生产运作管理-第10讲产能分析

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产能计划需求产能和可用产能产能包括需求产能和可用产能。需求产能（又称负荷）-指某一时期系统为达成产出目标所需要的产能。—计划性负荷，包括“资源需求计划、粗略产能计划及产能需求计划”—非计划性负荷，可用产能-可以利用的产能6.1产能6.1.2

可用产能的因素影响产品规格的影响—产品规格改变，工作内容改变，作业时间就随着改变。产品组合—产品组合改变，该工作总内容（或时间）就跟着改变。工厂和设备—换装速度较快的机器，单位时间产出增大，产能增加；工作中心增加机器数目，产能随之增加。工作效力—工作速度和步调改变，某一时期生产

，产能也会随之改变。6.1.3

产能的衡量a、衡量产能（Measuring

Capacity）使用共同的单位加以衡量。啤酒厂-桶，来衡量。汽车厂-辆，来衡量。无共

量单位，以时间代替。b、产能的层级—常用三个层级衡量机器或操作员。工作中心-由能够执行相同作业的数台机器或操作员组成。工厂-可视为数个工作中心的组成。6.1.4

可用产能的认定几个名词：可用时间可用时间是工作中心可以作业的时数，视机器数量，操作员数量和作业时间而定。可用时间可用下列公式计算：例如某工作中心有三部机器，每天运转8小时，每周工作5天，则可用时间=3×8×5=120小时／周。（2）使用率机器故障、缺勤、缺料等导致实际运转时间往往低于可用时间。工作中心的实际运转时间和可用时间的百分比为工作中心的使用率。使用率计算公式为：使用率=（实际运转时间/可用时间）×100％例如某一工作中心的可用时间120小时，实际用于生产产品的时间100小时，则使用率=（100/120）x

100%=83.3％（3）效率（Efficiency）通常一个工作中心假如每周100小时用于生产，但是并无法生产出100小时的工作量，这便涉及了效率问题。操作员的工作速率可能快于或慢于标准工作速率，所以效率会大于或小于100％。效率可用下列公式计算：效率=（标准工作产出时数／实际工作时数）x

100％。例如某一工作中心使用100小时生产出120标准小时的工作量，则此段时间该工作中心效率为：工作中心效率=（120／100）x100％=120％。（1）评定产能或计算产能评定产能的计算必须考虑工作中心的使用率和效率：评定产能=可用时间×使用率×效率例如：某一个工作中心由4部机器组成，每天运转8小时，每周工作5天。根据数据显示该工作中心的使用率为85％，效率为110％。评定产能可如下计算而得：可用时间：4×8×5=160（小时／周）评定产能：160×0.85×1.10=149.6（标准小时）（2）实证产能或测量产能产能也可由过去生产的历史数据，以实际产出量加以计算，此方法所得到的产能称为实证产能。例如某一工作中心在过去四周内分别生产115，120，120与125，共计产出480小时的产量，则实证产能是480／4=120（标准小时／每周）6.2

产能计划产能计划是决定满足优序计划之所需产能的程序以及获取足够可用产能的方法与各层级的生产计划并存，如图示。产能

优序（Priority）资源计划总体计划需求管理粗略产能计划主生产计划物料需求计划产能需求计划生产活动管理输入/输出控制作业排序图6.2产能计划与PPC总体计划、主生产计划和物料需求计划都在决定生产优序：生产什么？何时生产和生产多少？必须有足够可用的产能来完成，否则，计划难以执行。所以，产能计划用于对“筹措各种生产计划所需的制造资源”进行计划。有时可使用共同单位，例如钢条吨，有些没有共同单位，产能就必须转换成完成生产的工时数，再和可用工时比较。6.2.1

产能计划程序决定每个工作中心在每期的可用产能。决定每一个工作中心在每一期的负荷将优序计划所需的产量转换成每个工作中心每期完成生产所需求的工时。加总每个料件在每个工作中心的需求工时，以决定每个工作中心的总负荷。（3）解决可用产能与负荷间之差异，或是调整可用产能以配合需求产能，否则必须改变优序计划以配合可用产能。6.2.2

