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主計劃與排程（MPS）
作者丁肇之
導讀：S&OP 在生產領域的詳細分解，就稱為主計劃與排程（Master Planningand Scheduling，簡稱 MPS），也有人稱之為主生產計劃（Master Production Scheduling，簡稱也是 MPS）。
在企業的實際運營中，S&OP 編制完成后，接下來的工作是將其進行分解，以指導銷售、生產、采購等領域的日常作業，而 S &OP 在生產領域的詳細分解，就稱為主計劃與排程（Master Planningand Scheduling，簡稱 MPS），也有人稱之為主生產計劃（Master Production Scheduling，簡稱也是 MPS）。
在企業的計劃體系中，MPS 具有如下方面的特點和作用：
將 S &OP 中以產品組為計劃對象，以月為計劃時段的匯總計劃分解為以交付給客戶的可售產品為計劃對象，以周或日為計劃時段的詳細生產計劃； 與 S &OP 類似，MPS 的價值重點表現為整合和協調，其整合和協調的業務領域主要是銷售、生產、采購、庫存、設備，等等； 作為客戶訂單與生產供應的銜接紐帶，MPS 中的需求信息不僅有來自 S &OP 中的銷售預測，還（或）有來自客戶訂單的真實需求，MPS 需要將這兩者整合好； 作為供應和生產計劃的中樞，MPS 為物料需求計劃、能力需求計劃、詳細排程等下階計劃提供數據源，并驅動后者的運行； 作為有效的計劃工具，MPS 承諾幫助企業實現訂單交付中的三個最，即，最大的客戶滿足、最小的物料庫存和最優的設備利用。
圖 1 MPS 及其在計劃體系中的地位
如圖 1 所示，在企業的計劃體系中，MPS 起著承上啟下、承左啟右的中樞性作用。
縱向上，MPS 上承 S &OP，將 S &OP 中以產品組為計劃對象，展望期較長和以月為計劃時段的匯總計劃數據，分解為以可售產品為計劃對象，展望期較短（通常是數周或數月）和以周 / 日為計劃時段的詳細計劃，并作為物料需求計劃（Material RequirementsPlanning，簡稱 MRP）、能力需求計劃（CapabilityRequirements Planning，簡稱 CRP）、詳細排程（Detail Scheduling，簡稱 DS）等下階計劃的數據來源，驅動后者的運行。
橫向上，MPS 對接訂單交付體系中的客戶訂單和需求管理，將客戶訂單動態地反饋到供應、生產等環節；必要時，提取客戶訂單中的需求信息來創建生產訂單（ATO 等模式中），實現需求與供應的實時聯動。
另外，如果要將 S &OP、MPS、MRP、CRP、DS 等計劃類型再做個計劃層次和計劃對象的比較，我們也可這么認為：S&OP 的計劃層次在企業，計劃對象為產品組；MPS 的計劃層次在工廠，計劃對象為最終成品、虛擬總成或計劃物料；MRP 的計劃層次可以是工廠，也可以是 MRP 區域，還可以是存儲地點，計劃對象為零部件和原材料；CRP 的計劃層次在工廠或車間，計劃對象是資源或設備；DS 的計劃層次是車間，計劃對象可以是最終成品，或是要使用到瓶頸資源的子總成或零部件。
除了上述的特點和功能，我們還可以從計劃展望期、時間柵欄、兩級主計劃、運行邏輯、可用性承諾等角度，深入地了解和掌握 MPS。
1. 計劃展望期
任何計劃都有相應的計劃展望期。MPS 中的計劃展望期，最短不能短于計劃對象的供應提前期。如果計劃對象是最終成品的話，供應提前期需考慮最終成品 BOM 中各階物料的采購、加工等提前期，以及最終成品的裝配、入庫、包裝等時間，將上述時間進行累加，才算是最終成品的供應提前期。
只有當 MPS 計劃展望期等于或大于計劃對象的供應提前期時，MPS 的計劃結果才有可用價值，企業才有可能按照 MPS 的時間建議，在約定的交期周期內把產品交付到客戶的手中。當然，即使是相同功能和特性的產品，如果企業選擇的生產模式不同（MTS，ATO 或 MTO），最終的供應提前期不一樣，對應的 MPS 計劃展望期也將不同。
2. 時間柵欄
從供需平衡的角度來看，MPS 的一端連著需求，另一端連著生產和供應。需求的特點是碎片化和不確定，來自 S &OP 中的銷售預測不可能 100% 的準確，客戶訂單則比較隨機和品種離散。供應的特點是需要有一定的提前期，并要求盡可能批量、均衡地進行組織。
在客戶訂單與需求管理中，我們討論了供應鏈解耦點的概念和作用。除此之外，如果要保證短期，也就是成品供應提前期內生產的均衡和穩定，在 MPS 中還引入了時間柵欄（Time Fence）的機制，通過時間柵欄來排除需求端的不確定性對生產供應的影響。
圖 2 MPS 中的時間柵欄
如圖 2 所示，MPS 把從計劃當天（today）向未來進行展望的時間，由近到遠，分為三段：確定期（Firm）、交易期（Trading）和自由期（Free）。
