MRP管理下寻求最佳零配件采购时间和成本的研究，本文主要内容关键词为：零配件论文,成本论文,时间论文,采购论文,MRP论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、研究背景及意义
企业希望能以最短时间、最低成本来采购质量最优的零配件，但要同时做到这三个“最”显然很难。因而，在实际采购实施过程中，大多数企业只是以成本最低作为采购的基本判断标准。在以往的采购及库存的研究中，采购提前期虽然被视为主要因素之一，但大部分研究都是把采购提前期视为常数，认为不能根据企业状况进行可控调整。随着现代通讯技术的快速进步，物流服务水平的提高和物流方式方法的丰富，企业完全能够依据客户需求和自身生产安排，采取用快速运输方式取代较缓慢的运输方式、加班验收等赶工措施以缩短采购提前期，更快反应市场需求，增强企业竞争力。
采购提前期长，意味着工作准备和等待的时间长，采购进货时间难以准确把握，企业可能由于短缺原料而窝工停工，造成整个企业的设备和人员的闲置，产生窝工成本，甚至丧失交易机会和客户。在这种情况下，企业为保障销售和生产任务的按期顺利完成，往往需要通过加速完成某些采购环节以缩短采购提前期。缩短采购提前期不仅能减少产品整体采购生产时间，还可降低安全库存量，降低库存和缺货成本。
本文仅对应用了MRP的企业如何依据物料清单进行采购决策作一些探讨研究。主要运用了时间成本法、关键路径法来分析采购提前期与采购成本的关系。尝试发展一套采购提前期可调控的、成本最佳的采购决策程序，以支持企业管理者作出正确高效的采购决策。
二、研究的理论基础
(一)MRP采购和物料清单
MRP采购的思想是：依据物料清单(Bill of material,BOM)中的数量比例、需求时间、采购提前期以及库存信息等，准确计算出各个零配件的需求时间点及数量，编制确定产品的所有零配件按企业工作日历安排的交货计划，从而在保障企业运营正常的前提下，避免或减少采购零配件和原材料的积压浪费。[1](P32)
从不同的业务角度(例如采购或工艺)来看，BOM的定义是有些许差异的。由于本文研究的侧重点是在制造业采购的零配件信息，因此在本文中，物料清单是指制造装配产品所需要的零配件和物料项目清单，是描述产品信息及其结构的数据文件。物料清单的主要内容包括：产品各层零配件间的组装层次顺序、供应商、数量比例、零配件验收合格率、标准成本和采购/制造提前期时间等信息。
在本研究中，特别加入了企业事先考察选择好的几种能加速采购提前期的方式方法，并将其代码和相应附加成本都输入物料清单中相应的采购零配件上。物料清单中虽然没有直接的质量属性项，但是列入了零配件验收合格品率作为质量的替代项目，在计算采购零配件的单位成本时是用采购成本除以验收合格率来得到该零配件的实际成本。
如果用手工方式来编制一个企业的全部采购和生产计划，按企业的规模大小，耗时约需6-13周时间。有人称这种方法编制的采购计划是“季度订货方式”，因为这样制订的计划由于耗时长，往往只能每季度才更新一次，计划的应变性极差，在遇到意外或者有突然需求时，就无法调整计划安排以按时交货。而采用以计算机技术为基础的MRP采购，就能快速地全面计算和调整所有生产计划。笔者曾经工作过的年产量60万台冰箱冷柜的三洋科龙冷柜公司，一般都有70多个生产采购计划同时执行，使用的是一台AS400小型机，却能在1-2小时内更新调整所有的生产采购计划，还可方便地用于查询成本或提前期的累计过程。
在BOM遍历算法方面，石为人、张青很好地总结了分层和递归查找方法的遍历速度、资源占用等；[2](P28)余锐林、吴顺祥在SQL server的情况下，研究提出了通过创建临时堆栈表，循环实现BOM遍历的算法，这种算法在产品结构相对复杂时，在低层码生成算法的效率上很有优势。[3](P34)参照以上研究方法的优点，在速度快、资源占用低等优点基础上，笔者提出统计产品的采购零配件汇总数量和提前期的循环遍历具体过程是：
