第四章需求管理与总体生产计划

1、第四章 需求管理与总体(年度)计划1.1 生产/运作管理的计划与控制系统(Production Planning and Control System, PPC) 生产/运作管理的主要工作之一，就是要把来自市场（用户）的需求，转换成企业组织制造资源的最优（最起码应是满意）的生产计划。因此，市场的需求是最优利用企业制造资源的前提之一，是企业任何运作的“驱动源”。为此，我们可先了解生产计划与控制系统的构成情况，看其与需求管理的关系。 第一节 需求管理(Demand Management) 生产运作管理的计划与控制系统构成Inventorystatus dataBill ofMaterial能力需求

2、计划资源计划Resource Planning生产计划ProductionPlanning需求管理 DemandManagement主生产计划 Master ProductionScheduling详细物料需求计划 Detailed MaterialsRequirement planning时间分段的物料需求计划 Time-phased requirementPlanning 物料与能力计划Material and Capacity Planning 供应商系统Vender Systems 车间生产系统 Shop-floor systems 需求市场采购市场1.2 需求管理的重要性Speed

3、to compliance Lower inventory Cross-docking Value-added services Higher number of SKUs Direct-to-consumer Configure-to-orderCustomer / retailer satisfaction Operational productivity Transportation efficiency Improved in-stock positions Lower inventory Flexible business practicesCustomer Requirements

4、Supplier RequirementsImperfect Information需求管理（Demand Management）A独立需求:Finished GoodsB(4)C(2)D(2)E(1)D(3)F(2)相关需求:Raw Materials, Component parts,Sub-assemblies, etc.独立需求: What a firm can do to manage it.能够采取积极措施影响需求。也可能采取被动措施简单地响应需求。1.3 需求管理(Demand Management)的含义 需求管理的含义 所谓需求管理, 是对包括预测、接受定货决策、交货期设置、

5、用户订货、服务、物流管理及其他与用户交往活动的总称. 需求管理是将市场上（企业外部）的需求信息转化为企业生产系统所能接受的特定信息，是生产系统的计划与控制的出发点和依据。本章所讨论的需求管理, 主要涉及一个企业日常的生产管理中，用户需求与企业生产活动之间的交互关系，目的是通过对需求的管理, 最大限度地运用企业的能力满足用户需求。 2.1 需求管理的主要内容需求管理与生产计划（Production Planning） 需求管理的工作做好了,企业可以从中得到许多好处, 尤其是与生产管理相关的问题，例如： 可以较好地使用和控制生产能力； 可以恰如其分地设置用户的交货期, 得用户的信任； 可以改进物流

6、的运输和库存, 等等. 第二节 需求管理的内容和方法需求管理与主生产进度计划（MPS） 需求管理与MPS之间的交往非常频繁、内容非常详细。对MTS、ATO和MTO三种类型，需求管理的内容也有很大不同。MTS是考虑库存的变化而不是根据与用户签定的销售合同，MPS的任务是通过补充消耗掉的库存来满足需求。ATO(Assembly-to-order)考虑短期内的订单，按订单的交货期下达装配生产计划。MTO很难通过预测获得需求信息。 需求管理的任务之一，就是把每天的用户订单处理成MPS。 不同生产类型企业的MPS时间栅栏(Time fence)需求栅栏计划栅栏Make-to-StockAssembly-

7、to-OrderMake-to-Order用户订货冻结半固定(雪)可变动(水)当前时间企业能力预测订货 2.2 需求管理的方法产品与零部件需求预测MTS的需求管理ATO的需求管理MTO的需求管理第三节 需求预测(Demand Forecasting)3.1 预测的概念与分类预测是对未来事件发展的预计与推测。预测的种类 社会预测、经济预测、技术预测、企业预测(Business forecasting)预测的作用 3.2 预测方法 定性预测方法 定量预测方法：时间序列预测模型；因果关系预测模型 定性预测方法(qualitative method) 基于主观判断的预测方法. Delphi metho

8、d Executive Opinions Sales Force Composite Customer Surveys3.3 定量预测方法(quantitative method)时间序列预测模型(Forecasting based on time series data) T 时间平均值趋势值季节值销售量时间序列模型的重点: 趋势值和季节值 选择预测方法和模型的要求预测的响应性指迅速反映需求变化的能力，适用于受随机因素影响小的预测问题。预测的稳定性指抗拒随机干扰，反应稳定需求的能力。适用于受随机因素影响大的预测问题。1）、移动平均值(Moving Average) 简单移动平均(Simple

