供应链的综合计划课件

供应链管理

——战略、规划与运作同济大学赵晋zj@2013版供应链管理

——战略、规划与运作同济大学赵晋

Ⅲ篇计划供应链的需求和供给Ⅲ篇计划供应链的需求和供给2第八章供应链的综合计划8.1综合计划在供应链中的作用公司通过综合计划决定在一定时期内理想的产能、生产、转包、库存水平、缺货甚至定价等问题。综合计划，顾名思义，就是关于全局综合性的决策，而不是最小库存单元的决策。综合计划适用于制定大约3~18个月的决策。在这段时间，以最小库存单位来决定生产水平有点为时过早，而建设一套新的生产设施又有点晚。因而，总体计划要回答这样一个问题：“公司怎样利用其现有的设施？”

第八章供应链的综合计划8.1综合计划在供应链中的作用3综合计划的主要目标就是识别在特定时期下的以下运作参数：生产速率劳动力加班量机器产能水平转包延期交货需求当期没有满足而转移至未来期交付的需求。现有库存计划期内各个时期的库存持有水平。在理想情况下，供应链各部分都应该能够协作，以创造最好的绩效。综合计划的主要目标就是识别在特定时期下的以下运作参数：48.2综合计划的有关问题

总体计划问题的目的在于满足需求并使利润最大化。我们将总体计划要解决的问题描述如下：（1）为制定总体计划，公司首先必须明确计划所覆盖的期间。计划期是总体计划制定出决策的时间，它通常是3~18个月。公司也必须详细规定计划期内每一时期的长度，如星期、月份和季度。（2）为计划期内的每一个时期制定需求预测。（3）为计划期内的每一个时期确定生产水平、库存水平和生产能力水平，以使公司利润最大化。8.2综合计划的有关问题5制订综合计划需要下列信息：每一期t的需求预测Ft（假定计划期间为T）；生产成本；劳动成本。日常劳动成本（美元/小时）和加班劳动成本；转包劳动成本（美元/小时或美元/单位）；改变生产能力成本，更具体地，雇佣或解雇工人的成本（美元/工人）和增加或减少机器生产能力的成本（美元/机器）；制订综合计划需要下列信息：6单位产品所需的劳动成本或机器工作小时数；库存成本（美元/单位/期间）；库存缺货或积压的成本（美元/单位/期间）；限制性因素（约束）加班时间的限制解雇的限制可利用资本的限制库存缺货或积压的限制供应链的综合计划课件7这些信息用于制定总体计划，反过来帮助公司制订下列决策：正常时间的产量、加班时间的产量和转包生产的数量：用来决定工人数和供应商的购买水平。库存：用来决定仓库容量和运营资本的需要量。库存积压或库存缺货的数量：用来决定客户服务水平。雇用或者解雇的工人的数量：用来处理可能出现的劳资纠纷。机器生产能力的增加或减少：用来决定是否购买新的生产设备。这些信息用于制定总体计划，反过来帮助公司制订下列决策：88.3综合计划战略基本权衡产能（正常时间、加班时间和转包时间）库存缺货导致的未结订单/失去的销售额在3种成本之间权衡，通常可以得到3种不同的总体计划战略。（1）追逐战略——将生产能力作为杠杆。在这种战略中，当需求变动时，通过改变机器的生产能力或雇佣劳动力，使生产率和需求率保持一致。追逐战略使供应链库存水平降低，却使生产能力和工人人数变化水平增高。它适用于库存成本很高而改变生产能力和工人人数的成本很低的情况。8.3综合计划战略9（2）工人人数或生产能力的弹性时间战略——将利用率作为杠杆。在这种情况下，劳动力和生产能力是不变的，然而，工作小时数却随时间而变化，以此来使生产与需求保持一致。这个战略虽使库存水平降低，但其生产设备的平均利用率却比追逐战略还要低。当库存成本很高或改变生产能力的代价较小时，适合用这种战略。（3）水平战略——将库存作为杠杆。在这种战略中，稳定的机器生产能力和劳动力人数保持一个不变的产出率。要么根据未来的需求预测提前建立库存，要么从旺季转入淡季时处理积压产品。当库存成本和积压产品成本相对较低时，适合使用这种战略。（2）工人人数或生产能力的弹性时间战略——将利用率作为杠杆。108.4利用线性模型制定综合计划8.4.1例题8.1红番茄公司

