物料齐套计算
物料齊套計算（一）MRP的齊套難題
在國內企業中常有所謂【物料齊套】的概念
即檢查下生產需要的原材料都以“套”為單位備“齊”了的數量是多少，缺多少
詳細解釋如下，沒耐心可以直接看例子
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離散制造類工廠在生產前，根據生產需求（訂單，預測或者最低庫存）計算所需要的原材料數量，并依據倉庫現有可用材料，計算缺料狀況。
同時，產品生產的材料需要配套撿料（原料1個A，1個B組合成1個C），因此缺料分析需確定能材料配套，能滿足生產需求量。
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舉例：包子店需要做一籠包子，需求一籠是20個，結果清點了下原料肉餡，只夠15個包子用，而原料面團，也只夠25個包子用，那么齊套計算結果便是【15】（肉餡與面團取最小值），包子店擁有最多只能生產15個包子原料。
此外，齊套計算要按生產批量進行。
例如包子一籠是一個批量的話，小于20無法生產，因此需以籠數為單位計算齊套。MTO按單生產型企業則是以【訂單】為批量，依次計算每個訂單的齊套狀況…
MTS重資產企業，以生產設備容量為批量生產，例如啤酒生產按設備罐為單位。
如此，低于批量的齊套，其實無法滿足最小單位，齊套結果約等于0。
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回到制造業供應鏈
其實并非國內所獨有，齊套計算其實就是一種物料供應計劃（Material supply planning），過去是通過MRP來實現。
原理是根據主生產計劃MPS安排的每日生產產品數量，
1. 按BOM物料清單分解到原材料數量
2. 再根據MPS排的投產日期與每個原材料備料提前期lead time，確定每個材料需要到位的數量及時間
3 并根據補貨/采購規則，依據缺料狀況自動產生采購訂單或者補貨單（外購件）或下階半成品的生產計劃單（bom分解到自制件部分）
但是，這樣做，問題很多
1 提前期數據不準，無法得到準確建議，導致采購下單太早，庫存高，或者太晚，生產缺料。
畢竟快遞和外賣都經常延誤，何況是長途物流？！
2 缺乏按訂單跟蹤的缺料狀況，MRP只是打包，看到所有訂單總共缺多少，要買多少或者生產多少，無法看到每個訂單的物料供應狀況。
3 基于2也導致缺料時無法追溯影響范圍（MRP叫pegging），例如原材料A數量50個沒按照MRP建議時間到達，延誤了幾天，可以根據BOM追溯到10個訂單，每個都需要A數量20，總共要200個，庫存A雖然有150個，但應該分配給10個訂單中的哪些？如何判斷？無法判斷！
畢竟想買的東西那么多，手上缺錢最窘迫！
所以，從MRP誕生以來，指導生產和采購作業用得好企業很少，大多用來做規劃，在當今復雜多變環境下更是如此
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由此背景下，APS（高級計劃排程系統）類算法的誕生，有了更成熟的物料計劃分配規則，類似RP-RCCP-CRP產能計劃層層分解一樣，物料計劃也有這樣的層級關系。不同層級維度需要考慮的數據也有所不同。
物料齊套計算（二）APS系統的物料計劃邏輯
而APS的出現，才真正開始，
有了物料齊套的概念，
在物料計劃上有多種算法規則，
大略分為兩類
第一類是常規優先級規則
—自前向后
—自后向前
—基于瓶頸計算
計算如下
（1）對客戶需求進行優先級排序
訂單/預測需求排序
這部分考量因素較多，大略分重要和緊急兩類，
重要指客戶要么是vip大客戶，要么是背景深關系通老板，惹不起，
緊急是指忍耐度低，出貨時間要求短。當然，實際情況下重要內部也有分級，緊急內部也有分級。
重要和緊急兩者經常博弈，是個挺復雜的過程。但最終要排出統一的優先級順序，以體現優先程度。
詳細排序方式是基于業務場景，按最晚交貨期，下訂單日期，依據不同加工周期倒推最晚投產日期，等等……
排序完成后，后續物料的滿足便按優先級順序進行。
像通常包子店賣包子，采取的排序規則是………………排隊，誰在前面誰先有包子
前面說到三類就是排序規則，按照下單日期/需求日期/承諾日期…等等
