生产计划与控制培训教材(共62页).ppt

1、生产方案与控制Aggregate Planning & Scheduling串讲3v方案管理是企业的首要职能，是由谁来制定和执行的？v企业生产方案体系为何是分层的？各层间的关系和功能？根据自己的企业，如何制定？v生产方案越精确越好吗？v 生产方案系统生产方案系统v 综合生产方案综合生产方案v 主生产方案主生产方案v 生产作业方案与控制生产作业方案与控制生产方案系统生产方案系统什么是生产方案什么是生产方案 生产方案是企业的一项职能方案，它是企业为生产方案是企业的一项职能方案，它是企业为方案期预先拟定生产目标任务及实施方案的管理方案期预先拟定生产目标任务及实施方案的管理职能。职能。生产方案

2、的三类对象生产方案的三类对象 1、单个品目：单个产品，零件或原材料品种、单个品目：单个产品，零件或原材料品种 2、产品或零件族：具有相似的特征或制造工、产品或零件族：具有相似的特征或制造工艺的产品或零件品目的组合艺的产品或零件品目的组合 3、产品系列、产品系列/产品类：相同的需求变化特征或产品类：相同的需求变化特征或相似的单位工时定额相似的单位工时定额长期计划长期计划中期计划中期计划短期计划短期计划Capacity Planning, Aggregate Scheduling, Master Schedule, Capacity Planning, Aggregate Scheduling,

3、Master Schedule, and Short-Term Schedulingand Short-Term SchedulingCapacity Planning生产能力规划生产能力规划 1. Facility size 2. Equipment procurementAggregate Scheduling综合方案综合方案 1. Facility utilization 2. Personnel needs 3. SubcontractingMaster Schedule主生产方案主生产方案 1. MRP 2. Disaggregation of master planLong-ter

4、mIntermediate-termShort-termIntermediate-termShort-term Scheduling短期排程短期排程 1. Work center loading 2. Job sequencing3生产方案的指标体系品种指标品种指标产量指标产量指标质量指标质量指标产值指标：产值指标：商品产值、总产值、 净产值 出产期指标出产期指标综合方案的核心平衡生产任务和生产能力平衡生产任务和生产能力生产能力生产能力市场需求市场需求企业自身企业自身生产任务生产任务平衡点平衡点综合生产方案综合生产方案Aggregate PlanningAggregate Planning又称

5、为中期生产方案或总生产方案，年度方案在许多制造装配型企业已经扩展为产销联合方案产销方案一、综合方案的思路生产能力选择生产能力选择需求选择需求选择吸纳需求波动吸纳需求波动消除需求波动消除需求波动修正供给的决策修正供给的决策修正需求的决策修正需求的决策生产能力生产能力生产任务生产任务？平衡平衡库存需求？改变生产能力的策略改变生产能力的策略生产规模的改变生产规模的改变技术改造技术改造大型成套设备的引进大型成套设备的引进长期策略长期策略？改变生产能力的策略改变生产能力的策略中期策略中期策略新工装新工装改变库存水平改变库存水平外包外包新聘或解聘员工新聘或解聘员工？改变生产能力的策略改变生产能力的策略短期

6、策略短期策略超时或减时超时或减时兼职员工兼职员工保持一定弹性保持一定弹性较全日制工福利低较全日制工福利低培训本钱高培训本钱高更换率高更换率高质量下降质量下降方案较难方案较难降低废品降低废品原材料质量原材料质量二、满足非均匀需求的战略二、满足非均匀需求的战略(Basic Strategy for Meeting Uneven Demand(Basic Strategy for Meeting Uneven Demand) 1、追逐策略、追逐策略-均衡劳动力水平均衡劳动力水平 2、稳定的劳动力水平、稳定的劳动力水平-变化的工作时间变化的工作时间 3、平准策略、平准策略-浮动库存浮动库存 4、转包策