RedTomata’s公司的运营主要是将购进的原材料制造成多用途的园艺工具。由于生产线需要的工具和场地是有限定的，RedTomata’s公司的生产能力主要有劳动力人数决定。公司的产品需求季节性很强，需求最旺的时间在春季。公司的选择是，当旺季到来时增加工人，签订转包合同，在淡季建立库存，将积压订单登记入册，以后再将产品送达顾客。RedTomata’s公司供应链副总裁从预测下6个月的需求着手工作（见表8-1）。公司以40美元的单价销售其工具。1月份的库存为1000个工具，1月初有80名员工。每个月每条生产线有20个工作日，每个工人每小时收入4美元。每个工人每天工作8小时，其余时间休息。生产线的生产能力主要取决于工人工作总时数。根据劳动法规，工人每月加班不能超过10小时。各种成本如表8-2所示。库存成本在当月库存结清时才记入。公司目标是：制定出最合理的总体计划，它将使库存量在6月底至少为500个单位。由于价格固定，计划期内利润最大化和成本最小化是一致的。8.4利用线性模型制定综合计划11月份需求预测116002300033200438005220062200表8-1需求预测月份需求预测11600230003320043800522012成本项目成本原材料成本10美元/单位库存成本2美元/单位/月缺货或延期交货的边际成本5美元/单位/月雇佣或培训员工的成本300美元/人解雇员工的成本500美元/人需要的劳动时间4小时/单位正常工资4美元/小时加班成本6美元/小时转包成本300美元/单位表8-2成本信息成本项目成本原材料成本10美元/单位库存成本2美元/单位/月13案例分析决策变量案例分析14目标函数将t期的需求记为Dt，Dt的值如表8-1预测所示。目标函数要将计划期内的总成本最小化。成本包括以下几个部分：（1）日常劳动成本：一个工人每月的日常工资是4美元/小时×8小时/天×20天/月=640美元（2）加班时的劳动力成本：（3）雇佣成本：（4）解雇成本：目标函数15（5）库存成本：（6）缺货成本：（7）原材料成本：（8）转包成本：从而，计划期总成本=供应链的综合计划课件16约束条件（1）工人总数、雇用工人数和解雇工人数之间的约束条件：（2）产能约束

