生产能力规划与计算.ppt

第五章 生产运作能力,第一节 基本概念 第二节 能力计划 第三节 能力计划的决策方法 第四节 学习曲线 第五节 生产能力的计算,第一节 基本概念,一、生产运作能力的定义 所谓生产运作能力，是指一个设施的最大产出率(Output rate)。 本章所讨论的生产运作能力，主要是指一个企业的生产运作能力。,企业的生产运作能力从广义上说，是指人员能力、设备能力和管理能力的总和。 人员能力是指人员数量、实际工作时间、出勤率、技术水平等诸因素的组合； 设备能力是指设备和生产运作面积的数量、水平、开动率和完好率等诸因素的组合； 管理能力包括管理人员经验的成熟程度与应用管理理论、方法的水平和工作态度。,从狭义上说，运作能力主要是指人员能力和设备能力。 在实际的企业管理中，由于管理能力一般来说只能做定性的分析，而人员能力和设备能力是可以定量计算的，故生产运作能力主要指狭义的能力. 即指一个企业在一定的时期内，在合理、正常的技术组织条件下，所能产出一定种类的产品或服务的最大数量。 参考教材P73,二、生产能力的种类 设计能力 是指企业新建、扩建或进行重大技术改造后，在设计任务书或有关技术文件中所规定的生产能力。 查定能力 当企业有了新的发展，原定的设计能力不符合企业的实际情况，此时需要重新调查核定企业的生产能力。 请思考： 设计能力 查定能力 谁大谁小呢？,计划能力 企业在编制生产计划时所用的能力，一般是根据企业当时的实际生产条件和考虑将要采取的各种技术组织措施的效果，预期在计划期内，可能实现的生产能力。 固定能力 主要由生产性固定资产决定的能力，是生产能力的上限。 可调能力 考虑安排劳动力的数量、每天的工作时间和工作班次等因素后可灵活调整的生产能力。,三、生产运作能力的度量 基本度量 产出度量：用生产出的产品或提供的服务度量 投入度量：用可利用的设备数或工时数来度量 一般来说，选择用投入还是产出来度量，其基本考虑是：在以产品对象专业化为生产运作组织方式的企业中，通常以产出为度量单位。 而在产品品种较多、数量较少、采取工艺对象专业化的生产组织方式的企业中，则用投入进行度量更为方便。,“最大”能力与“正常”能力 所谓生产运作能力，是指一个设施的最大产出率。 一种是技术上的“最大”含义，它是指除设备所需的正常维修、保养时间以外，设备连续运转时的产出能力。 另一种是经济上的“最大”含义，它是指一个组织在使用合理的人员、合理的时间安排的条件下，设备的最大产出能力（正常能力）。,8,四、生产运作能力的重要性 生产运作能力是保证一个企业未来长期发展和事业成功的核心问题。 一个企业所拥有的生产运作能力过大或过小都是很不利的：能力过大，导致设备闲置，人员富余，资金浪费；能力过小，又会失去很多机会，导致机会损失。,第二节 能力计划,一、能力的利用率(Capacity Utilization Rate) 由于市场需求和管理水平等方面原因的限制，能力利用不一定马上可以达到设计能力水平。 在制定能力计划时，首先需要对现有的生产运作能力有一个明确的把握：在现在的情况下够还是不够，平均利用率有多高等，因此，这里的一个重要概念是能力的利用率。,能力的利用率是指设施、设备、人员等生产运作能力被利用的平均程度，其基本表达式为： 能力利用率 = 平均生产能力/设计能力 能力的利用率不应该是百分之百而应留有一定的富余，该富余量被称为能力的缓冲，表示如下： 能力缓冲=1-利用率,缓冲量的大小随产业和企业的不同而不同。 在制造业企业，需求的波动在某种程度上可以利用库存来调节，也可以通过加班、倒班等来调节，因此缓冲的设置量可以相对小一些。,二、规模经济原理在能力计划中的运用 规模经济原理：扩大生产规模形成的投资费用相对的节约和成本的下降。,应用 a. 规模产量单位产品分摊的固定费用(Fixed Cost)成本 b. 增大生产批量(Production Lot Size)，减少设备调整时间(Setup Time)和费用 c. 提高劳动力和设备的专业化程度(Specialization Level)，降低成本 d. 生产规模的扩大，使累计产量有较快的提高，从而增强学习曲线(Learning Curve)效应,注意：反规模经济效应（规模不经济） 规模经济只是在某种范围内有效，超过特定范围后，管理趋于复杂，分工不易协调，效率降低，成本上升。 