现代生产与管理技术

收稿日期:2006-09-29作者简介:叶红朝(1969-),女,浙江慈溪人,讲师,研究方向为制造业信息化和大规模定制技术.文章编号:1006-3269(2006)04-0053-04基于双阶分离式BOM 的物料需求计划算法的研究与实现叶红朝,孙　毅(浙江机电职业技术学院,杭州310053)摘　要:　基于大批量定制生产模式,提出了一种新的BOM 结构:双阶分离式BOM ,并给出了基于这种BOM 结构的物料需求计划的递归算法.本算法直接读取部件BOM 并进行统计,保证了利用最新BOM 数据进行运算,防止了原系统采用汇总BOM 进行运算可能带来的误差,能提高物料需求计划运算的速度,使计划的经常性的变更成为可能.关　键　词:　双阶分离式BOM ;物料需求计划;产品结构树;递归算法中图分类号:　T H166 文献标识码:　A对于大批量定制或多品种、小批量生产企业,物料需求计划的运算速度一直是MRPII/ERP 系统的一个瓶颈[1],往往需要几个小时到十几个小时,这使物料需求计划与主生产计划难以保持同步,限制了主生产计划变更的频次,而且可能由于产品结构的更改而导致误差的产生.针对这些问题,本文提出了双阶分离式BOM 结构,并同时给出了基于双阶分离式BOM 的物料需求计划的递归算法.物料需求计划基于种类数较少并且结构树相对简单的部件BOM ,运算速度得到了较大幅度的提高,使得计划的动态更新成为可能.1　双阶分离式BOM在企业的生产管理系统中,BOM 是关键的基础数据,是物料需求计划的主要输入之一[2].BOM 组织格式设计合理与否直接影响到系统的处理性能.因此,合理的BOM 数据表结构是ERP 系统数据库设计的关键,是生产管理系统成功开发实施的基石.传统BOM 结构采用“单父—多子”的数据结构,它详细地记录了产品的结构信息,即便是同样的零部件结构,只要存在于不同的产品中,也要再记录一次[3].在按照模块化或通用化方式进行设计的产品,一个模块或部件可以用在多种产品之上,多种产品之间也可能包含多个通用的模块.如图1中产品102借用产品101的部件301,部件301在产品101和产品102的结构树中各保存了一次,会造成数据冗余.1.1　双阶分离式B OM 的结构在这种情况下,在每种产品的结构树中都保留详细的通用零部件的下层结构就变得多余.如果将部件“301”从产品101和102中分离出来另行保存,在需要的时候再调用,则产品101和102的结构就显得简洁得多,而且,若要更改部件“301”的下层结构,只要在分离出的结构树中进行更改即可,而不必更改每种产品的结构树.这就是双阶分离式BOM 结构的基本思路,其数据调用示意图如图1所示.双阶分离式BOM 将单一BOM 分解成产品BOM 和部件BOM ,产品BOM 保存构成各种产品的一级零部件的信息,部件BOM 则保存所有一级部件的完整结构.1.2　双阶分离式B OM 的优点(1)适用于多品种小批量和大批量定制类型的产品.对于多品种小批量和大批量定制类型的产品,零部件往往在较大程度上实现了模块化或图1　双阶分离式BOM的数据调用示意图通用化,种类不多的零部件可经过配置设计或变型设计构成种类繁多的最终产品.采用双阶分离式BOM,可以大幅度减少磁盘空间的占用,提高数据检索的效率.假设产品型号共有100种,每个产品包含10个一级部件,一级部件共有50种,每个部件包含100种下层物料,则按传统BOM的保存方法,共有1003103100=100000条记录,而按分离式BOM保存,则只有100310+503100=6000条记录.(2)有利于产品信息的更改.从产品明细表的顶层节点开始遍历产品结构树,当遇到部件,便转到部件明细表中,从部件的顶层节点开始遍历通用部件结构树,直到最底层节点.然后返回到产品明细表继续进行下一节点的信息.这样,可以将该产品的节点的信息全部搜索出来.与传统明细表相比,通用部件的结构在数据库中仅保存一次,因此可以大幅度减少数据的冗余,同时,数据更新后,所有引用该部件的产品结构同时得到更新,有利于数据维护.例如,某个部件用在10种产品上,假如用传统BOM保存,则修改该部件则需修改10次,而对于分离式BOM,则只需修改一次.1.3　双阶分离式B OM的数据表结构在双阶分离式BOM中,产品BOM和部件BOM保存在两个数据库表中,二者具有相似的结构,其数据库表结构如表1所示(仅列出必要的字段).表1　产品BOM和部件BOM的数据库结构字段名含义类型主键Product2code产品或一级部件物料码char(10)是Father2code父物料码char(10)是Material2code物料码char(10)是Quantity数量Int(4)Has2child是否具有子件Char(1)2　基于双阶分离式BOM的物料需求计划算法物料需求计划毛需求的分解计算一般是利用层次码,将具有层次结构的BOM逐层分解为包括组成最终产品所有物料的汇总BOM,并保存为一个文件,进行MRP运算时再调用[4].