生产计划_生产计划管理教材

第六章运作计划生产计划问题决策综合生产计划编制生产车间作业排序 第一节生产计划决策一 企业的生产计划项目MTS 存货导向 企业MTO 订单导向 企业主要输入变化小变化大主要决策变量品种 产量品种 产量 交货期 价格交货期设置准确 短不准确 长 随时供货 订货时间确定 计划周期固定而且较长变化而且短计划修改根据库存定期调整根据经济批量而定生产批量根据订单随时调整根据订单要求而定生产大纲详细粗略 二 计划层次与计划指标1 计划的基本框架 P211 战略层次计划涉及产品发展方向 发展规模 技术发展水平 新生产设备的建造等 战术层次计划确定在现有资源条件下所从事的生产经营活动应该达到的目标 如产量 品种 产值和利润 作业层次计划确定日常的生产经营活动的安排 计划体系构成 企业的目标 长远发展规划经营计划 长期计划经营预测 综合生产计划 中期能力计划 生产大纲 产品需求预测 物料需求计划 短期计划 作业计划 采购计划 生产作业 工件排序 2 不同层次计划比较 P212 战略层次战术层次作业层次计划的时间单位长 5年 中 1年 短 月 旬 周 空间范围精 年 中 月 季 细 工作日 班次 小时 分 详细程度高度综合综合详细不确定性高中低管理层次企业高层领导中层 部门领导基层 车间领导特点涉及资源获取资源利用效率 综合计划 又称为生产总体计划 生产大纲 它是对企业未来较长时间内资源和需求之间的平衡所作的概括性设想 根据市场销售计划及企业资源及生产能力对一定时间 通常为一年 的产出产品内容 产出量 劳动力水平 库存量与产品成本等问题所做的生产决策性计划 通常由总经办或调度部门制定 主生产计划 MasterProductionSchedule又称为MPS 它是要确定每一具体产品在各具体时间内 通常以月 季计 生产的数量 通常由生产部门制定 物料需求计划 MaterialRequirementPlanning又称为MRP 主生产计划确定后 生产管理部门要根据主生产计划的产品产出及各产品的物料需求 BOM 制订全部物料的需求计划 确定采购什么 采购多少 何时采购 在哪里采购等问题 通常由生管部门或物料部门制订 3 生产计划的层次与计划指体系 MTO交货期价格 MTS品种产量 作业计划原材料毛坯零件 中期计划品种产量质量产值出产期 三 制定计划的有效性策略 搞好综合平衡计划与需求计划与能力计划与物资计划与财务 掌握准确信息 采用先进方法和与工具 提高生产计划执行有效性 增加信息反馈 第二节综合生产计划的制定规定某一年度内企业生产主要经济指标 如品种 产量 产值 年度生产计划的基本任务是产品品种的选择 产量优化 进度安排等 一 综合生产计划概述 综合生产计划又称为生产总体计划 生产规划 生产计划大纲等 是企业根据市场需求和资源件条对未来较长一段时间内产出量 人力规模和库存水平等问题所作出的决策 规划和初步安排 综合生产计划一般是按年度来编制的 所以又叫年度生产计划 但有些生产周期较长的产品 如重型机械 大型船舶等 可能是两年 三年或更长时间 二 综合生产计划的编制 编制原则 以销定产品 编制步骤 调查分析 收集资料综合生产计划方案拟定综合计划的优化综合平衡 形成正式计划 综合计划编制的步骤调查分析 收集资料 市场营销部门 现有未完成订单 市场需求预测 经济形势 竟争对手状况 财务部门 企业财务状况 企业成本状况 技术部门 新品开发状况 工艺及产品更改状况 工作标准 人员标准 设备标准 人事行政部门 劳动力市场状况 现有人力情况 培训能力 生产制造部门 设备能力 劳动生产率 人员技能 设备添置计划 物料部门 配套能力 现有库存 仓储与采购能力 综合生产计划的目标 成本最小化与利润最大化最大限度满足市场及顾客需求最小库存投资生产速度稳定 变动最小人员适应性最强 变动最小设施设备充分利用 投资最小化 综合生产计划方案的拟定 订货型企业 合同订单 存货型企业 合同订单 预测销量 库存 计划期产量 