中石化集团江汉石油管理局第四机械厂(四机厂)是国内生产大型石油钻采设备的主要生产厂家之一,产品主要有钻机、修井机、固压车、高压管汇配件等共分为四大类十二个系列,两百多种型号。出厂设备的用户是国内各油田,各油田根据各自油藏和地域环境的不同,对设备的要求也呈现多样型与不确定性,客户个性化需求的特点,导致了我厂多品种、小批量、按订单生产的特点。这种典型离散制造的特点也决定了四机厂生产计划模式的多级多样性:设备计划→关键件的产品计划→非关键件的产品计划→毛坯计划→原材料计划。各级计划由各计划负责单位制定手工录入自己管控的管理系统,并向下级传递,同时各计划单位对计划物料的库存量适时控制。这种计划模式对投入与产出没有明晰的追踪线索,对非库房的在产品统计是一个虚值,对生产现场的产品计划状态是模糊的,属被迫而粗放的一种计划方式。
四机厂随着近几年来的发展,生产规模每年以30%—50%速度递增,迫使决策者考虑实施ERP这种全新的系统对工厂流程及资源管理进行梳理与管控。经过3年的管理探索与准备,于2006年4月ERP系统在工厂实施上线。在上线前由于对系统的物料主数据与工作中心作了大规模的收集整理,这种处理方式可以保证系统如期上线,但不能保证上线后运算出来的生产计划的准确性。对生产计划模式调整为多级计划,统一由系统进行分解传递,而计划的管理部门由4级调整为2级:设备计划为一级管理,其余子件计划为二级放在一个生产管理部门控制(SOP销售运作计划→MRP物料需求计划)。上线后主要暴露的问题为:一、企业存货增长较快,占用企业资金逐步抬高;2005年未存货金额为:4.23亿,2006 年未为:6.23亿,2007年上半年为:7.92亿,2007年6月统计全厂上线以来无动态(一年以上无动态和一个季度以上无动态的)物料达5925项资产2282万元。二、生产计划的协调与控制力度不够;由于时间紧张,设计未完成就投入生产,设计部门不能及时提供完整的产品BOM(Bill Of Material,“物料清单”)占年度生产任务8%-10%,由于技术更改或能力不足,以及关键物料的短缺,有30%左右的产品是不能按时交货的,经常要推迟交货期。这时先前录入的销售订单导致已下达的生产和采购订单完成的部分物料会提前入库,增加库存。另外厂下属一加工单位生产订单约为500项/月,月度完成率70%左右同,准时完成率只有20%-30%的订单能按时完成,缺件在订单完成率中影响为2%-6%,库存积压却在一路上涨,说明短缺和积压两种矛盾同时存在。三、是基础数据保证不足;主要表现为BOM与物料主数据准确度不高,目前四机厂有20%-30%的BOM存在问题,形成原因:(1)BOM本身的缺漏项或多余项,(2)BOM导入时,设计过程中存在的错误反复被复制到了SAP系统中,以前修改过的错误在下次导入时,由于设计BOM并没有修改,而造成问题的重复出现。(3)BOM缺乏有效地审核和确认,据2007年9月份工程变更的统计,共660份,其中临时图纸64份,对订单的影响为40%-50%。同时据车间统计资料反映,因BOM不需要或不准确造成三个主要生产基层单位在2007年度的负在产为74万,物料主数据主要表现为产品提前期准确度只有20%-30%,从订单的准时完成率也可部分体现产品提前期准确度的问题。从以上三个方面的问题也体现出在管理机制与考核体系尚待提高。四、制造BOM是直接从PDM(Product Data Management,“产品数据管理”)中复制过来设计BOM,为了达到订单BOM的重组,我们在系统通过更改中间物料的特殊采购类型(procurement type)为虚拟件而得到(制造BOM并非仅是成本核算与加工制造的依据),导致订单BOM不完整的问题。五、SAP系统能够提供辅佐报表太少或适用性不强,由于系统的变化,造成工作方式改变,造成生管员、物控员工作量加大,需要校验数据量大,效率低。