7、略、转包策略 1、追逐策略、追逐策略CHASE STRATEGY 当订货变动时，雇佣或解雇工人，使产量与定单相一致 实施的关键取决于是否有一批容易培训的，可供雇佣的工人。 产生雇佣、培训与解雇人员的本钱2、稳定的劳动力水平、稳定的劳动力水平-变化的工作时间变化的工作时间 通过柔性的工作方案或加班加点改变工作时间，进而改变产量。 工人数量稳定 会产生加班工资3、平准策略、平准策略 利用浮动的库存水平、定单积压和减少销售来消化缺货与剩余产品，保持稳定的劳动力水平与产出率。 可能降低对顾客的效劳水平、增加库存本钱，会产生库存的陈旧。鲍吉斯鲍吉斯罗易斯公司罗易斯公司Porges-RuizPorges-

8、Ruiz是布宜诺斯艾利斯的一家泳装生产厂商。是布宜诺斯艾利斯的一家泳装生产厂商。该公司制定了一项人事改革政策，从而不仅降低了本钱，同时也增强了员工对顾该公司制定了一项人事改革政策，从而不仅降低了本钱，同时也增强了员工对顾客的责任心。由于是一个很受季节影响的企业，该公司不得不在夏季的三个月将客的责任心。由于是一个很受季节影响的企业，该公司不得不在夏季的三个月将其产品的其产品的3/43/4销往海外。鲍吉斯销往海外。鲍吉斯罗易斯管理层还是像传统方式一样依靠聘用临罗易斯管理层还是像传统方式一样依靠聘用临时工、积聚存货来应付需求的大幅上升。但这种方式带来的问题很多。一方面，时工、积聚存货来应付需求的大幅

9、上升。但这种方式带来的问题很多。一方面，由于公司提前几个月就将泳装生产出来，其款式不能适应变化的需求情况；另一由于公司提前几个月就将泳装生产出来，其款式不能适应变化的需求情况；另一方面，在这繁忙的三个月，顾客的抱怨、产品的需求告急、时间安排变动及出口方面，在这繁忙的三个月，顾客的抱怨、产品的需求告急、时间安排变动及出口使得管理人员大为烦恼。使得管理人员大为烦恼。 鲍吉斯鲍吉斯罗易斯公司的解决方法是在维持工人的正常的每周罗易斯公司的解决方法是在维持工人的正常的每周4242小时工作的报酬的小时工作的报酬的同时，相应改变生产方案，从同时，相应改变生产方案，从8 8月到月到1111月中旬改为每周工作月

10、中旬改为每周工作5252小时南美洲是夏小时南美洲是夏季时北半球是冬季。等到顶峰期结束，到第二年季时北半球是冬季。等到顶峰期结束，到第二年4 4月每周工作月每周工作3030小时。在时间小时。在时间宽松的条件下，进行款式设计和正常生产。宽松的条件下，进行款式设计和正常生产。 这种灵活的调度使该公司的生产占用资金降低了这种灵活的调度使该公司的生产占用资金降低了40%40%，同时使顶峰期生产能力增，同时使顶峰期生产能力增加了一倍。由于产品质量得到保证，该公司获得了价格竞争优势，因而销路很广，加了一倍。由于产品质量得到保证，该公司获得了价格竞争优势，因而销路很广，扩大到巴西、智利和乌拉圭等。扩大到巴西、

11、智利和乌拉圭等。 三、制定总体方案的技术和方法三、制定总体方案的技术和方法1、总体方案的制定程序、总体方案的制定程序确定每个时期的需求确定每个时期的需求确定每个时期的能力确定每个时期的能力(正常工作时间正常工作时间, 加班时加班时间间, 转包合同转包合同)确定企业的库存策略确定企业的库存策略确定正常工作时间、加班时间、转包合同、确定正常工作时间、加班时间、转包合同、库存维持费用、缺货等的单位本钱库存维持费用、缺货等的单位本钱(unit cost)制定方案方案并进行本钱计算制定方案方案并进行本钱计算在可行的方案中在可行的方案中, 选择最令人满意的。否那么选择最令人满意的。否那么, 重新计算本钱重

