yàn)樗麄円庾R(shí)到分銷鏈中的成本會(huì)導(dǎo)致任何長(zhǎng)期承諾的減少。
這一趨勢(shì)現(xiàn)在已經(jīng)到位，觸發(fā)了工業(yè)4.0的創(chuàng)建，工業(yè)4.0認(rèn)識(shí)到需要采用全新的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)制造，以滿足短期的產(chǎn)品生命周期和客戶需求模式的變化。工業(yè)4.0支持客戶需求與工廠供應(yīng)的緊密結(jié)合，許多人認(rèn)為這有利于靠近客戶的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。這對(duì)于近年來(lái)普遍存在的本土低成本遠(yuǎn)程制造模型來(lái)說(shuō)是不利的。工業(yè)4.0已被視為扭轉(zhuǎn)偏遠(yuǎn)制造趨勢(shì)，在主要西方國(guó)家創(chuàng)造制造業(yè)就業(yè)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的途徑。這種潛力為制造業(yè)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者改變工業(yè)4.0創(chuàng)造了強(qiáng)大的動(dòng)力，無(wú)論采取何種形式。在工廠和客戶之間幾乎沒有緩沖庫(kù)存，并且在許多情況下直接運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)了管理人員工業(yè)4.0工廠需要像“按訂單生產(chǎn)”一樣運(yùn)行，但當(dāng)然，“批量生產(chǎn)”效率”。這種情況超出了傳統(tǒng)ERP的范圍。
MRP的下一個(gè)挑戰(zhàn)是了解工廠中存在的材料。應(yīng)始終將這些材料中的每一種都計(jì)入并分配給各種先前計(jì)劃的產(chǎn)品和工作訂單。然而，越來(lái)越多的是出現(xiàn)“內(nèi)部”材料短缺，即ERP期望材料可用的情況，但事實(shí)上，它們無(wú)法在物理上定位。這種情況引發(fā)的直接行動(dòng)是增加工廠可用的材料數(shù)量，以確保始終有足夠的材料，以免導(dǎo)致生產(chǎn)執(zhí)行停止，從而影響產(chǎn)品的交付給客戶。然而，這種材料膨脹只會(huì)延遲內(nèi)部短缺的發(fā)生。
由于內(nèi)部短缺繼續(xù)發(fā)生，分配給其他工作訂單的材料通常會(huì)被“竊取”以保持生產(chǎn)線運(yùn)行，這只會(huì)導(dǎo)致其他地區(qū)的生產(chǎn)不足。在許多情況下，采取了極端措施，以確保倉(cāng)庫(kù)和車間的材料不會(huì)被誤用，并建立網(wǎng)箱和安全檢查站。最終，需要以完整庫(kù)存計(jì)數(shù)的形式重置內(nèi)部物料流程。這需要定期進(jìn)行，具體取決于問題的嚴(yán)重程度以及所需的其他材料的投資限制或可用性。在大多數(shù)情況下，完整的庫(kù)存需要兩到三天才能完成，每個(gè)計(jì)數(shù)的成本代表工廠總生產(chǎn)力損失1％。在實(shí)踐中，每年必須進(jìn)行一次或兩次庫(kù)存計(jì)數(shù)。由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)顯示，ERP所擁有的材料已經(jīng)被移動(dòng)到或位于車間，因此顯然缺乏可見性。
例如，一個(gè)相當(dāng)大的裝配制造業(yè)務(wù)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)他們有100萬(wàn)美元的股票在ERP中列出，但它實(shí)際上并沒有出現(xiàn)在工廠，但與此同時(shí)，在該工廠發(fā)現(xiàn)了價(jià)值300,000美元的過(guò)時(shí)庫(kù)存。 ERP沒有記錄的工廠。問題的根源在于ERP將材料以“推動(dòng)”材料的形式分配給生產(chǎn)，作為材料包。
套件通常包括完成每個(gè)工作訂單所需的所有材料，無(wú)論是每臺(tái)機(jī)器還是整條生產(chǎn)線。SMT材料的性質(zhì)是它們以散裝卷軸或其他載體供應(yīng)，每個(gè)載體上有1,000到10,000個(gè)零件。這些供應(yīng)形式是由于元件尺寸小，大批量生產(chǎn)所需的大量以及SMT貼片機(jī)的運(yùn)行速度而產(chǎn)生的。當(dāng)考慮較小的批量時(shí)，很可能幾乎每個(gè)套件中的每種材料都會(huì)產(chǎn)生，所供應(yīng)的材料數(shù)量將大大超過(guò)所需的數(shù)量。典型的批量可以是200件產(chǎn)品，每件產(chǎn)品只需要一件材料，來(lái)自卷軸，其中有數(shù)千件過(guò)量供應(yīng)。