第 2 章 相关理论研究概述
2.1 生产计划与管理理论。
生产计划具有两重含义：（1）计划工作，是一个企业或者组织根据自身条件和所处的外在环境，制定出来的在未来时间内要完成的企业任务以及相应的方法途径；（2）计划形式，如何对企业或者组织在未来时间内完成任务的过程中将行动方向、方式安排表述出来，一般情况下，计划形式是以文字或者指标的形式表达。[15]
不论出于哪种含义，生产计划都是根据社会需求与企业自身能力，通过对计划的制定、执行和监督，明确企业在未来一段时间内的工作目标，有效组织企业自身的各种资源，协调企业内各项生产活动，以达到获得最佳经济和社会效益的目的。
生产计划制定与管理就是要准确的做到在确定的时间完成特定的生产目标。
所以，应该系统地分析和考虑生产计划的制定和管理的每一层次，在尽可能降低库存的情况下，为市场提供高性能的产品。
生产管理的主要内容包括生产计划与管理。根据市场需求和客户订单的预测，从自身生产资源（例如人员、设备和原材料）开始，到为了更加经济地满足有预测和接受客户订单所决定的生产时间和数量而进行的生产方式的设计的过程叫做生产计划[16].生产计划不仅是生产过程中各生产部门必须执行的依据，也是企业实行控制的标准，是生产管理的首要职能所在。人们根据企业生产活动的复杂性，将生产计划分成：期间生产计划、月度生产计划和日程生产计划。[17]
生产计划也有较为更加详细的分类：现将计划分为战略性计划和战术性计划，然后将战术性计划分为全局性计划、生产过程计划和生产作业计划。[18]
2.1.1 生产计划制定研究
简单地的说，生产计划就是决定什么时间在什么单位，有谁来做，做多少。
其包括两方面的内涵[19]:一方面是为了满足客户的三要素"交货期（Delivery）、品质（Quality）、成本（Cost）"而做的计划；另一个是为了使企业获利，对生产三要素""的准备、分配以及使用而做的安排。
计划按照不同的层次可分为：战略计划、经营计划和生产计划。一个企业都必须有一个基于自身条件制定的总战略计划。一个企业的总战略计划规定了整个企业的发展目标和方向，企业的一切生产经营活动都是以此为依据进行，企业所有的经营计划和生产计划都是以战略计划为基础根据进行的。
在一个企业中，管理者所实行的战略将直接影响该企业相对竞争对手[21].
战略就是企业管理者为了达成一项或几项企业目标而采取的行动。管理者在战略决策过程中具有关键地位。可以说在任何企业中，企业中管理者的执行其战略职能水平是该企业能否成功的关键。企业战略管理者可分成三种：公司层管理者、业务层管理者和职能层管理者。
1、公司层管理者。它包括企业中的 CEO、董事会以及其他高级管理者。这些人在企业决策过程中拥有最高权力。公司层管理者在其他管理者的帮助下负责制定企业的战略计划，定义公司的总体生产目标与发展方面，平衡企业内部制造资源，实现对整个公司进行统一领导。
2、业务层管理者。这些管理者的任务就是将公司的生产目标与方向转变成具体的业务战略。
3、职能层管理者。它的职能工作就是实现公司层管理者或者业务管理者的具体业务内容。
生产计划的编制一般分为以下几个步骤：
1、熟悉企业自身生产状况以及市场基本需求信息。
2、将自身生产状况和外部市场信息综合考虑分析，制定出初步生产计划指标。
3、综合企业情况，平衡企业生产，确定生产计划指标。
4、组织生产，实施生产作业目标。
为了使计划具有更高的合理性和可操作性，应将以下几点考虑到计划编制的过程中：
1、将可能多地收集不同方面的资料，掌握企业生产现状，了解企业自身实际生产能力，为计划的编制提高可靠的依据。
2、做好市场预测。在市场经济条件下，制定出切实可行的生产计划的唯一途径就是准确掌握产品的市场供求关系，只有这样企业的产品才能适销对路。
3、进行预测与实际情况综合平衡。企业生产不能盲从，应从市场需求与企业实际生产能力综合考虑，合理安排企业生产。
2.1.2 生产计划管理的研究
生产计划管理能够保证企业生产经营活动绩效持续增效，有效解决企业生产中出现的各种问题，有效地保证生产计划顺利进行。生产计划管理的定义可分为狭义定义和广义定义[22]:狭义的生产计划管理是指对企业中产品的具体生产过程进行的管理，其中包括生产计划的确定与执行、生产能力的校验、生产过程的协调和沟通等；但广义的生产计划管理则是以企业中生产系统为管理对象，涉及到生产相关的全面的管理工作。生产计划管理体系与其他计划的关系。
