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生产计划与控制 5 编写 缪亮 第五章综合生产计划 5 1生产计划的编制5 2基本概念5 3综合生产计划计算方法5 4生产任务的统筹安排 需求预测提供了对产品需求的估计 生产计划则将预测量变成有时间优先级的生产安排 长期需求预测为制定综合生产计划提供依据 短期需求预测是编制主生产计划的基础 综合生产计划是针对产品群的计划 主生产计划则在此基础上编制即基于独立需求的具体物料的生产计划 主要是产成品的件数通过物料需求计划变成原料 外购零件 自制零件和装配组件的具体需要量和需要时间 综合生产计划是指导整个企业经营生产活动的纲领性文件 编制综合生产计划 是在产品需求约束条件下以总成本最小为目标 实现劳动力水平 库存水平等指标的优化组合 所以说 编制综合生产计划实际上是一个优化组合的过程 第五章综合生产计划 编制综合生产计划时 由于在战略规划中已确定了工厂设备与生产能力 故当需求变化时 就不能用改变生产设备的策略 而只能采取其它一些策略 如加班 减班 招聘新工人 解聘员工 外包等策略来调节生产能力 或采取这些策略的混合策略 制定这些策略或混合策略 所得到的有效的生产计划就是综合生产计划 对于需求稳定的产品或服务 没有综合生产计划的问题 生产率 劳动力人数 库存水平只要按照稳定的需求来组织生产 一 生产计划的编制步骤1 调查研究 收集资料 确定目标 需求分析与预测有三个途径 上级下达的计划任务 建议数字 有关指标 用户的直接订货 市场需求预测 资源分析 能力分析2 统筹安排 初步提出计划指标内容 品种的选择和搭配 产量指标的选优和确定 产品出产进度的合理安排 车间之间的选择等 5 1生产计划的编制 3 综合平衡确定生产计划指标生产任务和生产能力的平衡生产任务与劳动力之间的平衡生产任务与物资供应之间的平衡生产任务与生产技术准备的平衡生产任务与资金占用的平衡4 报请批准 确定计划5 实施计划 评价计划 二 生产计划的主要指标1 产品品种指标 生产什么 品名 规格 型号等2 产品质量指标 一级品率 合格率 废品率 返修率等3 产品产量指标 生产多少4 产值指标商品产值 企业在计划期内出产的可供销售的产品价值总产值 企业在计划期内完成的以货币计算的生产活动总成果的数量 净产值 企业在计划期内通过生产活动新创造的价值 5 出产期 三种产值对照表 工业产品产量计划表 年度 工业产值计划表 年度单位 万元 三 滚动计划的编制1 滚动计划的特点将整个计划分为几个阶段 第一阶段为执行计划 后几个阶段为预定计划 执行计划具体详细 要求按计划完成 预定计划比较粗略 允许调整 经过一段时间 计划向前推进一个阶段 原预定计划中的第一阶段经调整修改后变为执行计划 而预定计划也向后延一个阶段 2 滚动期和计划期滚动期 修订计划的间隔时期 它通常等于执行计划的计划期限 年度计划一般以一季为一个滚动期 五年或五年以上计划以一年为一个滚动期 计划期 滚动计划所包括的时间长度 第七章生产计划第二节生产计划的编制 3 滚动计划的优点使计划的严肃性和应变性更好的结合计划的连续性强 为组织均衡生产创造了良好的条件使两相邻年度的计划相衔接 长期计划与中短期计划以及年度计划内的季 月度计划相衔接 5 2基本概念 一 综合生产计划的描述综合生产计划的主要目的是明确生产率 劳动力人数 当前库存和设备的最优组合 确保在需要时可以得到计划的产品或服务 综合生产计划问题可以描述为 在已知计划期内 每一时段t的需求预测量为Ft 以最小化生产计划期内的成本为目标 确定时段t 1 2 T的产量P 库存量It 劳动力水平Wt 制定综合生产计划的方法 一种方法是从公司的需求预测得到未来市场的需求量 利用此信息决定如何利用公司现有资源以满足市场的预测 另一种方法是通过模拟不同主生产计划和计算相应生产能力需求 了解是否每个工作中心都 有足够的工人与设备 如果生产能力不足 就要确定措施以增加能力 然后用试算法进行试算 并不断修正 最后得到一个比较满意的结果 二 综合生产计划所处地位产品决策和工厂能力的计划是长期战略规划 是由企业最高层领导所作出的决策 