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综合计划 aggregateplanning 1 主要内容 计划的过程综合计划的实质综合计划策略编制综合计划的方法 2 跨国公司介绍 安海斯 布希公司 Anheuser Busch 综合计划为安海斯 布希公司带来竞争优势美国40 的啤酒是由安海斯 布希公司生产的 该公司的高效率来源于对企业能力和市场需求的平衡 他们在这方面做得非常出色 综合计划的核心是在一定时期内 3到18个月 对能力和需求进行平衡 安海斯 布希公司通过对其下属工厂的产能 员工和库存进行平衡来应对不断波动的市场需求 他们精心组织每一批产品 进行高效的设备维护 提高员工效率 安排设备作业计划 以提高设备利用率 而这也是所有资本密集型企业的一个重要特点 3 啤酒生产以产品为中心 采用这种方式生产的产品批量大 品种变化少 以产品为中心的生产流程通常会产生较高的固定成本 但是却会得益于较低的变动成本 保持较高的设备利用率是很重要的 因为那些设备投入了大量资本 提高设备利用率才能使产品有竞争力 企业要保本 也需要提高设备利用率 因为设备停机将会给企业带来巨大损失 啤酒制造过程可以划分为四个阶段 第一个阶段是选择所需原材料 并确保原材料交货及时 质量可靠 第二个阶段是从碾磨到成熟的发酵过程 第三个阶段是将啤酒按照市场需求装进大小不等的啤酒容器里 第四个也是最后一个阶段是分销阶段 包括温度可调的运输和储存 每个阶段都会有各种资源限制 因此 在综合计划中如何让每个阶段都得以顺利实施便值得仔细考虑 高效的综合计划是安海斯 布希公司取得竞争优势的主要原因之一 4 综合计划 aggregateplanning 综合计划是指确定企业中期 通常提前3到18个月 生产数量和生产时间的一种方法 运作管理为了以最佳的方式满足预测的需求 通常需要调整劳动生产率 劳动力数量 库存水平 加班时间 外包的比例以及其他一些可控因素 一般来说 综合计划的目标是使计划期内的成本最小 然而其他的战略考虑可能要比维持低成本更为重要 5 7 1计划的过程 6 7 7 2综合计划的实质 正如 综合 两字所指 综合计划意味着在一段时期 或者整个时期 内配置合理的资源 在已知需求预测 设备能力 库存水平 员工数量以及其他相关输入因素的情况下 计划人员必须考虑企业未来3到18个月的产品产出数量 8 综合计划体现的是产品总量 而不是具体每种产品的数量 以制造业为例 IBM和惠普两家公司都能生产不同类型的计算机 他们的产品包括 1 膝上型电脑 Laptops 2 台式电脑 3 笔记本电脑 notebooks 4 含有先进技术和高速芯片的大型服务器 在未来三个季度的每个月中 IBM或惠普公司计算机 系列 产品的综合计划可能会是如下形式 通用汽车的综合计划反映的是该公司总的汽车产量 而不是计划生产多少辆两门或多少辆四门轿车 或者多少辆红色车和多少辆绿色车 纽可钢铁公司 Nucor 的综合计划反映的是总产量 而不是各种型号钢的具体产量 9 对于服务业 康普萃公司 Computrain 是一家服务业的公司 专门为管理人员提供计算机培训 该公司提供的培训课程有电子表格 图表制作 数据库 文字处理和互联网应用 他们招聘了数名指导人员来满足企业和政府部门的不同服务要求 在节假日和夏季的时候 培训的需求会变得非常少 因为很多人都会去度假 为了适应不断波动的市场培训需求 该公司采取的措施包括聘请临时授课人员 在淡季通过促销广告来刺激需求 或者在繁忙的季节将其中的一些培训业务分包给其他的培训机构 因此 他们的综合计划也是反映总的中期培训能力 而不是对每门课程做出具体安排 10 与内外部因素间的联系 分解 desegregation 是指对综合计划细分的过程 产品出产计划 MaterProductionSchedule 是说明生产什么和何时生产的时间表 各种计划间的关系 11 7 3综合计划策略 能力选择 capacityoptions 需求选择 demandoptions 12 能力选择 改变库存水平 企业可以在需求低迷的时候增加产品的库存量 以便满足未来的需求高峰 如果选择这种策略 那么相关的成本将会随之上升 例如储存费用 保险费 搬运费 陈旧化损失 偷盗损失 以及资本投入 这些费用通常每年占单位产品价值的15 到40 13 能力选择 通过招聘和解聘来调节员工需求数量 其中一种方法是根据企业生产率来增加或者减少员工数量 然而 