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Chapter 6 中期生產運籌管理─ 物料需求與產能需求規劃
祝天雄 博士 97年04月 日
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大綱 6.1 中期生產運籌管理的定義與角色 6.2 物料需求規劃的定義與角色功能 6.3 物料需求規劃的設計與建立 6.4 物料需求規劃的輸入與輸出資料 6.5 物料需求的評估─產能需求規劃 6.6 物料需求規劃的系統功能架構 6.7 適用於生產運籌管理的先進規劃與排程方法 6.8 結論
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6.1 中期生產運籌管理的定義與角色
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6.2 物料需求規劃的定義與角色功能 物料需求規劃的定義 物料需求規劃的角色
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6.2.1 物料需求規劃的定義 APICS對物料需求規劃的定義為：「物料需求規劃為使用物料清單、存貨狀態與主生產排程結果，計算出物料需求的技術。」 物料需求規劃乃以主生產排程為主要輸入，考慮物料清單 (Bill of Material; BOM)、存貨狀態及產能情況，規劃出為完成某成品之主生產排程 (MPS) 所需各零組件的預定生產排程或採購計畫。
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物料需求規劃的角色 在製造系統中，物料需求規劃的角色為： 存貨管理的工具 排程的工具
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6.3 物料需求規劃的設計與建立 6.3.1 物料需求規劃的運作表格及說明 6.3.2 物料需求規劃的運算邏輯
6.3 物料需求規劃的設計與建立 物料需求規劃的運作表格及說明 物料需求規劃的運算邏輯 物料需求規劃計算範例說明 物料需求規劃的輸入與輸出資料彙整
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6.3.1 物料需求規劃的運作表格及說明 參數： 毛需求量 (gross requirements)
排定收到量 (scheduled order receipts) 預計現有存貨量 (projected on hand) 預計可用量 (projected available balance) 淨需求量 (net requirements) 預排訂單預定收到量 (planned order receipts) 預排訂單發放 (planned order release)
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6.3.2 物料需求規劃的運算邏輯 物料需求規劃僅利用單階式物料清單紀錄來計算毛需求。
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6.3.2 物料需求規劃的運算邏輯 1. 目前的商用軟體在計算預計現有存貨量時，安全存貨量與已分配量的獲得方法往往不同。
計算毛需求量後，物料需求規劃利用每一項目的現有存貨量、安全存貨量、已開訂單預定收到量和已分配量開始進行「毛需求—至—淨需求」(gross-to-net) 計算。須注意下述事項： 1. 目前的商用軟體在計算預計現有存貨量時，安全存貨量與已分配量的獲得方法往往不同。 2. 已分配量：當到了計畫訂單發放時間，訂單發放系統 (order release system) 將建議規劃者發放製令工單或採購單，此時「預排訂單預定收到量」(planned order receipt) 變成「已發放訂單預定收到量」(scheduled receipt)。
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6.3.3 物料需求規劃計算範例
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6.3.4 物料需求規劃的輸入與輸出資料彙整 輸入資料： 輸出資料： (1)物料清單 (或產品結構) (2)存貨狀態紀錄 (或料件項目主檔)
(3)規劃性資料 (planning data) 輸出資料： (1)預排訂單 (planned order) (2)訂貨行動 (orders actions) 或通知計畫人員採取下列行動
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6.4 物料需求規劃的輸入與輸出資料 物料需求規劃的輸入資料 物料需求規劃的輸出資料
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物料需求規劃的輸入資料 物料清單 APICS將物料清單定義為：「一份包含次裝配件、零組件及原料的清單；此清單詳列為裝配某一成品所需各種物料的種類與數量。」 具下列功能： 1. 工程人員使用物料清單來指示裝配各成品所需零件。 2. 成本會計人員使用物料清單來計算各成品所需物料成本。 3. 生產單位以物料清單來指示生產某成品所需零件種類、數量與裝配順序。 4. 生產與存貨管制人員使用物料清單，並根據主生產排程，來規劃物料的需求。 5. 工廠服務與管理部門根據物料清單來準備零件。