综合生产计划的时间周期通常为一年 介于长期计划与中期计划之间 由职能部门经理或中层管理人员制定 短期生产作业计划由车间管理人员制定并执行 工厂能力决策 产品决策 战略规划 综合生产计划 主生产计划 物料需求计划 车间作业计划或采购计划 需求预测 库存信息 费用信息 可获得的原材料 外部生产能力 Y N 编制综合生产计划 要根据销售子系统 合同需求的汇总 预测子系统 生产需求的预测 和数据子系统 包括项目定义文件 产品数据结构 车间能力文件和车间工种人员及设备文件 确定产品 劳动力水平 库存量等的最优组合 综合生产计划编制后 要进行能力计划与分析 如能力可行 则打印能力核算表和产品组合表 形成年生产大纲和能力核算清单 年投入计划文件 年负荷分析报告 季度工时及年投入产品计划 如不可行 则返回修改综合生产计划 分析 最后生成生产车间作业计划或零部件的采购计划 并将加工单或采购单分别下达到车间和采购部门 三 综合生产计划策略分析需求变化时 要实现需求和供应的平衡 可以采取对需求进行管理和对供应进行管理两种策略 需求的管理如生产互补性产品 利用广告 降价等手段进行促销 以及按照累计订单进行生产 即在订单累计到一定量时再按照订单进行生产 对供应进行管理通常可采取几个策略 追逐策略 稳定的劳动力水平 外包和平准策略 1 追逐策略追逐策略是实时改变劳动力水平以适应需求变化的策略 当订货变动时 雇佣或解雇工人 使产量与订货相一致 这种策略取决于劳动力的成本 发达地区劳动力成本高 通 常不采取这种策略 经济欠发达地区 则可采取追逐策略 这种策略在招聘新工人时要对员工进行培训 要求工人所从事的工作易于培训 员工数量经常性变动 往往会造成员工人心不稳 2 稳定的劳动力水平 变化的工作时间通过柔性的工作计划或加减班改变工作时间 以适应需求量的变化 这种策略工人人数相对稳定 不需另招聘或解聘员工 节省招聘或解聘费用 但柔性工作计划或加班会产生其它成本 如加班费用 3 外包如果需求量增大时 将超过企业生产能力的那部分外包出去 从而间接提高企业的生产能力 但采取这样的策略有一定的风险 将部分订单外包出去以后 可能会有一部分顾客因此 转投竞争对手 从而失去顾客的风险 一般都在雇佣或解雇工人的费用很高 或者加班成本很高以及在核心领域发生转移时采用这种策略 上述三种策略可以叫做需求配合策略 即保证企业有足够的生产能力和柔性以满足需求 这些策略会使生产率变动很大 4 平准策略可以用变动的库存量 订单积压和减少销售来消化缺货与剩余产品 保持稳定的劳动力数量与产出率 但可能会造成缺货 平准化生产方式是着眼于保持一个平准生产计划 平准生产计划指在一段时间内保持生产能力的平稳 如果采取单独的策略达不到最佳效果 可采取包含上述两个或两个以上的策略的混合形式 如同时采用加班和外包来调节生产能力 采取混合策略缺点是组合很多 要寻求一个合理的组合比较困难 综合生产计划的编制策略还与生产的类型有关 对综合生产计划制定后进行能力和负荷平衡分析时 不要涉及具体的工作中心 而是计算全部工作中心年全部生产能力 并且根据客户的合同定单和对市场的需求预测得出生产负荷 然后进行比较 如果出现能力和负荷不平衡 则可以通过上述策略改变生产能力 也可以通过需求管理的手段改变负荷 四 综合生产计划相关成本综合生产计划的制定实际上是一个优化的过程 其目标是使计划期内的与生产相关的总成本最低 综合生产计划有四种相关的成本 1 基本生产成本 是计划期内生产某一产品的固定与变动成本 包括直接与间接劳动力成本 正常与加班工资 2 库存成本 主要组成部分是库存占用资金的成本 另外 还有储存费用 保险费 税费 物料损坏和变质费用 过时风险费用 折旧费用等等 3 延期交货成本 这类成本比较难以估算 包括由延期交货引起的赶工生产成本 失去企业信誉和销售收入的损失 4 与生产率相关的变动成本a 聘用和解雇员工的成本 不同的国家 招聘和解雇员工时发生的成本不相同 如美国 费用相对较低 而在日本这种强调终生雇佣的国家 则费用相对来说较高 另外 招聘新员工时 必须对员工进行培训 而且新员工在开始可能使生产率有所降低 所以应考虑这些培训费用和相关间接费用 b 外包成本c 