תכנון דרישות חומרים, Material Requirements Planning 

מבוא
תכנון דרישות חומרים, Material Requirements Planning, ניתן לתאר כפרוצדורת חישובים שמטרתה לתזמן אספקת חומרים רציפה בהינתן תחזית ביקוש, תוך השגת מינימום הוצאות ניהול המלאי. הפרוצדורה עונה על השאלות: כמה להזמין ומתי להזמין.
המטרה: זמינות הפריט הנדרש במועד המבוקש ובכמות הנדרשת. מדובר בשיטה המסייעת לספק זמינות לדרישות המלאי השוטפות, בהינתן תוכנית אב לייצור ועץ מוצר. MRP נחשבת כמערכת תכנון יורדת, Top Down, שבה כל ההחלטות נגזרות ביחס לכמויות הייצור המתוכננות. מערכת MRP היא מערכת מידע לתמיכה בקבלת החלטות בתהליך האספקה. השיטה מכוונת לתכנון עתידי.

אבולוציה
התפיסה שבבסיס השיטה MRP החלה להתפתח באמצע שנות ה 50 בארה"ב.
המונח MRP, תכנון דרישות חומרים על בסיס חיזוי ביקוש ומבנה המוצר מאוזכר בספרות המקצועית ובמאמרים רבים.
Alfred Sloan, 1964, מציין בספרו את מהנדסי חברת ג'נרל מוטורס שחישבו את כמות החומרים הדרושה לייצור מספר נתון של מכוניות כבר בשנת 1921. לראשונה מצוין המונח BOM, Bill of material, רשימת חומרים, המתאר את מה שאנו מכנים כיום MRP.
Joseph Orlicky, 1975, עובד IBM לשעבר, כתב את הספר Material Requirement Planning, תרם רבות ללגיטימציה של MRP בכך שהציג אוסף טכניקות ייחודיות ותקפות. הוא סיכם למעשה בספרו, את כל הידוע מהמחקרים האינטנסיביים שהתנהלו בארה"ב החל מסוף שנות ה 50 של המאה העשרים.
במהלך שנות ה 60 החלו להתפתח מערכות לתמיכה בקבלת החלטות בתחום האספקה. מאמרים רבים נכתבו. החוקרים המובילים היו Joseph Orlicky, George Plossl ו Oliver wight. ציון דרך חשוב בהתפתחות התחום היה ספרם המשותף של Orlicky, Plossl and Wight, 1971 שתרמו רבות בהפצת המתודולוגיה.
את אחד המאמרים החשובים בתחום כתבו Wagner and Whitin, 1958 והיו הראשונים לזהות את האופטימאליות של מדיניות דרישות מדויקות עבור זמינות מלאי בהתאם לתקופה. הם פיתחו אלגוריתם דינאמי הנותן את התוצאות הטובות ביותר מבין טכניקות רבות קיימות.
Silver and Meal, 1973, פיתחו שיטה היוריסטית לחישוב מינימום עלות לתקופה.
השיטה דורשת את קביעת העלות הממוצעת לתקופה כפונקציה של מספר התקופות שעליהן משתרעת ההזמנה הנוכחית והפסקת החישוב כאשר הפונקציה מתחילה לעלות.
Karni, 1981 פיתח אלגוריתם לקביעת גודל מנה בהתאם לאילוצי נפח נתון.
שיטות חישוב רבות פותחו במקביל גם בתעשייה, על ידי אנשי ביצוע, אך לא דווח על כך בספרות.
תוכנות לתכנון דרישות חומרים החלו להופיע בתחילת שנות ה 70. מערכות אלו תוכננו למחשבים גדולים.
Joseph Orlicky, 1971, דיווח על 150 מימושים בחברות אמריקאיות.
Oliver wight, 1981 דיווח בספרו על 8000 חברות אמריקאיות שמשתמשות בתוכנת MRP.
LaPlante, 1994 דיווח שהרווחים הצפויים ממכירות מערכות MRP ו MRP 2 ב 1994 היו 2.4 מיליארד דולר בארה"ב, גידול של 40% ביחס לשנת 1993.
Blood, 1994 דיווח שיותר מ 70,000 מערכות MRP הופעלו בארה"ב.
עם התפתחות התעשייה, בתחילת שנות ה 90 הוצג הדור השלישי והידוע בשמו תכנון המשאבים הארגוניים, מערכת ERP, Enterprise Resource Planning המהווה פיתרון אינטגרטיבי לארגונים.
לקראת שנת 2000 ואחריה שולבו מערכות MRP בתוך מערכות ERP.

