CHAPTER 4 物料需求規劃

個案研究 A公司為一汽車組裝工廠，其原物料種類超過1,000種以上，公司於1980年代早已實施MRP計劃控管，但還是常常發生物料短缺的情況，物料管理單位對此問題相當重視，但卻始終無法得知問題的癥結所在。試問實施MRP計劃是否就不會發生缺貨問題，為何該公司有此缺貨情形？是否還有其他MRP計劃尚未考慮之情況發生，因而造成缺貨？

物料需求規劃 (Materials Requirement Planning, MRP) 係指一種電腦資訊系統，利用主生產排程計劃 (Master Production Schedule, MPS)、物料清單 (Bill of Material, BOM)、現有存貨量 (On-hand Inventories)、已經訂購但尚未交貨之訂單量(Open Order；未交訂單) 及預撥量 (Allocated) 等資料，經歷一套縝密且正確的計算程序後，得到所需的各種相依性原物料 / 零組件的毛需求量 (Gross Requirements) 與淨需求量 (Net Requirements)。同時根據前置時間、批量決策等來決定新訂單發出時程，以作成存貨補充建議，並修正各種已送出訂單之實用技術，它可以協助降低庫存及提昇生產力，並且可以增加現金流量的管理效益。

獨立性需求 傳統預測需求方式所預測的對象，可能是汽車需求，亦可能為電腦需求；但是無論如何，這些預測者依據市場狀況作研究調查，以提供生產者準備生產及存貨，而這些預測資料僅僅反映市場實際情形。 「獨立性需求係對生產者而言，可分開使用不同之生產方式或材料之最終產品」。按照如此之定義方式，就算是同一種產品，若為不同之規格 (就外觀或成份能輕易辨識者)，即屬不同之獨立性需求之產品。

相依性需求 Olicky於1965年提出相依性需求之觀念。有別於傳統的獨立性需求，其主要認為市場之需求即公司所需生產之最終產品，而存貨之基準應為最終產品經過物料清單分析後需要的最末端零組件。 由於零組件的數目可能高達數千種，因此傳統之生產人員根本無法管理，但因為借助電腦的發展，使得這些數字不再雜亂無章，而且可將最終產品的需求經由電腦的計算，精確的得到所有最末端之零組件的真正個別需求。

物料需求規劃系統 Orlicky (1975) 對MRP的定義為：「物料需求 計劃系統就是利用主生產排程、物料清單、存貨 及未交訂單等各項資料，經由計算而得各種相依 性需求狀況，同時提出各種補充新訂單之建議， 並修正現有已開出訂單之實用技術」。

MRP系統之前提條件 (1)該公司必須具有主生產排程 (MPS)。 (2)需有最終產品之物料清單 (BOM)。 (3)需具有完整的物料編碼系統，且每種物料均僅 有唯一可辨識之編碼。 (4)備有完整的存貨紀錄。 (5)備有完善的電腦系統。 MRP系統之基本假設： (1)主生產排程、物料清單及存貨紀錄之電腦檔案需有相 關連結。 (2)個別物料之製造生產或採購前置時間均已知且固定。 (3)當裝配命令單開出時，全部所需零組件均已備齊。 (4)各項物料進出庫房均能充分掌握並紀錄。 (5)最終零組件間之採購或調撥均獨立，可個別運作。

MRP系統基本上可分為三部份 (如圖4.1)，分別為輸入、輸出及系統本身。

1.輸出 (1)主生產排程 (MPS)：是確定每一最終產品在既定時間內生產數量的計劃。這裡的最終產品是指，對企業來說已完成生產程序準備出廠的成品。主生產排程是展開物料需求計劃的主要依據，並作為從綜合計劃變成具體計劃的承上啟下之工具。 (2)物料清單 (BOM)：要精確計算出相關物料需求的數量和時間，首先要知道企業所製造的產品結構和所有使用到的物料。產品結構列出完成產品所有零組件的組成、裝配關係和數量要求，如圖4.2所示，最終產品為產品A (第0層)，屬獨立性需求；然後以此類推至其零組件，則為相依性需求，愈多層表示其產品結構愈複雜。 圖4.2階層關係圖