计划期末库存 计划期预计销量 计划期初库存 综合生产计划的优化 产品品种指标优化 产品产量指标优化 盈亏平衡分析法 线性规划法 产品生命周期法 产品收入 盈亏评价法 一 品种决策1 MTS企业的品种决策波士顿矩阵法 偏重于过去和现在 1 经营单位组合分析法 波士顿矩阵法 高业务2 明星1 幼童增10 长3 金牛4 瘦狗率1X低高相对竞争地位低 2 收入利润顺序法 P225 2 MTO企业品种决策当企业面对多份订单需求 而生产能力不足以满足所有的生产要求时 如何选择 运用0 1整数规划法例 某公司接到三份A B C 各订单消耗的总工时和单位利润如下 现公司总共可用生产能力为45工时 试确定接受哪个订单 产品加工时间和利润 产品ABC加工时间12828利润151224 解 1 定义决策变量XA XB XC为接受或不接受 当决策变量取1时 表示可以生产 决策变量取0时 表示不生产 2 建立线性规划模型MinZ 15XA 12XB 24XC12XA 8XB 28XC 45XA XB XC 0或1这类线性规划问题又称为0 1整数规划 采用特殊的解法 XA 1 XB 0 XC 1即接受产品A和C订单 二 产量优化 P226 产量的优化涉及人力 设备 材料 资金等多方面的因素 需要各方面的约束 可以采用线性规划方法 线性规划法作为运筹学的一种数学模型 主要用于在有限资源的约束下寻求目标函数的最优解 在制定计划中 线性规划法用于求解计划期内正常时间下劳动力成本 加班成本 分包成本 招聘工人成本 解聘工人成本和库存成本 使总运营成本最低 线性规划法的应用 思路 在有限的生产资源和市场需求条件约束下 求利润最大 数学模型表述如下 MaxZ pi ci xi约束条件 xi Li i 1 2 3 n 目标函数 xi Ui i 1 2 3 n aikxi bk k 1 2 3 k Ui 0Li 0 xi 0其中 xi i产品的计划产量aik 每生产一个i产品所需k种资源的数量bk 第k种资源的拥有量Ui Li i产品最高需要量 最低需要量pi ci i产品的单价 单位成本 例 某生产商正在制定未来两个季度的生产任务 据估计第一季度市场需求为700台 第二季度为3200台 根据生产部门提供的资料 该产品单位加工时间为5小时 每个季度计划有9000小时正常的生产时间 加班时间不超过正常生产时间的10 已知正常时间劳动力成本为12元 加班成本为18元 一台产品当月生产 下个季度发货 其库存维持成本为50元 试问公司应如何安排未来第一 二季度的生产任务 解 定义决策变量 X1 在第一季度正常生产并发运 X2 在第一季度加班生产并发运 X3 在第一季度正常生产 第二季度发运 X4 在第一季度加班生产 第二季度发运 X5 在第二季度正常生产并发运 X6 在第二季度加班生产并发运 2 确定决策变量系数 目标函数系数如下 X1 5 12 60 X2 5 18 90 X3 5 12 50 110 X4 5 18 50 140 X5 5 12 60 X6 5 18 90 3 建立线性规划模型 MinZ 60X1 90X2 110X3 140X4 60X5 90X6X1 X2 700X3 X4 X5 X6 32005X1 5X3 90005X5 90005X2 5X4 9000 10 5X6 900X1 X2 X3 X4 X5 X6 0 用EXCEL求解 该线性规划的解是 X1 580X2 120X3 1220X4 0X5 1800X6 180Z 304 000 元 三 制定生产总体计划的策略 一 三种制订策略1 均衡策略保持生产率不变 生产维持一定的水平 不随需求而变动 这种策略满足市场需求的变化是通过库存来调节的 优点 生产管理比较方便 有利于生产计划的制定与执行 缺点 但是市场响应能力不强 2 追赶策略生产计划量随需求而变 保持计划与需求的均衡 这种策略的库存量比较小 一般采用加班 减员或外包业务的方法实现 优点 库存量小 