生产计划与控制教案8能力计划

1、生产计划与控制（生产计划与控制（8）编写：黄宗响编写：黄宗响第八章 能力计划 8.1、基本概念 8.2、粗能力计划8.3、细能力计划8.4、能力测量和技术选择生产计划生产计划能力计划能力计划 生产计划制定后还须进行检验生产能力和制造需求间的平衡，这就是能力需求计划问题。若能力和负荷不匹配，则需进行调整，如果不能提供足够的能力，只能选择改变主生产计划或物料需求计划。 能力计划有多个层次，本章介绍与主生产计划相对应的粗能力计划和与物料需求计划相对应的细能力计划。第八章 能力计划 8.1 基本概念一、生产能力的概念 1 1、生产能力、生产能力：是指在一定生产技术、组织的条件下，企业全部生产性的固定资

2、产在一定时期内所生产的一定种类产品的最大数量，或者所能加工处理的原材料的最大数量。(人的生产能力；工作中心的生产能力) 2、工作中心的生产能力 对于工作中心来说有最大生产能力和正常生产能力之分。 工作中心额定能力（工时）： 工作中心能力=每日班次每班工作时数工作中心效率工作中心利用率（小时/日） 效率用来说明实际消耗工时或台时与标准工时或台时的差别，与工人的技术水平或者机床的使用年限有关，其公式如下： 效率=完成的标准定额小时数/实际直接工作小时数 利用率同设备的完好率、工人的出勤率、任务的饱满程度、还有自然休息时间有关，其公式如下： 利用率=实际直接工作小时数/计划工作小时数 负荷依据标准工

3、时计算。 计算方法：先按照标准工时计算各品种、各工作中心的负荷，然后再按各工作中心和各车间汇总，算出工作中心的负荷和车间负荷。例 某厂计划生产甲、乙、丙、丁四种产品, 产量分别为1000、900、1800、400件,车床加工四种产品的台时定额分别为10、30、20、25台时/件。该厂有18台车床,每周生产6天, 实行两班生产, 每班生产7.5小时, 计划年度设备停机检修率为10%。求车床组的年生产能力?计划年度该厂车床组设备负荷率及多余或缺少的车床台数？（年制度工作日数306天）解：年度生产能力=27.5 306 90% 18=74358小时 所需工时=100010+90030+180020+

4、40025=83000小时 设备负荷率=83000/74358%=111% 缺少设备数=（8300074358）/（74358/18）=2台 3、充分利用瓶颈环节生产能力的原则 能力计划是一项繁重的工作，要真正发挥其作用，就要设法使之简化，抓住主要矛盾。要对关键工作中心可能存在的负荷超过生产能力的瓶颈环节，进行负荷平衡。原因是： 系统的生产能力往往取决于瓶颈环节的生产能力。 瓶颈环节损失1小时作业时间，就等于整个系统损失了1小时生产能力。 在非瓶颈环节上节约生产准备时间并没有意义。 二、能力计划的作用和层次结构 1、能力计划的作用 任何生产计划的实施，必须检验企业的实际生产能力是否满足计划的要

5、求。如果能力不足，则需采用其他方式来弥补生产能力的不足，会增加生产的成本；能力过剩会造成设备和人员利用率下降，增加不必要的支出。 2、能力计划的层次结构 由总的资源需求计划开始，到对主生产计划进行关键工作中心负荷平衡分析的粗能力计划，然后是物料需求计划对应的细能力计划，最后是车间现场的输入/输出控制。 粗能力计划是对关键工作中心进行能力和负荷平衡分析，确定关键工作中心的能力能否满足计划的要求。粗能力计划是对关键工作中心的能力进行运算而产生的一种能力需求计划，它的计划对象只是针对设置为“关键工作中心”的工作中心能力，计算量要比能力需求计划小许多。主生产计划的可行性主要通过粗能力计划进行校验。 该

6、计划是在物料需求计划以前进行，目的是通过对初步确定该计划是在物料需求计划以前进行，目的是通过对初步确定的主生产计划进行生产能力上的初步分析，判断主生产计划的可的主生产计划进行生产能力上的初步分析，判断主生产计划的可行性，如不可行，则修正主生产计划，最终为了得到一个基本可行性，如不可行，则修正主生产计划，最终为了得到一个基本可行的主生产计划。此时行的主生产计划。此时对生产能力粗平衡的能力计量单位是产品对生产能力粗平衡的能力计量单位是产品，所以是比较粗线条的。在粗能力平衡以后有一个判断功能，返回所以是比较粗线条的。在粗能力平衡以后有一个判断功能，返回到前面修正主生产计划。到前面修正主生产计划。生产