日期從前往后排，從后往前排，或者兩者結合都排一遍，確定每個需求可容納的日期區間，又或者從瓶頸開始排序。
（2）按需求進行物料清單展開并占料計算
基于優先級規則的物料分配占用邏輯
如果是原材料占用，則根據Bom物料清單展開計算所需原材料品類規格數量，每個訂單貨預測，需要原材料ABCD分別數量多少，然后按照優先級逐條占用（或者說分配）原材料，產品與原材料之間有非常明確的一一對應關系。每顆料的每個數量都能對應到需求上。
如果是成品庫存占用，則直接按順序依次扣減凍結庫存可用量即可。
如圖所示，按順序從上向下依次對需求分配庫存，最后一張訂單/預測無法獲得庫存，處于缺料狀態。
這樣的好處顯而易見………任何一顆料庫存數量的異動，都會如實反映到對應的訂單預測需求上，重新計算其是否缺料
是的，就是上一篇談的MRP的那些弊端，在APS物料分配邏輯中統統不存在
（3）物料供應計劃對未來進行占料
然而物料供應不止是庫存，還有未來的供應狀況。例如預期未來入庫的原材料及半成品或成品。
需求匹配未來的供應計劃
D+1，D+2等明后天的物料供應狀況，基于倉庫原材料收貨計劃，或是半成品產成品的排程中預計入庫時間，可以得到時間序列的物料供應計劃。
在此供應計劃上，可以對需求紅色缺料部分進行滿足，按時間依次占用，可得D+3日可滿足最后一張訂單/預測的物料需求。
以上都是所談第一種自前向后，從收到需求那一刻開始依次按D0庫存，D1供應，D2供應依次向后占用物料
其他還有自后向前，基于最晚物料需要齊套的日期（基于交貨期，生產，發貨，采購等leadtime提前期倒推）
基于后向物料占用
從后往前占用邏輯，與從前往后可以同時使用，從而識別瓶頸，然后通過瓶頸處理來進行物料分配。
此外，還有相互讓料優化，不同訂單交換所占用的供應，從而確保交貨期都能達標。
這類是從績效優化角度出發
第二類是基于目標優化的智能算法
核心是以優化齊套的結果為目標，來對需求與物料進行規劃類，啟發式，元啟發式，機器學習等各類算法進行計算
這類當前應用較少
優化目標通常是需求在滿足交期狀況下的齊套數量最大化
也就是說，如果是訂單，則所有訂單都能在最晚齊套日期前分配到物料從而保證及時出貨。如果是預測，則是在該預測周期內能分配到滿足預測量的物料庫存。
當然，如果不同訂單重要性不一，例如大客戶訂單和小客戶訂單，在財務上收益不同，在公司戰略合作程度上不同，導致滿足哪個是有取舍。這類狀況較為普遍，如果能通過收益或者利潤量化當然最好，如果不能則是分配虛擬的權重值，例如一張大訂單等于3張小訂單，小訂單延交為1，大訂單延交為3，類似這樣的懲罰值比例。
那么，最終優化目標是懲罰值最小化的齊套結果。如果全部滿足交期，則懲罰值為0。
具體計算過程較為復雜，存在窮舉特征，不一一展開,有機會的話未來再寫一篇介紹aps智能算法的原理。
如上，便大致介紹了我所理解的APS在物料齊套計算/物料計劃/供應計劃（隨便叫啥）的常見邏輯
物料齊套計算（三）多階段的物料計劃
前兩篇談了MRP物料計劃，APS物料計劃的邏輯，這篇來談談多階段的物料計劃。
注：本文針對物料導向性行業，多階段物料計劃為原創內容
……………以下是前言可跳過………
說到多階段的計劃，很容易想到apics協會的MPC框架
mpc計劃框架，右側是產能計劃
產能從RP季度年度資源規劃，到月度RCCP核心資源計劃，再到每周的CRP的資源負荷計算平衡，最終到生產投入產出時進行capacity control產能控制，監控workcenter的負荷控制投產節奏。
分階段的好處，不言而喻，可以針對需求端的長期預測，短期預測，實際訂單，具體排程進行不同維度產能計劃安排以滿足需求。從而可以控制整個產能與需求匹配上的穩定性，降低不確定性。
對有些行業來說，是material-dominated物料計劃優先，而產能本身具備極強的靈活性，通過人力招募培訓，產線間調撥配置可以快速生成產能的調配。
但物料供應端的不確定性不穩定性，甚至關鍵核心原料的供應能力有限，極大影響了供應能力。例如MTO，ATO等環境下，需要確保及時的物料響應能力，并快速交付滿足需求，因此必須建立多層級物料計劃，以應對不同階段的需求。
物料計劃優先與產能計劃優先的差別
如何有效制定物料計劃
既然，產能計劃可以分階段，
那么，物料計劃是否也同樣可以？
這篇便是談談，多階段的物料計劃
………………以下是正文………………
