自主框架計算機系統(tǒng)應(yīng)用于裝配制造之日起，材料需求計劃（MRP）功能一直支持制造過程，既可以作為獨立的“引擎”，也可以作為更廣泛的企業(yè)的組成部分。資源規(guī)劃（ERP）解決方案。MRP的目的非常簡單：為材料下訂單，使其具有足夠的準(zhǔn)備時間，以便材料及時到達(dá)工廠以滿足其消耗要求。即使在今天，隨著MRP和ERP功能跟隨計算趨勢并開始遷移到云中，一個基本問題是，這些仍然是在當(dāng)今現(xiàn)代工業(yè)4.0驅(qū)動的工廠中使用的正確工具，或者這些是否需要發(fā)展，加強，甚至更換，以滿足更極端的操作靈活性要求，以及應(yīng)對市場上不穩(wěn)定的材料可用性。當(dāng)然，似乎沒有幫助，它們的相關(guān)性正在下降。作為數(shù)字工廠的一部分引入的新工具的集成是否可能成為MRP和ERP的新生命？
MRP在現(xiàn)代工廠中獨立工作的能力
對于許多人來說，必須處理材料短缺和供應(yīng)問題的挫敗感始于MRP明顯未能達(dá)到目標(biāo)。公平地說，MRP預(yù)期工作的環(huán)境近來發(fā)生了顯著變化。要了解最近變化的影響，可以檢查使MRP有效運作所需的三個關(guān)鍵因素：
有關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)和數(shù)量的信息主要來自ERP流程。ERP的傳統(tǒng)方法是查看長期銷售預(yù)測，并從中創(chuàng)建滿足此類需求的工廠計劃，確保工廠和客戶之間產(chǎn)品分銷鏈中的每個節(jié)點都得到充分保持。隨時放養(yǎng)。ERP計算是嚴(yán)格的，但往往反映銷售組織的主觀數(shù)據(jù)，因為它們預(yù)測每種產(chǎn)品的可能銷售。當(dāng)產(chǎn)品的生命周期相對較長時，大多數(shù)產(chǎn)品將體驗到穩(wěn)定的客戶需求，這些需求可以通過營銷促銷輕松引導(dǎo)和影響。生命周期中要求更高的領(lǐng)域是新產(chǎn)品推出，需要在整個分銷鏈中建立新產(chǎn)品的庫存，基于對潛在需求的預(yù)期，以及產(chǎn)品的壽命終止，產(chǎn)品的庫存需要在不需要的情況下“沖洗”過度貼現(xiàn)。由于長期穩(wěn)定的需求，工廠認(rèn)為預(yù)測和實際交付要求之間的差異很小，主要關(guān)注的是質(zhì)量問題，因為它代表了按時交付的最主要威脅。
然而，對于大多數(shù)裝配制造領(lǐng)域而言，制造具有長壽命周期的產(chǎn)品的這種條件代表了制造業(yè)的“黃金時代”，由于電子市場中競爭的全球性質(zhì)開始侵蝕利潤，因此現(xiàn)在幾乎消失了。隨著技術(shù)發(fā)展的加速，需要更快，更頻繁地以更低的成本將新的和更多樣化的產(chǎn)品引入市場以應(yīng)對競爭。分銷鏈被立即確定為此活動的主要威脅，因為在許多情況下與產(chǎn)品分配相關(guān)的成本超過了實際制造成本。通過在配送鏈中擁有大量成品以及相關(guān)的存儲和物流成本來實現(xiàn)純粹的投資是一種簡單但不舒服的計算。
此外，隨著越來越多的產(chǎn)品和變體進(jìn)入市場，產(chǎn)品生命周期顯著減少。新產(chǎn)品引入和壽命終止之間的穩(wěn)態(tài)需求期迅速減少，并且在某些情況下完全消失，導(dǎo)致需求波動程度更高。然后，分銷鏈中股票價格下降的成本對整個業(yè)務(wù)來說變得非常重要。這種趨勢的影響是大幅減少整個分銷鏈中的成品數(shù)量，使其盡可能精益。對于工廠來說，這已經(jīng)變得越來越重要，因為在分銷鏈中緩沖庫存減少，市場需求的波動性對工廠計劃產(chǎn)生直接影響，在需要較小批量的產(chǎn)品數(shù)量方面，導(dǎo)致產(chǎn)品組合逐步增加。這對工廠生產(chǎn)率的影響反過來顯著，對于揮發(fā)性短生命周期產(chǎn)品，長生命周期產(chǎn)品的連續(xù)生產(chǎn)通常可達(dá)到80％或更高，大幅降低到20-40％甚至更低。因此，大規(guī)模生產(chǎn)導(dǎo)向的ERP和MRP受到挑戰(zhàn)，這僅僅是因為他們意識到分銷鏈中的成本會導(dǎo)致任何長期承諾的減少。