生产计划与控制模块是ERP系统的核心,它对基础数据要求严格,运算数据量大、算法复杂,是ERP系统实施的重点和难点。在很多制造企业中实施ERP的过程中,与企业的实际需求不符合,发现问题最多的是生产计划与控制模块,根据ERP核心计算原理如下:
图 1
从上面反映的前三个问题是与生产计划的准确度密切相关的,为了提高生产计划的准确度,从ERP核心计算原理与暴露出的问题上来分析,提高输入的销售数据、物料主数据、物料清单BOM的准确性,其计划得准确度必然提高。由于我厂设备是既定范围的特定用户,必然存在特定用户的多样性与不确定的需求,设计BOM提高准确度的空间有限,关于物料主数据是临时大规模的收集导入系统的,以上两个数据问题不可能花费大量的人力大规模的对数据进行梳理,而且整理出来的数据准确度也不一定准确可靠,只有在日常发现问题逐步梳理校核才是准确可靠的。对工作中心数据相对系统来说实际是生产能力的平衡,即该计划在计划期间的加工能力是否满足加工任务,相对大众产品来分析四机厂的加工产品可以对外销售的形式生产,因此工作中心的能力平衡只是部分关键产品的加工能力平衡。另外工艺路线与库存及物料的订单对系统运算的影响可以忽略,初步分析来看,只有加大计划层的干预来提高计划准确度。
(四机厂上线的功能模块有销售与分销、生产计划、物料采购与库存管理、财务会计与成本核算)关于销售数据的准确度,销售数据对后端生产计划的影响主要是销售设备的交货期,其交货期录入系统是根据用户需求时间输入的,其信息的输入只是考虑了客户的需求并没有考虑设备需求时间同期的生产任务及生产资源的平衡(原设备计划部门输入信息后,该设备的计划工作就结束了)按照MRP(Manufacturing Resources Planning,“制造资源计划”)的时间计算原理计算出生产计划,根据图2与右表假定设备X的交货期为2008年5月30,仅考虑物料清单BOM可以计算出各物料的计划如下:
表 1
为了提高生产计划的准确度,我们可以从管理、计划干预、系统完善等方面研究解决:
一、管理节奏上加强:由负责设备计划的管理部门采取项目管理模式在系统外全过程监管设备计划, 应包括对设计、生产发运、销售等主要节点的掌控。对设计计划的下达,必须保证90%设备N+3月后的设计BOM是完整有效的,对不能提供N+3月后的设计BOM一定保证提供N+3月后完整有效的MPS(Master Production Scheduling,“主产品计划”)物料清单,对不能提供完整有效的设备BOM或MPS物料清单或生产资源短缺及生产任务后延的销售订单,必须适时调整销售订单的交货时间达到与设备实际生产任务一致的要求。降低销售数据与设备BOM的错误以提高计划准确性。改二级计划为三级计划体系,设备计划管理部门负责工厂的一级计划,生产管理部门负责工厂的二级计划即总装计划及总装的分总成计划(MPS),协调管理产品外协及工厂内跨分厂及车间的配套计划,负责工厂外购件的需求计划。各生产单位负责本单位内的零件制造计划。过去生产管理部门生管员不仅负责管控单位的计划平衡还要对物料资源进行协调,由于管的太多太细,精力有限,不能对每项物料计划的合理性逐一进行正确地评估,过于依赖系统运算结果,见需求就下订单,缺乏有效地控制,这样对生产管理部门的生管员调整为物控员职责,对物料进行协调控制,车间生管员确保MPS物料生产任务完成前提条件下,对系统运算的零件生产计划与生产资源平衡,可以与车间技术人员协同对BOM的校核,避免错误反复被复制到了SAP系统,以及利用车间生管员的生产经验数据,加强对运算出生产计划的计划时间与数量进行干预调整(对车间制成品的库存作一定经济指标的考核),提高计划的准确度。
