吉林化工学院
生产计划与控制课程设计报告
（工业工程专业）
教 学 院 机电工程学院
专业班级 工程00801
学生姓名 王滨义
学生学号 08440106
目 录
第1章 课程设计目的和要求............................................................................... 1
1.1课程设计的目的 ...................................... 1
1.2课程设计的基本任务 .................................. 1
1.3课程设计的基本要求 .................................. 1
1.4课程设计进程安排及答辩和成绩评定 .................... 1
1.4.1课程设计进程安排 ............................... 1
第2章 设计范例........................................................................................................ 2
2.1 生产计划与控制的理论计算内容 ........................ 2
2.2 物料需求计划 ........................................ 2
2.2.1 物料需求计划的计算逻辑 ........................ 2
2.2.2 物料需求计划的范例 ............................ 5
2.3 能力计划 ........................................... 11
2.3.1能力计划概述 .................................. 11
2.3.2能力需求计划的范例 ............................ 11
第3章 课程设计题目与参考文献 ...................................................................... 20
3.1课程设计的题目 ..................................... 20
3.2设计任务 ........................................... 20
3.2.1 物料需求计划 ................................. 20
3.2.2能力计划 ...................................... 20
3.3 参考资料 ........................................... 20
第1章 课程设计目的和要求
1.1课程设计的目的
本课程设计是与《生产计划与控制》配套的实践环节。在完成《生产计划与控制》理论教学基础上，对学生进行一次全面的实际操作性锻炼。通过本环节的设计锻炼，让学生较好地掌握生产与运作管理的相关理论与方法，对设计对象的情况、问题和材料有较好的了解,能灵活应用本课程理论知识和方法，分析和解决问题。熟悉和掌握企业生产物料需求计划和能力计划的编制方法和步骤。
1.2课程设计的基本任务
本设计通过具有较强工程背景的二个专题的计算应用，帮助学生认识物料需求计划(MRP)及能力计划(Capacity Planning) 等生产管理中的概念与重要性，以及了解生产管理的各项做法，并增进对生产管理的执行或运用能力。
1.3课程设计的基本要求
根据指导书的设计步骤，结合生产实际，查找相应的材料，按设计任务要求进行分析、计算和设计，并独立完成一份完整的课程设计报告。 在这个设计过程中，重点是掌握物料需求计划的计算处理逻辑；能力计划在编制技术。
1）每位学生应认真选题并严格按任务书要求完成设计任务。
2）课程设计报告项目要齐全。一般应包括：
● 封面：写明报告题目、班级、姓名、学号及完成时间；
● 设计任务书
● 目录
● 报告正文
● 参考文献
3）报告中应包括设计目的、设计思想、基本原理、分析与设计过程、结果分析，有关说明等。报告应说明设计思路、依据、计算过程和计算结果。课程设计报告应做到理论联系实际，具有一定的针对性。设计方案应有一定的可操作性，选用的资料、数据必须真实。
4）课程设计报告严禁出现雷同，凡有雷同者一经发现，相关学生课程设计成绩均
按不及格处理。
5）课程设计期间，应保证出勤率，有特殊情况须向指导教师请假。无故旷课达三次及其以上者，成绩均按不及格处理。
第2章 设计范例
2.1 生产计划与控制的理论计算内容
本课程设计共安排了二项内容，让学生在物料需求计划、能力计划方面进行案例学习和练习。
在物料需求计划中，要求学生了解物料需求计划的基本概念，掌握 物料需求计划的数据处理和计算处理逻辑，掌握物料需求计划的基本数据，掌握物料清单(BOM)的概念，学会制定产品的主生产计划，掌握物料需求计划中的批量确定方法。