קלטים ופלטים במערכת MRP

קלטים
MPS - Master Production Schedule. תכנון אב לייצור.
BOM - Bill Of Materials. עץ המוצר המכיל את רשימת חומרי הגלם הנדרשים לייצור המוצר הסופי.
Logistic Constraints. אילוצים לוגיסטיים: זמן אספקה, קיבולת הייצור, הזמנות בדרך ומלאי פתיחה.
Policy Constraints. אילוצי מדיניות: רמת שירות נדרשת לפריט.

פלטים
Planned order schedules, דו"ח הכולל: מועדי הזמנה וכמויות נדרשות.
Performance control reports, דו"ח ביצוע על הפריט המנוהל.
Inventory transaction, דו"ח ביצוע טרנזקציות במערכת המידע.


עקרונות יישום מערכת MRP

באופק התכנון הארגוני ניתן למצוא בתוכניות הייצור את תחזית הביקוש למוצרי הקצה.
מערכת MRP מקבלת כקלט את תוכנית האב לייצור, MPS, עץ המוצר,BOM ונתוני המלאי המעודכנים בבסיס הנתונים. המערכת מבצעת סדרת חישובים ובסופם מעניקה תוצרי MRP: דרישות לחומרי גלם ותוכנית עבודה מוגדרת.
מוצר הקצה הוא הפלט של מערכת הייצור, כלומר, מוצרים שייצורם הסתיים והם כעת זמינים למכירה או שמיועדים לאספקה עבור הזמנה שהתקבלה מראש.
את חומרי הגלם ניתן לתאר כמשאבים הנכנסים למערכת הייצור כחומרים בודדים ויוצאים מהמערכת כמוצר סופי.
חלק חשוב נוסף בהצלחתה של תוכנית MRP נעוץ באמינות ובעדכניות המידע.
מערכת מידע התומכת ב MRP מקבלת נתונים ממחלקות הייצור, השיווק ושרשרת האספקה.



חסרונות מערכת MRP
אי וודאות: מערכת MRP מבוססת על ההנחה כי המידע הדרוש ידוע בוודאות. אולם, קיים חוסר וודאות מהסיבות הבאות: אי היכולת לחזות ביקושים בעתיד למוצר קצה, הלימה בזמני אספקה וכו'.
אמינות הנתונים: MRP תוכל לפעול ביעילות רק אם המספרים המייצגים את רמות המלאי מדויקים. כלומר, נדרש קלט אמין.
עצבנות המערכת: עצבנות המערכת היא מושג המתייחס לשינוי שעלול לקרות לתוכנית הייצור, כלומר אופק התכנון מוזז תקופה אחת או יותר קדימה. אחת הסיבות לעצבנות כוללת שינויים בלתי צפויים ב-MPS בשל עדכון תחזיות, איחורים בהגעת משלוחים וכו'.



הטכניקות המקובלות לקביעת גודל המנה בתכנון דרישות חומרים

1. Fixed Order Quantity FQ
2. Economic Order Quantity EOQ
3. Lot for lot LFL
4. Fixed period requirements FP
5. Period order quantity POQ
6. Least unit cost LUC
7. Silver&Meal SM
8. Part-period balancing PPB
9. Wagner-Whitin algorithm WW
מקור: Joseph Orlicky, 1975

הטכניקה האופטימאלית לקביעת גודל מנה היא האלגוריתם של Wagner Whitin. מדובר בשיטה בעלת מורכבות בשל החישובים הדרושים. הטכניקות היוריסטיות SM LUC ו PPB דורשות פחות חישובים מאשר האלגוריתם של Wagner Whitin אך אף מהן יכולה לספק את הפיתרון האופטימאלי.