1、汇总数量：以取得的父节点的数量作为基数，当遍历到子级时，将它的数量与基数相乘作为新的基数。依此类推，逐步下推计算到零配件级时，判断BOM表中是否存在该零件，若存在则将数量累加，否则将该零件数量直接插入，然后返回上一级，继续统计其他零配件直至结束。
2、提前期工时和成本累计：从基础信息数据库中的工艺信息表中，读出每个零配件在不同供应商不同获取方式下的各项提前期数据和相应的附加成本，就可得到该产品所有零部件的各种总提前期耗用工时和相关成本，可用于物料需求计划的基础判断数据。
(二)采购提前期及其变化
企业如果在某日需求某种零配件，则应在需要的日期之前一段时间下采购订单，因为从下订单开始，供应商出货、运输仓储、验收入库需要一段时间，这段提前的时间就是采购提前期。[1](P33)采购提前期并不是固定不变的，例如，某种零配件的采购，如果选择不同的供应商则其采购提前期可能不同；即使单独一个供应商，也可以通过采用不同的运输方式(空运或水运、班车或包车等)、增加人员或非工作时间加班验收入库等，来加速工序流程，使得采购提前期时间缩短。
自然地，从正常提前期时间进一步缩短时间可能会相应地增加成本。诸如员工加班补贴费用、设备过度损耗、用空运取代水运的运费增加等，行业内称为赶工成本。不过，只要赶工成本低于企业由于缩短采购提前期而产生的附加利润，企业决策者就能采纳和实施。如果事先考察选择好几种能加速采购提前期的方式方法，并将其代码和相应附加成本都输入物料清单中，在具体的采购实施过程中，决策者可以根据实际需求来决定是否采用某种方式方法来缩短采购提前期。在这种情况下，采购提前期已从常数变为了一个企业可控变量值。
(三)时间成本法
时间成本法(Timing-Cost method，TCM)即在不同的时间下，耗费的成本不同。企业的采购提前期和采购成本是可以变化的，企业可以选用常规的便宜的方式采购进货，也可以选用提前期更短但需要一定附加成本的采购进货方式。赶工状况时与正常工作相比较，显然其时间较短而成本较高。时间成本法的运用在于总产品完成时间减少一个单位时间，观察获利价值之间的差异分析。
(四)程序评估技术和关键路径法
程序评估技术(Program evaluation and review technique，PERT)最早是由美国海军在进行北极星潜艇项目的研发时发展起来的。应用PERT技术使得原先估计的北极星潜艇的研发时间缩短了两年。简单地说，PERT是利用网络分析制订计划，并对计划进行评估的一种技术方法。它能协调整个项目的各道作业工序，合理安排人力物力、时间和经费，加速项目的完成。其目标是评估出在如期完工前提下的瓶颈作业，并对瓶颈作业对项目的影响做出评估。
关键路径法(Critical Path Method，CPM)是用来判定一个项目中各个作业活动的最早或最迟开始和结束时间的一种方法。CPM法的关键是计算总时差，这样可决定哪一活动有最小时间弹性。CPM所得结果就是通过项目的计划及控制网络图，寻找出一条关键路径，并用节点与箭头表示活动及实施顺序。从项目启动开始，关键路径上任何一项作业的滞后，结果都会导致整个项目无法按期完成。由于关键路径上的这些作业活动对项目最为重要，所以关键路径上的作业活动在整个项目的资源分配和管理上应该享有最高优先。
PERT与CPM的差异在于：CPM假定作业时间为事先确定，例如通常假定使用公路运输采购进货的时间为确定的2天；CPM对时间及成本给予同等重视，对每个作业都建立时间成本曲线。联合使用PERT-CPM能够用以评估项目的资源与绩效的取舍，以及评估计划发生偏离时对产出日程的影响。
三、可控提前期的采购决策程序
根据前辈学者们对采购产品的研究文献可知，企业在零配件采购选择时必须考虑的五项最重要因素是产品、价格、数量、时间、质量。在MRP采购中，借助于物料清单表，通过汇总累加产品下层的所有零配件数量和成本单价，就能准确计算出该产品的成本和需求哪些零配件，以及确定需求的零配件数量和时间。在考量零配件验收合格率的情况下，质量因素也得到了体现。传统的MRP采购零配件的选择方式，其采购提前期设置为固定的常数，在市场上存在多个供应商且其价格有所不同的情况下，往往是考虑选择那些在一定采购批量和质量合格率的情况下，总交易成本价格最低的供应商。[4](P162)