9、 Moving Average)式中：i-”Age” of the data, n-number of period in moving average, Ai-Actual value in “age” i. 例子 问题: 计算 3周和6周简单移动平均预测的大小? 计算移动平均预测值:F4=(720+678+650)/3 =682.67F7=(920+859+785 +720+678+650)/6 =768.67描点绘图，可以比较当n=3,n=6时对预测结果的影响 对于简单滑动平均预测方法，关键是选择移动时间区间的大小，即n的大小。 n的大小的选择与预测者要求的适应性有关。如果管理者追求稳定

10、性 n的值应该选择大一些，如果管理着的目标是体现响应性，则应选择小一点的n。2）、指数平滑法(Exponential smoothing) 一次指数平滑法Ft-第t期的预测值，Ft-1-第t-1期的预测值，At-1-第t-1期的实际值，-平滑指数例如，上期预测值可卖出42个产品，实际卖出40个，取=0.10, 则下一期的预测值为：问题：根据表中的需求数据，用一次指数平滑法，分别计算 a=0.10 和 a=0.60 时2-10的预测值?假设起始点： F1=D1 计算结果WeekDemand0.10.61820820.00820.002775820.00820.003680815.50820.00

11、4655801.95817.305750787.26808.096802783.53795.597798785.38788.358689786.64786.579775776.88786.6110776.69780.77与上面的问题的类似，预测的关键是选择的大小。如管理者追求稳定性，的值应该选择小一些，如果管理着的目标是体现响应性，则应选择大一点的模型练习题： 如下表所示为某医院急救室3个月的实际需求数据：表为1-3月份实际需求数据月份实际需求123721816671若第一个月的初始预测值SA1=706，平滑系数=0.2试计算第2-4月的一次指数平滑预测值。第四节 总体生产计划 4.1 生产计

12、划的分类: 层次性、时间性层次性: 高层 战略性生产计划 组织 中层 战术性生产计划 基层 作业性生产计划 厂级生产计划产品级生产计划 对象 车间级生产计划零件级生产计划 班组级生产计划工序级生产计划时间性 长期生产计划 (35年) 中期生产计划 (1年左右) 短期生产计划 (月, 周, 日) 4.2 总体生产计划 1)、总体计划的特点 总体计划, 或称年度生产计划、综合计划, 一般是一个中期生产计划, 处理的对象以产品级为主. 总体计划是指导企业生产与其他活动安排的依据. 总体计划以需求预测作为输入, 通过安排人力、物力、财力, 来满足用户的需求, 制定出经济合理的生产计划。2)、生产计划指

13、标体系 我国企业在制定总体计划(年度生产计划)时, 通常用一些指标来表示, 称为计划指标体系. 国外的总体计划主要反映产品的出产进度和数量, 而很少涉及产值。 这是与国内大部分企业的年度计划不同之处。 产品品种指标 产品产量指标 产品质量指标 产值指标: 商品产值、总产值、净产值 出产时间 4.3 生产能力 1)、 生产能力的概念 生产能力, 是指企业的设备与设施(固定资产), 在一定时期内, 在先进合理的技术组织条件下, 所能生产一定种类产品的最大数量。这是国内常用的生产能力的概念。生产能力度量 (Measure of capacity)企业类型可用资源输出物汽车制造业人工时间,机器时间辆(

14、台)/班钢铁公司高炉的尺寸吨/周石油化工炼油厂的规模加仑/天农业耕地面积吨/年餐馆桌子数进餐人数/天剧院座位数上演场数/周零售营业面积, 收款台营业额/天 2 )、生产能力的表示(measures of capacity) 对于单一产品或服务的企业,生产能力的大小就用该种产品或服务来表示就可以了,但对多品种生产和服务的情况, 就比较复杂. 为此,人们设计出了表示生产能力的方法。具体产品表示法、代表产品表示法、假定产品表示法、生产时间表示法。企业类型 生产能力计量单位汽车制造厂 辆炼油厂 桶或吨发电厂 千瓦时造纸厂 吨航空公司 客位数旅店 客房数超级市场 出口收银台数仓储服务公司 平方米网球俱乐

15、部 网球场数百货公司 平方米代表产品表示法 在结构与工艺相似的多品种的系列产品中，选择产量与劳动量乘积最大的产品作为代表产品，将其他产品按劳动量换算为用代表产品表示的数量。品种年计划产量（台）单位台时换算系数折合为代表产品产量A502020/40=0.550 0.5=25B1003030/40=0.75100 0.75=75C1254040/40=1125 1=125D258080/40=225 2=50所以，折合成产品C的产量是：（25+75+125+50）=275（台）假定产品表示法 假定产品是实际上并不存在的产品，只是为了结构与工艺差异大的产品有一个统一的计量单位，即当产品不成系列时，必