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物料需求規劃的輸入資料 物料清單的格式 基本的物料清單是單階式 (single-level) 的清單
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物料需求規劃的輸入資料 多階式 (multi-level) 物料清單
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6.4.1 物料需求規劃的輸入資料 物料清單資料的擷取 (retrieval) 方式可分下列數種：
物料需求規劃的輸入資料 物料清單資料的擷取 (retrieval) 方式可分下列數種： 單階展開式 (single-level explosion)
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物料需求規劃的輸入資料 多階展開式 (indented explosion)
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物料需求規劃的輸入資料 彙總展開式 (summarized explosion)
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物料需求規劃的輸入資料 單階回溯式 (single-level implosion)
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物料需求規劃的輸入資料 多階回溯式 (indented implosion)
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物料需求規劃的輸入資料 彙總回溯式 (summarized implosion)
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物料需求規劃的輸入資料
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6.4.1 物料需求規劃的輸入資料 6.4.1.1.2 常用的物料清單結構
物料需求規劃的輸入資料 常用的物料清單結構 物料清單為工程、生產、成本和物料規劃所需之基本資料，必須反應出某成品是如何製造。 設計物料清單時，須考慮資料儲存及維護的效率性；分別介紹幾種基本物料清單結構： 虛幻式物料清單 (Phantom BOM) 模組式物料清單 (Modular BOM) 虛擬式物料清單 (Pseudo BOM) 規劃式物料清單 (Planning BOM)
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物料需求規劃的輸入資料 虛幻式物料清單 (Phantom BOM)
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物料需求規劃的輸入資料 模組式物料清單 (Modular BOM)
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物料需求規劃的輸入資料 虛擬式物料清單 (Pseudo BOM) 規劃式清單
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物料需求規劃的輸入資料 工程變更控制 控制的需要：物料清單須能正確的顯示生產某成品所需的零件，並反應出此成品是如何組成的。 變更控制委員會：有效率的控制和討論變更內容，是經由一個由各相關部門 推派代表所組成的委員會來完成。 存貨狀態紀錄 在物料需求規劃中，存貨狀態是一項非常重要的計算參數，通常是儲存於永續性存貨紀錄管理系統。 存貨紀錄資料與物料需求規劃的關聯通常可分「毛需求─轉—淨需求」及「預排訂單—轉—發放訂單」兩階段。
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6.4.1 物料需求規劃的輸入資料 6.4.1.2.1 「毛需求─轉—淨需求」階段
物料需求規劃的輸入資料 「毛需求─轉—淨需求」階段 記錄每一項目料件的每一筆異動的方式來結算現有存貨量；它的詳細作法可歸納成以下數點： 1.收料 (增加料件庫存量)
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2.發料 (減少料件庫存量)
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3.非計畫性減少料件庫存量
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6.4.1 物料需求規劃的輸入資料 6.4.1.2.2 「預排訂單—轉—發放訂單」階段
物料需求規劃的輸入資料 「預排訂單—轉—發放訂單」階段 永續性存貨系統能反應已發放訂單 (預定收到量) 平衡及到期日的情形，即使訂單的詳細內容是記錄在分開的採購訂單系統或在生產管制系統內。 「預排訂單」成為「發放訂單」的時機：當規劃人員將「預排訂單」發放至生產現場或採購執行單位的時刻。 訂單的發放往往不是照著預排訂單的內容所指示；譬如說，改變了訂單的料件需求數量或訂單的到期日，物料需求規劃亦得重新計算以提出新的計畫來滿足需求。