生产计划管理的目的是对生产计划的制定与执行情况进行跟踪、监督、调整等。生产计划管理基本控制大的内容包括：工艺流程的控制、生产进度的安排、生产指令的下达、生产进度控制[15].在生产计划的各个层次都包括计划控制，例如物料的需求计划、产能的需求计划等。上海交通大学潘尔顺教授在《企业资源计划》中指出，任何制造企业都应该有计划和管理，包括产品市场预测，制定生产计划以及设备管理和物料采购计划等等[23].整个生计划管理中，生产计划是首要环节，是计划执行与管理先决因素。
生产计划的制定与管理的目的是精确地做到"在正确的时间，提供正确的物料、提供正确的产品".因此，要系统的分析考虑、分析生产计划制定与管理中的每一层次，做到以最低的库存，快速响应市场，为顾客提供高质量的产品。
生产计划管理是在企业生产管理体系中占据着重要的地位，直接影响企业的经营能否取的成功和能否为市场提供高质量的产品。为了达到增强企业竞争力与市场应变能力、引导和开发市场的潜在需求，企业应当加强生产计划管理。
在市场经济环境下，生产计划管理具有以下特点[24]:
1、具有显着的价值性。随着计划经济体制向市场经济体制的转变，企业生产的目的已经由保证供给性生产转变成为满足市场需求的生产。近年随着经济的发展，市场需求也在发生的日新月异的变化，现有的产品已经满足不了市场更高层次的需求，对企业产品无论质量还是数量提出了更高的要求。这种趋势促使企业要时刻紧密关注市场需求变化，不断调整自我生产，提高产品质量，增加产品种类，保证企业在市场中的地位。
2、具有宏观性和战略性特点。在市场经济环境中，企业满足市场，力求获得最大利益无可厚非，但也不能将企业长期利益与环境保护等问题忽视，应该将自身综合经济效益放在企业发展的首要位置，切忌盲目追求市场，要合理制定适合自己的生产计划。
生产计划对企业组织生产、提高经济效益的重要作用表现为：
1、生产计划是企业所有生产管理活动的依据，协调、统一企业中生产活动和人员，促进企业生产有序、高效的进行。
2、促进企业稳步地、高效地生产。稳步、高效的生产是企业实现生产目标的唯一途径，能够有效的提高企业生产效率、确保产品质量、降低企业生产成本、促进安全生产的重要方法。
3、生产计划是联系产、销、供、运等日常管理活动的纽带，将企业中日常管理工作高效地联系在一起。
2.2 生产能力理论研究。
生产能力是生产计划的基础，只有熟悉掌握了企业自身生产能力，才能制定出符合企业的生产计划。
生产能力[24]是指企业在已制定的计划期内，以能够参与生产的全部固定资源为基础，在现有的组织生产技术，所能生产的产品数量或者能够处理的原材料数量。
生产能力可分为三种[25]:第一，设计能力，是指企业对市场潜在的产品设计开发能力；第二，查定能力，是指企业重新调查核定的生产能力；第三，现实能力，是企业实际现有的生产能力水平。
生产能力不仅能够反映企业具备的加工能力，也能反映企业的生产规模，企业中每位管理者必须熟知企业的生产能力是否与市场需求相平衡，当需求旺盛时，应增加生产能力，反之，就要缩小生产规模，避免产能过剩[26].计划能力的大小也决定了企业当前生产规模，当生产计划量与生产能力不匹配时，利用生产能力的不确定性，对生产能力做一定范围的调整，以满足客户的需求。
对生产能力的计算大体上可分为以下三种方式[27]:
1、机器设备的生产能力M=FSPF 表示在计划期内单台设备的有效时间（单位：小时）S 表示设备的数量（单位：台）P 表示单位时间的产量定额（单位：件）2、作业场地的生产能力M=FA/atF 表示生产面积的有效利用时间总数（单位：小时）A 表示生产数量（单位：平方米）a 表示制造单位产品所需的生产面积（单位：平方米/台或件）t 表示制造单位产品所需的时间（单位：小时/件）3、作业场地的生产能力M=FN/tF 表示每个工人的有效工作时间（单位：时间）N 表示工人数量（单位：位）t 表示制造单位产品所需时间（单位：小时/件）为了能够正确掌握企业大到全企业、小到生产线、生产单元的生产能力，进而获得最接近企业实际情况的生产能力值，就必须进行生产能力分析。生产能力分析对于企业的作用可从以下两方面体现出来：（1）平衡生产能力与生产负荷，有效提高整个企业的运行效率；（2）及时、高效地发现企业生产过程中的瓶颈环节，采用有效的瓶颈解决方法，提高企业生产效率。