對于揮發(fā)性短生命周期產(chǎn)品，對于持續(xù)生產(chǎn)的長壽命產(chǎn)品，通常可實現(xiàn)的總生產(chǎn)率水平為80％或更高，被削減至20-40％甚至更低。因此，大規(guī)模生產(chǎn)導(dǎo)向的ERP和MRP受到挑戰(zhàn)，這僅僅是因為他們意識到分銷鏈中的成本會導(dǎo)致任何長期承諾的減少。對于揮發(fā)性短生命周期產(chǎn)品，對于持續(xù)生產(chǎn)的長壽命產(chǎn)品，通常可實現(xiàn)的總生產(chǎn)率水平為80％或更高，被削減至20-40％甚至更低。因此，大規(guī)模生產(chǎn)導(dǎo)向的ERP和MRP受到挑戰(zhàn)，這僅僅是因為他們意識到分銷鏈中的成本會導(dǎo)致任何長期承諾的減少。
這一趨勢現(xiàn)在已經(jīng)到位，觸發(fā)了工業(yè)4.0的創(chuàng)建，工業(yè)4.0認(rèn)識到需要采用全新的方法來實現(xiàn)制造，以滿足短期的產(chǎn)品生命周期和客戶需求模式的變化。工業(yè)4.0支持客戶需求與工廠供應(yīng)的緊密結(jié)合，許多人認(rèn)為這有利于靠近客戶的生產(chǎn)運營。這對于近年來普遍存在的本土低成本遠(yuǎn)程制造模型來說是不利的。工業(yè)4.0已被視為扭轉(zhuǎn)偏遠(yuǎn)制造趨勢，在主要西方國家創(chuàng)造制造業(yè)就業(yè)和經(jīng)濟(jì)價值的途徑。這種潛力為制造業(yè)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者改變工業(yè)4.0創(chuàng)造了強大的動力，無論采取何種形式。在工廠和客戶之間幾乎沒有緩沖庫存，并且在許多情況下直接運輸，實現(xiàn)了管理人員工業(yè)4.0工廠需要像“按訂單生產(chǎn)”一樣運行，但當(dāng)然，“批量生產(chǎn)”效率”。這種情況超出了傳統(tǒng)ERP的范圍。
MRP的下一個挑戰(zhàn)是了解工廠中存在的材料。應(yīng)始終將這些材料中的每一種都計入并分配給各種先前計劃的產(chǎn)品和工作訂單。然而，越來越多的是出現(xiàn)“內(nèi)部”材料短缺，即ERP期望材料可用的情況，但事實上，它們無法在物理上定位。這種情況引發(fā)的直接行動是增加工廠可用的材料數(shù)量，以確保始終有足夠的材料，以免導(dǎo)致生產(chǎn)執(zhí)行停止，從而影響產(chǎn)品的交付給客戶。然而，這種材料膨脹只會延遲內(nèi)部短缺的發(fā)生。
由于內(nèi)部短缺繼續(xù)發(fā)生，分配給其他工作訂單的材料通常會被“竊取”以保持生產(chǎn)線運行，這只會導(dǎo)致其他地區(qū)的生產(chǎn)不足。在許多情況下，采取了極端措施，以確保倉庫和車間的材料不會被誤用，并建立網(wǎng)箱和安全檢查站。最終，需要以完整庫存計數(shù)的形式重置內(nèi)部物料流程。這需要定期進(jìn)行，具體取決于問題的嚴(yán)重程度以及所需的其他材料的投資限制或可用性。在大多數(shù)情況下，完整的庫存需要兩到三天才能完成，每個計數(shù)的成本代表工廠總生產(chǎn)力損失1％。在實踐中，每年必須進(jìn)行一次或兩次庫存計數(shù)。由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)顯示，ERP所擁有的材料已經(jīng)被移動到或位于車間，因此顯然缺乏可見性。
例如，一個相當(dāng)大的裝配制造業(yè)務(wù)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)他們有100萬美元的股票在ERP中列出，但它實際上并沒有出現(xiàn)在工廠，但與此同時，在該工廠發(fā)現(xiàn)了價值300,000美元的過時庫存。 ERP沒有記錄的工廠。問題的根源在于ERP將材料以“推動”材料的形式分配給生產(chǎn)，作為材料包。
