一、应用传统ERP系统进行重复性生产所存在的主要问题剖析

    当今世界特性化需求和个性化消费已成为时尚，使得产品日趋多品种少量化，制造性企业为了顺应市场发展趋势，逐步开发出了多种先进的实用性产品设计和工艺流程设计方法，如ROP（ReorderPoint，再订货点法）、JIT（准时制）等，并将其运用于ERP系统之中，使得生产零件日趋标准化，产品的通用性大大增强，工艺流程中的生产准备作业也相应地进行了简化，保证在同一生产线上就能够完成多品种标准化生产，重复性生产逐渐成为制造业的主流。同时，对于生产计划的排程和管制也由传统MRP系统中的以需求订单为基础的模式转变为以需求速度为基础的新模式。此时不再需要生产计划订单，生产准备作业、库存及制造提前期也基本上达到了最小化。
    于MRP系统之前已开始应用的ROP及在MRP之后才开始应用的JIT系统，均是以物料需求速度为基础的应用模式，但是，应用ROP时是假设物料需求速度为恒定值；应用JIT系统时是假设物料需求速度为可变值。当物料需求离散或非连续时，需要采用MRP系统；当物料需求连续且存在大量库存时，则应采用ROP；当物料需求连续且不允许大量库存时，则应采用JIT系统。无论哪种情形下，都希望提前期越短越好。
    物料需求的连续性和提前期长短因素对采用何种系统的选择确定如表1所示。
    表1各种资源计划系统的选择
    
        物料
需求提前期 连续 非连续
长   ROP MRP
短   JIT MRP

    对于重复性生产来说，MRP和ROP系统明显不适应，JIT系统勉强适用。下面着重剖析传统ERP系统中应用的生产计划系统MRP、ROP、JIT在进行重复性生产时所存在的主要问题（表2）。
    表2应用MRP、ROP、JIT系统进行重复性生产存在的主要问题
    
    
    主 要 问 题 剖 析
MRP1、进行销售预测时，仅仅根据历史资料和“杜撰”的市场趋势，未考虑到生产能力的限制；2、进行销售预测时，将产品预测数量作为确定值输入系统，容易产生预测失真；3、进行MPS（主生产计划）编制时，仅考虑某一特定配置、数量和日期某一个别产品的计划产量，而未考虑产品群的计划产量，常造成产需差异过大；4、进行MRP（物料需求计划）编制时，是根据MPS（主生产计划）依次向下展开的，每种物料的采购或制造均为某种成品的制造而准备，并未考虑不同成品之间物料的通用性问题。也未考虑预测失真的影响；5、总体来讲，MRP无法用于重复性生产。
ROP1、在进行生产计划编制时是以过去的物料需求速度为参考依据，而不是根据将来的实际物料需求，致使在市场需求量变动时，根本无法对库存量进行适当的调节；2、以个别物料的需求为基础，未考虑物料清单（BOM），完全忽略了物料之间的相互关联，成品需求和物料需求差异大；3、未考虑生产能力的限制，常常会发生无法集中接受订单的情况；4、因为产品的市场需求波动较大，历史统计数据变异较大，易导致计划安全库存过高，使得物料库存过大；5、完全根据统计数据进行预测，当客户需求改变时，就会打乱原来预计的产品组合，并影响物料需求计划。
JIT1、根据实际消耗来补充物料，未能考虑到将来的变化，计划性不强，仅适用于提前期很短或未来物料需求极其稳定的情形；2、只考虑了每种物料在前后工艺流程之间的流动，并未考虑各种物料之间的关系，没有采用物料清单（BOM）；3、系统应用的假设前提是生产线保持均衡状态，而实际上无法做到此种平衡；4、未考虑未来物料需求量、物料通用性、物料价值和物料清单等因素，致使对看板张数的计算仅凭经验，缺乏科学性，也使得看板张数的调整无法随需求的变化而相应灵活改变。

    总之，传统ERP系统中的MRP偏重于计划，却因无法根据实际需求进行物料补充，从而对生产的控制功能较为欠缺；JIT根据实际物料消耗进行补充，具有较强的生产控制功能，却疏于对未来变动的考虑而使计划性差强人意。针对以上缺陷，国际上的企业资源计划管理专家集成了JIT、ROP和MRP的优点，研究开发了3C理论及其应用模式，目的是为了使改善后的ERP系统既可象JIT那样根据实际物料消耗来进行生产控制，又能如MRP那般根据未来物料需求预测制订生产计划。