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物料需求規劃的輸入資料 規劃性資料 除物料清單系統和永續性存貨系統兩項輸入資料外，物料需求規劃尚需其他資料來完成需求分析與安排滿足這些需要的計畫 。 規劃性資料是「半永久性的」，由規劃人員針對某特定料件項目，將之輸入此料件項目的材料項目主檔。包括： 安全存貨量水準、 收縮因素 (shrinkage factor)、 批量大小規則、 前置時間。
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6.4.1 物料需求規劃的輸入資料 6.4.1.3.1 安全存貨量 安全存貨量存在的兩個主要目的為： 以下為少數幾個需要安全存貨的情形：
物料需求規劃的輸入資料 安全存貨量 安全存貨量存在的兩個主要目的為： 避免因需求量預估錯誤或過度的需求變動而造成缺貨損失。 避免因不可靠供貨來源而造成缺貨損失。 以下為少數幾個需要安全存貨的情形： 1.相依性需求的料件偶爾會成為獨立性需求。 2.相依性需求的料件亦常成為獨立性需求，此類料件的獨立性需求必須預測。 3.相依性需求料件的供貨來源不可靠。
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物料需求規劃的輸入資料 收縮因素：用來補償製造過程中的預期損失。
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6.4.1 物料需求規劃的輸入資料 6.4.1.3.3 訂貨規則 以下為常用的訂貨規則：
物料需求規劃的輸入資料 訂貨規則 以下為常用的訂貨規則： 逐批對應訂貨 (lot-for-lot ordering)：
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物料需求規劃的輸入資料 定期訂貨 (fixed period orders)：
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物料需求規劃的輸入資料 定量訂貨 (fixed quantity orders)：
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物料需求規劃的輸入資料 前置時間 計畫前置時間 (planned lead time)：生產某料件項目或從其他廠商獲得某料件項目所預期的需要時間。 實際前置時間 (actual lead time)：行政上的時間和正常前置時間。
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6.4.1 物料需求規劃的輸入資料 前置時間依料件取得過程的不同，可分為下述兩類：
物料需求規劃的輸入資料 前置時間依料件取得過程的不同，可分為下述兩類： 採購前置時間 (purchasing lead time) 製造前置時間 (manufacturing lead time)
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物料需求規劃的輸入資料 累積前置時間 (cumulative lead time)：
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物料需求規劃的輸入資料 以三種項目─最終裝配、一件次裝配和一件單項零件來說明物料需求規劃中累積前置時間的觀念。
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6.4.1 物料需求規劃的輸入資料 累積前置時間對物料需求規劃具有以下兩項重要意義 ：
物料需求規劃的輸入資料 累積前置時間對物料需求規劃具有以下兩項重要意義 ： (1)在整個裝配作業中，每一項最終裝配都存在一條「要徑」，也就是全部累積前置時間。 (2)雖然計畫前置時間絕少等於實際前置時間，為了減少不必要的催料及趕工，計畫前置時間的設定仍應儘量等於「期望的」實際前置時間。
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6.4.2 物料需求規劃的輸出資料 6.4.2.1 預排訂單 預排訂單的特性：
預排訂單 預排訂單的特性： (1)訂單所指訂貨的需要日期，就是此訂單所欲滿足的第一個淨需求量的日期。 (2)訂單的訂貨數量乃根據材料主檔內，所設定料件的批量大小規則而決定。 (3)預排訂單發放日期的決定，是由需要日期起，向前「遞推」生產或採購此訂單所需計畫前置時間而得。 (4)如果某預排訂單的料件是經裝配而組成，那麼此料件的預排訂單發放日期，將為其下一階所有子零件的毛需求日期。 物料需求規劃中預排訂單的處置，預排訂單所建議的訂貨數量與時間具有兩項重要特色： (1)它們只是儲存在物料需求規劃電腦系統中。 (2)一旦物料需求規劃的分析指出可用物料、產能或需求的改變，預排訂單的訂貨數量、時間可能得隨之更動，甚至取消。
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6.4.2 物料需求規劃的輸出資料 訂單處理 例外訊息：除預排訂單外，一旦實際生產系統的已發放訂單未按計畫進行時，物料需求規劃系統將通知規劃人員採取行動。 發放訂單：當預排訂單的發放時間「趨於成熟」(becomes current) 時，物料需求規劃系統將發出「採取行動」訊息，即將發放生產或採購訂單的訊息給規劃人員。