(3)存貨紀錄 (Inventory Record)：MRP系統可將存貨紀錄設計為具有關聯性的系統，並利用更新程式隨時維持及更新紀錄。其內容要能夠反映： 目前存貨狀況，包括現有存量及在途存量。 需求資料包括各品項之淨需求及毛需求。 未來情形包括未來訂單計劃開出量。 2.輸出 (1)基本報告 預定訂單的排程：顯示未來訂單的數量及時間。 訂單的發出：為預定訂單的執行。 訂單的改變：包括到期日、訂購數量及訂單的取消。 訂單優先順序：依訂單之重要性決定訂單之順序。 (2)次級報告 績效控制報告：用來評估系統的操作。 規劃報告：用來預測未來的存貨，需要包含購買合約及其他可用來 達成未來原物料需求的資料。 例外報告：目的在喚起管理者對重要誤差的注意，如延遲或過期的 訂單、超量的丟棄率、報告的錯誤及不存在零件的需求。

MRP系統之實施步驟 1.確定各物料之前置時間 (包括自製及外購物料)。 2.生管部門發展並排定主生產排程 (MPS)。 3.工程部門發展並完成物料清單 (BOM)。 4.清點存貨狀況。 5.經由MPS及BOM計算各獨立性及相依性物料之毛需求 (此毛需求可考慮必要之損耗)。 6.將毛需求轉換為淨需求。 7.將淨需求轉換為採購計劃。 8.當採購計劃與生產計劃無法配合時，系統需將資訊立即反應給採購部門，以便作進一步的調整。

批量訂購方法 基本假設 1.需求為已知，需求變化從一週期到其他週期，總是發生在週期的開始。 2.計劃的時間範圍是有限的，由幾個等長的時間週期構成。 3.一個批量可能包括一個或多個訂購週期的需求量。 4.在需求為零的週期，沒有計劃訂購收料。 5.前置時間為零。 6.所有訂購補充週期為前一週期，其週期結束時的存量為零。 7.每期期初所有的需求都是可滿足的 (不允許缺貨發生)。 8.持有成本考慮在週期結束時的存貨量。 9.所有品項是互相獨立的。 10.沒有數量折扣。 11.存貨成本 (訂購成本、持有成本) 為已知常數。 12.忽略超過計劃時間範圍的需求。 13.期初的庫存水準為零。

批量對批量法 (LOT-FOR-LOT ORDERING) 批量對批量法是全部需求模式中，一種最簡單的方法，即是 每一次的訂購量即為每一個採購期間的需求量。 在這個模式中獲得的採購需求量即是當期的需求量，這個模式也適用於排除庫存成本的方法。 批量對批量法最常用於： 1.需要很大的庫存成本時。 2.擁有很小的訂購成本時。 3.需求為一些很貴的產品並偶爾才使用。 4.大量且連續生產的生產線上。 5.不能有缺貨情況產生。 6.能使持有成本達到最小。 7.通常運用於JIT的生產模式。

定期訂購法 (PERIODIC ORDER QUANTITY) POQ的邏輯與EOQ相同，其結果是固定訂購間隔代替固定訂購量，是使用平均需求率來計算經濟訂購間隔。 定期訂購法的應用公式： 其中： EOI=經濟訂購間隔 C=每次訂購成本 h=每週期持有成本的百分比 P=單位購買價格 =每週期的平均需求率 每次訂購間隔的批量是由後幾週需求所累積，僅有在計劃的訂購間隔週期中有訂購批量，其餘訂購批量為零。