这种方法的缺点是需要另外保存一份汇总BOM,而且产品BOM的更改不能立即反映到汇总BOM上,而需要对汇总BOM进行更新.2.1　基于双阶分离式B OM的物料需求计划毛需求的递归算法本文采用递归算法,直接遍历树结构的各个节点,并取出相关信息,将所有物料分时段进行汇总统计,实现在正确时间获得正确数量和种类的物料.由于采用了分离式BOM结构,并且主生产计划对象是一级部件,因此可大大提高运算效率,使产品在品种繁多的情况下,直接通过部件BOM进行MRP运算成为可行.结构树的遍历是指对树中所有节点的系统的访问,即依次对树中每个节点访问一次且仅访问一次.树的3种最重要的遍历方式分别称为前序遍历、中序遍历和后序遍历.根据BOM的特点和MRP运算需实现的功能,本文采用前序遍历法.如图2所示的结构树,采用前序遍历法依次访问的节点序列为A01ϖA02ϖP01ϖP02ϖP03ϖP04,有利于从顶层依次往下汇总统计数量.图2　部件A01树结构的遍历过程递归算法是指在过程中不断调用自身的一种算法.递归算法包括递归出口与递归体两个重要部分.一个递归算法,必定有一个递归出口,当满足某一特定条件时,就从此递归出口返回,不再继续调用自身.递归体则是每次递归时执行的语句序列.根据毛需求量计算的具体要求,其递归算法详细流程图如图3所示.图3　物料需求计划的优代运算过程物料需求计划毛需求计算的详细步骤如下:(1)依次读取主生产计划的一项;(2)调用递归过程统计该部件下级零部件的需求数量与需求时间,并写到数据存储中;(3)如果全部部件的主生产计划都处理完毕,则将各物料数量按时段合并,否则执行步骤(1);(4)保存数据.其中第步骤(2)的递归过程详细步骤如下:①根据输入的父项物料码、父项数量、累计提前期,从BOM 中检索出该父项的全部子项.如果父项为顶层节点,即一级部件,则数量为该父项主生产计划的数量,累计提前期为该父项的装配提前期;②依次读取一子项的数据,包括物料码、单层数量,并从物料主文件中检索出该物料的提前期,如果该物料为部件,则提前期为装配生产周期,如果为自制零件,则提前期为加工生产周期,如果是外购件,则提前期为订货周期;③将数量累乘,提前期累加.例如,父项数量为2,累计提前期为3天,子项单层数量为5,提前期为1天,则子项累乘后的数量为235=10,累计提前期为3+1=4天;④将计算的结果写到数据存储中;⑤如果该子项为部件,则递归调用自身过程,递归的出口条件为该项物料不再有子项;⑥检查该层所有子项是否都处理完毕,是则返回到上一层递归过程,否则执行2).2.2　物料需求计划的运算采用双阶分离式BOM 后,可大幅度提高MRP 的运算效率,主要包括以下运算步骤:(1)根据主生产计划、物料清单和物料主文件计算一级部件以下各物料在计划各时段上的毛需求量;(2)根据毛需求量、可用库存量、已分配量和计划接收量等计算出物料净需求量,并确定计划投入量和投入时间;(3)运行能力需求计划,判断物料需求计划是否可行;若不可行,则需重新安排主生产计划,并再次运行物料需求计划,直到获得一个合理的计划方案,并正式下达.对于大批量定制的产品来说,由于构成产品的部件的种类和层次结构相对整个产品而言要简单的多,因此采用以上方法可大幅度减小计算量,使计划动态变更成为可能.3　应用实例图4是为某叉车有限公司开发的生产管理系统中物料需求计划运算界面.物料需求计划根据一级部件的需求数量和需求时间、一级部件以下各层次物料的生产周期和产品BOM 将一级部件分解成各层次物料的需求数量和需求时间,进而得出自制件计划和采购件计划.该系统在实际应用中显著提高了系统的运行效率,消除了由于数据未能及时更新造成的误差,使得企业的计划更符合订单的需求,并取得了良好的经济效益.图4　物料需求计划运算界面4　结　语本文分析了面向动态需求的物料需求计划运算的递归算法,本算法是在一级部件的层次进行物料需求计划的合并运算,与已有的基于完整产品结构树的算法相比,由于一级部件已经实现了一定程度的模块化和通用化,所需计算的项目数目大为减少,项目结构层次也较为简单,因此可以大幅度提高物料需求计划运算的速度,使计划的经常性的变更成为可能.参考文献:[1]　程　控,革　扬.MRP Ⅱ/ERP 原理与应用[M ].北京:清华大学出版社,2002.[2]　罗　鸿.ERP 原理・设计・实施[M ].北京:电子工业出版社,2003.[3]　邵　健,吕　震,柯映林.动态BOM 在批量定制企业PDM 和ERP 系统集成中的应用[J ].