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6.4.2 物料需求規劃的輸出資料 更改訂單的訂貨數量：由於現有庫存量的增加 (意外收貨或盤點後調整) 或毛需求量的減少，甚至可能是因為主排程的改變，而對訂單所常採取的另一種行動。 已發放訂單訂貨數量的更改可分為兩種： 採購訂單 生產訂(工)單 更改訂單的到期日：需求量改變，必須以提前或延緩已發放 (採購或生產) 訂單到期日的方式來應付。 取消訂單：訂單因故可能不再有存在的必要，應該先查詢目前的生產或採購狀態、評估取消訂單的成本負擔及對應措施 ，才能作最後的決定。
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6.4.2 物料需求規劃的輸出資料 重新規劃 在動態的生產環境中，供給與需求都可能有改變，這些改變都須回饋給物料需求規劃系統，對這些改變作出反應與處置。 已排定的生產或採購訂單是否需要重新規劃？或因特殊原因而不可變動某些訂單？ 1.物料需求的追蹤 2.固定預排訂單
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6.5 物料需求規劃的評估─產能需求規劃 產能需求規劃 (Capacity Requirements Planning; CRP) ：評估物料需求規劃所規劃的生產排程加諸於各加工中心的負荷是否超過可用產能，進而作出適當的調整。 產能需求規劃的運算步驟可以大致歸納如下：
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6.5 物料需求規劃的評估─產能需求規劃 步驟一：
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6.5 物料需求規劃的評估─產能需求規劃 步驟二：
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6.5 物料需求規劃的評估─產能需求規劃 步驟三：
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6.5 物料需求規劃的評估─產能需求規劃 步驟四：
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6.5 物料需求規劃的評估─產能需求規劃 步驟五：
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6.5 物料需求規劃的評估─產能需求規劃 步驟六：
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6.6 物料需求規劃的系統功能架構
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6.6 物料需求規劃的系統功能架構 管理規劃 (management plan) 功能模組：用以決定物料需求規劃的規劃時程 與時距。
存貨規劃 (inventory plan) 功能模組：藉由物料需求規劃的處理邏輯，來達成在適當的時間訂購正確數量與正確料件的存貨目的。 預排訂單 (planned order) 功能模組：預排訂單是於決定批量大小之後，經前置時間的向前遞推而得。 發放訂單 (order release) 功能模組：當預排訂單的發放時間成為「當期」時，評估此預排訂單的數量與所需物料和產能的可用性之後，便發放此預排訂單，並通知物料需求規劃系統將此預排訂單改為已發放訂單。 重新規劃 (replanning) 功能模組：物料需求可藉由系統的重新規劃，調整訂單的優先次序，或物料需求的追蹤及利用「固定」預排訂單來尋求解決方法，以反應訂單實際狀況。 已發放訂單 (open orders) 功能模組：將預排訂單預定收到量改變為排定收到量之外，也是與現場控制模組溝通介面。
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6.7 適用於生產運籌管理的先進規劃與排程方法 物料需求規劃的缺點，主要可歸納為下列幾點： 1.無限產能的假設
2.無法有效掌握實際可行的物料取得前置時間
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6.7 適用於生產運籌管理的先進規劃與排程方法 3.無法作到最佳化的供需求平衡規劃 4.無法正確掌握訂單進度，達成快速回應目標 先進規劃與排程系統 (Advanced Planning and Scheduling; APS)：被視為可彌補上述物料需求規劃缺點的新方法與技術；APS系統運用先進的資訊科技及規劃技術與方法，整體考量企業資源限制，配合需求規劃，對企業間、企業內的採購、生產與配銷運籌管理作最佳的規劃。
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6.8 結論 在長期生產運籌管理中，主排程規劃只針對最終產品規劃主生產排程，並未對所需零組件作進一步規劃。
物料需求規劃中未考慮現場加工中心的產能限制，可能導致規劃結果造成加工中心產能的不足或無法配合。 由於市場競爭的激烈及供應鏈運作模式的大幅改變，傳統的物料需求規劃系統已無法滿足產業的需求。 新一代的先進規劃與排程 (APS) 技術更有其重要性與迫切性。
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