人员和设备闲置 如果某段时间需求低于供应 则必然会出现闲置 在闲置时 可参考精益生产的一些做法 利用闲置时间对员工进行培训 使员工成为多能工 这样可以提高生产线的柔性和便于生产线按照规定的生产节拍进行生产 利用闲置期间对生产线布置 质量控制 标准化作业等进行持续的改进活动 这样即使出现闲置 也没有造成浪费 d 兼职或临时员工 如果可能的话 应尽可能雇佣兼职人员或临时员工 原因 有些人可能不希望全职工作 而喜欢具有一定的弹性 雇佣兼职或临时员工不需要额外的一些福利 雇佣临时员工或兼职人员本身要支付的工资相对较低 新招聘或雇佣使得费用相对较低 5 3综合生产计划计算方法 综合生产计划的制定方法通常有直观试算法 定量的数学方法和仿真方法 直观试算法易于理解和掌握 是最常用的一种方法 定量的数学规划方法有 线性规划方法 线性决策方法 搜索决策规则和目标规划方法 简单的线性规划可以通过图解方法来解决 复杂问题可以通过建立线性优化的数学模型通过单纯型法来求解 综合生产计划 最小库存费用 服务最大化 成本最小 生产率稳定 人员变动最小 设备充分利用 一 直观试算法直观试算法是一种试算的方法 优点是直观 缺点是往往只能获得局部最优解 而不能得到全局最优解 而且计算结果只能采取一种单一的策略 实际情况是可能采取多种策略的综合策略 直观试算法的基本步骤为 确定每一时段的需求 安全库存量及期初的库存水平 确定每一时段的正常生产能力 确定加班 转包等生产能力 确定库存策略 计算劳动成本 库存成本 缺货成本 招聘和解聘成本 加班成本 外包成本等相关成本 初步设定几种可行的方案 计算每个方案的总的成本 寻找总成本最低的方案 这种方案通常可以获得比较满意的结果 但并不是最佳的方案 因为它只是计算其中有限的几种方案 有两种计算过程 一个就是手算 另一就是借助于电子表格软件 Excel 实现这一计划过程 例 书94页例4 1 二 综合生产计划的数学方法试算法只能用于解单一产品的问题 最终只能采取一种最佳的策略 实际上最小总成本所对应的可能是几种策略的组合 这就需借用数学方法来解决 综合生产计划的数学方法一般不为人所常用 原因有 通常建立的优化数学模型常常是动态的 因为它受一些政策的影响 一些因素如劳工合约 可用资金 生产能力限制或产品储存寿命可能会影响决策 试验方法已为大多数企业运作经理所接受 而且如果利用电子表格来计算则使工作量大大降低 另外 数学的规划方法通常是研究人员从研究角度所提出的 它不为企业运作经理所接受 1 线性规划方法线性规划方法是通过确定生产变量 这些变量满足一定约束条件 并追求一定目标 线性规划数学模型中 目标通常是总成本最小或总利润最大 约束条件通常是生产能力的限制 储存空间的限制 劳动时间的限制 劳动人数的限制等 因为作线性的假设 而实际情况却常常不是线性的 因此要建立符合实际情况的数学模型比较困难 如 由于生产效率的减低 每小时加班成本可能会随加班增加而增加 如果生产量的变化较大 则随着生产量的增大 每单位产品的成本可能会因为产量的增大而降低 线性规划的数学模型确定以后 如果是比较简单的数学模型 可用图解法来解 比较复杂的 可通过单纯型方法来 解 比较复杂或非常复杂的线性规划还可以通过建立线性规划数学模型 借助于计算机软件来计算分析 典型的线性规划数学模型为 目标函数 j 1 2 n 约束条件 用于综合生产计划的模型建立 则目标函数为总成本最小 约束条件有 产品的计划产量应小于最高需求量 产品的计划产量应高于最低需求量 各种资源的限制 各种变量的非负性限制 例 书100页例4 22 运输方法运输方法又可称为图表作业法 实际上是一种表格化的线性规划方法 假设 在每一计划期内的正常生产能力 加班生产能力和外包都有一定限制 每一期间的需求预测量均为已知 成本和产量为线性关系 利用运输方法 必须正确建立运输表格 书102页 步骤 在可用生产能力一列填上正产 加班和外包的最大生产能力 在每一单元格中填上各自的成本 运输表 期初库存量 在第1列寻找成本最低的单元格 尽可能将生产任务分配至该单元格 但必须满足生产能力的限制 在该行的未使用生产能力中减去所占用的部分 但必须注意剩余的未用生产能力不能为负数 