但在传统零配件采购方案的选择方法中，主要点是追求零配件的采购价格最低，而采购提前期的时间长短变化对成本的影响，由于提前期被设为常数，其影响被忽略了。但在现实工作中，如果零配件的采购提前期较长，企业会因长时间的等待零配件而影响生产，甚至导致不能按时向客户交货。这种情况下，即使增加成本，也应该选择一些方式方法来加速赶工以完成产品项目。所以，本文在研究中引入了时间成本法，综合考虑采购和生产提前期、赶工加班成本、产品总完成时间等作为选择最佳采购零配件的基准。当然，这里只考虑成本增量低于利润增量的情况，否则企业就无必要安排赶工生产了。
依据以上考虑因素，选择最佳零配件采购方案的程序应如图1所示。
图1 最佳零配件采购方案
如果设“缩短单位工时所需增加成本”=“赶工所需增加的成本”与“赶工所缩短工时的比值”，而“成本获利率”=“赶工缩短工时所创造效益”与“赶工所增加成本”的比值，则在采用时间成本法及考虑成本获利率情况下，通过对所有零配件供应方式方法进行对比选择并作成本获利率评估的程序下，当整个遍历过程进行到总完工时间再不能进一步缩短单位时间时的零配件采购方案是最佳选择方案。
由图1的程序中可见，要做到更好地进行零配件采购方案抉择，应该先了解产品的零配件结构，运用物料清单逐层展开，再依据各个零配件中的提前期和相应成本参数来决策如何获取。程序中使用了项目管理中的关键路径法展开产品采购全程的时间与线路，使用时间成本法探讨了在可接受的成本增加基础上，缩短采购提前期以进行赶工的工作模式。由以上技术方法作为采购方案选择的判断工具，来对采购方案深入研究分析，并作出最恰当的采购零配件的方案选择。其主要程序如下。
(一)构建准确的物料清单
程序的第一步，需要把通过技术设计和现场测试所确定的产品各层级的关联关系及其数量比例、物料采购成本、作业时间、验收合格率等，以及可实施的几种不同采购方式方法下的采购提前期和附加成本等输入物料清单。应注意，零配件的实际成本应该是综合考虑了采购成本、运费、进货检验成本、税费、保险费和质量合格率等诸因素的。一些企业，包括笔者工作过的三洋冷柜公司为了让某个零配件能同时由多个供应商供货，在其物料清单中会同时设置多个供应商及其供货比例。[5](P850)在本研究中，创造性地把物料清单中某个零配件的提前期和成本设置为多个，以对应在采取不同采购方案下(从不同供应商采购、不同运输方式、加班赶工验收进货等)，正常采购和赶工采购所需的提前期和相应成本。这样就能在进行采购决策时通过比对不同方式下的提前期时间和成本以进行抉择。
(二)应用最小成本法来寻找需采购零配件的初始选择方案
使用传统的最小成本法来进行采购零配件的初步选择。此步骤的具体实施过程，可以依据物料清单遍历寻找出构成该产品所需采购的所有零配件，计算出每个零配件各种不同的实际成本。该零配件实际成本由其单位采购成本乘上该方案是否成立因子，再除以该零配件的质量验收合格率来得到，从中选择成本最小的零配件构成最佳采购选择方案。某零配件的实际采购成本
可表示如下：
汇总物料清单可得到一个产品所需的所有零配件的需求汇总时间和数量。其遍历算法只需用下列语句就能实现：
1、创建“临时”表，用于保存物料清单中各层的分解数据；创建“汇总表”，用于保存某个零配件的汇总数据。
2、在“汇总”表中插入一条记录，其中物料代码=被查询的物料代码，需求数量=1，低层代码=被查询物料的低层代码。
3、FOR I=被查询物料的低层代码TO最大低层代码
SELECT物料代码，SUM(需求量)AS需求量，低层代码
INTO“临时”表(物料代码，需求数量，低层代码)
FROM“汇总”表
WHERE低层代码=1
GROUP BY物料代码，低层代码；
SELECT子项物料代码，父项物料需求量X配套数量AS需求量，低层代码
INTO“汇总”表(物料代码，需求数量，低层代码)
FROM物料清单，临时表
WHERE产品结构，父项物料代码=“临时”表，物料代码AND低层代码=1
(三)找出作业的关键路径