MPS 規定，截止日期在確定期內的生產計劃或排程，不接受來自需求端的影響或修改；截止日期在交易期內的生產計劃或排程，只接受少量的修改（比如配置修改，等等，具體由產品的特點或企業的業務策略來定）；截止日期在自由期內的生產計劃或排程，接受來自需求端任意形式的影響或修改。
通常，確定期加上交易期，等于產品的累積提前期或供應提前期，其截止時間點也稱為需求時間柵欄（Demand Time Fence，簡稱 DTF），確定期、交易期和自由期累加在一起所形成的截止時間點也稱為計劃時間柵欄（Planning Time Fence，簡稱 PTF）。
從圖 5 - 8 中還可以看出，主計劃與排程（MPS）中，主計劃（Master Planning，簡稱 MP）與主排程（Master Scheduling，簡稱 MS）之間的差別。具體來說，主排程指的是距離當天更近的計劃數據，即，DTF 時間點之前的計劃數據，它們在顆粒度上會更細一些，其中的生產計劃往往會規定計劃開始和截止日期，甚至還會對計劃進行排序；主計劃則是指 DTF 與 PTF 之間的計劃數據，它們在顆粒度上會稍微粗一些，其中的計劃數據只是規定了哪個計劃時段（周或日）的生產量是多少，或是其計劃開始和截止日期是可變動的，且一般不對計劃進行排序。
主排程中的計劃數據，還將作為初始排程，輸入到詳細排程中，作為詳細排程的排程依據。
圖 3 時間柵欄在 MPS 中的意義
通過引入時間柵欄，企業可以有效和直觀地控制需求的變更，以管控客戶訂單變更對運營績效的影響。如圖 5 - 9 所示，距離當天越近，客戶訂單或生產計劃變更所導致的變更成本就越大，將嚴重侵蝕企業的經營獲利；而距離當天越遠，變更的成本就越小，客戶訂單和生產計劃的變更彈性也越大。
時間柵欄的設定還將引導企業更好地在訂單變更和均衡生產之間做優先級選擇。具體來說，在確定期內，均衡生產應優先于訂單變更；在自由期內，訂單變更可優先于均衡生產；在交易期內，則要根據變更的內容來具體分析。
在訂單或計劃的變更決策上，確定期內的變更應由管理高層或供應鏈 VP 來審批，交易期內的變更則應由工廠主管或供應鏈經理來審批，自由期內的變更由計劃員自行決定即可。
3. 兩級主計劃
大體上說，MPS 的計劃對象一般是最終成品，但根據企業所選的生產模式的不同，實際的計劃對象會有差異，甚至要采用兩級或多級的主計劃。
圖 4 不同模式下 MPS 計劃對象的選擇
如圖 4 所示，在 MTS 生產模式下，客戶的訂單需求直接以成品庫存來滿足，MPS 將用于驅動原材料的采購、可用能力檢查和最終成品的生產，其計劃對象一般是最終成品。
在 ATO 模式下，最終成品的裝配是由客戶訂單來觸發，以最終成品為計劃對象的 MPS，將主要用于可用能力的檢查；另外，如果最終成品的品種太多，尤其是采用 CTO 模式，企業還可能采用以虛擬總成或計劃物料為計劃對象的 MPS 來驅動原材料的采購和半成品的加工；這時，企業采用的是兩級的 MPS——同時采用以最終成品為計劃對象的 MPS 和以虛擬總成或計劃物料為計劃對象的 MPS。
在 MTO 模式下，最終成品的裝配和半成品的加工都是由客戶訂單來觸發，但企業需要采用 MPS 來進行能力或資源的可用性檢查，以及通用件或原材料的采購，故而也要采用兩級 MPS。
MPS 中計劃對象的選擇，與企業所采取的計劃策略有著緊密的關系，讀者可再回顧一下客戶訂單與需求管理的相關內容。
4. 運行邏輯
在運行邏輯和數據運算上，MPS 與 MRP 基本類似，主要通過凈需求計算、批量計算和提前期推算等步驟來生成未來的主計劃或主排程，具體可參見圖 5。
圖 5 MPS 的運行邏輯
在凈需求計算中，MPS 比較計劃對象在計劃展望期內的需求（銷售預測、客戶訂單、安全庫存或預留）與供應（在手庫存、計劃訂單、生產訂單等）的情況，當供應量小于需求量時，就說明存在未滿足的需求（凈需求），需要有相應的生產計劃來予以滿足。
在批量計算中，MPS 將考慮計劃物料的批量策略（批對批、日批量、周批量、最小經濟批量，等等），生成相應的計劃生產批量。通常，對于最終成品而言，較為常用的批量策略是批對批，即，有多少數量的凈需求，就生成多少數量的生產計劃。
在提前期推算環節，MPS 考慮需求的日期和計劃對象的供應提前期，以倒排計劃（Backward Scheduling）等方式，確定主計劃或主排程的開始日期和截止日期。
5. 可用性承諾
從客戶的角度來看，MPS 的重要意義是為客戶訂單的可用性承諾（Available to Promise，簡稱 ATP）提供了數據支撐，這尤其體現在 ATO/CTO 等模式的生產環境中。
關于可用性承諾的具體內容，讀者可參加客戶訂單與需求管理中有關可用性承諾的介紹。
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