能够优质准时化生产 缺点 制定生产计划与执行计划的难度大 生产调整的工作量大 例 某企业生产的A产品下一年度的分季月需求预测量 秋季75000件 冬季70 000件 春季79 000件 夏季96 000件 期初库存为2 000件 季度生产能力为72 000件 每季有效工作日为75天 每天生产8小时 正常生产成本60元 件 加班成本80元 件 存货成本1 5元 件 缺货成本80元 件 现有生产工人120人 可以在夏季时招临时工 并在季末辞退 招聘成本100元 人 解聘成本80元 人 请编制年度生产计划并计算总成本 综合计划表单位 件季度期初生产量累计需求量累计期末缺货量存货生产量需求量存货秋季2000720007200075000750001000冬季72000144000700001450001000春季10007200021600079000224000夏季9600031200096000321000 成本计算表单位 元季度生产存货缺货加班招聘解聘成本成本成本成本成本成本秋季72000 601000 80 4320000 80000冬季72000 601000 1 5 4320000 1500春季72000 60 75 8 6000 432000072000 80 4000夏季96000 6040 10040 80 5760000 4000 3200小计18 720 000150080000400040003200注1 春季在正常生产能力下 生产量72000件 需求量79000 期初库存1000件 缺货6000件 需加班生产时间为 75 8 6000 72000 50 小时 注2 夏季需招收工人数为 96000 120 72000 120 40 人 3 混合策略将均衡策略与追赶策略混合使用 基本思想是分阶段跟踪需求的变化 采用长期追赶 短期均衡的策略 即从长期看是追赶的 但在一定的短期范围内是均衡的 采用策略的原则 考虑变动生产水平的费用与库存费用 当前者大于后者 采用均衡策略 反之 则应采用追赶策略 优点 稳定生产秩序与提高资源的利用率 最大限度地利用流动流动资金 减少滞销与积压 二 不同生产方式的出产进度安排1 大量大批生产的出产进度安排采用均衡策略 各时段的计划可以采用均匀一致的方式 2 成批生产的出产进度安排有合同订货的产品 按合同订单要求的数量与交货期安排 以减少库存 产量大 季节性变动小的产品 按 细水长流的方式安排 产量小的产品 在符合合同要求的前提下 按照经济批量的原则 集中轮番生产 同一系列的产品 尽可能在同一时期生产 有利于组织生产 例 已知某产品7 8两月各周预测的需求量和已有合同订货量见表 期初库存为60件 每批安排生产量为90件 请安排主生产进度 某产品各周需求量 单位 件 月份7月8月周次12345678需求4040404050505050预测已订45201062000货量 产品主生产进度的计算 单位 件 周次期初预测已有合同扣除需求本期安排期末可承诺库存需求订货量后剩余生产库存存货16040451525906560365401025 25 425406 1590758257550225 25 625500 2590659076550015 15 815500 35905590 1 计算期末库存期末库存 期初库存 max 预测需求 已有合同订货量 本期安排生产量如第1周期末库存 60 45 0 15 期末库存即为下期期初库存 2 剩余库存当初期库存扣除本期需求后的剩余为负数时 即安排生产 按已知条件 每次安排生产批量为90件 本例 第l周扣除需求后剩余为 15件 不安排生产 第二周扣除需求后剩余为 25件 安排生产90件 3 可承诺存货可承诺存货 本期生产量一下次生产前已有合同的订货量第1周期初库存60件 由于第2周即需安排生产 此前已有合同订货量为45件 故多余15件可承诺订货 第2周生产90件 下次生产 第4周 前已有合同订货量为20 10 30件 故可供承诺存货为60件 