16、须用假定产品的方法，来表示生产能力。具体的方法是： 计算假定产品的单位台时tj)(=iijtQti=1niQi=1nt 表示假定产品的工时定额，t 表示产品 的工时定额，Q 表示产品 的产量。iiiij将各产品的计划产量折合为假定产品产量 Qn表示第n个产品折合的假定产品产量。求出各假定产品产量之和iitQjtnQ=i=1n QnCp=结论： 只要知道各种具体产品的年产量之和，就能知道假定产品的年产量。品种年计划产量 （台）单位产品台时定额 （小时）折换成假定产品的产量ABCD合计501001252530020304080278213650300例：2）设备组生产能力的计算M表示设备组的生产能

17、力Fe某设备的有效工作时间（小时/台）S某设备组设备台数（ 台）etSFM=jt的取值为t，具体产品的单件工时t ，代表产品的单件工时t ，假定产品的单件工时d3)、 生产能力的柔性(Capacity Flexibility)(1) 生产能力的柔性：是指生产系统具有快速增加或减少生产水平、或者快速从生产一种产品转为生产另一种产品（服务）。生产能力的柔性通过柔性工厂、柔性过程、柔性工人以及利用其它工厂能力的战略来获得。(2) 柔性工厂(Flexible Plant) ：工厂所具有的柔性，其极限)是实现零转换时间(zero-changeover-time)(3) 柔性过程(Flexible Pro

18、cesses) ：即生产(服务)过程所具有的柔性。 (4) 柔性工人(Flexible Workers) ：操作者所具有的可以很快地从一种任务转向另一种任务的多技能水平。 4)、生产能力与生产任务的平衡台时平衡产量平衡正常生产能力时间（季度）500001季度 2季度 3季度 4季度产量（台）45000650005500035000第五节 制定总体计划的技术和方法5.1 总体计划的目的 制定总体计划, 就是要找出一个可行的生产计划, 这个计划应该可以基本平衡需求与供应之间的问题, 而且还应以最低的成本完成生产任务.5.2 总体计划处理范围 需求和生产能力的平衡(Demand and Capaci

19、ty) 总体计划的作用之一, 就是平衡需求与生产能力。 如果需求量与企业所具有的生产能力相差悬殊, 管理人员必须作出增加或减少生产能力的决策。 另外一个重要方面, 即使供需基本平衡, 管理人员仍然会面临需求是否均匀的问题。 制定总体计划时考虑的输入要素 资源 人力/生产率 设施与设备需求预测劳动力变化的政策 转包合同 加班 库存水平/变化 缺货成本 库存持有成本 缺货成本 招聘/解聘 加班费 库存变化 转包合同的费用5.3 满足非均匀需求的战略(Basic Strategy for Meeting Uneven Demand)需求与生产能力选择 管理人员在制定总体计划时, 具有广泛的可供选择的

20、处理方案, 包括改变价格, 促销, 加班加点, 招聘临时工, 转包一部分合同, 增加或减少工作班次, 增加或减少库存, 留待将来交货的订货, 等等。需求变化时间1、改变需求的方法（1）通过价格改变价格转移需求（2）推迟交货2、调整能力的方法（1）改变劳动力数量（2）忙时加班加点，闲时培训（3）利用半时工人（钟点工）（4）利用库存调节库存增加库存减少需求率生产率需求时间0t3t2t1通过改变库存水平来吸收需求波动（5）转包（6）改变“自制还是外购”决策 保持生产能力均匀的战略(Level capacity strategy) ，均衡安排出产进度。 追赶需求的战略(Chase demand str

21、ategy) ，变动安排出产进度。 混合战略，折衷安排方式。 库存需求市场需求的波动性与生产稳定性的矛盾处理策略5.4 总体计划的制定程序确定每个时期的需求；确定每个时期的能力(正常工作时间, 加班时间, 转包合同)；确定企业的库存策略；确定正常工作时间、加班时间、转包合同、库存维持费用、缺货等的单位成本(unit cost)；制定计划方案并进行成本计算；在可行的计划中, 选择最令人满意的。否则, 重新计算成本,在进行比较分析；5.5 制定生产计划考虑的相关成本基本生产成本生产某一产品的固定和变动成本，包括直接与间接劳动成本、正常与加班成本等与生产能力相关的成本主要是招聘、解聘工人的成本库存成