二、3C理论概要

    3C理论的目的在于在重复性生产条件下找到将物料供应到供应链中的物料利用点的最佳方法。在重复性生产条件下，产品生产线可视为企业内部的供应链，供应商可视为企业外部的供应链。此时，内部供应链的准备作业可以忽略，而外部供应链的准备作业必须考虑，应根据准备作业成本和库存费用成本来计算经济订货批量（EOQ）或订货时间间隔（TBP）。3C应用模式用于在重复性生产条件下替代传统ERP系统中的MRP进行物料需求计划的制订，实践证明行之有效。
    首先，让我们对3C有一个清楚的概念：
    Capacity（生产能力）：指企业制造过程中所需各种资源（如人力、设备、面积等）的产出能力。应该以有限的生产能力作为物料需求计划制订的基础，以最大限度的降低制造成本费用，并改善物料补充的绩效。传统ERP系统中的MRP未考虑生产能力的限制，由此制订的生产计划未必可行，常常需要耗费大量人工进行手工调整，并造成物料供应混乱的局面。
    Commonality（通用性）：指产品生产所需物料的标准化、系列化和互换性能。生产中应该尽量使产品所需物料具有通用性，有利于降低库存费用成本。传统ERP系统中的MRP是通过预测的未来物料需求来计划物料补充的，常常会因为预测失准而造成大量的库存，无法实现理想中和理论上极低的物料库存量。
    Consumption（物料消耗）：指生产产品时对物料的耗用量。应该以物料的实际消耗为采购的基础，这样可以大大缩短产品客户定单的提前期。传统ERP系统中的MRP是以并不准确的销售预测为基础的，常常致使补充入库的物料是多余的或不需要的，容易造成客户订单交货延误。
    接着，让我们熟悉一组3C理论所涉及的专用术语：
    ★最大产出速率MOR（MaximumOutputRate）：指某一产品p在生产单位f的最大可能
产出速率，一般表示为MORpf。某一产品及其半成品或零件在流经生产线时必须经过若干个功能区段（FunctionArea），可以通过工艺路线（routine）推算出每个产品在各道工序中的最大产出速率。
    ★最大销售速率MSR（MaximumSalesRate）：指某一产品p在供应链中的的最大可能产出速率，一般表示为MSRp。销售速率决不会大于产出速率，产出速率则为该产品在各功能区段的最大产出速率中最小的。在一条生产线中，最慢的工序决定了整条生产线的效率，即具有最小产出速度的工序决定了整条生产线的生产效率。亦即具有最小产出的速度的工序决定了整条生产线的产出速率。
    显然：
    MSRp=min{MORpf}
    ★预测销售速率PSR（PredictedSalesRate）：又称为需求拉动表TOP（TableofPull），指生产组织中人们一致同意的产品p的峰值销售速率（PeakSalesRate），一般表示为TOPp或PSRp。MSRp只考虑生产能力而未考虑客户需求。TOPp（PSRp）则考虑了客户需求并且保证需求不超过销售速率。
    显然：
    TOPp（PSRp）≤MSRp
    ★实际销售速率RSR（RealSalesRate）：一般用所统计的产品p平均一天的客户订购量（CustomerOrder）表示，标记为COp。
    ★利用率Utilization：指对生产功能单位f的利用程度，表示为Uf。
    显然：
    Uf=∑COi/MORif≤1（i=1，2，3，….，n）
    ★汇总物料清单SBOM（SummarizedBillofMaterial）：汇总某一产品结构所用到的所有物料及其数量的物料清单。SBOM不考虑物料的层次，每一物料仅列出一次，其单位用量为总使用量。在SBOM中，某一单位产品p使用物料m的总用量为BOMpm。
    ★速率物料清单RBOM（RateBillofMaterial）：是在同一生产线上生产的所有产品的物料清单，而非某个产品的物料清单。速率物料清单RBOM考虑产品线中的所有产品而非个别产品，是应用3C理论进行生产计划制订的基础。
    ★看板KANBAN：是一个控制企业生产和物流的过程，保证生产线以恰当的原料或半成品在必要时间生产必须产品。只有在生产达到某一状态时，才对物料进行补充进货或生产，此种需求源和供应源之间的关系是在控制周期中确定下来的。KANBAN生产控制的重要参数为：N—在控制周期中KANBAN数；Q—每个KANBAN所包含的量。
    最后，让我们简要了解有关速率物料清单RBOM、通用性系数COMI、定货策略的计算或制订方法：
    ★RBOM（速率物料清单）的计算方法
    通常，RBOM的算法如下：
    ①假设RBOMm=0，瓶颈生产能力利用率CU=0；
    ②计算各个产品p对物料m的峰值消耗量POCpm=TOPp×BOMpm，并将计算结果按照由大到小的顺序给各个产品p依次排序；
    ③选择第一个p；
    ④依次推算RBOMm←RBOMm+POCpm=RBOMm+TOPp×BOMpm；
    ⑤依次推算CU←CU+TOPp/MSRp，如果CU＜1且仍有产品p可供选择，那么再选择下一个产品p，重复计算步骤④；否则计算将结束。
    以上提供的RBOM的算法的含义是：利用产品p的产出速率的限制（生产能力限制），来计算各个物料m的最大消耗速率。为了便于理解，下面举特例进行说明：
    假设整条生产线是均衡的，即生产线的速率等于各个工作中心的速率；且销售速率刚好等于生产速率。表示为：TOPp=MSRp=MORpf，此时，物料m的速率物料清单为：RBOMm=max{TOPp×BOMpm}。显见，用每一个产品的预计销售速率TOPp乘以一单位该产品对物料m的使用量BOMpm，即可算出该产品生产所造成的物料消耗速度，再取极值即得出速率物料清单RBOMm。
    显然，在3C理论所采用的速率物料清单RBOMm中，已经充分考虑了生产能力（MSR）、物料通用性（取各个产品消耗物料m的最大值）以及物料消耗（TOP×BOM），可以说此乃3C理论之所以更加有效实用之核心所在。
    举例：某产品线有4种产品6种物料，其TOP如表3所示，BOM如表4所示。根据以上算法可以用以从表5中清晰地看出3C应用模式与传统ERP系统中MRP之间的比较优势是多么的明显。因此采用3C应用模式后将大大降低库存成本费用和提前期。
    ★COMI（通用性系数）的计算方法
    通用性系数COMI（CommonalityIndex）是用以衡量产品物料通用程度的具体指标，0≤COMI≤1。一般情况下，库存用表示，库存随物料通用性程度的高低变化而呈现反向变化，即物料通用性程度越高，则库存越低；反之，则库存越高。在极端情况下，即当COMI=0时，是通用性最佳程度，此时库存最低，用INVlow表示；当COMI=0时，是通用性最差程度，此时库存最高，用INVhigh表示。图1表示出COMI与INVnormal之间的关系。
    