如果该列仍然有需求尚未满足 则重复步骤 直至需求全部满足 并且按照 的步骤分配全部期间的单元格 使用运输表应注意 每一列的分配总和必须等于该期的总需求 每一行生产能力和也应等于可用的总的生产能力 例 书103页例4 3 此外还有线性决策规划 目标规划 计算机仿真等方法 三 综合生产计划的扩展前面讨论的方法都是针对一种产品 实际往往是多品种 多阶段的计划问题 高级综合生产计划无法用直观试算法进行试算 而只能通过建立数学模型 用一定的算法软件来解决 线性规划数学模型以成本最小为目标 建立模型时需要已知某些参数和设定一些决策变量 已知的参数有 T 计划期长度 N 产品品种数 t 期间t t 1 2 T i 第i种产品 i 1 2 N Dit 产品i在期间t的需求预测 nit 产品i在期间t的产量 人 CitP 产品i在期间t的单位生产成本 CitI 产品i在期间t的单位保管成本 CiH 期间t招聘一个工人的费用 CitW 期间t一个工人的费用 CiL 期间t解聘一个工人的费用 Iit 产品i在期间t的库存量 待确定的决策变量有 Pit 产品i在周期t的出产数量 Wt 周期t的可用工人数 Ht 在周期t招聘的工人数 Lt 在周期t解聘的工人数 多品种综合生产计划的优化模型为 约束条件为 上述约束条件分别是生产能力约束 人工能力约束 库存约束和非负约束 一 MTS 备货型生产 企业MTS生产以一定的库存满足客户需求 无交货期设置问题 一般说来 大量大批生产 中批生产多属于备货型生产 这种生产类型的企业制定年度计划的核心内容是确定品种和产量 确定了品种与产量 就确定了生产计划大纲 然后 再按生产计划大纲 对产品的出产时间作出安排 就得到了产品出产计划 1 品种的确定收入利润顺序法 象限法 确定产品销售收入和利润顺序 编制产品的收入和利润顺序表 5 4生产任务的统筹安排 绘制收入 利润图处在左下角的产品应该生产 处在右上角的产品需作进一步分析 考虑产品寿命周期 对角线上的产品 属于正常产品 对角线上方的产品 利润比正常的高 考虑增加销量 对角线下方的产品 利润比正常的少 需考虑售价和成本 12345678收入大小顺序 87654321利润大小顺序 2 产量的确定确定保本点产量 盈亏平衡点分析 边际贡献分析资源约束分析 线性规划 3 产品出产计划的编制 处理非均匀需求的策略改变库存水平改变生产率 准时生产 改变工人数量混合策略 库存增加 库存减少 需求 时间 例 某工厂经过市场调查 得到了甲 乙2种产品的有关数据 每月只能供应600公斤钢材 生产这2种产品的关键设备铣床的有效工作时间为400小时 甲产品的配套元件每月只能供应125套 问甲 乙2种产品的产量如何分配 才能使企业总利润最大 解 设甲乙产品的月产量为X1 X2 总利润为P 则 目标函数 maxP 60X1 30X2约束条件 2X1 4X2 6003X1 X2 400X1 125X1 X2 0用图解法求解 得X1 100 X2 100当甲乙产量都为100时 可获得最大利润9000元 月 大量大批生产企业出产计划编制受季节影响不大 市场需求稳定的产品均匀分配或均匀小幅递增分配对于产量主要取决于工人熟练程度的产品 新产品 随着工人熟练程度的提高 生产率会不断提高 其变化规律表现为学习曲线 安排产量计划是采取按月递增的方式会效果更好 产量 月 产量 月 产量 月 市场需求具有季节性的产品 农产品 服装等 均衡分配 变动安排 折衷方式 成批生产企业首先考虑合同产品 保证交货期和适当的库存 对于产量较大的经常生产的产品 采用 细水长流 的方式均匀的生产 集中安排产量较小的产品 要作经济分析 同一系列不同产品 当产量不大时 可安排在同一时期生产 新老产品交替避免骤上骤下 有一定的交叉时期 精密产品和一般产品 高低档产品 复杂和简单产品 大型和小型产品要合理搭配 二 MTO 订货型生产 企业MTO企业订单的到达是无法预计的 因此无法事先对计划期的生产进行总体安排 生产计划只能是指导性的 对企业的计划期内的生产经营和接受订货决策进行指导 1 接受定货的决策2 品种的确定从订货决策来看 品种 数量 价格 交货期是订货生产决策中的