二、ERP系统层面完善:增加MPS物料计划的干预层,启用ERP系统标准计划流程(CO/PA利润分析→SOP销售运作计划→MPS主产品计划→MRP物料需求计划)中的MPS主计划,销售订单经过设备计划的管理部门审核下达后,系统首先运算出MPS主产品计划,生产管理部门的设备生管员校核MPS物料资源能否满足销售订单的需求,对不能满足的销售订单建议延长销售订单的交货期或更改销售订单数量,对MPS物料资源满足的销售订单,调整MPS物料的交货时间到销售订单需求时间的范围内,使计划的准确性得到提高。增加C类物料的定义与MRP类型VB,此次优化项目我们对物料进行了A、B、C分类,A类物料同MPS物料(定义为增值较高、对整个生产、采购计划起关键影响作用的关键产品)C类物料定义为价值较低、用量较大的通用物料(如螺栓、垫片、接头),此前因BOM不准等原因造成的系统大于实际实时需求的物料,物控员按需求产生计划后,此类物料导致库存积压,以前我们常临时ND(不参与MRP运算,不会产生该物料的计划),并注明库存过多需要暂停,当此物料现场用完后,又会产生紧急短缺物料。当实际实时需求的物料大于BOM数据时,物控员产生计划后,在运行MRP后,在系统会产生供需不平衡的例外信息,并且每次都是等到适时需求时,才产生计划,对生产与物质供应部门会带来不小的麻烦。我们对此类物料定义为C类物料,采用增加MRP类型VB的原则,可控制计划量,降低C物料对BOM的依存度与生产现场的紧急短缺物料,一般用MRP参数“重订货点”触发、按“固定批量”定义的参数产生计划订单,补货到“最大库存”的参数。采用重订货点管理,减少MRP检查的工作量,物控员把精力集中放在A,B类物资上,重新调整了自制件生产周期及外购件的采购周期,提高计划的精准度。缩小计划的区间与减少MRP的运行频次,物料需求计划区间由原先的365天调整为185天,计划频次由每晚运行MRP改为每周运行MRP两次,调整MRP运行的处理代码,由NETCH调整为NETPL,物料需求计划区间的缩减可以减少系统未清需求对MRP的影响,也可减少区间外的计划订单(减少多余计划定单对生管员平衡的干扰)。计划频次的降低可以减少订单,物料需求计划也将是稳定和均衡。例:根据2007年11月份对采购件统计分析,连续2天出现相同物料的订单约为3%。
三、ERP系统功能层面增强:根据SAP系统供需平衡的原理,系统录入销售订单后运行MRP产生物料需求计划,系统的运行逻辑是正确无误的,但四机厂由于用户特殊及多品种小批量按订单离散型的生产制造特点与历史原因等,存在基础数据不准、工艺路线不全,交货时间不确定等的问题。如猫头油缸装置中的支架Z04200300004AA在2007年度累发量为68件,而库存就有96件,系统的需求还有81件,还有未完订单25件,这样的数据严重的干涉了系统计划,也是导致计划不准的一个方面。为了使系统物料需求计划与物料移动经验数据有机结合,给生管员一个数据平衡的界面,我们在SAP标准的需求转计划的界面上增加了该物料的库存数量、未完订单数量、季累发数量、年累发数量的经验数据供生管员平衡参考(ERP计划应用界面只有系统需求与对应的计划订单,根据MRP计算使需求与计划平衡,没有历史数据作参考),这种结合使生管员平衡计划的时间大大缩短,同时使计划准确率大大提高。通过以上三个方面的应用,某加工车间于2007年10月底产成品的库存价值为5120179元,于2007年11月底产成品的库存价值为5120179元,于2007年12月底产成品的库存价值为5211066元,于2008年1月产成品的库存价值为4911906元,下降了299106元,且四机厂整个存货资金到07年年末下降了22%左右。订单数量的统计,截止2008年1月23日,元月订单总计5852张,2007年12月同期订单总计5896张,2007年11月同期订单总计7044张。缺件在订单完成率中影响下降为1%-3%,连续2天出现相同物料的订单下降为0。