12、新计算本钱,在进行比较分析在进行比较分析2、制定总体方案的方法、制定总体方案的方法线性规划线性规划目标规划目标规划线性决策准那么线性决策准那么模拟模型模拟模型试错法试错法例：某公司产品的需求量随季节不同而变化，现该公司准备编制今后六个月的生产方案。对今后六个月的需求预测及每月工作天数见下表，其它数据如下：产品的材料费用为100元/台，库存保管费为1.5元/台月, 缺货损失为5元/台/月, 如果想把产品转包一些出去, 那么转包费用为20元/台, 招聘并培训一个工人的费用为200元/人, 解聘一个工人的费用为250元/人, 该产品的加工时间为5小时/台, 正常工作时间内的工时费用为4元/小时, 加

13、班时间内的工时费用为6元/小时, 生产开始时的期初库存量为400台, 另外,由于预测的不确定性高, 另考虑有25%的平安库存。 1180022215001931100214900215110022月份需求预测每月工作天数6160020 月份(1)期初库存(2)需求预测(3)安全库存 0.25(2)(4)计划产量(2)+(3)-(1)(5)期末库存(1)+(4)-(2)1400180045018504502450150037514253753375110027510002754275900225850225522511002751150275627516004001725400 8000 初步生

14、产方案初步生产方案 方案方案一：仅改变工人人数、按制度工作时间生产，每个月的投产量等于初步生产方案中安排的出产数量。 月份(1)计划产量(2)所需生产时间(1)5(3)每人每月工时(4)所需人数(2)(3)(5)新增工人(6)招聘费用(5)200(7)解聘工人(8)解聘费用(7)250(9)正常时间总费用(2)4118509250176530-3700021425712515247006150028500310005000168300017425020000485042501682500512501700051150575017633816000023000617258625160542142

15、000034500 5800 7000160000方案方案二：工人人数不变(假定有40名工人)，仅改变库存水平。 月份(1)期初库存(2)能力工时(3)实际产量(2)5(4)需求预测(5)期末库存(1)+(3)-(4)(6)缺货数(7)缺货费用(6)5(8)安全库存(9)超储(5)-(8)(10)库存费用(11)正常时间总费用1400 7040140818008 00450002816028608012161500-276276138037500243203-276 672013441100-323216027500268804-32672013449004120022518728126880

16、5412 70401408110072000275445667281606720 640012801600400004000 025600 1540 948 160000主生产方案主生产方案(Master Production Scheduling) (Master Production Scheduling) v 年度生产方案进一步细分, 根据库存和可用人力工时, 具体确定产品出产的数量和出产期。总体方案分解的结果被称为主生产方案(MPS), 国内企业常称之为产品出产进度方案。v 在制定总体方案时, 一般只考虑总的数量, 而不考虑现有库存量, 这是分解方案与总体方案的主要区别。v 解决问题：

17、确定企业生产的最终产品的出产时间和出产数量。即确定企业每一最终产品在每一具体时间段周的生产数量。 v 主生产方案的时间单位：周，旬，月，季。 v 最终产品：企业最终完成的，要出厂的产品。 如：直接用于消费的消费品、其他企业零部件的产品。 比照例子：主生产方案与综合生产方案比照例子：主生产方案与综合生产方案 三、三、MPS的处理流程的处理流程 MPS的输入与输出的输入与输出 由上图可以看出, MPS的输入是期初库存、来自市场需求的预测、及用户的订单。输出主要有现有库存、出产数量与进度、待分配库存 输入输入 期初库存期初库存 预测预测 用户订单用户订单制定制定主计划主计划 输出输出 现有库存现有库