7、能力平衡通常使用模拟方法。由于主生产计划的时间跨度比生产能力平衡通常使用模拟方法。由于主生产计划的时间跨度比较长，模拟也只能是用比较粗线条的确认生产能力是否有保证。较长，模拟也只能是用比较粗线条的确认生产能力是否有保证。 8.2 粗能力计划 运行粗能力计划可分两个步骤。 首先建立资源清单，说明每种产品的数量及各月占用关键工作中心的负荷小时数，同时与关键工作中心的能力进行对比。 第二步，在产品的计划期内，对超负荷的关键工作中心，要进一步确定其负荷出现的时段。 本节主要介绍三种粗能力计划的技术，这三种粗能力计划对数据的要求和计算量都不尽相同。第一种综合因子法。第二是能力清单法，第三是能力资源负载法

8、。 这三个方法是粗略的能力计划的方法，只对关键工作中心进行能力计划。 更细的是细能力计划，它通过分时段的物料需求计划记录和车间作业系统记录来计算所有工作中心的能力，然后通过这些能力来制定未结车间定单（计划接收量）和计划定单。一、综合因子法一、综合因子法 综合因子法是三种技术中最简单的，对计算数据要求最少，计算量也最小，它一般可用手工完成。 综合因子法需要三个主要输入数据：主生产计划、生产某物料所需总时间以及每一关键工作中心所需总时间的百分比。 工作中心负荷分配额是依据车间工作载荷的历史记录定出的。综合因子法通常是以周和月为时间分段的，并且根据企业主生产计划的变化而修改。步骤： 1、根据单位产品

9、的能力需求和产品的主生产计划计算未来总的能力需求 。 2、根据以前的分配比例，把需要的总能力分配给各关键工作中心。 见教材172页 例7.1 例：产品X,Y主生产计划产品期间（周）12345678910X30303040404032323235Y20202015151525252530 xA（1）B（2）YC（2）B（1）D（2）物料所需工步工作中心单位准备时间（小时）单位作业时间（小时）单位总时间（小时）X11000.0250.0250.05Y11000.0501.2501.30A12000.0250.5750.60 23000.0250.1750.20B12000.0330.0670.10

10、C12000.0200.0800.10D12000.0200.230.25产品X,Y的工艺路线和工时数据xA（1）B（2）YC（2）B（1）D（2）最终产品单位能力需求（h)X1.05Y1.85 2.1产品X,Y的能力需求 如第一周的总需求能力为： 1.05x30+1.85(2.1)x20=68.50h 73.5 根据去年工时分配比例为： 工作中心100 60%、工作中心200 30%、工作中心300 10% 则：工作中心100 需工时：68.50(73.5)x60%=41.10h 44.1 工作中心200 需工时：68.50(73.5)x30%=20.55h 22.05 工作中心300 需工

11、时： 68.50(73.5)x10%=6.85h 7.35 列表：P174 表7.6二、能力清单法 能力清单的定义：“能力清单针对物料或零件，根据主要资源和物料所需能力列出的清单，它不是为了计划之用，而只是估计特定物料所需生产能力的方法。可为每一独立需求物料或相关需求物料的群组建立资源清单，并根据排定的数量来延伸以决定生产能力需求。” 能力清单法需要的数据比综合因子法多。它需要使用每一产品在关键资源上标准工时的详细信息。 标准工时是以具有平均水平的操作工的操作速度来测定的生产单位产品平均工作的时间，标准工时已考虑疲劳技术修正系数、性别等个人因素以及宽放时间。 假定有n个主生产计划的物料，工作中

12、心i的产品k的能力清单为aik ，期间j的产品k的主生产计划的数量为bik，则期间j在工作中心i所需生产能力为:nkkjikba1所需能力所需能力= 能力需求的计算用主生产计划：(x=30,y=20,)以第一周为例，三个关键工作中心的能力计划分别为： 100 0.0530(x)+1.3020(y)=27.5小时 200 0.8030+0.55(0.8)20=35.00小时 40 300 0.2030(x)+00X20=6.00小时 工作中心期间（周）1234567891010027.5027.5027.5021.5021.5021.5034.1034.1034.1040.7520035.004