套件通常包括完成每個工作訂單所需的所有材料，無論是每臺機器還是整條生產(chǎn)線。SMT材料的性質(zhì)是它們以散裝卷軸或其他載體供應(yīng)，每個載體上有1,000到10,000個零件。這些供應(yīng)形式是由于元件尺寸小，大批量生產(chǎn)所需的大量以及SMT貼片機的運行速度而產(chǎn)生的。當(dāng)考慮較小的批量時，很可能幾乎每個套件中的每種材料都會產(chǎn)生，所供應(yīng)的材料數(shù)量將大大超過所需的數(shù)量。典型的批量可以是200件產(chǎn)品，每件產(chǎn)品只需要一件材料，來自卷軸，其中有數(shù)千件過量供應(yīng)。另外一個問題，當(dāng)卷軸設(shè)置在饋線上或從饋線上移除時，會丟失一定數(shù)量的材料。在機器運行期間發(fā)生額外的材料腐蝕，特別是在制造初始產(chǎn)品時。結(jié)果是，當(dāng)工作單執(zhí)行時，實際消耗了超過所需數(shù)量的未知數(shù)量的材料。工作結(jié)束時的材料卷軸留下了未知數(shù)量的材料。計算剩余材料是耗時且侵入性的過程，需要大量的材料處理，這可能損壞材料和包裝。結(jié)果是，當(dāng)工作單執(zhí)行時，實際消耗了超過所需數(shù)量的未知數(shù)量的材料。工作結(jié)束時的材料卷軸留下了未知數(shù)量的材料。計算剩余材料是耗時且侵入性的過程，需要大量的材料處理，這可能損壞材料和包裝。結(jié)果是，當(dāng)工作單執(zhí)行時，實際消耗了超過所需數(shù)量的未知數(shù)量的材料。工作結(jié)束時的材料卷軸留下了未知數(shù)量的材料。計算剩余材料是耗時且侵入性的過程，需要大量的材料處理，這可能損壞材料和包裝。
通常情況下，計數(shù)實際上并沒有完成，即使是這樣，也很少有時間手動更新每個材料的實際使用量。機器操作員的優(yōu)先事項是使用下一個材料套件使機器在下一個工作單上運行。其結(jié)果是，在車間看不到數(shù)量未知的非托管材料的存儲量增加，而ERP則無法存儲。這個問題的嚴(yán)重程度隨著批量的減少而擴大。然而，在生產(chǎn)線附近本地保存的材料的明顯可用性是生產(chǎn)操作接受甚至鼓勵，因為這加速了它們應(yīng)對套件中意外材料短缺的能力。然而，事實是腐敗，損失，對材料的破壞不可避免地導(dǎo)致ERP記錄與物理世界之間庫存水平的不匹配增加，以及影響質(zhì)量。對于無法看到的損失，MRP根本不會訂購替換材料。
MRP的第三個挑戰(zhàn)與制造過程的靈活程度有關(guān)，包括何時需要材料以及可以采用何種替代方案。物料清單（BOM）信息源自產(chǎn)品設(shè)計。將設(shè)計數(shù)據(jù)傳輸?shù)絊MT制造的最常用的方法是以PCB圖像的圖形的形式，格式稱為Gerber，最初基于HP繪圖儀繪圖標(biāo)準(zhǔn)，以及許多其他圖表，圖片和有關(guān)組件位置，電氣節(jié)點等信息的列表。裝配過程工程團(tuán)隊必須獲取這些文檔并創(chuàng)建產(chǎn)品模型，以便他們?yōu)槊颗_機器創(chuàng)建詳細(xì)的過程說明和信息，并將手動操作用作裝配和測試過程的一部分。
由于這個漫長而復(fù)雜的程序，在將更多新產(chǎn)品引入工廠的時候，工程團(tuán)隊必須事先決定使用哪種生產(chǎn)線配置來生產(chǎn)產(chǎn)品。然后，很少有機會更改配置，甚至更改要使用的實際材料，這可能需要不同的機器配置和程序設(shè)置，具體取決于其供應(yīng)格式和物理屬性。結(jié)果是，產(chǎn)品將有效地在專用生產(chǎn)線上運行，生產(chǎn)率保持不變 – 并且根本不符合實際的客戶完成或交付要求 – 并且將使用嚴(yán)格控制的一組材料。
由于MRP背后的三個主要驅(qū)動因素受到行業(yè)趨勢的影響，因此今天工業(yè)4.0制造業(yè)的MRP，甚至ERP的前景看起來非常暗淡。由于生產(chǎn)需求正在不斷變化，MRP并不清楚何時會生產(chǎn)什么產(chǎn)品或什么時候生產(chǎn)。MRP無法查看工廠中實際的材料數(shù)量，也不知道它們的位置和分配方式。在選擇每種產(chǎn)品所用的材料方面幾乎沒有靈活性。
結(jié)果是，MRP被迫在不斷縮短的時間尺度上工作，對材料訂單的頻繁，突然和迫切需求。這反過來又推動了采購政策的削弱，包括在許多情況下從“灰色市場”購買材料。顯然，非常強烈要求對這些MRP和ERP工具進(jìn)行某種形式的增強或改變，以便他們能夠克服這些挑戰(zhàn)。