通过生产能力分析结果与实际产能比较，及时调整企业生产：如果理论分析生产能力与实际生产能力值大，可能会出现生产计划不能按时完成，导致交货延迟，客户满意度降低，甚至降低市场占有率；相反，又会出现企业生产设备利用率低，本该完成的计划被耽误。
影响生产能力的因素很多，主要有以下几个方面[28]:
1、制造因素。
制造因素主要包括企业厂区、设备布置、生产作业方式、生产瓶颈信息等。
科学、合理的厂区布置，将会缩短物料流动时间，提高物料供应效率；采用柔性制造系统（FMS）、成组技术（GT）等可以有效平衡生产；发现、消除生瓶颈，将检验或缓冲区设置在在瓶颈环节前，可以保证、提高瓶颈环节的生产能力。
2、物料因素
物料因素包括物料供应是否及时、搬运效率高低等。物料及时供应，能够缩短企业生产周期，避免生产中止，增加企业生产能力；物料搬运时间在生产周期也占据着举足轻重的比重，搬运效率越高，物流速度越快，物流时间在生产周期所占得比重就越小，生产周期也就越短，无形中提高企业生产能力。
3、质量因素。
包括成品、半成品的不良率、报废率等。不良率、报废率太高，不仅造成企业资源的浪费，还会延误订单，扰乱生产计划。
4、设备因素。
是指设备出现故障以及保养频率。对生产设备进行定期维护保养可以降低机器故障，保证正常的生产；重点保养瓶颈工序、关键工序所使用的设备进行，最大程度发挥生产能力。
5、其他方面。
包括工作环境、生产效率、准备时间等。舒适的工作环境可以提高员工的生产效率，降低废品率；准备时间短，生产时间比例就会增加。
2.3 物料清单。
产品是任何一个企业的核心，企业中所有的经营活动都是围着产品进行的，而各种不同功能的部件、零件及原材料等基本物料有序地组成产品[29].产品结构树可以形象地描述产品中各种零部件之间的关系。
BOM 是企业信息系统的基础，可以将物料集成以报表的方式来表达。从一个完整的、准确的物料清单，可以了解企业产品的生产路程，有效进行相关业务，明确建立并顺利地进行产品的生产制造过程[30].因此，研究产品基础数据、物料清单以及产品结构树高效的生成至关重要。
2.3.1 物料清单（BOM）定义及数据结构特点
1、BOM 定义。
所在系统不同，BOM 的含义具有一定的差异：在 CAD 系统中，BOM 描述了产品中零部件之间的结构关系以及数量关系[31];但在 CAPP 系统中，它主要是计划文件或者指导生产文件，包括加工工序、工装材料等信息。
为了满足本系统计算的需要，在逆向 MRP 计算的输入中，BOM 表示生产某种产品所需要的所有物料的属性，以及物料之间的从属和数量关系。因此生产制造部门用以存储产品结构的物料信息是本文研究 BOM 的重点。
本文以产品结构树的形式直观地表现对 BOM 的处理，如 2-3 所示。企业产品为树中的根节点，其他节点代表该产品中的部件和零件。它按层次关系显示出产品的所有结构，使产品与其下属零部件关系之间的关系清晰明产品 A 是由 2 个 B、3 个 C 和 1 个 D 组成，而部件 B又由 1 个 E 和 2 个 F 组成，部件 C 由 2 个 G 和 1 个 B 组成，以此类推，产品的结构可以更加复杂。
2、 BOM 中数据的结构特点。
BOM 主要描述产品中各零部件之间的加工装配关系、产品及零部件之间的层次和数量关系、零部件自身属性信息等属性信息。通常 BOM 具有以下结构特点:
1）、鲜明的层次性。零部件在 BOM 中的只存在从属关系，即装配与被装配的关系。
2）、复杂性。制造企业中，产品的 BOM 通常包括成千上万的零件，数据数量庞大，数据关系复杂。
3）、多联性。通常一个部件需要多个零件装配组成，一个零件存在多个部件的装配结构中。
4）、动态性。企业产品不是一成不变的，当企业产品结构变化，与之相应的BOM 就会改变。
2.3.2BOM 中的物料编码研究
1、编码意义。
物料编码是将物料的基本属性值（如名称、规格等信息）以简单的符号、数字或者字母来表达的方法，但这种方法具有一定规律[32].如果一个企业涉及到的物料种类很多时，不进行物料编码，管理起来会相当混乱。物料编码的具体意义主要表现在以下两个方面：