四、ERP系统技术层面的扩充:针对订单BOM的不完整的问题,我们对系统提供的错误信息进行了分析,假定如下BOM(X):BOM中显示了所需的物料及物料的数量(物料旁括号内的数)以及BOM的层次数及同一层次下BOM子件的数量(0/0 表示BOM的0层下0个子件数量)。原来是ERP系统对其订单级别字段AUFST(即BOM的层次数)与订单路径字段AUFWG(即同一层次下BOM子件的数量)的宽度限定为两位数,由于我厂订单BOM的重组,是通过更改中间物料的特殊采购类型(procurement type)为虚拟件而得到的,导致订单路径字段AUFWG的两位数宽度(99个订单路径)不能满足工厂生产订单实际需求,以致订单BOM的不完整,此次我们通过增加订单路径字段AUFWG的宽度解决,从技术层面提高了订单BOM的完整性(保证需求及计划的准确得到提高)。
图 2
五、报表开发:虽说启用ERP系统标准计划流程(CO/P利润分析→SOP销售运作计划→MPS主产品计划→MRP物料需求计划)中的MPS主计划,但ERP系统对MPS物料需求与计划的平衡没有专门的交易代码,与MRP物料需求计划的平衡一致,这对设备生管员分析来说,MPS主计划对生产计划没有什么优点,相反还需增加MPS主计划的物料类型的维护,如果MPS主计划不能被设备生管员利用调整的话,就如同当前的创建销售订单后直接运行MRP物料需求计划一样了。“关键难点是如何结合工厂的实际应用好这一级计划?”我们提出利用生产管理部门编制的大生产计划(三个月的滚动计划)为基础,将销售订单的信息及对应的生产订单导入系统,系统每晚后台定时运行MPS主计划,产生三个月的MPS物料需求产生报表,以供设备生管员应用来调整MPS主计划,使计划平衡的准确性得到提高。根据2007年11月调研分析,总装生管员每月编制核对缺件报表需要7天时间,整理核对数据占用大量时间,参与生产现场管理时间减少。ERP系统的缺件报表是考虑设备需求物料的订单数量及订单的交货期的,不考虑该物料的库存状况。若需求的一项物料的数量及交货期有定单,并且计划时间是在该设备组装前交货,哪怕该物料的当前库存为零,系统的逻辑不把该物料列入缺件报表。下面是通过MRP运算后得出的需求、计划、库存的汇总表:
表 2
在表2的第3周有计划产出量为600,加上前一周库存100,减去本周需求200,得出的库存就为500,这样的系统逻辑是正确无误的但与我厂实际不符的,由于前段销售数据与一期上线时收集的基础数据,再加上生管员的能力及工作量等多种因数的影响,我厂的订单对交货时间并没有严格的控制,所以系统的缺件报表对生产控制没有参看价值。此次优化项目的缺件报表是以订单的物料需求,物料的库存数量及未完订单数量为基础的,结合该物料的MRP控制者提取的,可以方便的查看每一订单的缺件及月(季)度总的生产物料缺件状态,也可根据需求将月(季)度总的生产物料缺件分发给生产单位。上线运行来,只需半个小时就可将原生管员一个星期的工作量完成,并且比原先手工对比的缺件报表提高了准确度。
ERP系统是集物流、资金流、信息流于一体的应用平台,依靠IT的技术和手段以保证其业务数据的集成性、实时性和统一性。在项目的全过程中,围绕“降库提效”的主体目标,从生产计划的策略与方案调整,计划体系改进,生产订单协调与控制力度,提高生产计划的准确度与达成率,到业务报表开发。最终于2007年12月优化后的业务上线,并且取得了一定的成绩。但C类物料的确定是根据当前系统的数据提取分析的,在后续的工作中需适时的调整,以免导致库存积压。物料主数据中的自制件生产周期及外购件的采购周期需结合现场实际数据适时进行收集整理,使系统运行物料的计划时间更准确,数据是ERP系统应用的基础,管理机制与考核体系提高是ERP系统应用的支撑,今后还要加大这方面的应用与研究,更好的为企业的发展提供应用支持。
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