由于每个工人每月在规定时间能生产40个单位（每单位4小时，如表8-2所示），在加班时间每4小时生产1单位。约束条件17（3）库存平衡约束：t期的总供给能力为上一期留下来的库存It-1、当期的产量Pt加上外包产量Ct的总和。t期的净需求是当前需求Dt与上一期缺货St-1之和。当然，St-1和It-1至少有一个为0。或者通过以前的库存It-1。如果净需求小于总供给，则剩下了It，否则，则出现St。（4）加班时间限制的限制条件：（5）其他信息和约束：期初人数W0=80初始库存I0=1000初始缺货S0=0计划期末库存I6>=500（3）库存平衡约束：18采用Excel中的“规划求解”软件包求解该选址模型求解过程：>>>例题8.1求解步骤：步骤1：将已知条件、决策变量、约束条件、目标函数在Excel的单元格中呈现；步骤2：在Excel中加载一个“规划求解”宏（软件包）；步骤3：采用“规划求解”求得最后结果。关键点：约束条件在Excel中的表达形式。将等式或不等式中不为0的一端（表达式）置于excel的单元格中。采用Excel中的“规划求解”软件包求解该选址模型19如果假定t期的平均库存为起始和最终库存的平均数，则计划期的平均库存为：计划期的平均周转时间=平均库存/产销率如果假定t期的平均库存为起始和最终库存的平均数，则计划期的平20根据以上限制条件对目标函数进行最优化处理后，得到计划的总成本如下：总成本=422275美元，计划期的平均季节性库存=895单位，计划期的平均周转时间=0.34个月灵敏度分析：（1）大幅度季节性波动的需求预测这使得供给和需求保持一致会变得更加困难，结果是或者增加了库存、或者增加了缺货和产品延期交付，从而增加了供应链的总成本。（2）库存持有成本从2美元上升到6美元当库存持有成本增加时，最好的方式是减少库存量，转而采取超量产能、延期交付和转包。根据以上限制条件对目标函数进行最优化处理后，得到计划的总成本21表8-3红番茄公司的综合计划HtLtWtOtItStCtPt时期雇用数解雇数工人数加班时数库存量缺货量转包量生产量101565019830025832006501567002583300650950002583400650026702583500650117002583600650500002583表8-3红番茄公司的综合计划HtLtWtOtItStCtP22表8-4大幅需求波动时的综合计划HtLtWtOtItStCtPtDt时期雇用数解雇数工人数加班时数库存量缺货量转包量生产量需求量1015650258300258310002006502167002583300030065095000258338004006500126702583480050065006830258320006006505000025831400成本=432858美元平均季节性库存=1075单位平均周转时间=0.40月表8-4大幅需求波动时的综合计划HtLtWtOtItStC23表8-5库存持有成本上升时的综合计划成本=441200美元平均季节性库存=558单元平均周转时间=0.21月HtLtWtOtItStCtPt时期雇用数解雇数工人数加班时数库存量缺货量转包量生产量10235701667002267200570933002267300570000226740057006714672267500570000226760057050004332267表8-5库存持有成本上升时的综合计划成本=441200美元248.4.2综合计划的预测误差我们可以用安全库存或安全生产能力来解决总体计划误差问题。公司可以用以下一些方法：将加班作为安全生产能力的一种形式；永久性的雇佣额外的工人数量，以此作为安全生产能力的一种形式；将转包生产作为安全生产能力的一种形式；修建更多的仓库、保留更多的库存，以此作为安全生产的一种形式；从开放市场或现货市场购买生产能力或产品，以此作为安全生产能力的一种形式。等。选择哪种方式取决于相应的成本通过雇佣多余的工人来在短期内改变生产能力，这常常是一种好的选择。然而这种选择的问题在于成本（货币成本或道德成本），因为公司会解聘这些工人。8.4.2综合计划的预测误差258.5信息技术在综合计划中的作用综合计划是IT应用的最多的供应链部分最早的IT供应链软件产品是综合计划模块（或称工厂计划、生产计划、制造计划）；线性规划模型；由于问题的复杂性，IT系统的综合计划模块能为企业带来很大的收益。IT可以为综合计划带来的价值解决大型问题的能力；解决复杂问题的能力（通过非线性最优化等）；与其他核心IT系统（如库存或采购）整合的能力。由于综合计划问题是如此复杂，所以除了IT之外，通常没有其他的方法可以得到一个可行的解决方案。8.5信息技术在综合计划中的作用268.6实施综合计划的实践（1）超越公司范围来思考整个供应链；供应链合作伙伴之间尽可能的加强合作。（2）由于预测经常会出错，所以要使计划具有弹性；通过对综合计划输入信息进行敏感性分析，计划者能在一些可选择的解决方案中找到一个最佳的方案。（3）当新数据产生的时候，重新制定综合计划；（4）在设备利用率提高时使用总体计划缺少综合计划并不必然是危险的。很多公司仅依照其下游的订单来决定生产计划，而没有建立综合计划；但是，当设备的利用率很高时，很可能会出现产能不足的局面，因此此时制定并执行一项综合计划就显得很重要了。8.6实施综合计划的实践278.7学习目标小结（1）明确综合计划适用的决策类型；综合计划最好用来制订3~18个月时期内的生产能力、生产水平和库存水平等决策。在生产能力有限、供货期很长的情况下，制订综合计划尤其重要。（2）理解综合计划在供应链活动中的重要性；综合计划既影响到客户，又影响到供应商，因此它必须贯穿整个供应链、在与上下游进行合作的基础上来制订。（3）描述制定综合计划所需要的信息；（4）解释管理者为制订综合计划所作的基本权衡；（5）利用Excel软件计算并解决综合计划问题。8.7学习目标小结288.8案例：特殊包装材料公司>>>案例与分析8.8案例：特殊包装材料公司29TheendTheend30供应链管理

——战略、规划与运作同济大学赵晋zj@2013版供应链管理

——战略、规划与运作同济大学赵晋

Ⅲ篇计划供应链的需求和供给Ⅲ篇计划供应链的需求和供给32第八章供应链的综合计划8.1综合计划在供应链中的作用公司通过综合计划决定在一定时期内理想的产能、生产、转包、库存水平、缺货甚至定价等问题。综合计划，顾名思义，就是关于全局综合性的决策，而不是最小库存单元的决策。综合计划适用于制定大约3~18个月的决策。在这段时间，以最小库存单位来决定生产水平有点为时过早，而建设一套新的生产设施又有点晚。因而，总体计划要回答这样一个问题：“公司怎样利用其现有的设施？”