产能计划层级（Capacity

Planning

Levels）包括资源计划、粗略产能计划及产能需求计划第三层级。如图6.2所示。资源计划总体计划需求管理粗略产能计划主生产计划物料需求计划产能需求计划生产活动管理输入/输出控制作业排序产能

优序（Priority）图6.2产能计划与PPC（1）资源计划长期产能资源需求计划，直接连接到总体生产计划。必须花较长时间进行人力、资本设备、产品设计或厂房设施等方面的调整。如果拟订的资源计划无法完成总体生产计划，则必须变更生产计划，如果可以完成总体生产计划，才可执行主生产计划。资源计划总体计划（2）粗略产能计划（Rough—CutCapacity

Planning）主生产计划是主要的信息来源。粗略产能计划的目的在检核主生产计划的可行性，提出可能的瓶颈警示，确保工作中心或设备的使用率，并进一步建议供货商须准备的产能需求。粗略产能计划主生产计划（3）产能需求计划（CapacityRequirements

Planning）直接连接到物料需求计划，因为它针对零组件或物料，所以规划详细度比粗略产能计划还详细。它以个别制令单在各工作中心或设备为对象，计算每一个工作中心各期负荷和人工需求量。物料需求计划产能需求计划6.3

资源计划假设一产品族A，它包括三个品项，决定产品族A的平均组装工时为每个品项根据过去历史所占的百分比，乘上每个品项的标准组装工时，加总所有品项后即为该产品族的平均组装工时，如表6.1所示。资源计划总体计划表6.1

产品族A单位平均组装工时品项比率单位标准组装工时平均组装工时10.500.3420.171α20.300.2940.08830.200.2100.042总和1.000.301

βα0.171=0.50*0.342β

0.301=0.171+0.088+0.042根据产品的BOM表与提前期的资料可决定其余产品族A，B和C在每个资源中心的标准工时需求，如表6.2。表6.2

产品族A、B和C的每单位平均标准工时工作中心标准小时ABC组装0.301

β0.2850.256电子次组装0.2740.2220.241机械次组装0.2500.1850.241CNC加工0.1120.0980.108其他0.2050.1820.198总和1.1420.9721.044获得每个产品族A，B和C在每个资源中心的标准工时需求后，再经由总体计划可知道每个产品族的计划生产量，如表6.3。表6.3

产品族A、B和C的总体生产计划产品族计划生产量A720B240C160将计划生产量乘上标准工时即为每个产品族在每个资源中心的资源需求，如表6.4所示表6.4

产品族A、B和C的资源需求产品族组装电子次组装机械次组装CNC加工其他A216.72*197.28180.0080.64147.60B68.40

*53.2844.4023.5243.68C40.96

*38.5638.5617.2831.68总和326.08γ289.12262.96121.44222.96*216.72=720*0.301*68.40=240*0.285*40.96=160*0.256最后，表6.5为资源中心所需产能与可用产能之比较表，可以发现组装中心的产能不足，此时就必须决定调整生产计划或增加组装中心的产能资源等决策。表6.5资源中心所需产能与可用产能比较工作中心组装电子次组装机械次组装CNC加工需求产能326.08

γ289.12262.96121.44可用产能300320280200不足额-26.086.4

粗略产能计划粗略产能计划主要为评估MPS是否可行而尝试平衡产能供给与需求的过程。MPS为R

主要输入数据，经过的计划后，以产生一个可行的产能R计划若其产能负荷超过预期，则其为不可行

方案，将会要求修改或提出新的MPS方案，直到其R

可行为止。粗略产能计划主生产计划粗略产能计划的三种常用方法：产能计划整体因子法（CPOF）建立在会计基础上，最简单且常被使用的方法；产能料单法（Capacity

Bills）其需要

的产品的信息，如产品标准工时与途程；资源轮廓法除产能料单法所需之产品标准工时与途程

一步考虑各途程制造提前期。粗略产能计划的整体因子法整体因子法适用手工计算的方式来求算粗略产能计划的方法。主要的输入数据为主生产排程—MPS主要以产品的标准工时或历史数据为基础，以人工小时或机器小时为单位来估算MPS产量所需要的产能，再将估计产能依历史负荷数据配置到现场不同的工作站。表6.6为产能计划整体因子法的例子，其中MPS规划A、B两种成品于各个时期所需要的生产数量。表6.6