管理技术,2005,(10):95-97.[4]　余锐林,吴顺祥.基于低层码的MRP 算法研究与实现[J ].计算机工程与应用,2005,(6):206-208,228.R esearch and Application of MRP Algorithm B ased on Double 2layers Separative BOMYE Hong 2zhao ,SUN Yi(Zhejiang Institute of Mechanical &Electrical ,Hangzhou 310053,China ) Abstract :A new BOM structure —double 2layers separa 2tive BOM is presented based on mass customization.MRP ’s recursion algorithm is given.It can read and calculate assem 2bly BOM directly ,operating by new BOM data ,avoiding er 2rors by using gather BOM in original system.It can greatly improve the efficiency of MRP ’s operation.meeting with dynamic demands.K ey w ords :double 2layers separative BOM ;material re 2quirement planning ;product structure trees ;recursion algo 2rithm(上接第7页)R esearch of the U nif ied Manufacturing R esource Model Supporting Multi 2applicationSystemsL IU Wei ,Q IAO Li 2hong(Beijing University of Aeronautics &Astronautics ,Beijing 100083,China )Abstract :A unified manufacturing resource model sup 2porting multi 2application systems is the basis of resource data integration ,application intensification and extension and global resource optimization.The requirement for manufacturing re 2source modeling has been analyzed from several perspectives ,including information integrality ,management ,application ,and enterprise individuation.A resource meta model is pres 2ented in this paper.The meta model describes the resource data in five aspects :resource entity ,resource type ,resource cluster ,resource view and resource capacity.Based on the resource meta model ,the f ramework of a unified manufac 2turing resource information model (UMRM )is proposed.This f ramework constitutes three layers :resource core mod 2el layer ,application model layer and global optimization model layer.Based on UMRIM ,a resource service platform using service oriented architecture has been constructed and described in this study.K ey w ords :manufacturing resource model ;meta data ;resource service platform。