針對一個需求模式其單位購買成本為＄50，訂購成本為＄100，庫存成本為購買成本的2%，利用下列資料，決定定期的每一次進貨批量。 【例題一】 針對一個需求模式其單位購買成本為＄50，訂購成本為＄100，庫存成本為購買成本的2%，利用下列資料，決定定期的每一次進貨批量。 期數 需求量   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 總計 30 100 15 80 50 310

解： 接近整數為3個期數，其批量大小如下表所示： 期數 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 批量 43 122 145 122 145 POQ法是EOQ的一種改善，因為它消除了殘料以及允許批量大小的改變。POQ法忽視對未來期數需求的變化，批量的大小拘束在固定時間間隔內之需求，有可能發生剛好時間間隔內之需求都很低的情況。

華格納－懷丁法 (WAGNER-WHITIN ALGORITHM) 太好了 W-W法式基於動態規劃模式以求得最佳的程序，而將計畫涵蓋時間內每一期的淨需求所可能組合而成之方法予以再評價，目的使整個淨需求日程達到最佳的訂購策略。 三個步驟來解釋說明： 1.計算範圍內N期所有可能情形的總變動成本的矩陣，總變動成本包含了訂購成本和持有成本。定義 Zce 是c至e期間的總變動成本，c期開出一批能滿足c至e期間的需求。 1≦C≦e≦N C = 每次訂購成本。h = 每期單位持有成本。P = 單位購買成本。 Rk = k期間之需求率。

華格納－懷丁法 (WAGNER-WHITIN ALGORITHM)--- 續 2.定義 fe 為1至e期間最小可能成本，e期末之庫存水準為0，演算法於f0 =0開始，並計算在那訂單時之f1、f2、f3、、fN，利用此原則，fe 將被計算出 fe= Min(Zce + fc-1 ) for c = 1,2,....,e 換言之，對每個期間的訂購替換物與補充的f計謀的所有組合作一比較，最好的組合被記錄於當fe計謀能滿足1至e期間的需求時，fN值為最理想的訂購計劃之成本。 3.解釋利用演算法求得的最佳解(fN)去訂購數量 fN= ZwN + fW-1 最後訂單發生於w期間，且充份滿足W~N期間之需求 fW-1 = Zv w-1 + fv-1 最後訂單前之前一訂單發生於v期間，且充份滿足V~W-1期間之需求 fu-1= Z1 u-1 + f0 首批訂單發生於第1期，且充份滿足1~u-1期間之需求

【例題二】 某項目之單位購買成本為＄50，每次訂購成本為＄100，每期之單位持有成本為＄0.02，試根據下表之需求，利用華格納-懷丁法來決定訂單之數量(假定第1期之期初庫存為0) 期數 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 需求 75.00 0.00 33.00 28.00 10.00 解： 見講義或課本

SM演算法 (SILVER-MEAL ALGORITHM) C＝訂購成本。 P＝單位購買成本。 T＝期限內的補充供應期。 RK＝第K期之需求率。 TRC（T）＝T期全部有關成本。 h＝每期持有成本之百分比。 Ph＝每期持有成本。

你的答案對嗎 SM法不適於用在哪裡? (請思考一下)： 1.當在數個期間下需求率隨著時間迅速的減少。 2.當多數期間的需求為零時。 選擇T使每一期的全部有關成本減到最小，直到： 當全部有關成本在T＋1開始增加時，則有關連的T被選擇成為補充訂購的供應期。其補充量Q為： 你的答案對嗎 這個方法反覆從T＋1開始當另一期的補充訂購，並且繼續直到最後。 SM法不適於用在哪裡? (請思考一下)： 1.當在數個期間下需求率隨著時間迅速的減少。 2.當多數期間的需求為零時。