主生产计划主生产计划周成品12345678910111213总和A20202020203030303040404040380B10101010102525252530303030270成品每单位产品标准作业的直接人工小时A1小时B2小时计算步骤：计算MPS计划下的产能需求。表6.6下半部为A、B两种成品的标准工时，在人工生产力100％发挥的情形下，第一周所需要的估计产能为40小时（1*20+2*10）。依据每个工作站工作负荷比例将前述估计产能分配到各个加工中心。各工作站的负荷比例以上一年度所投入直接人工小时比来分配。表中，投入工作站100、200、300的直接人工小时比例为60％、30％以

及10％。表6.7表示每周各个工作站分配到的产能负荷表6.7

利用整体因子法估计产能需求（以人工小时为单位）工作站历史记录周12345678910111213总小时10060%2424242424484848486060606055220030%1212121213242424243030303027630010%4444488881010101092总需求产能40*4040404080808080100100100100920*40=（1×20）+（2×10）利用表6.6求得主生产计划周成品12345678910111213总和A20202020203030303040404040380B10101010102525252530303030270成品每单位产品标准作业的直接人工小时A1小时B2小时注意：当产品组合单纯及其在各工作站作业明确情形下，使用产能计划整体因子法去估算产能，会有比较精确的结果。因为，这种方法的资料取得方便，且可以用人工计算的方式来规划产能，所以很多公司采用。6.4.2

产能料单法（Capacity

Bills）粗略产能计划的方法，其提供每个成品与其所需的工作站产能间更详细的关联。比CPOF需要

的数据，包括：物料、途程（Routing）数据以及每项作业的标准人工或机器小时。示例，图6.4为A及B的产品结构数据。ABCDDE（2）F（2）图6.4

产品结构表6.8途程及标准工时资料表成品批量操作工作站标准整理时间每单位标准整理时间每单位标准工作时间单位总加工时间A40OP11001.00.025*0.0250.05αB20OP21001.00.0501.41.45组件C40OP312001.00.0250.5750.60OP323001.00.0250.2250.25D60OP42002.00.0330.0670.10E100OP52002.00.0200.0800.10F100OP62002.00.0200.04250.0625加入产品结构后产能估算A

BC

D

D

E（2）F（2）图6.4

产品结构成品AB工作站单位总时间单位总时间1000.051.452000.70β0.55γ3000.250.00单位总时间12*

0.025=整理时间/批量=1.0/40α

0.05=每单位整理时间+每单位加工时间=0.025+0.025β

0.70=0.6+0.1

图6.4中一个C加一个Dγ

0.55=0.1+2(0.10)+4(0.0625)一个D加两个E加四个F说明（1）表6.8上半部列出A及B产品与其组件C、D、E、F的加工时间及准备时间的标准数据，例如产品A需在工作站100以批量40单位进行0Pl操作；组件C需先在工作站200以批量40单位进行OP31后再到工作站300以批量40单位进行OP32。（2）产能料单法基本上即根据这些数据算出最终产品（A及B）在各个工作站（W100、W200、W300）的产能需求。而其所需要的相关数据，如生产途程数据可以从制造部门获得，其它相关数据可以从会计或成本部门取得。（3）表6.8下半部的数据是计算A及B两种成品对于各个工作站所需要的产能，即产能料单。一旦产能料单准备完成，紧接着利用MPS来计算在各个工作站的产能需求，如表6.9所示。工作站周总小时负荷百分比1234567891011121310015.5*15.515.515.515.537.7537.7537.7537.7545.545.545.545.5410.544.62%20019.519.519.519.519.534.7534.7534.7534.7544.544.544.544.5414.545.05%30055557.5101010109510.33%总和404040404080808080100100100100920100%表6.9

利用产能料单法的产能需求*15.5=（20×0.05）+（10×1.45）利用表6.6和表6.8求得主生产计划周成品12345678……总和A2020202020303030……380B1010101010252525……270加入产品结构后产能估算成品AB工作站单位总时间单位总时间1000.051.452000.700.553000.250.00单位总时间12表6.6表6.8说明：（1）由产能料单法所计算出每个期间各个工作站所需要的产能与表6.7使用CPOF的方法计算结果不相同，其差异值反映出产品组合与需求物料的