依靠物料清单中的信息分析所选择的零配件和其采购提前期关键路径。每个零配件的各种选择中所需时间较大者，即成为关键路径之一段。从物料清单中找寻和确定关键路径的具体实施作业方法。包含以下三个步骤：
1、决定路径：运用PERT/CPM方法计算出该产品的装配层级路径走向和关键路径上的作业层级。
2、选择关键路径上的零配件：应用PERT/CPM找寻各作业层级适合选择的零配件。
3、计算总采购完成时间：在关键路径上各零配件的采购提前期汇总以计算出总采购完成时间。
(四)寻找最短提前期时间的可选零配件采购方案
依据时间成本法的基本原理，先缩短提前期时间，考虑在缩短时间情况下所需增加的成本和所能产生的效益，而成本必须小于效益才合乎最佳标准。可对不同选择方案的采购提前期进行遍历累加并进行比较来判断提前期的长短。累计提前期可依据其下层子零配件累计提前期的方法计算出来，哪一条路径相加的最长时间就是累计提前期关键路径。具体算法如下：
1、从物料清单的最底层开始往上累计提前期。
2、每层各个零配件的累计提前期=本层零配件提前期+MAX(下一层各个零配件的累计提前期)。
3、在程序(三)所找到的关键路径上，重复上述计算步骤，一直计算到产品最顶层为止。
关键路径上所有需要采购的零配件的采购提前期是否小于路径上目前可行解的零配件提前期的判断标准是：如果全部大于或等于则不用改变目前选择；如果有小于目前选择的零配件提前期，则需要更改目前所选择的零配件采购方案。
实际工作中，在关键路径上出现的零配件也可能在其他非关键路径上出现。即在物料清单中某个零配件可能出现在多个结构位置，则非关键路径上同一零配件是否要跟随关键路径上的零配件同步作采购方案的调整，则应该根据采购量进行区分：如果非关键路径上的零配件采购量大于或等于经济订货批量，则非关键路径上的该零配件采购保留原先的采购方案；如果采购量较小，则与关键路径上的同一零配件统一调整采购方案。
(五)用成本获利率分析选择的零配件采购方案是否符合利益
由程序(四)可以找出多个采购提前期比现有零配件采购方案的时间更短的方案。当然不同的采购提前期缩短也需要不同的附加成本，该如何选择呢？毕竞只能选择一个采购方案，如何选出最优解？这里应用时间成本法的原理，先判断选用该零配件的某个采购方案所减少每单位总采购完成时间和其附加成本需增加多少，并与目前可行解的零配件采购方案作比较。比较中所用的“每单位时间的成本差异”应等于“附加成本的增加绝对值”除以“新采购方案所缩短的时间”。而成本获利率(CBR)则是由因赶工而缩短时间所获得的效益B与赶工所需增加成本Cg之间的比值。可写成成本获利率公式如下：
CBR值应该大于或等于1，是指额外增加的成本必须比更换采购方案后所能获得的效益小，如此才有必要加班赶工。如果成本大于效益，则除非该项目因某种原因必须在某个期限前完成，否则就没有加班赶工的经济必要性。而这种情况下只有不计开销全力以赴完成项目，就无须特别考虑了。在发现某个新的采购方案其成本获利率大于或等于1后，重新计算该零配件的实际成本、赶工成本和赶工可获效益，并记录入堆栈。用新方案值替换当前方案值，然后回到程序(二)去寻找下一个可行的、成本获利率更高的采购方案。
在以遍历算法遍历物料清单比较找出成本获利率最大的零配件采购方案后，退出遍历循环比较分析，以堆栈储存的当前方案为最佳采购方案。
四、研究结论与展望
本文基于已使用MRPII进行管理的组装型产品，对其零配件的采购提出了一种兼顾成本、可控提前期时间与质量的采购决策判别程序。认为采购提前期在目前的科技发展和物流水平的情况下，已经成为一个企业可控的变量，在需要加快采购或生产过程时，可以通过少量的、可接受的附加成本增加来达到缩短采购提前期或是按期向客户交货的目的。对于企业的决策者来说，认识到这一点，对于企业的运作管理极为重要。
采购提前期在现实工作中往往与所购买数量相关，且采购牵涉到诸多方面：众多的供应商、物流企业、人和设备等等。确切的实际采购提前期是无法事前预知的，但在环境因素基本稳定的情况下，采购提前期应该符合正态分布，这有待进一步地深入研究。
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