13、035.0035.0040.2540.2540.2539.3539.3539.3544.503006.006.006.008.008.008.006.406.406.407.00总计68.5073.568.5068.5069.7569.7569.7579.8579.8579.8592.25物料所需工步工作中心单位准备时间（小时）单位作业时间（小时）单位总时间（小时）X11000.0250.0250.05Y11000.0501.2501.30A12000.0250.5750.60 23000.0250.1750.20B12000.0330.0670.10C12000.0200.0800.10D1

14、2000.20 0.020.35 0.230.55 0.25三、资源负载法 综合因子法和能力清单法都没有考虑不同工作中心的工作开始的时间安排。资源负载法则考虑了生产的提前期，以便为各生产设备的能力需求提供分时段的计划。资源负载法计算比较复杂，所以通常由计算机来完成。 资源负载法要使用物料清单、工序流程和标准作业时间。还需各产品和零件的生产提前期信息。 资源负载法的计算逻辑。 产品离到期日的时间（月）210P1A122A121A120P2A222A221A220关键工作中心2的资源负载表 工作中心1生产产品P1的资源负载A110P1定单到期的月份工作中心1所需的工时A111定单到期的前一个月工作

15、中心1所需的工时A112P1定单到期的前二个月工作中心1所需的工时产品离到期日的时间（月）210P1A112A111A110P2A212A211A210关键工作中心1的资源负载表 产品月份M1M2M3P1B11B12B13P2B21B22B23产品的主生产计划 工作中心月份M1M2M3WC1C11C12C13WC2C21C22C23粗能力计划表 两个工作中心在三个月的能力计划计算公式如下： C11=A110B11+A111B12+A112B13+A210B21+A211B22+A212B23(前三个月两个产品能力需求之和） C12=A110B12+A111B13 +A210B22+A211B2

16、3（前两个月需求之和） C13=A110B13 +A210B23（当月需求之和） C21=A120B11+A121B12+A122B13+A220B21+A221B22+A222B23 C22= A120B12+A121B13 +A220B22+A221B23 C23= A120B13 +A230B23 产品P1在工作中心1一月份的能力需求C11为： 1月份P1的需求量B11乘以工作中心1在产品到期日的月份所需单件时间A110，加2月份P1的需求量B12乘以工作中心1在产品到期前一月所需时间A111，再加上3月份P1的需求量B13乘以工作中心1在产品到期日的前二月所需时间A112。例：教材p1

17、77计算过程：(若考虑提前期偏置的资源负载见表7.13第一个工作中心第一月的能力需求为：(应考虑提前期因素）30 x0.05+30 x0.0+30 x0.0+20 x1.3+20 x0.0+20 x0.0=27.5h 粗能力计划能力满足需求？开始下一步计划调整生产能力调整主生产计划是否粗能力计划的决策8.3 细能力计划 美国生产与库存控制协会（APICS）对细能力计划的定义为：“建立、评估及调整产能界线及水准的功能，细能力计划是详细决定需要多少人工和机器以完成生产工作的过程。物料需求计划系统中的已核发车间制造定单与计划定单会被输入到细能力计划中，而将这些定单转换成根据工作中心在一定期间的工作小

18、时。” MPS（制造单）计划工作单工作单CRP报表物料工序档案工作中心档案CRP計算MRP計算工厂日历工作单工序表细能力计划的流程 一、作用与分类 1、作用 细能力计划对物料需求计划进行检验，对每个工作中心进行能力分析。物料需求计划是一个分时段的计划，所以相应细能力计划也是一个分时段的计划，故必须知道各个时间段的负荷和可用能力。 细能力需求计划与粗能力计划程序不同。 2 2、分类、分类 两种基本的方式：有限能力计划和无限能力计划。 1)有限能力计划认为工作中心的能力是固定的。通常安排物料的优先级进行计划，首先将能力安排给优先级较高的物料，按照这样的顺序排定，如果出现工作中心负荷不能满足要求时，

19、则优先级相对较低的物料将推迟加工。优先级是用紧迫系数来衡量的。 紧迫系数=（需求日期当日日期）/剩余的计划提前期 需求日期越近，紧迫系数越小，其优先级越高。 2)无限能力计划是指当将工作分配给一个工作中心时，只考虑它需要多少时间，而不直接考虑完成这项工作所需的资源是否有足够的能力，也不考虑在该工作中，每个资源完成这项工作时的实际顺序，通常仅仅检查关键资源，大体上看看是否超出负荷。这里所说的无限能力只是暂时不考虑能力的约束，尽量去平衡和调度能力，发挥最大能力。二、计算流程和步骤物料需求计划制定物料在各时段的需求计划，形成加工单和采购单分别下发到生产车间和采购部门，加工单下达到各个加工中心，由物料