本文所基于ATO/MTO/BTO類環境
MTS略有不同
依據個人理解，從供需平衡的角度，多階段物料齊套計劃，分為五層。
每一層齊套計算邏輯，視情況采用MRP式（見第一篇）或是APS式（見第二篇）
供需協同的五層物料計劃
一 長期戰略物料計劃
層級：戰略計劃層
范圍：每年/每季度
需求：長期預測需求
供應：長期供應能力
針對物料整體供應能力與市場需求的匹配，戰略層面對缺口進行管理，依據核心/緊缺料件供應商供貨能力進行評估，對供應網絡和物流倉儲進行設計，對供應商進行開發與產能擴充，對VMI或供應商本地化的布局，同時識別未來可能的缺料風險，提前進行戰略儲備。
（例如因關稅，貿易戰，市場趨勢等因素引發原材料的行業性缺貨）
戰略層除了整體的產能與需求匹配，更多宏觀層面要制定各類缺料風險的應對，例如核心原料的行業供應競爭，例如新興IOT行業對傳統電子設備業在電子料件的供應競爭。更多要基于場景做what if analysis，確定整個供應系統的魯棒性，從而制定可靠的物料備用供應計劃（擴大供應商，承包產線，戰略投資，設計變更以替換原料需求，提前儲備）
二 短期物料供應計劃
層級：供應計劃層
范圍：每月每周（13周/26周）
需求：短期預測需求
供應：短期供應計劃
市場銷量預測與供應商供貨能力進行供需匹配，針對時間序列的銷量預測，要求供應商進行ATP/CTP交貨量交貨期承諾，再將預測對庫存與供應商承諾進行消耗的齊套計算，完成整個供需匹配過程。
由于是計劃層面庫存計算，供應計劃上存在
三 需求齊套供應計劃
層級：需求計劃層
范圍：每日
需求：訂單/生產計劃
供應：現有庫存及未來日收貨計劃
目的：用于缺料分析與計算ATP/CTP承諾客戶交期
根據實際訂單所做的缺料分析，以驅動對供應商進行追料。同時依據生產計劃，對客戶進行交貨期承諾。
這部分的齊套計算最為復雜，需要集合各個維度供應計劃,并且在庫存物料狀態上識別上要注意與第四層區分。
且由于訂單層面齊套直接影響到交付，所以齊套邏輯更為關鍵，替代關系，供貨比例，材料可用狀態的識別控制與管理。本篇暫不討論齊套計算算法邏輯。
四 排程物料齊套計劃
層級：物料執行層
范圍：每日每班次每車間
需求：生產排程需求
供應：實時可用于生產的庫存
上半部分是備料執行用的齊套計算
需求來源是凍結期內的生產排程，可能是每班次/每日/每周，視每次排程凍結范圍。凍結后的需求，在執行前將針對物料供應再進行一次計算。
對供應商供貨比例，各類替代關系，車間線邊庫，不良禁用料，特殊分配管控料等狀態進行考慮，考慮實時庫存量并進行庫存鎖定
備料計劃（這里揀料/發料/領料/叫料/備料只是叫法不同）本身是一個實時性高精確性高的物料齊套計劃。
在供應端只有一個標準，即是此時此刻可實際用于生產的庫存。
（未來到料，不良品，無法使用的材料，需要等待的半成品，皆不在考慮范圍內）
五 實物齊套計劃
層級：現場執行層
范圍：每產線/設備/工位/批量
目的：倉庫與車間現場對實物齊套的管控計劃，確保按時按規格按量到指定位置
倉庫備料發料到車間作業
倉庫針對備料計劃進行備料作業，本質也是一個物料齊套的邏輯，備料按照一定批量進行（本文以lot指代），從哪個lot開始依次備料（對庫存消耗），并最終實際發料到車間現場時或車間來倉庫領料，本身也是供需匹配的物料流動過程。
需遵循排程順序，按批量順序依次傳送物料，承載器具有AGV，軌道車，流水線，人工搬運盛具等。
車間發料到設備工位產線
車間將物料配到工位或是設備機臺，本質也是物料齊套過程。
例如車間各類半成品庫，倉庫原材料，一起配套發到產線工位或設備機臺，現場是不同區域在同步撿貨配送作業，如何節奏一致是個巨大難題。這個齊套計劃是實時性更強，并且能夠同時傳遞給現場所有作業人員，確保現場作業步調一致。
否則，便是一場災難，原材料送來A用的，半成品送到的是B用的，完全不匹配。雖然現場庫存材料都是齊套，但是若無法按指定時間地點規格，齊套備到產線設備工位，就沒有意義。再好的計劃，生產延誤了，就一切都晚了。
最后這部分偏向現場管理，我把它稱為生產排程的最后一公里問題。
將在下一篇詳細講述…如果能寫完的話
綜上，便是基于物料導向型行業所建議的多層級物料齊套計劃體系。
總結
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