18、存 主生产计划主生产计划 待分配库存待分配库存1 1、计算现有库存量、计算现有库存量POHPOH 现有库存：每期的需求被满足后手头仍有的、可利用的库存量。现有库存：每期的需求被满足后手头仍有的、可利用的库存量。 I It t =I =It-1t-1+P+Pt t max( Fmax( Ft t ,Co,Cot t ) ) I It t ：t t期末现有库存量期末现有库存量 P Pt t ：t t期生产量期生产量 F Ft t ：t t期预计需求期预计需求 COCOt t ：t t期顾客订货量期顾客订货量 MPS的处理流程的处理流程 2 2、决定、决定MPSMPS的生产量和生产时间的生产量和生产

19、时间 生产量：方案期总生产量和每次批量生产量：方案期总生产量和每次批量确定生产时间确定生产时间 原那么：原那么：MPSMPS的生产量和生产时间应保证现有库存量非负的生产量和生产时间应保证现有库存量非负 3 3、计算待分配库存、计算待分配库存 ATP ATP ：营销部门可用来容许顾客在确切时间内供货的产品数量。用途：针对新：营销部门可用来容许顾客在确切时间内供货的产品数量。用途：针对新订单，营销部门可据此决定是否签定新的供货合同。订单，营销部门可据此决定是否签定新的供货合同。 第一周：期初库存本周第一周：期初库存本周- -直到下一次到达为止的全部订货量直到下一次到达为止的全部订货量 以后各周，只

20、有有了量时才计算。以后各周，只有有了量时才计算。 该周量该周量- -下一次到达为止的全部订货量下一次到达为止的全部订货量 MPS的处理流程续的处理流程续 MPS的制定的制定例例: 6, 7两个月的用户订货和需求预测的情况两个月的用户订货和需求预测的情况, 期初库存为期初库存为64, 计算现有库存量。计算现有库存量。期初库存JuneJuly 6412345678 需求预测3030303040404040 用户订货33201042 现有库存量现有库存量 MPS 待分配库存量 期初库存期初库存JuneJuly 6412345678 需求预测需求预测3030303040404040 用户订货用户订货3

21、3201042 现有库存量现有库存量311-29 MPS 待分配库存量待分配库存量 计算现有库存计算现有库存(Projected on-hand Inventory) 现有库存: 是指每周的需求被满足之后仍有的、可利用的库存量。现有库存量=上期期末库存量- 本期需求量 周次期初库存需求量净库存MPS现有库存12345678643114111411313330303040404040311-2911-291-39-9 + 70 + 70 + 70+ 70311= 4111= 411= 31= 61 计算MPS方案出产的数量和时间 当现有库存量出现负值时, 即作为需要安排新的产品生产的信号. 如上

22、表所示, 在第3周出现-29, 意味着必须新投产产品才能满足需求, 于是转入计算MPS的数量与产出时间。见下表。期初库存期初库存JuneJuly 6412345678 需求预测需求预测3030303040404040 用户订货用户订货33201042 0 0 0 现有库存量现有库存量31141114113161 MPS 70 70 7070 待分配库待分配库存量存量ATP 11 56 68 7070 形成形成MPS: 收入管理收入管理 又称为收益管理：在不同时期，对有不同需求的又称为收益管理：在不同时期，对有不同需求的顾客采取不同的产品或效劳定价，以产生最大收顾客采取不同的产品或效劳定价，以产

23、生最大收入或收益的综合方案策略。入或收益的综合方案策略。 如何实施？如何实施？ 需求预测需求预测-差异定价差异定价-优化资源配置，降低优化资源配置，降低时机本钱何风险时机本钱何风险收入管理收入管理生产作业方案与控制生产作业方案与控制？从哪一项工作开始从哪一项工作开始1001501209012011585112180？一个好的排程能满足什么要求一个好的排程能满足什么要求一、生产作业方案的含义与目标一、生产作业方案的含义与目标作业方案作业方案(Scheduling):作业方案是安排零部件作业、作业方案是安排零部件作业、活动的出产数量、设备及人工使用、投入时间及出活动的出产数量、设备及人工使用、投入