4 确定轮番生产顺序如果同期安排生产进度的产品不止一种 则除了考虑各种产品生产进度外 还要确定这些产品轮番生产的顺序 在其他条件相同时 原则上应按边际利润率由大到小排序 取得较好的收益 订货点法计划 即确定轮番生产的批量 运用经济订货批量EOQ 2DS HD为产品的年需求量S为每次设备的调整准备成本H为单位产品的存储成本 与经济订货量模型的应用假设相同 经济生产模型是针对单一产品的生产情形 当生产的产品不只一种时 不能简单地利用这个模型 在这种情况下 采用轮番生产的方式进行生产 多品种的经营生产批量模型 Q i Di n 2DS H p p d n i pi di Di Hi pi 2 SiP 生产率i 表示产品品种d 需求率S 调整准备成本D 产品需求量n i为轮番生产周期 例 某化工厂生产工业用油漆 有10种产品 根据市场的预测 10种产品的需求量 生产率 生产调整费用和单位存储成本如下表所示 试确定经济的生产批量与轮番生产周期 每年按250天计算 产品i年需求量生产率调整费用单位存储成本吨吨 天元元 件 年150010303230010401320030252435012303 5510084546350155057500515182103 525295002 530310800102504 生产提前期法编制生产计划 生产提前期是指制品 毛坏 零部件 在各工艺阶段出产或投入的日期比成品出产的日期应提前的时间 提前期是从产品装配出产日期开始 按反工艺顺序推算各车间的生产周期和出产间隔期 产品组成结构4 34 104 184 254 30交货期原材料B 2 原材料E采购提前期C 3 部件产品F采购提前期D 1 原材料装配提前期产品提前期 1 该车间的出产提前期 后车间投入提前期 保险期2 该车间的投入提前期 该车间的出产提前期 该车间的生产周期机加工生产周期加工保险期装配生产周期10 30 出产期 机加工车间装配车间 装配投 入提前期装配提前 机加工出产提前期完成期为零 机加工投入提前期 例 用提前期法编制生产计划毛坯车间机加工车间装配车间生产周期 天 152010保险期 天 55 已知交货日期为10月31日 时间 天生产保险投入出产投入出产车间周期期提前期提前期日期日期毛坯车间155 15 40 55 35 5 409 69 21机加工车间205 20 15 35 10 5 159 2610 16装配车间100 10 0 10010 2110 31 注意计算过程 先计算装配车间的投入提前期 然后计算机加工车间的出产提前期 直至计算毛坯车间投入提前期 机加工车间出产日期 装配车间投入日期往前推5天 机加工车间投入提前日期 该车间出产日期往前推20天 例 用提前期法编制生产计划铸工车间机加工车间装配车间生产周期 天 71910保险期 天 23 已知交货日期为9月30日 时间 天生产保险投入出产投入出产车间周期期提前期提前期日期日期铸工车间72机加工车间193装配车间1009 30 解 时间 天生产保险投入出产投入出产车间周期期提前期提前期日期日期铸工车间72机加工车间193装配车间100 1009 30 解 先计算装配车间的投入提前期 然后计算机加工车间的出产提前期 直至计算铸工车间投入提前期 时间 天生产保险投入出产投入出产车间周期期提前期提前期日期日期铸工车间72机加工车间193 32 13装配车间100 1009 30 解 先计算装配车间的投入提前期 然后计算机加工车间的出产提前期 直至计算铸工车间投入提前期 时间 天生产保险投入出产投入出产车间周期期提前期提前期日期日期铸工车间72 41 34 机加工车间193 32 13 装配车间100 100 9 30 解 先计算装配车间的投入提前期 然后计算机加工车间的出产提前期 直至计算铸工车间投入提前期 时间 天生产保险投入出产投入出产车间周期期提前期提前期日期日期铸工车间72 41 348 208 27机加工车间193 32 