能力计划和综合生产计划案例教材

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。综合生产计计划概述2001/2/21综合生产计计划的计划划期为6~18个月月综合生产计计划是主生生产计划前前制定的主要目的：：明确生产率率、劳动力力人数和当当前库存的最优组合合描述：在已知计划划期内，每每一时段t的需求预测测量为Ft,以最小化生生产计划期期内的成本本为目标，确定时时段t=1,2,…T的产量P，库存量It,劳动力水平平Wt综合生产计计划采取的的策略2001/2/21追逐策略当订货变动动时，雇佣佣或解雇工工人，使产产量与订货货相一致。。稳定的劳动动力水平———变化的的工作时间间通过柔性的的工作计划划或加班改改变工作时时间，进而而改变产量量平准策略可以用浮动动的库存量量、订单积积压和减少少销售来消消化缺货与与剩余产品，，保持稳定定的劳动力力数量与产产出率。2001/2/21相关关成成本本基本本生生产产成成本本———是计计划划期期内内生生产产某某一一产产品品的的固固定定与与变变动动成成本本，，包包括括直直接接与与间间接接劳劳动动力力成成本本，，正正常常与与加加班班工工资资。。可变变动动的的劳劳动动力力成成本本———典型型成成本本是是雇雇佣佣、、培培训训与与解解雇雇人人员员的的成成本本。。库存存成成本本———主要要组组成成部部分分使使库库存存占占用用资资金金的的成成本本。。延期期交交货货成成本本———包括括由由延延期期交交货货引引起起的的赶赶工工生生产产成成本本、、失失去去企企业业信信誉誉和和销销售售收收入入的的损损失失。。2001/2/21综合合生生产产计计划划技技术术及及例例子子分分析析下面面以以满满足足CA&J公司司的的要要求求为为例例，，说说明明如如何何利利用用电电子子表表格格方方法法比比较较四四种种策策略略。。最最后后讨讨论论应应用用线线性性规规划划的的更更复复杂杂的的方方法法。。企业业一一般般使使用用简简单单的的试试算算法法制制定定综综合合生生产产计计划划。。试试算算法法包包括括计计算算不不同同生生产产计计划划方方案案的的成成本本，，并并从从中中选选出出最最佳佳方方案案。。电电子子表表格格软软件件会会有有助助于于这这一一计计划划过过程程。。精精确确的的方方法法如如线线性性规规划划与与仿仿真真计计划划经经常常在在电电子子表表格格软软件件中中得得到到应应用用。。在研研究究备备选选生生产产计计划划之之前前，，一一般般将将预预测测需需求求量量转转换换为为生生产产需需求求量量，，生生产产需需求求量量包包括括了了安安全全库库存存。。2001/2/21应用举举例第一阶阶段月月库存存为400件。。由于于需求求预测测是有有误差差的，，CA&J公司决决定建建立一一个安安全库库存（（缓冲冲库存存）以以减少少缺货货的可可能性性。本本例中中，安安全库库存为为预测测需求求量的的1/4。。现在我我们为为CA&J公司制制定生生产计计划。。用一一张电电子表表格对对不同同方案案进行行分析析，以以确定定总成成本最最低的的方案案。1月2月月3月4月月5月6月月总总计每月工工作天天数221921212220125安全库库存月月需求求预测测量的的25%2001/2/21应用举举例：：需求求预测测需求与与工作作天数数预测需需求180015001100900110016008000库存期初库库存400件件招聘与与培训训成本本200.00$/人人库存成成本1.50$/件·月解聘费费用250.00$/人正常人人工成成本（（每天天8小小时））4.00$/小时时2001/2/21应用举举例：：费用用费用材料成成本100.00$/件缺货损损失5.00$/件·月分包边边际成成本20.00$/件件（分分包费费用-材料料费用用）单位产产品加加工时时间5小时时/件件加班人人工成成本（（1.5倍倍正常常人工工费用用）6.00$/小小时2001/2/21应用举举例：：生产产需求求总生产产计划划需要要数据据期初库库存需求预预测量量安全库库存（（.25*需求求预测测量））生产需需求量量（需需求预预测量量+安安全库库存-期初初库存存）期末库库存（（期初初库存存+生生产需需求量量-需需求预预测量量）1月2月3月4月5月6月4001800450185045045037527522527515001100900110016004002752258502252751150172540027510002753751425375方案1增、解聘聘工人——在需需求量大大时应多多雇佣工工人，在在需求小小时可以以裁减工工人。这这种做法法不一定定永远可可行，如如对技术术要求高高的工种种一般不不能采取取这种策策略，因因技术工工人不是是随时可可以雇佣佣到的。。另外，，工人队队伍不稳稳定也会会引起产产品质量量下降和和一系列列的管理理问题2001/2/21应用举例例：方案案1、2方案2库存调节节——在正常的的工作时时间内用用固定人人数的工工人进行行生产，，以满足足最小的的预测需需求量。。就是通通过库存存来调节节生产，，而维持持生产率率和工人人数量不不变。当当需求不不足时，，由于生生产率不不变，库库存就会会积累起起来。当当需求过过大时，，将利用用库存来来满足需需求，库库存就会会减少。。计划3外包——维持正常常工人不不变，需需求不能能满足部部分采用用外包解解决，风风险是：：客户有有可能被被别人拿拿走。