能力计划和综合生产计划

CapacityPlanningAggregatePlanning2001/2/21机械工程学院工业工程系能力计划和综合生产计划计划过程2001/2/21短期计划车间生产计划人员安排中期计划销售计划、生产与预算计划仓储计划、人员计划、合同长期计划企业目标R&D、设备更新及定位三个月两年5年或更长详细程度2001/2/21资源计划综合生产计划（Aggregate）需求预测FrontendEngineBackend主生产计划（MPS）物料需求计划（MPS）车间作业计划（PAC）库存信息能力需求计划（CRP）物资供应计划（PM）工业生产计划体系时间能力计划物料清单BOM工艺文件总生产计划在整个生产计划中的地位2001/2/21需求预测订单综合生产计划AggregatePlanning产品决策能力决策可获的原材料外部能力主生产计划生产能力度量重要性产出度量：如汽车厂年产100辆汽车投入度量：可利用的设备台数最大能力正常能力过大浪费过小不能满足市场需要2001/2/21生产能力定义及重要性能力利用率=实际能力设计最大能力100%美国：从1948~1990平均利用率为82%最高为91%(1960年经济景气时)最低为72%(1982年被日本超过时)2001/2/21能力利用率确定需求与现有能力之差制定候选的能力计划方案评价每个方案（定性和定量），做出抉择估计未来的能力需求2001/2/21能力计划决策步骤能力计划编制与管理技术2001/2/21能力计划编制与管理技术能力计划与技术资源需求计划粗能力计划能力需求计划输入/输出控制相应的生产计划综合生产计划主生产计划物料需求计划车间作业管理负责人上层管理人员上层管理人员生产计划员车间计划员计划期长期中长期中期短期生产能力的调节2001/2/21（1）改变库存水平（2）新聘，解聘来改变劳动力的数量（3）超时或减时来改变生产率（4）转包：更高的工资，失去顾客的可能（5）聘用非工作日的工人：超市。餐馆……生产能力的调节2001/2/21学习曲线时间生产成本300100例：美国道格拉飞机公司以劳动力为主明显（如高科技）复杂产品明显kn=k1nbn---生产的数量；b----经验指数。综合生产计划概述2001/2/21综合生产计划的计划期为6~18个月综合生产计划是主生产计划前制定的主要目的：明确生产率、劳动力人数和当前库存的最优组合描述：在已知计划期内，每一时段t的需求预测量为Ft,以最小化生产计划期内的成本为目标，确定时段t=1,2,…T的产量P，库存量It,劳动力水平Wt综合生产计划采取的策略2001/2/21追逐策略当订货变动时，雇佣或解雇工人，使产量与订货相一致。稳定的劳动力水平——变化的工作时间通过柔性的工作计划或加班改变工作时间，进而改变产量平准策略可以用浮动的库存量、订单积压和减少销售来消化缺货与剩余产品，保持稳定的劳动力数量与产出率。2001/2/21相关成本基本生产成本——是计划期内生产某一产品的固定与变动成本，包括直接与间接劳动力成本，正常与加班工资。可变动的劳动力成本——典型成本是雇佣、培训与解雇人员的成本。库存成本——主要组成部分使库存占用资金的成本。延期交货成本——包括由延期交货引起的赶工生产成本、失去企业信誉和销售收入的损失。2001/2/21综合生产计划技术及例子分析下面以满足CA&J公司的要求为例，说明如何利用电子表格方法比较四种策略。最后讨论应用线性规划的更复杂的方法。企业一般使用简单的试算法制定综合生产计划。试算法包括计算不同生产计划方案的成本，并从中选出最佳方案。电子表格软件会有助于这一计划过程。精确的方法如线性规划与仿真计划经常在电子表格软件中得到应用。在研究备选生产计划之前，一般将预测需求量转换为生产需求量，生产需求量包括了安全库存。2001/2/21应用举例第一阶段月库存为400件。由于需求预测是有误差的，CA&J公司决定建立一个安全库存（缓冲库存）以减少缺货的可能性。本例中，安全库存为预测需求量的1/4。现在我们为CA&J公司制定生产计划。用一张电子表格对不同方案进行分析，以确定总成本最低的方案。1月2月3月4月5月6月总计每月工作天数221921212220125安全库存月需求预测量的25%2001/2/21应用举例：需求预测需求与工作天数预测需求180015001100900110016008000库存期初库存400件招聘与培训成本200.00$/人库存成本1.50$/件·月解聘费用250.00$/人正常人工成本（每天8小时）4.00$/小时2001/2/21应用举例：费用费用材料成本100.00$/件缺货损失5.00$/件·月分包边际成本20.00$/件（分包费用-材料费用）单位产品加工时间5小时/件加班人工成本（1.5倍正常人工费用）6.00$/小时2001/2/21应用举例：生产需求总生产计划需要数据期初库存需求预测量安全库存（.25*需求预测量）生产需求量（需求预测量+安全库存-期初库存）期末库存（期初库存+生产需求量-需求预测量）1月2月3月4月5月6月4001800450185045045037527522527515001100900110016004002752258502252751150172540027510002753751425375方案1增、解聘工人——在需求量大时应多雇佣工人，在需求小时可以裁减工人。这种做法不一定永远可行，如对技术要求高的工种一般不能采取这种策略，因技术工人不是随时可以雇佣到的。另外，工人队伍不稳定也会引起产品质量下降和一系列的管理问题2001/2/21应用举例：方案1、2方案2库存调节——在正常的工作时间内用固定人数的工人进行生产，以满足最小的预测需求量。就是通过库存来调节生产，而维持生产率和工人数量不变。当需求不足时，由于生产率不变，库存就会积累起来。当需求过大时，将利用库存来满足需求，库存就会减少。