20、主文件中的物料的加工提前期数据可以计算得到各个工作中心在每一时段的负荷，进而和各个工作中心的已知能力进行比较形成能力需求计划。 收集的数据主要有加工单数据、工作中心数据、工艺路线数据和工厂生产日历数据。数据收集完毕后，就要计算各个工作中心的负荷以及能力，对能力和负荷进行比较，并在出现偏差时对能力或负荷进行调整，或者修改能力或者修改负荷，最后形成详细能力需求计划。收集数据计算负荷能力负荷的调整形成最终能力计划计算能力能力负荷的比较三、计算技术 细能力计划要对全部工作中心进行负荷平衡分析，工作中心能力需求的计划更精确。因为计算是基于所有的零件和成品的，并且贯穿于物料需求计划记录的所有周期，细能力计

21、划的计算量很大。 例 图为某产品A的物料清单，产品A在未来8周的主生产计划如表所示。假设现在的日期是8月10日，所有物料均不考虑安全库存。AB（2）C（1）E（2）D（4） 期间（周）12345678计划数量（个）180200220250200150200160产品A的主生产计划 物料批量（个）已有库存在途量（个）提前期（周）到期日A10010010018月12日B20045020018月19日C20030020018月19日D600160060018月19日E400100040018月19日产品A所有物料的批量等数据 假设已知所有物料要经过三个工作中心1、2和3，所有物料的工艺路线及相应准备

22、和操作时间如表所示。物料工作中心批量每批准备时间（分钟）每件加工时间（分钟）A1100253.0B 22200200.5 1200150.9C 13200101.0 2200200.8D 43600250.4 1600200.3 2600150.5E 23400150.4 2400200.3 1400100.5 3400250.63个工作中心的可用能力为：工作中心可用能力（min)126002200032400计算3个工作中心的负荷为：P184 表7.20物料作业序列中作中心批量每批准备时间单间准备时间每件加工时间每件作业时间BOM中的数量单件总作业时间A11100250.253.03.251

23、3.25B。12200200.100.50.6021.20计算3个工作中心的总负荷为：工作中心单件产品A的负荷（min)113.20427.7310.574单件产品A的负荷乘上每期主生产计划可得到全部工作中心分时段总负荷：P185 见表7.22关键工作中心的负荷能力报表，通常用分时段的直方图表示，时段的长度同主生产计划一致。对超出工作中心可用能力的负荷，在直方图上用特殊的方式（如加大亮度、不同色彩、闪烁等）表示。见下图 0.000500.0001000.0001500.0002000.0002500.0003000.0003500.00012345678可用能力工作中心1的负荷曲线 0.000

24、500.0001000.0001500.0002000.0002500.00012345678可用能力工作中心2的负荷曲线 0.000500.0001000.0001500.0002000.0002500.0003000.00012345678可用能力工作中心3的负荷曲线 以上仍为较粗的能力计算，只考虑了主生产计划的因素，若要计算细能力则首先应按物料需求计划展开得到物料需求计划，再根据各物料的资料计算出对应工作中心的能力，画出直方图：见教材p186图7-8为总能力负荷图一、能力测量 测量的对象和单位可以是机器及机器时间、也可以是劳动力时间和物质或金钱单位。选择何种对象或单位依赖于资源的限制和公

25、司的需求。 制造领域的几个当前显著趋势与能力测量的选择有关，能对能力测试产生重要影响。 一个趋势是直接劳动力的概念有了相当大的改变，直接劳动力人数减少，降低了通过雇用和解雇（或通过加班）来调节劳动力资源的能力。 在实施准时化生产的公司中，很重要的一个调节能力的概念使用多能工，劳动力的质量和调节能力的柔性就会提高。 8.4 能力测量和技术选择 另一个重要的趋势是倾向于外购或外包。需要注意的是，对供应商的能力要制定计划和时间表。 对于那些不采用外购或外包的的公司来说，通过提高机器加工技术或性能指标改变能力就显得非常重要。如加工中心可以达到自动柔性化生产。未来产品的生产将越来越向多种产品的混合生产方向发展，要求设备的柔性越来越高。此外，随着设备越来越贵，对于关键设备的能力需求计划和控制必须达到一个非常详细的水平。 选择能力测量的首要目标是创造性的识别关键和紧缺供应资源。下一步就是定义度量单位。如果关键资源是人，那么劳动时间是合适的，在其他的场合里，就需要其他的单位。接下来关注的是估计可获得的能