基于SAP ECC平台实现可配置成品的生产计划和生产排序

摘  要： 在SAP ECC平台上，原有的能力需求计划功能相对比较薄弱。介绍如何通过自定义开发和集成SAP标准功能以实现能有效地支撑复杂业务的主生产计划和生产排序。
关键词： 主生产计划；能力需求计划；可配置物料；计划排序
   　SAP ERP核心组件ECC（Enterprise Central Component）实现了MRP和能力需求计划的功能。MRP是基于无限产能的假设，根据产成品的需求日期和它的多层BOM（Bill of Material）计算出原料和半成品的需求计划。能力需求计划是针对关键工位基于产能的订单工时消耗来进行负荷均衡，再运用提前期推导得到生产计划。它在固定成品生产、订单量少、生产计划简单的情况下可以有效地应用，但是针对可配置成品、订单量多的情况下是无法实现基本的计划排产功能。这类行业包含了汽车、钢铁、造纸、高科技、电机等。
　虽然SAP已经提供了供应链管理--生产计划和精细排程（SCM-PPDS）的产品，但是该产品的使用需要在软硬件和实施维护上投入很大的开支。有的企业采用本行业特定的生产执行和计划系统，但系统间的集成、软硬件和实施费用上的大投入也是不可避免的。而采用基于SAP ECC平台的自开发解决方案是一种低成本和有效的选择。本文基于过去多个项目的应用实例，提炼出一些共有的原理和特征，介绍针对可配置成品、大量生产订单的主生产计划和排序的开发方法。
1 流程架构
1.1 SAP ECC的生产计划和能力需求计划功能
　SAP ECC的主生产计划（MPS）是针对产成品和主要半成品的物料需求计划（MRP），MPS则根据需求实际的客户订单和预测订单产生计划订单或生产订单。订单根据工艺路线或网络产生提前期计划。该计划根据客户需求的交货日期得到订单的需求完成时间，考虑各工序的准备时间、加工时间、工序间的等待时间、传送时间、排队时间和各种缓冲时间，最后计算出各订单的详细进度计划，同时也产生了各工序的能力负荷需求。
　MPS结束后，SAP ECC的能力需求计划根据计划工序负荷均衡的原则编制生产排序计划，通过调整生产日期分派生产订单和计划订单[1]。由于MRP和CRP（Capacity Requiemal Planning）是两个独立的步骤，所以ECC的能力需求计划无法考虑零部件的可用性约束[1]。同时能力需求计划也无法考虑生产线的平衡，如不同种类的产品需要交叉生产、有些产品需要合并生产、一类产品的某个特征在生产中需要逐步过渡增减等。SAP ECC的能力需求计划有两种类型的计划表输出交互：表格式的计划表和图形式的计划表[1]。虽然这两种格式的输出内容均可以通过增强开发来增加特定的内容，但是如果订单数量很多，该两种输出格式几乎无法使用。所以SAP ECC的能力需求计划在订单量少、工艺较简单、成品种类不多的情况下可以有效应用，但是针对订单量较多、工艺复杂和成品配置复杂的情况下是无法使用的。实际情况是很多企业把大量的生产订单导出来在EXCEL内进行主生产计划的安排。
　SAP ECC标准计划流程如图1所示。
   
   1.2 自开发的主生产计划和排序的工具
　生产计划和排序工具即是辅助计划员编制主生产计划。它可以分成两个核心程序：一个是基于产能和特定约束条件把生产订单按顺序打散到天；另一个是尽可能基于所见即所得原则，协助计划员调整主生产计划的工具。
　MPS是基于无限产能的标准MRP逻辑。因为客户需求日期经常集中在某些天，所以经过提前期计划产生的生产订单也都会集中在某些天。
程序需要定义一个完整的结构代表程序内处理的每个被计划的对象单元。该结构以生产订单或计划订单为主体，包含所有其他和主生产计划相关的信息。例如，可配置成品的主生产计划相关的特性、产线的选择、零部件的可用性状况、计划的结果等。按天打散程序根据每天维护的实际产能，综合考虑需求交货日期、零件和总成的可用确认日期、订单冻结原则、特性的约束条件、产线、订单优先级，把未排序的生产订单按天排序。规则尽可能简单实用、没有冲突，同时需要考虑主生产计划员和物料计划员的协同。本程序通常在后台运行，需要有完善的日志输出。
　生产计划员使用辅助计划排序工具可以方便地查找生产计划相关的信息，根据具体情况安排生产。计划员的排序结果又影响其后的按天打散结果。主生产计划的结果通常是确定生产订单的开始日期。这两个程序都会调用SAP标准功能以执行提前期计划，决定各工序生产时间。
　完成了主生产计划后，运行所有物料的MRP，产生自制件的生产计划和采购件的需求计划。同时可将产成品和主要中间件的排序信息通知供应商作为排序直送或经中转中心排序直送工位的依据。
本文推荐的生产计划模型如图2所示。
   
   2 程序实现
2.1 配置产品
　可配置产品是一些离散行业描述复杂产成品的方法，它可以灵活地确定产成品特征、总成件的规范等，具体应用于销售、定价、生产、工艺、计划等各业务范围。如整车的发动机类型、颜色、内饰、变速箱、轮胎、仪表盘等，又如钢板的牌号、宽度、厚度、表面精度、保淬透性等。主生产计划如果需要基于一定的约束关系，它的数据源通常就是每个订单的配置特性，甚至个别特性就是为了主生产计划。有些特性值虽然不直接用于订单打散，但是与生产计划密切相关，计划员制定计划时需要参考评估。
　特征显示参数文件定义哪些特性可以在SAP标准的生产订单显示/创建/修改的快速录入屏幕中显示，SAP的配置菜单路径为生产→商店底价控制→主数据→订单→产品订单中快速输入特征→定义特征显示的应用程序组/定义概览屏幕的特征显示。不同的参数文件可以有不同的用途，本文定义的参数文件包含需要在生产计划和排序工具中使用的所有特性。这样使订单和排产工具的数据选择与显示一致。
　程序根据生产订单中的配置对象字段INT_OBJ_NO，通过函数CUCB_GET_CONFIGURATION读取所有特征的值，然后读取出该参数文件中指定特性的特征值和值描述并赋值给计划对象内表。
2.2 排产规则
　排产规则是基于特性值的约束关系。以汽车行业为例，业务上会考虑下列约束：（1）块：如要求在订单序列中黑色的车必须至少3辆一块；（2）数量：如要求在某一天生产大型车不多于10辆；（3）间距：如要求每两辆白色的车之间至少隔开5辆其他颜色的车；（4）比例排序：A类车和B类车之间的比例在一定范围内；（5）N/M：如要求订单序列中每连续10辆车中至多有6辆是白色的；（6）均匀间隔：如要求在订单序列中白色的车是均匀散布的。
　理论上这些规则都是可以实现的，但是基于开发难度和稳定性考虑，规则应尽可能简单实用。实际上往往1~2个规则就够用了。这些排产规则和需求交货日期、零件和总成的可用确认日期、订单冻结原则、优先级等规则需要合并考虑。规则分成两类：强制性的和非强制性的。先考虑的强制性规则决定了哪些订单可以参与当日排产，然后是逐一执行非强制性的规则，晚执行的非强制性规则优先级更高。
2.3 产能定义