第八章供应链的综合计划8.1综合计划在供应链中的作用33综合计划的主要目标就是识别在特定时期下的以下运作参数：生产速率劳动力加班量机器产能水平转包延期交货需求当期没有满足而转移至未来期交付的需求。现有库存计划期内各个时期的库存持有水平。在理想情况下，供应链各部分都应该能够协作，以创造最好的绩效。综合计划的主要目标就是识别在特定时期下的以下运作参数：348.2综合计划的有关问题

总体计划问题的目的在于满足需求并使利润最大化。我们将总体计划要解决的问题描述如下：（1）为制定总体计划，公司首先必须明确计划所覆盖的期间。计划期是总体计划制定出决策的时间，它通常是3~18个月。公司也必须详细规定计划期内每一时期的长度，如星期、月份和季度。（2）为计划期内的每一个时期制定需求预测。（3）为计划期内的每一个时期确定生产水平、库存水平和生产能力水平，以使公司利润最大化。8.2综合计划的有关问题35制订综合计划需要下列信息：每一期t的需求预测Ft（假定计划期间为T）；生产成本；劳动成本。日常劳动成本（美元/小时）和加班劳动成本；转包劳动成本（美元/小时或美元/单位）；改变生产能力成本，更具体地，雇佣或解雇工人的成本（美元/工人）和增加或减少机器生产能力的成本（美元/机器）；制订综合计划需要下列信息：36单位产品所需的劳动成本或机器工作小时数；库存成本（美元/单位/期间）；库存缺货或积压的成本（美元/单位/期间）；限制性因素（约束）加班时间的限制解雇的限制可利用资本的限制库存缺货或积压的限制供应链的综合计划课件37这些信息用于制定总体计划，反过来帮助公司制订下列决策：正常时间的产量、加班时间的产量和转包生产的数量：用来决定工人数和供应商的购买水平。库存：用来决定仓库容量和运营资本的需要量。库存积压或库存缺货的数量：用来决定客户服务水平。雇用或者解雇的工人的数量：用来处理可能出现的劳资纠纷。机器生产能力的增加或减少：用来决定是否购买新的生产设备。这些信息用于制定总体计划，反过来帮助公司制订下列决策：388.3综合计划战略基本权衡产能（正常时间、加班时间和转包时间）库存缺货导致的未结订单/失去的销售额在3种成本之间权衡，通常可以得到3种不同的总体计划战略。（1）追逐战略——将生产能力作为杠杆。在这种战略中，当需求变动时，通过改变机器的生产能力或雇佣劳动力，使生产率和需求率保持一致。追逐战略使供应链库存水平降低，却使生产能力和工人人数变化水平增高。它适用于库存成本很高而改变生产能力和工人人数的成本很低的情况。8.3综合计划战略39（2）工人人数或生产能力的弹性时间战略——将利用率作为杠杆。在这种情况下，劳动力和生产能力是不变的，然而，工作小时数却随时间而变化，以此来使生产与需求保持一致。这个战略虽使库存水平降低，但其生产设备的平均利用率却比追逐战略还要低。当库存成本很高或改变生产能力的代价较小时，适合用这种战略。（3）水平战略——将库存作为杠杆。在这种战略中，稳定的机器生产能力和劳动力人数保持一个不变的产出率。要么根据未来的需求预测提前建立库存，要么从旺季转入淡季时处理积压产品。当库存成本和积压产品成本相对较低时，适合使用这种战略。（2）工人人数或生产能力的弹性时间战略——将利用率作为杠杆。408.4利用线性模型制定综合计划8.4.1例题8.1红番茄公司