计划3外包——维持正常工人不变，需求不能满足部分采用外包解决，风险是：客户有可能被别人拿走。2001/2/21应用举例：方案3、4计划4加班加点——在正常工作时间内用固定人数的工人进行生产，满足所有预测需求量。加班完成其余生产需求量。该计划中工人人数难以确定。但其目标是使6月份的期末库存与安全库存尽可能接近。应用举例：方案1算例2001/2/21方案1增、解聘的工人1月2月3月4月5月6月总和生产需求量（根据表）所需生产时间（生产需求量×5小时/件）每月工作天数每人每月工时（工作天数×8小时/天）所需人数（生产时间÷每人每月工时）新增工人数（假定期初工人数等于1月份的53人）招聘费（新增工人数×$200）解聘人数解聘费（解聘人数×$250）正常人工成本（所需生产时间×$4）1850925022176530$00$0$370001425712519152470$06$1500$285001000500021168300$017$4250$20000850425021168250$05$1250$170001150575022176338$16000$0$230017258625201605421$42000$0$34000$5800$7000$160000应用举例：库存算例2001/2/21库存调节期初库存每月工作天数可用生产时间(工作天数×8小时/天×40人)实际生产量（可用生产时间÷5小时/件）需求预测量（根据表）期末库存（期初库存+实际产量-需求预测测量）缺货损失（缺货件数×$5）安全库存（根据表）（正数）多余库存（期末库存-期初库存）库存费用(多余库存×$1.50）正常人工成本（×$4）1月2月3月4月5月6月总和400227040140818008$04500$0$28160819608012161500-276$13803750$0$24320-27621672013441100-32$1602750$0$26880-322167201344900412$0225187$281$2688041222704014081100720$0275445$688$2816072020640012801600400$04000$0$15600$1540$948$160000应用举例：分包算例2001/2/21外包生产需求量（根据表）每月工作天数可用生产时间(工作天数×8小时/天×25人)实际生产量（可用时间÷5小时/件）分包件数（生产需求量-实际产量）分包成本（分包件数×$20）正常人工成本（所需生产时间×$4）1月2月3月4月5月6月总和1850224400880970$19400$176001425193800760665$13300$152001000214200840160$3200$1680085021420084010$200$168001150224400880270$5400$176001725204000800925$18500$16000$160000$160000应用举例：加班算例2001/2/21加班期初库存每月工作天数可用生产时间固定生产量（工人38人）（可用生产时间÷5小时/件）需求预测量（根据表）加班前库存量（期初库存+固定生产-需求预测量），近似整数加班生产件数加班成本（$30/件）安全库存（正数）多余库存（加班前库存量-安全库存）库存费用正常人工成本1月2月3月4月5月6月总和40022668813381800-6262$18604500$0$26752019577611551500-345345$103503750$0$231040216384127711001770$0275177$266$2553617721638412779005540$0225329$494$25536554226688133811007920$0275517$776$26752792206080121616004080$04008$12$24320$12210$1548$152000应用举例：4方案比较2001/2/21四个计划方案的比较新聘解聘多余库存缺货外包加班正常人工成本成本方案1：新聘和解聘方案2库存调节方案3外包方案4加班5800700000001600001728000094815400016000016248800006000001000001600000015480012210152000165758数学方法2001/2/21线性规划一般模型—单纯型法—运输方法线性规划法（LinearProgramming,LP）是采用线性规划模型来建立实际问题的数学模型，然后求问题最优解的一种广泛应用的最优化方法目标函数：约束条件：非负限制：njjjXCZ1minmibXanjjjij,...,2,1,1njXj,...,2,1,0线性规划例例：某厂生产x1和x2两种产品，需要的车间1、2的工时及成本如下表：产品及限制x1x2限制车间12015100车间22315利润2530最大化目标函数：maxC=25x1+30x2约束条件：2x1+15x2=1002x1+3x2=15x10x20图解法同学可用单纯形法试解102468108642020x1+15x2=1002x1+3x2=15X1=2.5,x2=3.33线性规划的一般表示例10-1:某纸品厂要生产糕点盒，表10-1是今后6个月的市场需求的预测；生产成本如下：库存费用：5元/月/件；固定工人工资：40元/天；加班工资：7元/小时；转包成本：10/件；解雇成本：15/件；每件加工工时：1.6小时/件。变量设定Wt-----t月劳动力数量；Ht-----t月份开始时新雇用的工人数；Lt-----t月份开始被解雇的工人数；Pt-----t月份生产的产品数；It-----t月末库存量；St-----t月末缺货数；Ct-----t月份外包的产品数；Ot-----t月份超时数。各项费用计算结果表10-6各决策变量的成本WtHtLtItPtStCtOt800100015005105107