新员工往往需要培训 他们在刚进入公司的时候平均劳动生产率会暂时比较低 解雇或者让员工下岗会降低所有员工的士气 并可能导致更低的劳动生产率 通过加班或空闲来调整生产速率 有时候保持员工数量的稳定也是很有必要的 这样便可以通过工作时间来调整 当需求低迷时 减少工作时间 而当需求旺盛时增加工作时间 然而当需求大幅增加时 延长加班时间总会有个限制 加班需要向员工支付更多的报酬 并且过多的加班反而会使员工效率降低 从而降低整个劳动生产率 加班也意味着需要增加维持工厂运行的各项管理费用 另一方面 当需求下降时 企业还不得不消化工人的空闲时间 这常常是个艰难的过程 14 能力选择 转包 企业在需求旺盛时期可以向外转包部分工作 以便能暂时扩大能力 然而转包也有一些缺点 首先 转包的成本可能比较高 第二 可能会将顾客的有关信息暴露给竞争对手 第三 企业常常很难找到能一贯准时供应高质量产品的转包供应商 招聘临时工 尤其在服务行业 临时工可以满足一些非技术岗位的劳动力需求 这种做法在餐饮业 零售业和超级市场中很普遍 15 16 需求选择 积极影响需求 当需求比较低迷时 企业可以通过广告 促销 人员推销和降价等措施 来刺激需求 航空公司和各种宾馆长期以来都在周末和淡季提供折扣 电话公司则会降低在夜间的通话费率 有些大学会向六十五岁以上的老人提供各种入学折扣 而冬季销售的空调一般是最便宜的 然而 即使是专门进行了广告和促销等活动 安排了专门的销售人员并采取了减价等措施 可能仍然不能使生产能力和需求水平一直保持一致 需求旺盛时期采用暂缓交货 backordering 的策略 暂缓交货是指企业已经承接的产品或服务订单 由于种种原因 无论是有意还是无意 需要延迟交货 如果顾客愿意等待 而且企业的信誉和订单不会受到任何损失 那么暂缓交货不失为一种可行的策略 很多公司采用暂缓交货的策略 但结果却常常造成失售 淡季产品和服务的销售组合 在制造业中 一种广泛使用的方法是淡季产品的销售组合 例如 既销售火炉又销售空调的公司 或者既销售割草机又销售吹雪机的公司 然而采用这种策略的公司 可能会发现他们销售的产品或服务超出了自己的专业领域 或者不在自己的目标市场范围之内 17 制定综合计划的各种策略 优点和缺点 18 制定计划的组合方法 尽管五种能力和三种需求选择都能用来有效地制定综合计划 但将这些策略结合起来使用可能会更好 也称为混合mixed策略 在这些策略选择的两个极端 一种是追踪chase策略 另一种是均衡level策略 19 追踪策略 ChaseStrategy 是指每个计划期内的产量都根据预测来进行调整 这种策略可以通过多种方法来实施 例如 管理人员可以通过招聘或解雇员工来调整用工数量 还可以通过加班 轮休 招聘临时工或转包来调节产量 很多服务型企业倾向于采用追踪策略 因为他们很难或根本不可能采用库存策略 采用追踪策略的行业还有教育 医疗和建筑业 均衡策略 LevelStrategy 或者说均衡作业计划 是指在每个计划期内使每日产量保持一致的综合计划 丰田和日产这些公司 他们将产量保持在一致的水平上 1 利用产成品库存数量的增减来调节需求和生产之间的差距 或 2 安排员工从事其它工作 他们认为保持稳定的员工队伍会得到质量更高的产品 更低的流失率和缺勤率 也使更多的员工能够努力实现企业目标 其他的潜在好处还包括 员工变得更有经验 制定和检查计划更容易 设备调整准备费用以及设备停机故障更少 当需求比较稳定时采用均衡策略会取得良好的效果 20 7 4编制综合计划的方法 图表法线性规划方法 21 图表法 图表方法 Graphicalandchartingtechniques 是一种编制综合计划的方法 该方法一次考虑多个因素 以便计划人员能够直观地将需求预测和现有能力进行比较 这是一种反复试验 trial and error 的方法 因此并不保证能够得到最优生产计划 22 图表法的五个步骤 确定每个计划期的需求 在每个计划期内 分别确定在正常工作时间 加班状态和转包时的生产能力 计算工时费用 招聘和解雇费用 以及维持库存费用等 分析涉及到员工和库存水平的企业相关规章制度 制定各种备选计划方案 比较各方案的总费用 23 例1 Juarez是墨西哥的一家屋顶材料制造商 该公司对一种重要的产品进行了月度销售预测 并将一月到六月的各种预测数据列在下表中 24 为了描述综合计划问题的实质 该公司绘制了一份每月平均需求量的图形 如下图所示 图中虚线代表满足六个月内总需求的平均需求数量 