תיאור המודל הכללי, MRP
המשוואה הקלאסית בתכנון דרישות חומרים עבור פריט מתוארת באופן הבא:
A+B-C=X
Where A=Quantity on hand
B= Quantity on order
C= Quantity Required
X= Quantity Available


Lot for lot LFL
הטכניקה הזו היא הפשוטה ביותר מבין הטכניקות, ידועה גם בשמה כמות כנגד כמות. בד"כ התוצאה המתקבלת מדרגת את הטכניקה בציון נמוך בהשוואה ליתר הטכניקות.
בכל תקופה נזמין בדיוק את הכמות הנדרשת, כלומר, גודל ההזמנה שווה לכמות הדרושה.
זוהי השיטה היחידה שאיננה גוררת החזקת מלאי במערכת. המשמעות: לא נשלם כלל עבור החזקת מלאי, הטכניקה יוצרת מצב של מינימום עלות החזקת מלאי, אולם היא אינה מתחשבת בהשפעת העלויות של ביצוע ההזמנות. נשלם מחיר כבד בגין מס' ההזמנות הרב שנבצע. ככל שהדרישה השנתית מחולקת בצורה פחות מאוזנת בין השבועות המתוכננים לייצור, כך השימוש בטכניקה נכונה יותר.

Fixed Order Quantity FQ
ביצוע ההזמנות נעשה בגודל קבוע. סיבת הגודל יכולה להיות אילוץ של הספק, לדוגמא, הספק יכול להחליט על מכירת פריט באריזות של 100 יח'. גודל ההזמנה יכול להיקבע גם לפי שיקולי נוחיות.
לפיכך, משתנים העשויים להשפיע על גודל ההזמנה הם: אורך החיים של הפריט, גודל סטנדרטי של אריזה, שטח אחסון ועוד. טכניקה זו איננה מתחשבת בעלות החזקת מלאי ולכן היא בדרך כלל שימושית עבור פריטים בעלי עלות החזקה נמוכה.

Economic Order Quantity EOQ
אבי אבות אבותיהם של כל המודלים לניהול מלאי הוא המודל EOQ שבו מניחים קצב ביקוש קבוע, חוסרים אינם מותרים, וקיימים רק עלויות החזקה ועלויות הזמנה.
כאמור, מודל EOQ הוא המודל הבסיסי בניהול מלאי ופותח בתחילת המאה ה 20 על ידי
Ford Haris, 1915. R.H Wilson, 1934 מוכר גם הוא בזכות ניתוח המודל.


Fixed period requirements FP
ההזמנה מתבצעת בכל תקופת זמן קבועה. בטכניקה זו מחליטים על הזמנות תקופתיות מחזוריות, לדוגמא, הוחלט להוציא הזמנה כל רבעון. גודל ההזמנה ייקבע על סמך הדרישה החזויה.
אחת הסיבות לשימוש בטכניקה זו יכולה להיות אילוץ ספק. סיבה נוספת יכולה להיות למשל נוחות ביצוע ההזמנה הן מצד המזמין ו/או מצד הספק.
המשמעות של הזמנה בכל רבעון היא שיבוץ מועדי הזמנה בתקופות: 1,4,7,10 וכך הלאה.

Least unit cost LUC
בטכניקה הזו מחפשים את מדיניות המלאי, שתיצור עלות מינימאלית ליחידה, כלומר, עלות ההזמנה בצירוף עלות ההחזקה מחולק לסך הביקוש המצטבר עד לתקופת החישוב. כאמור, מדיניות המלאי האופטימאלית מבוססת על "ניסוי וטעייה". מדובר בטכניקה היוריסטית. התהליך נמשך עד לנקודה בה עלות ליחידה משנה מגמה מירידה לעלייה.


Silver&Meal SM
השיטה היוריסטית של Silver&Meal היא שיטה הדורשת את קביעת העלות הממוצעת לתקופה כפונקציה של מספר התקופות שעליהן משתרעת ההזמנה הנוכחית, והפסקת החישוב כאשר פונקציה זו משנה מגמה, כלומר מתחילה לעלות.


Wagner-Whitin algorithm WW
הטכניקה מבוססת מודל בתכנות דינאמי המביא לגודל מנה אופטימאלי. אופטימאלי בהקשר זה פירושו שביצוע החישובים באמצעות האלגוריתם מביא למינימום העלות הכוללת להחזקה ולביצוע ההזמנות. ניתן לקבוע מדיניות אופטימאלית על ידי ניסוח השאלה כבעיית הסוכן הנוסע ופתרון הבעיה באמצעות תכנות דינאמי. פתרון הבעיה הוא רקורסיבי.