1）、有利于提供正确的物料信息。不同的生产到投入使用的过程中要经历繁多过程不同，农机制造过程中所涉及物料无论种类还是数量都很巨大，使用物料编码，每种物料只有一个编码，提高物料管理效。？
2）、有利于企业的信息化管理。伴随着市场竞争的越演越烈，企业进行信息化建设已是大势所趋，采用统一、科学的物料编码后，可将物料信息导入数据库，可快速、便捷地对物料信息进行查找和修改。
2、编码原则。
物料编码应遵循以下几种原则：
1）、简单性原则。进行物料编码是将繁杂的物料管理简单化，复杂的物料编码不仅达不到这个目的，还会带来意想不到弊端。因此物料编码在满足自身分类与扩展的前提下越简越好。
2）、完整性原则。对物料分配编码时，应确保所有的物料都有属于自己的编码，新增的物料，也要给予相应的新的编码。
3）、一一对应性。在企业中一种物料只能有一个物料编码并且一个物料编码只能代表一种物料，也就说，物料编码具有单一、唯一性。
4）、一贯性原则。物料编码的制定必须要有一个统一的规则，为了避免物料编码的混乱，编制物料编码是要严格按照这个规则执行。
5）、有足够数量原则。为了能够很好地代表现有和将来可能出现的所有物料信息， 要保证使用的符号、字母以及数字能够组合出足够的编码。如果没有足够的数量，可能出现对新增物料无号可编的情况，这样就不能达到方便物料管理系的初衷。
3、物料的分类方法。
物料的分类方法多种，但可从以下四个方面对物料进行分类：
1）、按物料的价值可将物料分为：A 类、B 类和 C 类。
2）、按物料在产品生产过程中存在的状态分为：原材料、半成品和成品。
3、按物料需求的相关性可分为独立需求物料和相关需求物料。独立需求是根据市场预测决定的，与其他物料的需求没有直接关系。例如，通过市场预测，某农机年需求量为 1 万辆，这 1 万辆就是独立需求。相关需求则是在独立需求确定后，根据产品结构计算出的其他物料需求。例如，2 千辆摩托车，需要 2 千台发动机，4 千个轮胎。
2.3.3BOM 组织结构与构造方法研究。
在产品制造过程中，人们往往关心产品由哪些物料组成以及这些物料的结构和数量关系。可是，产品的复杂化与多样化使得父部件与之零件之间已不再是传统的一对多或者多对一，而是出现了多对多的现象，即父部件通常由许多子部件装配而成，而且许多通用零部件又被多种产品、部件使用。
1、BOM 组织结构。
BOM 必须具备某种合理的组织形式，以达到方便计算机管理与处理的目的，以满足系统的其他模块对物料清单的使用。将产品结构信息输入数据库，不仅可以对其进行查询，还应根据客户的不同需求，表达出不同的组织结构。以图 2-4产品 A 为例。
（1）、单级展开 BOM.
该 BOM 结构显示某装配件所使用的所有零部件，要完整表达出一个产品结构需要多个该 BOM 结构。单级展开 BOM 的具体表现形式很常见，例如许多企业（特别是产品中零部件数量繁多的制造企业）的分组明细表[38].
单层展开 BOM 具有以下优点：
1）、BOM 结构简单，更加简单。在单层 BOM 中，相同关系只记录一次，一处更改其他相应的地方也随之更改。
2）、数据冗余小。从产品描述的数据量来看，单层 BOM 数据量很小。节省存储空间。
但单层 BOM 也具有以下缺点：
1）、对 BOM 信息的准确性要求高。由相同部件在单层 BOM 中只需记录一次，如果错误定义某个部件，就会导致所有和这个部件有关的产品结构是错误的。
2）、单层 BOM 中的存储是二维的"单父-单子"的数据，必须要用递归程序才能形象地的显示产品结构，但这种分解效率低，影响系统的性能。
（2）、多层展开 BOM.
该 BOM 结构记录某装配件使用的所有子零部件，详细地记录了产品的结构信息。凡是用于不同的产品的零部件即使是相同的就要记录一次。因此，一个复杂结构的产品只需要一个多级展开 BOM 就能完成的表示出来。表 2-2 为产品 A的多级展开结构。
使用多级展开 BOM,产品之间的数据没有交叉，因此维护简单方便；多层BOM 结构在产品结构分解过程中程序需求不高，只需要根据产品查出需要制造和采购物料的编码和数量即可，效率较高。但是多层 BOM 结构不灵活，扩展性差。
（3）、汇总展开 BOM.