其计算方法如下 平均需求量 50件 天 25 例2 对于例1中的制造商而言 一种可能的策略 称计划1 是在6个月内一直保持员工人数不变 第二种策略 称计划2 是一直保持满足最低需求数量 三月份 的员工数 而将多余部分的需求分包出去 计划1和计划2都具有稳定的产出数量 因此称为均衡策略 计划3是根据每个月的需求量来决定所需人员数量 并据此招聘或解聘员工 这是一种追踪策略 分析这三种策略所需的相关费用信息 如下表所示 26 计划1分析 在分析这种策略时 我们知道平均需求量是50件 天 假设不加班 也没有空闲时间 没有安全库存 也不进行转包 企业可以在需求较少的时期 一月份到三月份 积累产品库存 在需求旺盛时期再通过消耗库存来满足高出生产能力的需求 我们假设计划期期初库存为零 期末库存为零 27 计划1分析 续 每月的维持库存数量累计 1850件按每天生产50件产能计算 需要多少个工人 计划1的费用计算如下 28 计划1分析 续 每月之间的维持库存数量累计 1850件按每天生产50件产能计算 需要10个工人 因为完成每件产品需要1 6个工时 在8小时工作时间内 每个工人可以完成5件产品 因此如果需要每天生产50件产品 就需要10个工人 计划1的费用计算如下 29 计划2分析 尽管计划2也保持员工数量不变 但这个数量很少 仅为满足最低需求 即按照满足三月份的生产需要来确定员工数量 因此如果每天生产38件产品 那么就需要7 6个工人 这可以认为是7个全日制工人加1个临时工 所有超出部分的需求都通过分包来解决 因此在三月份以外的每个月都需要分包 计划2中没有维持库存费用 由于在综合计划期内需要6200件产品 我们必须计算该公司自己可以生产多少件产品 另有多少件需要分包出去 计划2的费用计算如下 30 计划2分析 尽管计划2也保持员工数量不变 但这个数量很少 仅为满足最低需求 即按照满足三月份的生产需要来确定员工数量 因此如果每天生产38件产品 那么就需要7 6个工人 这可以认为是7个全日制工人加1个临时工 所有超出部分的需求都通过分包来解决 因此在三月份以外的每个月都需要分包 计划2中没有维持库存费用 由于在综合计划期内需要6200件产品 我们必须计算该公司自己可以生产多少件产品 另有多少件需要分包出去 自己生产数量 38件 天x124工作日 4712件分包数量 6200件 4712件 1488件计划2的费用计算如下 31 计划3分析 前面提到的最后一种策略是计划3 这种策略是根据生产需要不断采用招聘和解聘的方法来调整员工数量 该策略假定产量等于需求量 生产从去年十二月份以来没有变化 计划3的成本以及计算过程如下表所示 我们知道解聘员工的费用是600美元 件 而招聘员工的费用是300美元 件 计划3的费用计算如下 32 计划3分析 前面提到的最后一种策略是计划3 这种策略是根据生产需要不断采用招聘和解聘的方法来调整员工数量 该策略假定产量等于需求量 生产从去年十二月份以来没有变化 计划3的成本以及计算过程如下表所示 我们知道解聘员工的费用是600美元 件 而招聘员工的费用是300美元 件 计划3的费用计算如下 33 图表方法的最后一个步骤 是比较每种策略的费用 并选择费用最低的方案 34 课堂练习1屋顶材料制造商Juarez公司希望考虑第4种计划策略 计划4 这个策略需要保持八名员工数量不变 如果有必要 可以利用加班来满足更多的需求 假设期初和期末库存数量都为零 35 课堂练习1屋顶材料制造商Juarez公司希望考虑第4种计划策略 计划4 这个策略需要保持八名员工数量不变 如果有必要 可以利用加班来满足更多的需求 假设期初和期末库存数量都为零 36 线性规划方法 线性规划 LinearProgramming 缩写为LP 通常研究资源的最优利用 设备最佳运行等问题 37 线性规划的数学模型由 决策变量Decisionvariables目标函数Objectivefunction及约束条件Constraints构成 称为三个要素 其特征是 1 解决问题的目标函数是多个决策变量的线性函数 通常是求最大值或最小值 2 解决问题的约束条件是一组多个决策变量的线性不等式或等式 怎样辨别一个模型是线性规划模型 38 AggregatePlanningatRedTomatoTools RedTomatoSellseachtooltotheretailersfor 40 ThecompanyhasastartinginventoryinJanuaryof1 