138 299 17装配车间100 1009 209 30 解 先计算装配车间的投入提前期 然后计算机加工车间的出产提前期 直至计算铸工车间投入提前期 3 单件小批生产的出产进度安排小批生产尽量采用 集中轮番 的方式组织生产 以减少同期生产的品种数 提高生产效率 单件产品 新产品和需要关键设备的产品 在满足订货合同的前提下 尽可能分季度 分期分批交错安排 避免生产技术准备和设备负荷的闲忙不均 四 服务业 收入管理针对不同需求的顾客进行产品或服务定价 从而获得收入的策略 产生背景 20世纪70年代末80年代初 美国政府放弃对机票价格的管制 由航空公司根据市场需求定价 收入管理的前提 存在细分市场 产品具有需求价格弹性 思考题 一名代理商准备在其汽车上安装一部蜂窝电话 有三种付账方式 每种方式每周都需付20美元的座机费 A方案日话为0 45元 分钟 夜话为0 20元 分钟 B方案日话为0 55美元 分钟 夜话为0 15美元 分钟 C方案为每周付80美元 使用额度为200分钟 超出200分钟 不论是夜话还是日话一律0 40美元 分钟 1 计算三种方案在下面情况下一周付费各是多少 120分钟日话 40分钟夜话 2 如果代理商仅使用日话服务 每种方案各自最优的使用时间范围是多少 3 假设代理商同时使用日话和夜话服务 在何点上 即日话的通话比例 A和B方案是无差别的 第三节作业排序作业排序生产控制 一 作业排序1 单台设备上的作业排序不同的加工顺序会导致单个工件的完工时间发生变化 从而影响工件按时交货 排序规则 最短加工时间优先规则 最短交货期优先规则 先到先加工规则 最小松动时间优先规则 松动时间交货期 加工时间 后到先加工规则 2 多工件两台设备的排序排序假设 一个工件不能同时在不同机器上加工 工件在加工过程中采用平行移动方式 即上一道工序完成后立即进入下道工序 介绍Johnson算法 P302 步骤 1 列出工件 编号为j为1 2 n 在设备1和2上加工时间pj1或ai pj2或bi 并用时间矩阵表示 2 从加工时间pj1和pj2中找出最小加工时间 3 如果最小加工时间出现在第1台设备 则对应的工件应尽可能往前排 4 如果最小加工时间出现在第2台设备 则对应的工件应尽可能往后排 5 从加工时间数据矩阵中删去已经排序的工件 重复以上过程 直到所有的工件排完为止 例 已知6个工件需要在两台设备上加工的流水作业 单件加工时间矩阵如表所示 应用Johnson算法确定最优解 加工时间矩阵j123456Pj18471310pj2326925 步骤排序结果123456 4 4 4 2 5 4 1 5 2 2 5 1 6 4 2 4 3 6 1 5 2 在第二步中 由于最小时间是2有两种可选方案 即先选工件2和先选工件5 最后得出两种不同的排序结果 4 3 6 1 5 2或4 3 6 1 2 5 两种排序的最长流程时间都是35 都是最优的排序 1818262933M1M2101623293135时间排序4 3 6 1 5 2的甘特图 在第二步中 由于最小时间是2有两种可选方案 即先选工件2和先选工件5 最后得出两种不同的排序结果 4 3 6 1 5 2或4 3 6 1 2 5 两种排序的最长流程时间都是35 都是最优的排序 1818263033M1M2101623293235时间排序4 3 6 1 2 5的甘特图 在实际工作中 更常见的是多工件在多设备上的排序问题 可运用扩展的Johnson算法 将加工时间矩阵变形 化解成多工件两台设备的排序来求解 例 已知有5工件在4台设备上加工的流水作业 单件加工时间矩阵如表所示 应用扩展的Johnson算法确定最优解 加工时间矩阵j12345Pj1952153pj267854Pj3281079Pj4191285 解 将已知加工时间矩阵组成3组两参照设备的加工数据矩阵 有3种方案 如下表 加工时间矩阵j12345Pj1952153pj417854Pj1 Pj2151210207Pj3 