汇总展开 BOM 也叫综合 BOM.它则将最终产品的所有物料的总和数量表达出来。并不像其他 BOM 结构那样表达出每个上层物料的零件数量，而是一个最终产品所需的各种零部件的总数。汇总展开 BOM 的作用主要体现在可以快速计算出完成一定数量产品的总物料需求。
（4）、矩阵式 BOM.
矩阵式 BOM 是通过对使用大量通用零件的产品进行数据合并后得到的。在包含许多通用零件的产品中，要知道某一物料在哪些产品中使用，数量是多少，可通过多层次横向计算进行查询。但是它没有定义出产品制造的方法，也没有指出零部件之间的层次关系，所以，不能指导多层机构产品的制造。
（5）、模块化 BOM.
模块化 BOM 是通过将功能相同或相近的零部件以模块化的形式表现出来，这种 BOM 结构适用于由许多通用零件制造成的并且有多种组合的复杂产品，特别在汽车制造行业中。采用模块化 BOM 可解决因在计算机为每一种产品存储一个独立 BOM 而产生文记录的存储和维护费用大的问题。
2、BOM 中包含的数据信息。
正如前面所讲，产品结构存储在 BOM 中。本文中 BOM 信息包含两个的基本数据：物料数据和产品结构数据。
（1）、物料数据。包含了很大的含义。例如，某农机企业使用 MRP 系统进行管理，那该企业在农机制造过程所用到的一切原材料都称为物料。虽然物料在不同系统有着不同的定义，但物料至少分为采购物料和制造物料两种类型。
采购物料是指供应商提供的物料。同样一种物料，只有从供应商买来的才能称为采购物料；单只有在企业生产过程的产生的新的才叫物料制造物料。制造物料根据在企业生产过程中状态的不同又可分为三种：初始制造物料、中间制造物料和最终制造物料。初始制造物料是指以原材料为基础的企业投入技术与人工而产生的物料，在企业中通产称之为原材料或者零件，例如采购来的钢管，通过切割，形成各种尺寸的材料；中间制造物料是指采购的物料与初始物料组装并加工而生产的物料；以采购物料、初始制造物料和中间制造物料为基础，通过投入人工、技术形成的制造物料才成为最终制造物料是，在本文中称为最终成品。由此可以看出，一个工厂中的零件、部件、原材料、甚至是成品都是该企业的制造物料。
在本文系统中，制造物料所包含的物料自身属性信息是通过物料基础数据文件来存储，是企业生产不可或缺的重要数据。BOM 中物料数据不仅仅包含物料基本信息，还应包括物料自身制造工艺信息，所以，物料的基本信息应该包含该企业所制造的成品以及涉及到的零部件的工艺情况。企业采购物料后对其进行各种加工，然后以新物料的实行出现，在这个过程中，包括了企业内部各个部门的生产活动，因此物料基础数据文件也贯穿了企业中各部门的具体的生产活动。
物料基础文件数据表中所包括的字段应该至少包括以下信息：物料编码、物料名称、设计图号、规格单位、物料类型、物料来源、最小订货批量、物料提前期、安全库存、是否独立需求、物料等级等，数据表的详细设计将在第五章详细介绍。
（2）、产品结构数据。作为产品结构树构建的核心数据，产品结构信息表达了产品和下属零部件的之间的装配层次关系。通常产品结构数据存储于零部件明细表中。
3、BOM 构造过程考虑的问题。
正如上述分析，作为企业中所有部门的关系纽带，BOM 是本系统中重要的基础数据，BOM 结构的好坏，将直接影响系统的处理效率和使用效果。因此灵活的构造 BOM 是十分重要的。
在本文中，BOM 的结构主要考虑一下几个方面：
（1）、在 BOM 的，物料编码是唯一的。对于同一个物料，它的编码有且只有一个，无论它出现在哪些部件中，都要具有一个相同的编码。
（2）、BOM 中的零部件的层次关系要反映真事的装配过程。
（3）、在本文中，BOM 结构设计的主要目的是能购高效地显示产品结构和进行逆向物料需求计算。因此为了满足系统不同功能模块应用需求，获取零件的不同信息，应该合理设计 BOM 中每个物料信息的数据信息。
2.4 本章小结。
本章针对生产计划在企业生产制造过程中的作用与应用，对企业生产计划制定与管理进行概述，阐述有关生产能力与 BOM 相关理论，为后面农机生产企业计划管理系统中计划制定、管理以及系统中 BOM 结构设计做准备。其中，从定义与作用介绍了生产计划与计划管理。然后，介绍了生产能力的基本计算方法与影响因素。最后，介绍了 BOM 中包含的数据信息、BOM 组织结构与考虑的信息，系统中数据库设计做铺垫。