000tools AtthebeginningofJanuarythecompanyhasaworkforceof80employees Theplanthasatotalof20workingdaysineachmonth Eachemployeeworkseighthoursperdayonstraighttimeandtherestonovertime Thecapacityoftheproductionoperationisdeterminedprimarilybythetotallaborhoursworked Noemployeesworksmorethan10hoursofovertimepermonth Allstockoutsarebackloggedandsuppliedfromthefollowingmonths production Themanager sgoalistoobtaintheoptimalaggregateplanthatallowsRedTomatotoendJunewithatleast500units i e nostockoutsattheendofJuneandatleast500unitsininventory 39 AggregatePlanningatRedTomatoTools 40 AggregatePlanning DefineDecisionVariables Wt Workforcesizeformontht t 1 6Ht Numberofemployeeshiredatthebeginningofmontht t 1 6Lt Numberofemployeeslaidoffatthebeginningofmontht t 1 6Pt Productioninmontht t 1 6It Inventoryattheendofmontht t 1 6St Numberofunitsstockedoutattheendofmontht t 1 6Ct Numberofunitssubcontractedformontht t 1 6Ot Numberofovertimehoursworkedinmontht t 1 6 41 AggregatePlanning DefineObjectiveFunction Regular timelaborcost Wt Overtimelaborcost Ot Costofhiringandlayoffs Ht Lt Costofinventoryandstockout It St Costofmaterialsandsubcontracting Pt Ct 42 AggregatePlanning DefineObjectiveFunction 43 AggregatePlanning DefineConstraintsLinkingVariables Workforce hiring andlayoffconstraints Wt Wt 1 Ht Lt Capacityconstraints Pt Wt Ot Inventorybalanceconstraints It 1 Pt Ct Dt St 1 It St Overtimelimitconstraints Ot Wt 44 AggregatePlanning DefineConstraintsLinkingVariables 1 Workforcesizeforeachmonthisbasedonhiringandlayoffs 45 AggregatePlanning Constraints 2 Productionforeachmonthcannotexceedcapacity 46 AggregatePlanning Constraints 3 Inventorybalanceforeachmonth 47 AggregatePlanning Constraints 4 Overtimeforeachmonth 48 练习1 T E Callarman设备公司计划在以后6个月试生产并销售垃圾捣碎机 捣碎机在每个月的生产成本和销售价格不同 下表给出了预测的成本和价格 每月生产的所有捣碎机在当月底一次装货发出 公司每月最多销售300台 它的生产受到仓库大小的限制 仓库只能存放100台捣碎机 Callarman的生产经理 理查德 德克罗 需要确定每月生产和销售捣碎