24、时间及出产时间。产时间。 排序，给出零部件在一台或一组设备上加工的先后排序，给出零部件在一台或一组设备上加工的先后顺序的工作。顺序的工作。 但是，编制作业方案的主要工作之一就是要确定出但是，编制作业方案的主要工作之一就是要确定出最正确的作业顺序。最正确的作业顺序。 目标： 通过制定作业方案，可以使企业： 满足交货期要求 使在制品库存最小 使平均流程时间最小 提供准确的工件状态信息 提高机器/工人的时间利用率 减少调整准备时间 使生产和人工本钱最低完成时间最短完成时间最短设备使用率最大化设备使用率最大化在制品库存量最小在制品库存量最小等待时间最少等待时间最少每件工作的平均完成时间每件工作的平均完

25、成时间设备运行的时间百分比设备运行的时间百分比系统的平均工作数量系统的平均工作数量平均延迟天数平均延迟天数？一个好的作业计划能满足什么要求一个好的作业计划能满足什么要求？对于这些要求衡量的标准是什么对于这些要求衡量的标准是什么本钱与利润本钱与利润排序问题的分类排序问题的分类 按机器分类按机器分类 单台机器的排序问题 多台机器的排序问题 单件作业排序问题(Job-Shop) 流水作业排序问题(Flow-Shop) 按工件到达车间的情况不同按工件到达车间的情况不同： 静态排序问题 动态排序问题 按参数的性质的不同：按参数的性质的不同： 确定型排序问题 随机型排序问题排序问题的表示方法排序问题的表示

26、方法 排序问题常用四个符号来描述: n/m/A/B其中, n-工件数； m-机器数； A-车间类型, F=流水型排序 P=排列排序 G=一般类型,即单件型排序 B-目标函数二、生产作业方案的常用方法v甘特图甘特图v工作中心排序工作中心排序甘特图甘特图Work CenterMTWThFSheet MetalJob AJob FMechanicalJob DJob GElectricalJob BJob HPaintingJob CJob EJob I2 2、工作中心的排序、工作中心的排序N * 1 排序单台机器排序问题排序单台机器排序问题1、含义：、含义：n个工件全部经由一台机器处理个工件全部经

27、由一台机器处理 2、单台机器排序问题的目标：、单台机器排序问题的目标： 1) 平均流程时间最短：为n个零件经由一台机器的平均流程 时间最短 2最大交货延期量最小 先到先受服务先到先受服务FCFS最短操作时间最短操作时间SPT最早到期最早到期EDD最长操作时间最长操作时间LPT根据排序目标的不同，可以选择不同的排序规那么，有时又称为确定优先权(Priorities)。常用的优先规那么：求平均流程时间最短的排序问题求平均流程时间最短的排序问题 求平均流程时间最短的作业顺序，采用SPT原那么。 按工件加工时间的长短，按不减的顺序从小到大安排各项作业。 例：一个车间有一台加工中心，现有5个工件需要该机

28、器加工。相关的加工时间和要求完成时间交货期如下表所示，求平均流程时间最短的作业顺序。 J1J2J3J4J5加工时间11293112交货期6145313332解：根据SPT原那么，得出：J4 -J5 -J1 -J2 -J3有关工程的计算： 加工时间完成时间交货期延迟J411330J523320J11114610J2294345031743143J3FnFiin_/.1135 527013.4 求最大延期量最小的排序问题求最大延期量最小的排序问题 求最大延期量最小的作业顺序采用EDD原那么。 EDD(Earliest Due Date): Jobs are sequenced in increas

29、ing order of their due dates. 例：借用上面的例子，求最大延期量最小的作业顺序。 解：根据EDD原那么，得出： J3 -J5 -J4-J2 -J1 加工时间完成时间交货期延迟J33131310J5233321J4134331J229634518J111746113平均延迟=33/5=6.6FnFiin_/.1235 54701 Tmax=18进一步考虑：在最大延期量不变的情况下，如何使平均流程时间缩短？如果想同时满足这两个目标，就是多目标排序。两台机器排序问题的目标两台机器排序问题的目标 两台机器排序的目标是使最大完成时间总加工周期Fmax最短。 Fmax的含义见如