    图1COMI与INVnormal之间的关系示意
    假设物料m的成本是Cm，共计划生产P种产品。
    ①当COMI=1，即最佳情况下，因所有产品的生产物料完全通用，即只生产同一种产品，故P=1，此时库存量为：
    INVlow=∑{TOP1×BOM1i×Ci}（其中：i=1、2、3、…、m。）
    ②当COMI=0，即最差情况下，因所有产品的生产物料完全不通用，此时库存量为：
    INVhigh=P×INVlow
    ③一般情况下的库存量为：
    =∑{RBOMi×Ci}（其中：i=1、2、3、…、m。）
    显然，COMI=（INVhigh－INVnormal）/（INVhigh－INVlow）
    =[P/（P―1）]*[1―INVnormal/INVhigh]
    不难理解，当P＞1时，计算COMI才有实际意义。仍以上例所示的产品线（有4种产品6种物料）举例，基本参数见表3。经计算该产品线的通用性系数：
    COMI=（4/3）*（1－1180/2580）=0.827
    表3COMI计算参数表
    
物料m 1 2 3 4 5 6 合计
RBOMm 80 90 60 120 60 100
Cm 1 2 4 3 2 2
INVhigh 170 380 600 690 340 400 2580
INVnormal 80 180 240 360 120 200 1180

    ★3C订货策略的计算方法
    在3C应用模式中进行生产计划制订时，需要使用看板系统进行有效的控制，能够进行弹性物流调节，保证物料供应和低库存。假设从供应商到工厂这段备料时间为REPm（ReplenishmentTime）。备料时间包括加工厂商通知供应商、供应商备料、发货、运输、工厂验收入库等时间，通常，除了运输耗费较长时间外，其他时间均比较短。供应商发货都有一定的批量要求，只有当看板积累到该批量，供应商才发货，这段时间间隔为LSm/RBOMm，其中：LSm为某一物料m的发货批量；RBOMm为某一物料m的物料需求速度。这样可知，某一物料从耗用到补充所经历的时间间隔为REPm+LSm/RBOMm，而存在于供应商和加工厂之间的最大在制品库存数量为（REPm+LSm/RBOMm）*RBOMm＝REPm*RBOMm+LSm
    显见，在3C应用模式下，看板的张数NKANBAN的计算方法如下：
    NKANBAN＝[REPm*RBOMm+LSm]/容器容量
  &nb
sp; 可以看出，最大在制品库存量REPm*RBOMm+LSm和REPm*RBOMm就是极小法和极大法中的订至点和订货点。当发生了物料消耗，库存低于定货点，产生空看板时，看板会自动返回上道工序，就相当于发出一张订单使库存量返回到订至点。3C系统可根据看板数，来制订相应的物料需求计划和订货策略。
    由于3C理论在重复性生产条件下充分考虑了物料的通用性，从而大大降低了库存成本，成为国际上公认的对传统ERP系统加以补充完善的全新应用模式。