美联储等机构的研究人员提出“银行扩张到（资产额）规模不大不小的1亿美元之后，进一步扩张就没有成本优势了。” 美国金融研究与教育机构的“金融市场中心”发现集中贷款给单一地区的银行比到处扩张获利要高一倍,规模扩大有其增加经济效益的一面，但也有其不利之处，即反规模经济效应，主要表现： a. 规模机构庞大需要更多协调 b. 经营风险(Business Risk)随之扩大 c. 为使生产连续进行，必须刺激需求，往往需对产品折价(Discount),始办于1948年的麦当劳已在全球121个国家开设了2.9万家连锁经营店,平均每17小时开办1家分店。 麦当劳的顾客满意度直线下降。在2003年的顾客满意度调查中，一直位居榜首的麦当劳跌到了竞争对手Wendays和 Burger King之后。,麦当劳决议放慢扩张速度,三、能力扩大的时间与规模 “何时扩大能力，扩大多少” 积极策略中的能力扩大时间超前于需求，每次扩大的规模较大，但两次扩大之间的时间间隔较长；,消极策略，能力的扩大时间滞后于需求，每次扩大的规模较小，但扩大次数较多，即两次扩大之间的时间间隔较短。,位于二者之间的中间策略。,选择什么样的策略来扩大能力需要根据企业的具体情况来定。 例如，在学习效应比较强、规模经济有其优势时，积极策略就是很有利的，它可以使企业降低成本，取得价格上的竞争优势，还可以扩大市场占有率。 消极策略是一种保守型、稳妥型策略，其风险性相对较小，例如，对需求过于乐观的估计，技术的重大变化使现有设备报废，以及其他难以预计的因素会带来一定的风险，消极策略可使这样的风险变小。,四、设施的小型化、集中化 在一个设施内只集中进行小范围、少数品种的产品生产或服务提供，这样可将管理的注意力集中于较少的工作任务中，职工的工作目标也比较单一和明确，从而能够取得较好的生产效果。 设施小型化、集中化的优点很多，除上述提到过的外，集中化还使得管理层次变少，决策迅速，团队工作方式也易于实行，此外，不同部门之间的信息沟通也较快。,五、能力计划决策与其他决策之间的关系 能力计划决策与组织的其他决策，包括战略决策，系统设计决策以及日常运行决策均有密切的关系。,1.能力决策与企业竞争重点间的关系 如果竞争重点放在快速交货，缩短交货期之上，那么应该有较大的缓冲，以实现快速响应需求的变化。 反之，如果竞争重点是低成本，则应尽量使能力的利用率增大，缓冲变小。,2.能力决策与设施规划决策之间的关系 能力扩大通常总要伴随设施扩大或重新选址问题。反过来，当一个企业具有多处生产基地时，在削减生产能力时还必须决定报废哪个基地。,3.能力决策与系统日常运行决策之间的关系 例如：库存策略，当库存水平控制得较低时，设定较大的能力缓冲可帮助解决需求高峰时满足需求的问题； 当作业现场的作业排序、人员分配变动不太大时，只需要较小的缓冲即可； 当人员安排上的灵活性较小时，大的缓冲又可减少设备的超负荷运转。,第三节 能力计划的决策方法,一、未来能力需求的估计方法 对市场需求所作的预测必须转变为一种能与企业生产能力直接进行比较的度量。 在制造业企业中，生产能力经常是以可利用的设备数量来表示的，在这种情况下，管理人员必须把市场需求（产品产量）转变为所需的设备数。,一种把市场需求转变为设备数量的方法。 首先，计算每年所需的设备小时数： R=DiPi+DiSi/Qi 式中 ： R每年所需的全部设备小时数 Di每年所需的产品i的数量,Pi产品i所需的加工（处理）时间； Qi产品i 每批的加工数量（产品或服务i 的批量） Si产品i 的标准的作业交换时间（在服务中，重换一种业务时所需的准备时间）,R=DiPi+DiSi/Qi,其次，计算每台设备可提供的工作小时数。 这首先需要计算该设备的总工作时数 N： N=工作时数/天工作日/年 这样得到的是理论上的总工作时数。还需要考虑到其实际利用率，进行调整，这个调整可利用缓冲很容易地得到：,H=N（1-C） 式中： H某设备一年可提供的实际工作时数 N某设备一年的理论工作时数 C缓冲量（用百分比来表示） 第三步，根据用设备时数来表示的市场需求量和每台设备所能提供的实际工作时数，算出所需设备数： M=R/H,某服务中心提供打印、复印与装订业务, 其业务需求主要来自2类顾客, 为其制作报告资料的复制件。每种报告资料通常都是分批进行制作, 制作(包括打印、校对、复制和装订)所需时间取决于每种报告资料的页数。 