另外一個(gè)問題，當(dāng)卷軸設(shè)置在饋線上或從饋線上移除時(shí)，會(huì)丟失一定數(shù)量的材料。在機(jī)器運(yùn)行期間發(fā)生額外的材料腐蝕，特別是在制造初始產(chǎn)品時(shí)。結(jié)果是，當(dāng)工作單執(zhí)行時(shí)，實(shí)際消耗了超過(guò)所需數(shù)量的未知數(shù)量的材料。工作結(jié)束時(shí)的材料卷軸留下了未知數(shù)量的材料。計(jì)算剩余材料是耗時(shí)且侵入性的過(guò)程，需要大量的材料處理，這可能損壞材料和包裝。結(jié)果是，當(dāng)工作單執(zhí)行時(shí)，實(shí)際消耗了超過(guò)所需數(shù)量的未知數(shù)量的材料。工作結(jié)束時(shí)的材料卷軸留下了未知數(shù)量的材料。計(jì)算剩余材料是耗時(shí)且侵入性的過(guò)程，需要大量的材料處理，這可能損壞材料和包裝。結(jié)果是，當(dāng)工作單執(zhí)行時(shí)，實(shí)際消耗了超過(guò)所需數(shù)量的未知數(shù)量的材料。工作結(jié)束時(shí)的材料卷軸留下了未知數(shù)量的材料。計(jì)算剩余材料是耗時(shí)且侵入性的過(guò)程，需要大量的材料處理，這可能損壞材料和包裝。
通常情況下，計(jì)數(shù)實(shí)際上并沒有完成，即使是這樣，也很少有時(shí)間手動(dòng)更新每個(gè)材料的實(shí)際使用量。機(jī)器操作員的優(yōu)先事項(xiàng)是使用下一個(gè)材料套件使機(jī)器在下一個(gè)工作單上運(yùn)行。其結(jié)果是，在車間看不到數(shù)量未知的非托管材料的存儲(chǔ)量增加，而ERP則無(wú)法存儲(chǔ)。這個(gè)問題的嚴(yán)重程度隨著批量的減少而擴(kuò)大。然而，在生產(chǎn)線附近本地保存的材料的明顯可用性是生產(chǎn)操作接受甚至鼓勵(lì)，因?yàn)檫@加速了它們應(yīng)對(duì)套件中意外材料短缺的能力。然而，事實(shí)是腐敗，損失，對(duì)材料的破壞不可避免地導(dǎo)致ERP記錄與物理世界之間庫(kù)存水平的不匹配增加，以及影響質(zhì)量。對(duì)于無(wú)法看到的損失，MRP根本不會(huì)訂購(gòu)替換材料。
MRP的第三個(gè)挑戰(zhàn)與制造過(guò)程的靈活程度有關(guān)，包括何時(shí)需要材料以及可以采用何種替代方案。物料清單（BOM）信息源自產(chǎn)品設(shè)計(jì)。將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)絊MT制造的最常用的方法是以PCB圖像的圖形的形式，格式稱為Gerber，最初基于HP繪圖儀繪圖標(biāo)準(zhǔn)，以及許多其他圖表，圖片和有關(guān)組件位置，電氣節(jié)點(diǎn)等信息的列表。裝配過(guò)程工程團(tuán)隊(duì)必須獲取這些文檔并創(chuàng)建產(chǎn)品模型，以便他們?yōu)槊颗_(tái)機(jī)器創(chuàng)建詳細(xì)的過(guò)程說(shuō)明和信息，并將手動(dòng)操作用作裝配和測(cè)試過(guò)程的一部分。
由于這個(gè)漫長(zhǎng)而復(fù)雜的程序，在將更多新產(chǎn)品引入工廠的時(shí)候，工程團(tuán)隊(duì)必須事先決定使用哪種生產(chǎn)線配置來(lái)生產(chǎn)產(chǎn)品。然后，很少有機(jī)會(huì)更改配置，甚至更改要使用的實(shí)際材料，這可能需要不同的機(jī)器配置和程序設(shè)置，具體取決于其供應(yīng)格式和物理屬性。結(jié)果是，產(chǎn)品將有效地在專用生產(chǎn)線上運(yùn)行，生產(chǎn)率保持不變 – 并且根本不符合實(shí)際的客戶完成或交付要求 – 并且將使用嚴(yán)格控制的一組材料。
由于MRP背后的三個(gè)主要驅(qū)動(dòng)因素受到行業(yè)趨勢(shì)的影響，因此今天工業(yè)4.0制造業(yè)的MRP，甚至ERP的前景看起來(lái)非常暗淡。由于生產(chǎn)需求正在不斷變化，MRP并不清楚何時(shí)會(huì)生產(chǎn)什么產(chǎn)品或什么時(shí)候生產(chǎn)。MRP無(wú)法查看工廠中實(shí)際的材料數(shù)量，也不知道它們的位置和分配方式。在選擇每種產(chǎn)品所用的材料方面幾乎沒有靈活性。
結(jié)果是，MRP被迫在不斷縮短的時(shí)間尺度上工作，對(duì)材料訂單的頻繁，突然和迫切需求。這反過(guò)來(lái)又推動(dòng)了采購(gòu)政策的削弱，包括在許多情況下從“灰色市場(chǎng)”購(gòu)買材料。顯然，非常強(qiáng)烈要求對(duì)這些MRP和ERP工具進(jìn)行某種形式的增強(qiáng)或改變，以便他們能夠克服這些挑戰(zhàn)。