   三、3C理论与ERP系统的集成

    在重复性生产条件下，既然3C理论有诸多优点，那么如何才能有效地将其集成到ERP系统中，从而完善传统ERP系统的功能呢？其实，利用3C理论可从两个方面入手实现与ERP系统的结合，一方面，可以利用3C计算出ROP所需的订货点和批量等数据，并将这些数据输入到ERP系统之中；另一方面，可利用3C理论配合看板数和批量来确定物料需求计划，并将计划数据输入到ERP系统中。
    首先，当3C应用于ROP时，主要采用固定订货批量法（FOQ，FixedOrderQuantity）或定期订货批量法（POQ，PeriodicOrderQuantity）。FOQ是库存降至订货点时所发出的经济订货批量（EOQ，EconomicOrderQuantity）的订单；POQ是订货时间一到即参考当时的库存并发出用经济订货批量减去当时库存量的订单，期望在订单交货时的可用库存量（包含制造厂、供应商、运输途中的物料数量，即实际在库量与在途量之和为可用库存量）能够提升到目标库存水平（TIL，TargetInventoryLevel）或称订至点库存水平（OUTIL，OrderuptoInventoryLevel）。
    根据某一物料m的实际耗用量数据可推算出EOQ（经济订货批量）和SS（SafetyStock，安全库存量），在重复性生产条件下，由于充分考虑了物料的通用性（Commonality），因此使得EOQ和SS达到相当低的水平。在采用POQ时，订货时间间隔TBP（TimebetweenPurchase）的算法为：
    TBPm=EOQm/RBOMm
    假设从供应商到制造厂之间的提前期为LTm，则物料订至点OUTm算法如下：
    OUTm=RBOMm×TBPm+SSm
    物料m的订货点OPm的算法如下：
    OPm=RBOMm×LTm+SSm
    在极大极小法中，极大就是OUTm，极小就是OPm。
    其次，3C配合看板系统进行生产计划制订和控制时，其汇总物料清单（BOMpm）必须从ERP系统中通过物料清单BOM而生成；另外，其汇总工艺路线ROUpf亦通过BOM和工艺路线推算出。ROUpf就是生产单位产品p所要使用工作中心f的标准时间STpf，其倒数为最大产出速率MORpf，即单位时间内可以生产的产品p的数量。由MORpf可推算出最大销售速率MSRp。某一物料m的标准时间stmf由准备时间（Setuptime）、操作时间（Runtime）、标准批量（LS）计算而成。可见：
    stmf=（Setuptime+Runtime*LS）/LS
    STpf=∑stif（i=1，2，3，…，m）
    MORpf=1/STpf
    MSRp=min{MORpf}
    TOPp和RBOMm直接通过3C系统维护，确定TOPp后推算出RBOMm。有必要通过业务流程改造简化准备作业，降低生产批量，随时维护好BOMpm和ROUpf数据。看板数量NKANBAN的计算方法参见前述相关内容。
    将按照上述两种计算方法利用3C系统制订的生产计划结果分别输入到ERP系统中去，就实现了3C系统与ERP系统的结合或集成，使传统ERP系统更好地适用于重复性生产方式，使企业达到减小库存和提高效率的目的。

    四、3C理论的局限性及其应用建议

    任何理论都有一定的局限性，只能在一定的条件下起到应有的效用。3C理论只有基于下述两个假设条件才能较好地发挥作用：
    ①成品可分解为产品线（又称产品结构树、产品结构层次），各产品线内的产品有部分零部件具有较高的通用性。
    ②同一产品线的产品在同一条生产线上生产，且具有相同的瓶颈工艺流程和生产能力。
    在实际应用中如何有效地发挥3C系统的优势，下面是几点建议：
    ①对于属于同一产品线、使用专用物料的个别产品，其专用物料的需求计划仍然利用MRP进行制订；
    ②对于通用性高的物料，其需求计划可以用3C理论进行制订；
    ③对于通用性高但价值过低的物料，其需求计划可使用传统的ROP制订；
    ④实际应用时，可针对不同情况在ERP系统的项目主文件（ItemMaster）中适时设定任一物料的需求计划方法（MRP、ROP、JIT、3C等）即可，凡应用3C系统进行物料需求计划制订的产品线的物料，其通用性系数COMI不能太低，一般大于0.6为宜