在能力计划中，要求学生了解能力计划的基本概念，掌握粗能力计划(RCCP)和细能力计划(CRP)的区别及编制技术，熟练分析主生产计划，建立准备时间矩阵和加工时间矩阵，进行工作中心的能力需求和工作时间计算。
这二项重点掌握内容有：物料需求计划的计算处理逻辑；能力计划的编制技术。
2.2 物料需求计划
2.2.1 物料需求计划的计算逻辑
使用产品订单来生成一个主生产计划，它给出在特定的时间区内应生产的物料数量。物料清单文件给出用于制造每一种物料所用的材料及正确的数量：库存记录文件包括诸如现有物料数量和已订购数量等数据。这三个数据来源，即主生产计划、物料清单和库存记录文件，成为物料需求程序的数据来源，该程序将生产计划扩展成关于整个生产流程的详细的订单计划。MRP的处理流程如图2-1所示。图2-1中各个变量的计算如下：
（1）计算毛需求(Gross Requirement，GR)。设产品i在期间t的毛需求为GRi(t)，则其计算公式为：
（⎧Dit）td≤t≤tp⎪[]GR（t）=maxD(t),F(t) i ⎨ i i (2-1) tp t⎪F(t)⎩i t≤td
式中，Di(t)为产品i在期间t的实际订单量；Fi(t)为产品i在期间t的需求预测量；td为需求时界；tp为计划时界。
(2)确定在途量(Scheduled Receipts，SR)。在途量表示已经订购或已经生产、预计在期间t到货的物料量。产品i在期间t的在途量可设为SRi(t)。计算净需求量和预计可用库存量时应考虑在途量(如何考虑在途量，将在计算净需求量和预计可用库存量中作介绍)。当该产品提前期大于1周(如提前期为3周)时，则已核发和执行的定单既可以在第1周到达，也可以在第2周或第3周到达，因为本例提前期是1周，故已在途的订货量应在第1周到达。当然，如果考虑实际的特殊情况，在途量可以在计划期间的任一期到达。
(3)计算预计在库量(Projected On-Hand，POH)。设产品i在期间t
的预计在库量为
POHi(t)。第一期的预计在库量等于起初库存量加上第一期的在途量再减去毛需求，计算公式为：
POHi(1)=OH+SRi(1)-GRi(1) (2-2)
式中，OH为计划期初的库存量，其他期别的预计在库量为：
POHi(t)=PABi(t)+SRi(t)-GRi(t) (2-3)
式中，PABi(t)为产品i在期间t的预计可用库存量。
(4)计算净需求(Net Requirement，NR)。设产品i在期间t净需求量为NRi(t)，则其计算公式可以写成：
NRi(t)=GRi(t)-SRi(t)-PABi(t) (2-4)
式中，PABi(t-1)为上期即t-1期的预计可用库存量。
(5)确定计划定单的产出(Planned Order Receipts，PORC)。由上面净需求的计算可以看出，并非所有期间都有净需求，如果可提供的量能满足毛需求，则表明有净需求，净需求是一个随机的结果。某一期间t有净需求，就要求在该期必须获得等于或超过净需求的物料量，这就是计划订单的产出，产出的期别和净需求的期别相对应。通常设产品i在期间t的计划订单产出量为PORCi(t)。计划订单的产出量应为批量的整数倍。
(6)确定计划定单的投入(Planned Order Release，POR)。设产品i在期间t的计划订单投入量为PORi(t)，则其计算公式为：
PORi(t)=PORCi(t-LT) (2-5)
式中，LT为订货提前期。
(7)计算预计可用库存量(Projected Available Balance，PAB)。设第i种产品在第t期的预计可用库存为PABi(t)，PABi(0)即表示期初库存，PABi(t)的计算公式为：
PABi(t)=PABi(t-1)+SRi(t)+PORCi(t)-GRi(t) (2-6)
式中，PORGi(t)为第t期的计划订单接受量。
式(2-6)也可写成：
PABi(t)=POHi(t)+PORCi(t) (2-7)
(8)可供销售量(Available t0 Promise，ATP)。设产品i在期间t的可供销售量为ATPi(t)，则其计算公式为：
‘
ATPi(t)=PORi(t)+SRi(t)- ∑ GR j (2-8)
j=tt
式中，PORi(t)为期间t的计划订单产出量；t’为下一次出现计划产出量前的期间。
在排计划时，应首先排基于独立需求件的计划，即主生产计划。主生产计划的毛需求根据客户定单和市场需求预测获得，然后由在途量和期初库存量计算预计在库量。预计在库量和安全库存量比较，若大于安全库存，则无净需求，若小于安全库存，则产生净需求。在净需求基础上考虑批量概念得到计划订单产出期间和量，由提前期确定何时投入和投人多少，再计算本期实际期末剩余库存量。物料需求计划的计算处理逻辑与主生产计划基本相同，不同之处在于相关需求件的毛需求件根据BOM中上层物料的计划订单投入量乘构成数量得到。
2.2.2 物料需求计划的范例