22、本产品库存占用资金的成本、损坏成本、折旧等延期交货成本这种成本通常难以估算。包括延期交货引起的赶工成本、机会损失等。产品出产进度计划的编制方法“排除实验法”（cut-and-try）例：某公司产品的需求量随季节不同而变化，现该公司准备编制今后六个月的生产计划。对今后六个月的需求预测及每月工作天数见下表，其它数据如下：产品的材料费用为100元/台，库存保管费为1.5元/台月, 缺货损失为5元/台/月, 如果想把产品转包一些出去, 则转包费用为20元/台, 招聘并培训一个工人的费用为200元/人, 解聘一个工人的费用为250元/人, 该产品的加工时间为5小时/台, 正常工作时间内的工时费用为4元/

23、小时, 加班时间内的工时费用为6元/小时, 生产开始时的期初库存量为400台, 另外,由于预测的不确定性高, 另考虑有25%的安全库存。 1180022215001931100214900215110022月份需求预测每月工作天数6160020解：首先，编制一个考虑安全库存在内的从需求预测转换为生产安排的初步计划，如下表所示：月份(1)期初库存(2)需求预测(3)安全库存 0.25(2)(4)计划产量(2)+(3)-(1)(5)期末库存(1)+(4)-(2)140018004501850450245015003751425375337511002751000275427590022585022

24、55225110027511502756275160040017254008000初步生产计划 ：计划方案一：仅改变工人人数、按制度工作时间生产，每个月的投产量等于初步生产计划中安排的出产数量。 月份(1)计划产量(2)所需生产时间(1) 5(3)每人每月工时(4)所需人数(2)(3)(5)新增工人(6)招聘费用(5)200(7)解聘工人(8)解聘费用(7)250(9)正常时间总费用(2)4118509250176530-370002142571251524700615002850031000500016830001742502000048504250168250051250170005115

25、057501763381600002300061725862516054214200003450058007000160000TC1=5800+7000+160000=172800（元）计划方案二：工人人数不变(假定有40名工人)，仅改变库存水平。 （8000台5小时台）（125天8小时天）=40（人） 月份(1)期初库存(2)能力工时(3)实际产量(2)5(4)需求预测(5)期末库存(1)+(3)-(4)(6)缺货数(7)缺货费用(6)5(8)安全库存(9)超储(5)-(8)(10)库存费用(11)正常时间总费用14007040140818008 0045000281602860801216

26、1500-276276138037500243203-276672013441100-323216027500268804-32672013449004120022518728126880541270401408110072000275445667281606720640012801600400004000 0256001540948160000TC2=1540+948+160000=162488计划方案三:在正常工作时间内按需求预测量最小的月份（四月份）组织生产，确定出所用工人人数后不再改变；工人人数：（850台5小时台）（21天8小时天）=25（人）TC3=60000+100000=160

27、000月份(1)计划产量(2)能力工时(3)实际产量（2）5(4)外包数量(5)外包费用（4）2011850440088097019402142538007606651330031000420084016032004850420084010200511504400880270540061725400080092518500 （6）正常时间 总费用17600152001680016800176001600010000060000 比较总成本：TC1TC2TC3 故方案三最优。 但须注意：转包生产风险较大，因为不能控制承包商的行为。若要采取转包生产方式，必须慎重考虑承包商的信誉、能力等问题。第6节

28、 总体计划的分解-产品出产进度计划6.1 总体计划分解的含义 所谓总体计划的分解, 就是把年度生产计划进一步细分, 根据库存和可用人力工时, 具体确定产品出产的数量和出产期. 在制定总体计划时, 一般只考虑总的数量, 而不考虑现有库存量, 这是分解计划与总体计划的主要区别。6.2 主生产计划(Master Production Scheduling) 总体计划分解的结果被称为主生产计划(MPS), 国内企业常称之为产品出产进度计划。MPS将总体计划（年度计划）进一步细化和落实电视机第一年第二年第三年Q1Q2Q3Q4Q1Q2Q3Q4Q1Q2Q3Q4彩色800900100090085095010509509009501050950黑白40005000400030004000500040003000周 次彩色12345678910111213141516101型101010121212121210101066666109型252525303030117型128型100100100黑白100200400400209型237型 主生产计划（部分分解） 年度生产计划 时间栅格 MPS的处理流程 但是，MPS并不是把年度计划简单平均分配到各个时间周期（周次）里去，而是要根据具体情况进行再优化、重新编制主生产计划。 输入 期初库存 预测 用户订单制定主计划 输出 现有库存主生产计划 待分配库存