Pj4317221514Pj1 Pj2 Pj31720202716Pj2 Pj3 Pj4924302018 用三次Johnson算法进行排序 得三种排序结果 3 5 2 4 1 5 3 2 4 1 5 2 3 4 1 最后得到结果是3 5 2 4 1和5 3 2 4 1都是最优的结果 最长流程时间为55 生产过程的时间组织 1 顺序移动方式顺序移动方式是指每批零件在前道工序全部加工完毕后 整批地转送到下道工序进行加工的方式 设一批零件在各工艺之间无停放等待时间 工序间的运输时间忽略不计 则该批零件的生产周期 等于该批零件在全部工序上作业时间的总和 用公式表示如下 mT顺 n tii 1式中 m 工序数 ti 第i道工序上的单件工时 N 零件批量 T顺 顺序移动方式下一批零件的生产周期 例 某企业生产某产品的批量n 4件 需经过4道工序加工 其单件工时为t1 10分钟 t2 4分钟 t3 12分钟 t4 6分钟 试求该批产品的生产周期 解 mT顺 n tii 1T顺 4 10 4 12 6 128 分钟 2 平行移动方式平行移动方式是指每个零件在前道工序加工完毕后 立即转移到下道工序进行加工的方式 用公式表示如下 mT平 ti n 1 tLi 1式中 tL 最长工序单件时间本例中tL 12分钟 T平 10 4 12 6 3 12 68 分钟 3 平顺移动方式平顺移动方式是指既考虑平行性 又考虑顺序性 要求每道工序连续加工 但又是各道工序尽可能平行地加工 见图 1 当titi 时 以i工序最后一个零件的完工时间为基准 往前推移 n 1 ti 1作为零件在i 1工序的开始加工时间 mm 1T平顺 n ti n 1 min tj tj 1 i 1j 1T平顺 4 10 4 12 6 3 4 4 6 80 分钟 采用哪种方式要考虑下列因素 1 企业的生产类型 单件小批生产企业多采用顺序移动方式 大量大批生产 特别是组织流水线生产时 宜采用平行移动方式或平行顺序移动方式 2 生产任务的缓急 生产任务急 应采用平行移动方式或平行顺序移动方式 以争取时间满足交货期需要 3 劳动量的大小和零件的重轻 工序劳动量不大 重量较轻的零件 宜采用顺序移动方式 如工序劳动量大 重量很重的零件 宜采用平行移动方式或平顺移动方式 4 企业采用的专业化形式 采用对象专业化的生产单位 宜采用平行或平行顺序移动方式 而工艺专业化的生产单位 宜采用顺序移动方式 5 改变加工对象时 调整设备所需的劳动量 如果调整设备所需的劳动量很大 不宜采用平行移动方式 如果改变加工对象时 不需调整设备或调整设备所需时间很少时 宜采用平行移动方式 生产任务分配法 作业顺序解决生产任务加工顺序的优化方案问题 在日常生产中还有一类问题 即生产生产的经济效益并不取决于任务加工的先后顺序 而取决于任务如何分配 介绍匈牙利法例 有4项任务可分配给个小组加工 但各小组完成各项任务所需的工时不同 应如何分配任务 才能使总加工时间最小 效率最高 单位 小时小组ABCD任务 21057 154148 13141211 415139 解 1 行缩减 各行元素均减本行中最小元素 即工时最小的元素 使每行都有零元素 2 列缩减 没有零的列 各元素均减去本列中的最小元素 使每列都有零元素 21057083508251541481101041109413141211231023004151390119501189 1 2 3 用最少的行线或列线划去零 横行划线和列划线总数等于任务数n 则该矩阵有最优解 4 未被划到元素 减去其中最小的元素 在本例中最小的元素为2 而行线列线交叉处的元素 加该最小元素 得到一新的矩阵 5 回到第一步 用最小的行线或列线 划去矩阵中的零 第3 4步循环进行 直至行划线列划线总数与任务数n相等 本例 n 4 有4条划线时即有最优解 082508030803110941107211072230045004500011850116301163 3