服务中心每年工作250天, 均为8小时工作日。管理人员认为机器设备的备用生产能力取15%为最佳, 问服务中心需要多少台设备为宜?,信息内容 顾客A 顾客B 年需求预测(制作报告资料种类) 50 100 每次批量(每种报告复制份数) 40 60 制作所需标准时间(小时/份) 0.5 0.7 操作准备所需标准时间(小时/报告)5 8,（1）每年所需机器小时数为 R = (50x40 0.5 + 100x60x0.7) + (50 5 + 100 8) = 6250小时,信息内容 顾客A 顾客B 年需求预测(制作报告资料种类) 50 100 每次批量(每种报告复制份数) 40 60 制作所需标准时间(小时/份) 0.5 0.7 操作准备所需标准时间(小时/报告)5 8,（2）每台机器一年可提供的工作小时数为 H = 250天/年 1班次/天 8小时/班次 (1.0 0.15) = 1700小时 （3）所需机器设备数量为 M = R/H= 6250/1700 = 3.68 4台。,服务中心每年工作250天, 均为8小时工作日。管理人员认为机器设备的备用生产能力取15%为最佳, 问服务中心需要多少台设备为宜?,二、能力计划的决策步骤 不同企业的能力计划的决策方法各有不同，但一般来说，至少下述四个步骤是必要的： （1）估计未来的能力需求； （2）确定需求与现有能力之间的差 （3）制定侯选的能力计划方案； （4）评价每个方案（定性及定量的），作出最后选择。 其中步骤（1）的未来能力需求的估计方法已在前面讨论过，下面详细讨论其他三个步骤的具体做法。,（一）计算需求与现有能力之间的差 当预测需求与现有能力之间的差异为正数时，很显然，就需要扩大能力，这里要注意的是，当一个生产运作系统包括多个环节或多个工序时，能力的计划和选择就需要格外谨慎。,（二）制定侯选方案 处理能力与需求之差的方法可有多种。最简单的一种是：不考虑生产能力扩大，任由这部分顾客或订单失去。 其他方法包括扩大规模和时间的多种方案，包括积极策略，消极策略或中间策略的选择，也包括新设施地点的选择，还包括是否考虑使用加班、外包等临时措施，这些都是制定能力计划方案所要考虑的内容。一般来说，至少应给出3-5个候选方案。,（三）评价每个方案 评价包括两方面：定量评价和定性评价。 定量评价主要是从财务的角度，以所要进行的投资为基准，比较各种方案给企业带来的收益以及投资回收情况。可使用净现值法、盈亏平衡分析法、投资回收率法等不同方法。 定性评价主要是考虑不能用财务分析来判断的其他因素，例如，是否与企业的整体战略相符，与竞争策略的关系，技术变化因素，人员成本等等，这些因素的考虑，有些实际上仍可进行定量计算，有些则需要用直观的经验来判断。,三、能力计划的辅助决策工具决策树 制定长期能力计划需要知道未来某个时期的需求预测（这个时期至少需要几年或更长）。但是，预测结果的不确定性通常很大。 （1）预测时期的跨度越大，结果的准确性越低； （2）如果有其它同行参与竞争，需求的不确定性会变得更大、更难以预测； （3）某一时期内的需求并不是均匀地分布在该时间段内，而是可能有高峰或低谷。 因此，关于能力扩大的决策往往是在对具有随机性的未来需求进行估计的基础上作出的。在这种情况下，决策树是一种很好的辅助决策工具。,决策树模型包括一系列节点和从节点发射出来的分支，如下图所示：,模型应从左向右读，其中的各节点和分支的含义如下： （1）方形节点为决策点，从决策点射向右方的分支表示侯选方案； （2）侯选方案右边所连接的圆形节点为“事件”节点，这些事件的发生是随机的，不受人为的控制； （3）从事件节点发射出的各分支表示可能发生的事件，每个分支上方应表示出该事件发生的概率；,从一个事件节点出发所出的各个事件发生的概率之和应等于1； （4）在事件分支的右方如果有进一步可侯选的方案，则重复步骤（1）-（3）；如果没有，则表示经营结果。 该经营结果表示的是：选择该分支上的侯选方案并发生该分支上的事件时，可能带来的经营结果。经营结果可用利润或成本表示，也可以利用其他主要影响决策的因素来表示。,决策树画出以后，求解应从右向左进行： （1）事件节点的经营结果期望值等于每一事件的经营结果乘其概率，再求和。 （2）在决策节点上，选择经营结果最好的侯选方案为被选择方案。如果一个决策点向左通向一个事件节点，则该决策点选择的最好经营结果作为该事件的经营结果；,（3）未被选中的事件应划两小短横线表示除去。