已知产品A和产品B的结构如图如2-2所示，对应的BOM表如表2-1所示，物料主文件如表2-2所示，物料库存记录如表2-3所示，两种产品的需求信息如表2-4所示，要求制定未来8周的物料需求计划。其中，产品A和产品B是独立需求事件，是主生产计划有制定对象，另外，部分部件D和部件F作为维修和换型所用，所以对于部件D和零件E来讲，如果作为维修或换型，则应视为独立需求件。本例中，有部分D和F作为维修件使用。
表2-1 产品A和产品B的BOM
表2-2 物料主文件
注：LEL——批对批法，即按需确定批量量；FOQ——固定批量法； POQ——期间订购法。
表2-3 物料库存记录
表2-4 产品的订单和预测数据
根据上述数据可以编制产品A的主生产计划，如表2-5所示；可以确定产品A的可供销售量，如表2-6所示；同理，可以编制产品B的主生产计划，如表2-7所示；产品
B 的可供销售量计算结果如表2-8所示。展开可以得到各物料的需求计划，如表2-9～表2-12所示。
注：毛需求量取订单和预测最大值
表2-6产品A的可供销售量的计算 （单位：个）
表2-7 产品B的主生产计划 （单位：个）
表2-8产品B的可供销售量的计算 （单位：个）
表2-9 物料C的物料需求计划 （单位：个）
表2-10 物料D的物料需求计划 （单位：个）
表2-11 物料E的物料需求计划 （单位：个）
注：物料E的固定期间为3周，其订购量的计算应满足下次产出之前的净需求和合同量之和。
表2-12 物料
F的物料需求计划 （单位：个）
在展开计算物料的需求计划时，应考虑A中的相关物料和B中的相关物料，可以采
取先单独计算，再叠加的方法进行。如物料C在产品A中作为产品A的BOM的第一层和第三层同时存在，在产品B中则作为第二层存在，计算时不可遗漏任何一个，否则就会造成计算不准。在本例中，产品A和产品B作为独立需求产品是主生产计划的对象，其他则是物料需求计划的对象，如果其中构成产品A和产品B的某些物料是作为维修件或其他用途相对独立使用，则这种物料应部分作为主生产计划对象，部分作为物料需求计划对象，制定计划计算过程中要分开计算。
2.3 能力计划 2.3.1能力计划概述
粗能力计划和细能力计划的过程相似，最主要的区别是，粗能力计划对其中关键资源进行分析，而细能力计划主要对全部工作中心进行负荷平衡分析，工作中心能力需求的计划更精确。因为计算是基于所有的零件和成品的，并且贯穿于物料需求计划记录的所有周期，我们会发现细能力计划的计算量很大。一些企业在实施物料需求计划计划时，尽量减少收集数据的费用。细能力计划的计算比较繁琐，为说明其计算过程，用一个例子作详细分析。
2.3.2能力需求计划的范例
图2-3为某产品A的物料清单，产品A是由2个组件B和1个零件C所构成，组件B又由4个零件D和2个零件E构成。产品A在未来8周的主生产计划如表2-13所示。假设现在的日期是8月10日，本例中所有物料均不考虑安全库存。所有物料的批量、现有库存量、计划接受量等数据如表2-14所示。
图2-3产品A的物料清单
表2-13 产品A的主生产计划
期间／周
l 2 3 4 5 6 7 8
计划数量／个 180 200 220 250 200 150 200 160
表2-14产品A所有物料的批量等数据
物料 量／个 已有库存／个 在途量／个 提前期／周 到期日 A 100 100 100 1 8月12日 B 200 450 200 1 8月19日 C 200 300 200 1 8月19日 D 600 1600 600 1 8月19日 E 400 1000 400 1 8月19日
为简化起见，假设已知所有物料要经过三个工作中心1、2和3，所有物料的工艺路线及相应准备时间和操作时间如表2-15所示。
表2-15 生产产品A所需所有物料的数量和时间数据
物料 工作中心 批量／个 每批准备时间／min 每件加工时间／min A 1 100 25 3.0 B 2 200 20 0.5 B 1 200 15 0.9
C 3 200 10 1.0 C 2 200 20 0.8 D 3 600 25 0.4 D 1 600 20 0.3 D 2 600 15 0.5 E 3 400 15 0.4 E 2 400 20 0.3 E 1 400 10 0.5 E 3 400 25 0.6
三个工作中心的可用能力如表2-16所示。工作中心的负荷计算表如表2-17所示。计算物料占用工作中心的负荷时，每件作业时间即完成该工序时间的计算公式为：
每件占用时间=每批准备时间/批量+单件时间 =单件准备时间+单件加工时间
如计算物料的加工提前期，则还应考虑排队时间和转运时间，即加工提前期： 物料的加工提前期=排队时间+转运时间+准备时间
+（加工时间×标准批量）
表2-17 三个加工中心的可用能力 工作中心 可用能力/min
1 2600 2 2000 3 2400
表2-18 三个加工中心的负荷
批量 每批准 单件准 每件加 每件作 BOM中 总作
业
物料 作业 工作 /个 备时间 备时间 工时间 业时间 数量 时间