30、下的甘特图(Gantt Chart)。多台机器排序的目标一般也是使最大完成时间总加工周期 Fmax最短。Fmax 时间 机器 A B在机器A上的作业时间总加工周期两台机器排序问题两台机器排序问题n个工件都必须经过机器1和机器2的加工，即工艺路线是一致的。 两台机器排序问题的算法两台机器排序问题的算法 实现两台机器排序的最大完成时间实现两台机器排序的最大完成时间Fmax最短的目标，一最短的目标，一优化算法就是著名的约翰逊法优化算法就是著名的约翰逊法(Johnsons Law)。其具体求解。其具体求解过程如下例所示。过程如下例所示。 约翰逊法解决这种问题分为约翰逊法解决这种问题分为4个步骤：个步骤

31、： (1)列出所有工件在两台设备上的作业时间。列出所有工件在两台设备上的作业时间。 (2)找出作业时间最小者。找出作业时间最小者。 (3)如果该最小值是在设备如果该最小值是在设备1上，将对应的工件排在前面，上，将对应的工件排在前面，如果该最小值是在设备如果该最小值是在设备2上，那么将对应的工件排在后面。上，那么将对应的工件排在后面。 (4)排除已安排好的工件，在剩余的工件中重复步骤排除已安排好的工件，在剩余的工件中重复步骤(2)和和(3)，直到所有工件都安排完毕。，直到所有工件都安排完毕。 例：某一班组有A、B两台设备，要完成5个工件的加工任务。每个工件在设备上的加工时间如下表所示。求总加工周

32、期最短的作业顺序。 工件在两台设备上的加工时间工件编号 J1 J2 J3 J4 J5设备A 3 6 7 1 5设备B 2 8 6 4 3解：由约翰逊法可知，表5-8中最小加工时间值是1个时间单位，它又是出现在设备1上，根据约翰逊法的规那么，应将对应的工件4排在第一位，即得： J4 - * - * - * - * 去掉J4，在剩余的工件中再找最小值，不难看出，最小值是2个时间单位，它是出现在设备2上的，所以应将对应的工件J1排在最后一位，即： J4 - * - * - * - J1 再去掉J1，在剩余的J2、J3、J5中重复上述步骤，求解过程为： J4 - * - * - J5 - J1 J4

33、- J2 - * - J5 - J1 J4 - J2 - J3- J5 - J1 当同时出现多个最小值时，可从中任选一个。最后得J4 - J2 - J3- J5 - J1(a) J1 - J2 - J3- J4 - J5 30AB26AB(b) J4 - J2 - J3- J5 - J1 可以看出，初始作业顺序的总加工周期是30，用约翰逊法排出的作业顺序总加工周期是26，显然后者的结果优于前者。两台机器排序问题算法的扩展两台机器排序问题算法的扩展(Extension to Three Machines)一般情况下，当机器数为3台以上时，就很难找到最优解了。 但是，对于n个工件由三台机器流水作业

34、时，在满足某些条件后可以采用Johnsons Law解决问题。 设：A、B、C为三台机器，如果工件在三台机器上的加工时间满足以下条件，那么可以转化为两台机器的排序问题： min Ai=max Bior min Ci = max Bi 定义：Ai = Ai+ Bi , Bi = Bi +Ci例: 考虑以下问题. 5个工件由3台机器加工, 作业时间见下表. 求: 总加工周期最短的作业顺序. 1 2 3 4 5机器A 44 913 821 627 532机器B 59 619 223 330 436机器C 817 1029 635 742 1153 解: 检查上表, 发现: min Ai = 4 max Bi = 6 min Ci = 6因此,满足以上条件, 建立两台机器的作业时间表: 应用Johnson法那么，得出：总加工周期为： 1 2 3 4 5机器A 9 15 10 9 9机器B 13 16 8 10 15 1 4 5 2 3机器A 44 610 515 924 832机器B 59 313 419 630 234机器C 817 724 1135 1045 651三、生产作业控制三、生产作业控制 生