【例題三】 由例題二的資料使用SM法求得訂購量。 解 計算每期全部有關成本，如表4.3所示： 期數 T 需求 RT 增加的持有成本 Ph(T-1)RT 累積持有成本 TRC(T) (C+Col.5) TRC(T)/T (Col.6/T) 1 2 3 4 5 6 75 33 28 10 50(0.02)(0)75=0.00 50(0.02)(1)0=0.00 50(0.02)(2)33=66.00 50(0.02)(0)33=0.00 50(0.02)(1)28=28.00 50(0.02)(2)0=0.00 50(0.02)(3)10=3.00 $0.00 0.00 66.00 28.00 58.00 $100.00 100.00 166.00 128.00 158.00 $100.00<－ 50.00 55.33<－ 64.00 42.67 39.50

每期全部有關成本在第三期時增加，所以第一次的訂購在第一期，訂購數量為75+0=75。從第三期開始的每期全部有關成本漸遞減，所以第二次的訂購在第三期，訂購數量為33+28+0+10=71。 SM法的訂購計劃及累積變動成本如下： 期數 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 需求 訂購量 漸增變動成本 75 100 33 71 238 28 248 258 10

最小單位成本法 (LEAST UNIT COST) LUC啟發式法類似SM法，思考模式完全一致，差別則在於用每個週期的平均成本代替每單位的平均成本。假如一個訂購在第一期開始時發生，並且它包含了第T期未的需求，那麼每單位全部有關成本為： C=訂購成本。 P=單位購買成本。T=期限供應的補充期。 Rk=第k期之需求率。 TRC(T)=T期全部有關成本。 h=每期持有成本之百分比。 Ph=每期持有成本。

選擇T使每單位的全部有關成本減到最小，直到： 當全部有關成本在T+1開始增加時，則有關連的T被選擇成為補充訂購的供應期。其補充量Q為： 這個方法反覆從T+1開始當另一期的補充訂購，並且繼續直到最後。

【例題四】 由例題二的資料使用LUC法求得訂購量。 解 計算每期全部有關成本，如表4.4所示： 期數 T 需求 RT 累積 增加的持有成本 Ph(T-1)RT 累積持有成本 TRC(T) (C+Col.6) TRC(T)/unit (Col.7/col.4) 1 2 3 4 5 6 75 33 28 10 108 61 71 50(0.02)(0)75=0.00 50(0.02)(1)0=0.00 50(0.02)(2)33=66.00 50(0.02)(0)33=0.00 50(0.02)(1)28=28.00 50(0.02)(2)0=0.00 50(0.02)(3)10=30.0 500(0.02)(0)10=0.00 $0.00 0.00 66.00 28.00 00 $100.00 100.00 166.00 128.00 $1.33<－ 1.33 1.54<－ 3.03 2.10 2.22<- 10.00

這個方法與其他方法有何不同呢? 回去想想吧 這個嘛…… 每單位全部有關成本在第三期時增加，所以第一次的訂購在第一期，訂購數量為期75+0=75。從第三期開始的每單全部有關成本在第六期增加，所以第二次的訂購在第三期，訂購數量為33+28+0=61。第三次的訂購在第六期，訂購數量為10。 這個方法與其他方法有何不同呢? 回去想想吧 LUC法的訂購計劃及累積變動成本如下： 期數 1 2 3 4 5 6 需求 訂購量 漸增變動成本 75 100 33 61 228 28 10 328

部份期數演算法 (PART-PERIOD ALGORITHM) PPA法是利用平衡訂購成本和持有成本來決定訂購數量的多寡。當累積的持有成本剛超過訂購成本時，補貨訂購包含累積的幾個期數。方法如下： C=每次訂購的訂購成本。 h=每部份期數的持有成本之百分比。 Ph=每部份期數的持有成本。 C/Ph=EPP=部份期數的經濟值。 部份期數需求的累積。

【例題六】 由例題二的資料使用LUC法求得訂購量。 解: 當PPA>EPP時，則決定了訂購時間及訂購量。訂購時間在第一次為第一期，接下來的時間在PPA>EPP的期數。訂購量為： 這個方法反覆從T+1開始當另一期的補充訂購，並且繼續直到最後。 【例題六】 由例題二的資料使用LUC法求得訂購量。 解:

表4.5 PPA求解法 期數 T 需求 RT (T-1)RT 1 2 3 4 5 6 75 33 28 10 0(75)=0 1(0)=0 33 28 10 0(75)=0 1(0)=0 2(33)=66 3(28)=84 0(28)=0 2(10)=20 0<100  0<100 66<100 150>100  20<100 在第四期時PPA=150>EPP=100，所以第一次的訂購在第一期，訂購數量為75+0+33=108。從第四期開始一直到第六期PPA<EPP，所以第二次的訂購在第四期，訂購數量為28+10=38。

PPA法的訂購計劃及累積變動成本如下: 期數 1 2 3 4 5 6 需求 訂購量 漸增變動成本 75 108 133 166 33 28 166 33 28 38 276 286 10

增加部份期數演算法 (INCREMENTAL PART-PERIOD ALGORITHM) IPPA法類似PPA法的考慮方式，只差在PPA是累計的。方法如下: C=每次訂購的訂購成本。 h=每部份期數的持有成本之百分比。 Ph=每部份期數的持有成本。 T=補貨時所包含的需求期數。 RT=T期的需求。 C/Ph=EPP=部份期數的經濟值。 (T-1) RT=IPP=增加的部份期數。 當IPP>EPP時，則決定了訂購時間及訂購量。訂購時間在第一次為第一期，接下來的時間在IPP>EPP的期數。訂購量為: 這個方法反覆從T+1開始當另一期的補充訂購，並且繼續直到最後。

由例題二的資料使用IPPA法求得訂購量。 解: 【例題八】 由例題二的資料使用IPPA法求得訂購量。 解: 表4.5 IPPA求解法 期數 T 需求RT (T-1)RT 1 2 3 4 5 6 75 33 28 10 0(75)=0 1(0)=0 2(33)=66 3(28)=84 4(0)=0 5(10)=50 0<100  0<100 66<100 84<100 50<100 IPPA法的訂購計劃及累積變動成本如下: 期數 1 2 3 4 5 6 需求 訂購量 漸增變動成本 75 146 171 242 33 280 28 290 300 10

製造資源規劃 製造資源規劃之發展過程主要可分為下列四個階段 (如圖4.4所示)： 第一階段：產生較佳訂購方法之階段。 第二階段：考慮重排優先順序之階段。 第三階段：形成封閉迴路MRP-I之階段。 第四階段：完成製造資源規劃發展之階段。 圖4.4 製造資源規劃之發展過程

MRP-II (Manufacturing Resource Planning) 製造資源規劃是以整個企業的資源，機動地配合企業內外部的經營環境，以達成企業的經營目標，進而強化企業經營體質。其為一管理資訊系統 (MIS)，利用電腦模擬實際的工業環境；統合各管理階層和功能，以產生各階層所需的決策訂定和作業控制，並使管理者具有較佳的評估決策方法。

企業資源規劃系統 隨著電腦科技的進步及網際網路的興起，將以往不可能辦到的事化為可能，而企業資源規劃 (Enterprise Resource Planning, ERP) 系統即為其中之一。 在產業競爭愈來愈劇烈的現在以及消費者時代的來臨，為掌握最新的世界脈動及反映即時訊息，進而作出正確的決策判斷，並將電腦及網路引進企業體是必然的結果。 企業資源規劃的定義，是整合資訊科技及系統工程技術，以協助高階經理人了解各地不同之狀況，使企業在競爭激烈環境中，能有效整合本身所有可用資源，並加以規劃使其能即時做出最佳決策。

ERP系統成功要素有： 1.企業領導者之決心。 2.高階主管的參與。 3.有經驗的專案經理及顧問。 4.上級的充分授權。 5.部門之間的合作。 6.專案小組的努力與溝通協調。