序列 中心 /min /min /min /min /个 /min A 1 1 100 25 0.250 3.0 3.250 1 3.250 B 1 2 200 20 0.100 0.5 0.600 2 1.200 2 1 200 15 0.075 0.9 0.975 2 1.950 C 1 3 200 10 0.050 1.0 1.050 1 1.050 2 2 200 20 0.100 0.8 0.900 1 0.900 D 1 3 600 25 0.040 0.4 0.640 8 5.120 2 1 600 20 0.033 0.3 0.733 8 5.864 3 2 600 15 0.025 0.4 0.525 8 4.200 E 1 3 400 15 0.038 0.4 0.438 4 1.725 2 2 400 20 0.050 0.3 0.350 4 1.400 3 1 400 10 0.025 0.5 0.535 4 2.140 4 3 400 25 0.063 0.6 0.663 4 2.625
三个工作中心的总负荷如表2-19所示。
表2-19 全部工作中心总负荷
表2-20 全部工作中心的分时段总负荷 （单位：min）
全部工作中心的负荷曲线如图2-4~图2-6所示。
粗能力计划是建立在主生产计划的基础上，直接根据主生产计划结果对其关键工作中心进行负荷和能力平衡分析，由图2-4～图2-6可知，主生产计划对应的粗能力计划在某些时段不能满足负荷要求，可以进行适当的调整，即将部分超出负荷调整至低负荷时段。若要编制全部工作中心的能力需求计划，即细能力计划，则应首先展开得到物料需求计划。几种物料的需求计划如表2-21～表2-25所示，假定最后一期计划订单下达量为批量大小。
表2-22 物料B的需求计划 （单位：个）
表2-23 物料C的需求计划 （单位：个）
表2-24 物料D的需求计划
（单位：个）
表2-25物料E的需求计划 （单位：个）
建立准备时间矩阵，准备时间矩阵如表2-26所示，加工时间矩阵如表2-27所示。
表2-26 产品A 的准备时间 （单位：min）
表2-27 产品A 的加工时间（单位：min）
综合考虑表2-26和2-27，可以得到三个工作中心的能力需求，如表2-28所示。
表2-28 产品A 的加工时间 （单位：min）
考虑已经核发的订单，本例中即为在途量，已经核发订单的作业时间如表2-28所示。
表2-29 已经核发订单的作业时间
已核发量 每批准备 每件加工 总加工 总作业
物料 周次 工作中心 /个 时间/min 时间/min 时间/min 时间/min A 1 1 100 25 3.0 300 325 B 1 2 200 20 0.5 100 120 2 1 200 15 0.9 180 195 C 1 3 200 10 1.0 200 210 2 2 200 20 0.8 160 180 2 2 600 15 0.5 300 200 E 1 3 400 15 0.4 160 315 2 2 400 20 0.3 120 140
计算核发订单所需三个工作中心的能力，如表2-30所示。
表2-30 已经核发订单的能力 （单位：min）
综合考虑表2-29 和表2-30，得到最终三个工作中心总的能力需求，如表2-31所示。据此绘制相应的能力计划图，如图2-7所示。
表2-31三个工作中总能力需求 （单位：min）
第3章 课程设计题目与参考文献
3.1课程设计的题目
××产品物料需求计划及能力需求计划的编制
3.2设计任务 3.2.1 物料需求计划
1、选择某一具体产品，按照产品结构特征及零部件组成，绘制产品结构树图（BOM）；所选择的产品尽可能使结构、零部件构成相对复杂；
2、依据企业的销售订单和市场预测的数量和交货期，计算各零部件、物料的需要量；
3、计算出MPS项目的需求量，编制物料需求计划。
3.2.2能力计划
1、选择某一具体产品，按照产品的主生产计划和物料批量等数据，查找产品的工作中心资料。
2、计算工作中心的负荷，绘制各工作中心负荷曲线；建立产品准备时间矩阵和加工时间矩阵；计算工作中心的能力需求；绘制工作中心的能力计划图。
3.3 参考资料
[1] 陈荣秋，马士华 生产运作管理 机械工业出版社 2009 [2] 刘丽文. 现代生产管理学 清华大学出版社, 2006 [3] 陈志祥. 现代生产与运作管理. 中山大学出版社,2002. [4] 陈荣秋. 生产与运作管理习题集案例 机械工业出版社, 2005 [5] 孙永波. 生产与运作管理. 科学出版社，2005
[6] 厄斯金. 生产与运作管理.案例 机械工业出版社, 1998 [7] 潘尔顺. 生产计划与控制. 上海交通大学出版社，2003 [8] 许统邦. 生产管理学. 华南理工大学出版社1998
[9] 陈荣秋，周水银. 生产运作管理的理论与实践. 中国人民大学出版社，2002 [10] 宋克勤，陈文安. 工业企业生产管理与控制. 立信会计出版社，1997 [11] 蒋贵善. 生产与运作管理. 大连理工大学出版社，1998 [12] 李怀祖. 生产计划与控制. 中国科学技术出版社，2002