决策点所得到的经营结果最后只与一条分支相连； （4）重复上述步骤，直至到达最后边的决策点。最后未被除去的分支就表示最好的选择方案。,第四节 学习曲线,一、学习效应 所谓学习效应，是指一个人或一个组织重复地作某一产品时，作单位产品所需的时间会随着产品生产数量的增加而逐渐减少，然后才趋于稳定。,学习曲线,单位产品劳动时间,学习阶段,标准阶段,产品数量,它所表示的是单位产品的直接劳动时间和累积产量之间的关系。,两种学习效应：个人学习和组织学习 所谓个人学习效应，是指当一个人重复地作某一产品时，由于动作逐渐熟练，或者逐渐摸索到一些更有效的作业方法后，作一件产品所需的工作时间（即直接劳动时间）会随着产品累积数量的增加而减少。,组织学习是指管理方面的学习，指一个企业在产品设计、工艺设计、自动化水平提高、生产组织以及其他资本投资等方面的经验积累过程，也是一个不断改进管理方法，提高人员作业效率的过程。,（三）学习曲线的运用 首先，在生产运作能力管理中，学习曲线可以用来帮助企业较精确地估计对生产能力的需求，制定相应的能力计划； 其次，学习曲线可以用来帮助企业制定产品的成本计划，因为根据学习效应，可估计随着累积产量的增加成本降低的可能性； 此外，根据学习效应理论当一个企业竞争策略的重点放在低成本上时，为了维持一定的利润，必须有足够的产量，企业通常总是尽快增加产量，以使得成本降至学习曲线的低点。,利用学习效应，建立“先发优势”，树立成本障碍。,价格,从另一方面来说，学习曲线如果使用不当也是有一定风险的。 这是指管理人员往往容易忘记环境动态变化的特性，在这种情况下，环境变化中的不测因素有可能影响学习规律，从而给企业带来损失。,二、学习曲线的建立 学习曲线的建立基于以下一些基本假设： （1）生产第n+1个产品所需的直接劳动时间总是小于第n个； （2）当累积生产数量增加时，所需直接劳动时间按照一个递减的速率减少； （3）时间的减少服从指数分布；,在这样的假设下，给定第一个产品的直接劳动时间和学习率，可建立下述的对数模型。用这个模型，即可描绘学习曲线。 kn=k1nb 式中： k1第一个产品的直接劳动时间 kn第n个产品的直接劳动时间 n累积生产数量 bgr/g2 r学习率,三、学习率的确定 如果数据齐备且合理，那么学习率就可利用式所示的对数模型来求解。其必要条件是要知道第1件和第n件产品的生产时间。求解包括两步： （1）计算b的值： kn=k1n n=kn/k1 两边取对数：bgn=g(kn/k1) b=g(kn/k1)/gn （2）根据b的定义求解学习率r： b的定义为 b=gr/g2 r=10(bg2),如果没有上述数据，即在某种产品未开始生产之前就想估计学习率，这种估计通常带有较强的主观性。在这种情况下有两种估计方法。 一是根据本企业过去生产过的类似产品进行估计。如果工艺等比较类似，就认为具有相同的学习率。 二是把它看作与该产业平均学习率相同。无论采取哪种方法，在实际生产开始、累积了一定数据以后，都需要对最初的估计加以修正。,一、单一品种生产条件下生产能力的计算 1.单台设备生产能力的计算和确定 M0 = T效/t (t 单位产品台时定额） 或 M0 = T效p (p 单位时间产量定额） 2.设备组生产能力的计算 M1 = M0S (S 设备组的设备数量） 3.工段的生产能力的计算 工段生产能力的计算在设备组生产能力的基础上进行。一个工段往往要包括几个设备组，而设备组的生产能力又往往不相等，这就要进行综合平衡工作。,第五节 生产能力的计算,1.以铣代刨 2.以车代镗 3.钻床组则技术革新或加班加点,二、多品种条件下生产能力的计算 1.代表产品法 （1）选定代表产品 确定代表产品的原则：该产品反映企业专业方向，产量较大，占用劳动量较多，在结构和工艺上具有代表性。 （2）计算代表产品表示的生产能力 M0 = T效S / t0 （3）计算产品换算系数 Ki = ti / t0 (i=1,2, . ,n) （4）计算具体产品的生产能力 将具体产品计划产量换算为代表产品产量: Qi = Ki M0 计算各产品占全部产品产量的比重: di = KiQi/KiQi 计算各具体产品的生产能力: Mi= diM0 /Ki,例 某厂生产A、B、C、D四种产品，其计划产量分别为250,100，230和50台，各