RedTomata’s公司的运营主要是将购进的原材料制造成多用途的园艺工具。由于生产线需要的工具和场地是有限定的，RedTomata’s公司的生产能力主要有劳动力人数决定。公司的产品需求季节性很强，需求最旺的时间在春季。公司的选择是，当旺季到来时增加工人，签订转包合同，在淡季建立库存，将积压订单登记入册，以后再将产品送达顾客。RedTomata’s公司供应链副总裁从预测下6个月的需求着手工作（见表8-1）。公司以40美元的单价销售其工具。1月份的库存为1000个工具，1月初有80名员工。每个月每条生产线有20个工作日，每个工人每小时收入4美元。每个工人每天工作8小时，其余时间休息。生产线的生产能力主要取决于工人工作总时数。根据劳动法规，工人每月加班不能超过10小时。各种成本如表8-2所示。库存成本在当月库存结清时才记入。公司目标是：制定出最合理的总体计划，它将使库存量在6月底至少为500个单位。由于价格固定，计划期内利润最大化和成本最小化是一致的。8.4利用线性模型制定综合计划41月份需求预测116002300033200438005220062200表8-1需求预测月份需求预测11600230003320043800522042成本项目成本原材料成本10美元/单位库存成本2美元/单位/月缺货或延期交货的边际成本5美元/单位/月雇佣或培训员工的成本300美元/人解雇员工的成本500美元/人需要的劳动时间4小时/单位正常工资4美元/小时加班成本6美元/小时转包成本300美元/单位表8-2成本信息成本项目成本原材料成本10美元/单位库存成本2美元/单位/月43案例分析决策变量案例分析44目标函数将t期的需求记为Dt，Dt的值如表8-1预测所示。目标函数要将计划期内的总成本最小化。成本包括以下几个部分：（1）日常劳动成本：一个工人每月的日常工资是4美元/小时×8小时/天×20天/月=640美元（2）加班时的劳动力成本：（3）雇佣成本：（4）解雇成本：目标函数45（5）库存成本：（6）缺货成本：（7）原材料成本：（8）转包成本：从而，计划期总成本=供应链的综合计划课件46约束条件（1）工人总数、雇用工人数和解雇工人数之间的约束条件：（2）产能约束

由于每个工人每月在规定时间能生产40个单位（每单位4小时，如表8-2所示），在加班时间每4小时生产1单位。约束条件47（3）库存平衡约束：t期的总供给能力为上一期留下来的库存It-1、当期的产量Pt加上外包产量Ct的总和。t期的净需求是当前需求Dt与上一期缺货St-1之和。当然，St-1和It-1至少有一个为0。或者通过以前的库存It-1。如果净需求小于总供给，则剩下了It，否则，则出现St。（4）加班时间限制的限制条件：（5）其他信息和约束：期初人数W0=80初始库存I0=1000初始缺货S0=0计划期末库存I6>=500（3）库存平衡约束：48采用Excel中的“规划求解”软件包求解该选址模型求解过程：>>>例题8.1求解步骤：步骤1：将已知条件、决策变量、约束条件、目标函数在Excel的单元格中呈现；步骤2：在Excel中加载一个“规划求解”宏（软件包）；步骤3：采用“规划求解”求得最后结果。关键点：约束条件在Excel中的表达形式。将等式或不等式中不为0的一端（表达式）置于excel的单元格中。采用Excel中的“规划求解”软件包求解该选址模型49如果假定t期的平均库存为起始和最终库存的平均数，则计划期的平均库存为：计划期的平均周转时间=平均库存/产销率如果假定t期的平均库存为起始和最终库存的平均数，则计划期的平50根据以上限制条件对目标函数进行最优化处理后，得到计划的总成本如下：总成本=422275美元，计划期的平均季节性库存=895单位，计划期的平均周转时间=0.34个月灵敏度分析：（1）大幅度季节性波动的需求预测这使得供给和需求保持一致会变得更加困难，结果是或者增加了库存、或者增加了缺货和产品延期交付，从而增加了供应链的总成本。（2）库存持有成本从2美元上升到6美元当库存持有成本增加时，最好的方式是减少库存量，转而采取超量产能、延期交付和转包。根据以上限制条件对目标函数进行最优化处理后，得到计划的总成本51表8-3红番茄公司的综合计划HtLtWtOtItStCtPt时期雇用数解雇数工人数加班时数库存量缺货量转包量生产量101565019830025832006501567002583300650950002583400650026702583500650117002583600650500002583表8-3红番茄公司的综合计划HtLtWtOtItStCtP52表8-4大幅需求波动时的综合计划HtLtWtOtItStCtPtDt时期雇用数解雇数工人数加班时数库存量缺货量转包量生产量需求量1015650258300258310002006502167002583300030065095000258338004006500126702583480050065006830258320006006505000025831400成本=432858美元平均季节性库存=1075单位平均周转时间=0.40月表8-4大幅需求波动时的综合计划HtLtWtOtItStC53表8-5库存持有成本上升时的综合计划成本=441200美元平均季节性库存=558单元平均周转时间=0.21月HtLtWtOtItStCtPt时期雇用数解雇数工人数加班时数库存量缺货量转包量生产量102357016670022672005709330022673005700002267400570067146722675005700002267