2001/2/21应用举例例：方案案3、4计划4加班加点点——在正常工工作时间间内用固固定人数数的工人人进行生生产，满满足所有有预测需需求量。。加班完完成其余余生产需需求量。。该计划划中工人人人数难难以确定定。但其其目标是是使6月月份的期期末库存存与安全全库存尽尽可能接接近。应用举例例：方案案1算例例2001/2/21方案1增增、解解聘的工工人1月2月月3月4月5月月6月总总和和生产需求求量（根根据表））所需生产产时间（生产需需求量××5小时时/件））每月工作作天数每人每月月工时（工作天天数×8小时时/天））所需人数数（生产时时间÷每每人每月月工时））新增工人人数（假定期期初工人人数等于于1月份份的53人）招聘费（（新增工工人数××$200）解聘人数数解聘费（（解聘人人数×$250）正常人工工成本（（所需生生产时间×$4）1850925022176530$00$0$370001425712519152470$06$1500$285001000500021168300$017$4250$20000850425021168250$05$1250$170001150575022176338$16000$0$230017258625201605421$42000$0$34000$5800$7000$160000应用举例例：库存存算例2001/2/21库存调节节期初库存存每月工作作天数可用生产产时间(工作天天数×8小时/天×40人)实际生产产量（可用生生产时间间÷5小小时/件件）需求预测测量（根根据表））期末库存存（期初库库存+实实际产量量-需求求预测测测量）缺货损失失（缺货货件数××$5））安全库存存（根据据表）（正数））多余库库存（期末库库存-期期初库存存）库存费用用(多余余库存××$1.50））正常人工工成本（（×$4）1月2月月3月4月5月月6月总总和和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应用举例例：分包包算例2001/2/21外包生产需求求量（根根据表））每月工作作天数可用生产产时间(工作天天数×8小时/天×25人)实际生产产量（可用时时间÷5小时/件）分包件数数（生产需需求量-实际产产量）分包成本本（分包包件数××$20）正常人工工成本（（所需生生产时间间×$4）1月2月月3月4月5月月6月总总和和1850224400880970$19400$176001425193800760665$13300$152001000214200840160$3200$1680085021420084010$200$168001150224400880270$5400$176001725204000800925$18500$16000$160000$160000应用举例：：加班算例例2001/2/21加班期初库存每月工作天天数可用生产时时间固定生产量量（工人38人）（可用生产产时间÷5小时/件件）需求预测量量（根据表表）加班前库存存量（期初库存存+固定生生产-需求求预测量）），近似整整数加班生产件件数加班成本（（$30/件）安全库存（正数）多多余库存（加班前库库存量-安安全库存））库存费用正常人工成成本1月2月3月4月5月6月总总和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方案比比较2001/2/21四个计划方方案的比较较新聘解聘多余库存缺货外包加班正常人工成成本成本方案1：：新聘和解聘聘方案2库存调节方案3外包方案4加班5800700000001600001728000094815400016000016248800006000001000001600000015480012210152000165758数学学方方法法2001/2/21线性性规规划划一般般模模型型—单单纯纯型型法法——运运输输方方法法线性性规规划划法法（（LinearProgramming,LP）是采采用用线线性性规规划划模模型型来来建建立立实实际际问问题题的的数数学学模模型型，，然然后后求求问问题题最最优优解解的的一一种种广广泛泛应应用用的的最最优优化化方方法法目标函数：约束条件：非负限制：线性性规规划划例例例：：某厂厂生生产产x1和x2两种种产产品品，，需需要要的的车车间间1、、2的的工工时时及及成成本本如如下下表表：：产品及限制

x1x2限制车间12015100车间22315利润2530最大化目标标函函数数：：maxC=25x1+30x2约束束条条件件：：2x1+15x2<=1002x1+3x2<=15x1>0x2>0图解解法法同学学可可用用单单纯纯形形法法试试解解102468108642020x1+15x2<=1002x1+3x2<=15X1=2.5,x2=3.33线性性规规划划的的一一般般表表示示例10-1:某纸纸品品厂厂要要生生产产糕糕点点盒盒，，表表10-1是今今后后6个月月的的市市场场需需求求的的预预测测；；生生产产成成本本如如下下：：库存费用：5元/月/件；固定工人工资资：40元/天；加班工资：7元/小时；转包成本：10/件；解雇成本：15/件；每每件加工工工时：1.6小时/件。变量设定Wt-----t月劳动力数量量；Ht-----t月份开始时新新雇用的工人人数；Lt-----t月份开始被解解雇的工人数数；Pt-----t月份生产的产产品数；It-----t月末库存量；；St-----t月末缺货数