，同时也说明CPOF所使用的历史数据值只是平均工作站负荷之百分比。而产能料单法却可以计算出详细产品组合之产能负荷。（1）表6.7与表6.9的对MPS所需的总工时需求（920）是相同的，各时期的工作站负荷却是不一样。6.5

产能需求计划（CRP）产能需求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。MRP系统中，已

至现场的制令单与计划开立的生产制令单会被输入至CRP中，透过生产途程与标准工时转换成依工作中心在某段期间内的总工作小时。物料需求计划产能需求计划主生产计划用MRP物料需求展开将物料需求转为资源需求（负荷报表）确定部分的主生产计划修改主生产计划改变产能是否适合现场的产能？产能是否可变以配合需求？No.No.yes.Yes.图6.6

产能需求计划流程6.6

示例延续6.4节计算粗略产能计划的示例，A及B产品的BOM如图6.4所示。A产品及其组件C、D之已

制令单的主要记录列于表6.12，标准工时与途程列于表6.8。表6.12

10月1日星期2A产品的已

指令单档生产批量策略期初库存已核发令单到期日提前期ALFL104010/51周CLFL02010/122周DLFL02010/51周表6.8途程及标准工时资料表成品批量操作工作站标准整理时间每单位标准整理时间每单位标准工作时间单位总加工时间A40OP11001.00.025*0.0250.05αB20OP21001.00.0501.41.45组件C40OP312001.00.0250.5750.60OP323001.00.0250.2250.25D60OP42002.00.0330.0670.10E100OP52002.00.0200.0800.10F100OP62002.00.0200.04250.0625加入产品结构后产能估算A

BC

D

D

E（2）F（2）图6.4

产品结构成品AB工作站单位总时间单位总时间1000.051.452000.70β0.55γ3000.250.00单位总时间12*

0.025=整理时间/批量=1.0/40α

0.05=每单位整理时间+每单位加工时间=0.025+0.025β

0.70=0.6+0.1

图6.4中一个C加一个Dγ

0.55=0.1+2(0.10)+4(0.0625)一个D加两个E加四个F加入产品结构后产能估算成品AB工作站单位总时间单位总时间1000.051.452000.700.553000.250.00单位总时间12各工作中心主档列于表6.13、而A产品的主生产计划列于表6.6。表6.13

A产品的工作中心主文件工作中心可用时间使用率效率10020小时100%100%20020小时100%100%30020小时100%100%表6.6

主生产计划主生产计划周成品12345678910111213总和A20202020203030303040404040380B10101010102525252530303030270成品每单位产品标准作业的直接人工小时A1小时B2小时根据A产品的粗略产能计算结果（请参考表6.7），如果规划者认为此主生产计划可行，便可以根据每周预计要生产的数量展开物料需求计划；为了方便说明，只摘录前七周的物料需求计划如表6.14所示（规划始点9/30）。表6.7

利用整体因子法估计产能需求（以人工小时为单位）工作站历史记录周12345678910111213总小时10060%2424242424484848486060606055220030%1212121213242424243030303027630010%4444488881010101092总需求产能40*4040404080808080100100100100920*40=（1×20）+（2×10）利用表6.6求得料件A:固定期间订购：订购量：LFL：提前期：1周周01234567毛需求20202020203030预期收货40预计库存量10301000000净需求1020203030计划订单收货1020203030计划订单102020303030料件C:固定期间订购：订购量：LFL：提前期：2周周01234567毛需求102020303030预期收货20预计库存量00100净需求1020303030计划订单收货1020303030计划订单10203030303040料件D:固定期间订购：订购量：LFL：提前期：1周周01234567毛需求102020303030预期收货20预计库存量020100净需求1020303030计划订单收货1020303030计划订单102030303030成品批量操作工作站标准整理时间每单位标准整理时间每单位标准工作时间单位总加工时间A40OP11001.00.0250.0250.05组件C40OP312001.00.0250.5750.60OP323001.00.0250.2250.25D60OP42002.00.0330.0670.10生产计划周1234A（准备时间=1周）0102020C

（准备时间=1周）10203030D

（准备时间=2周）0102030表6.15

计划核发产能需求（时间单位：小时）工作站周1234100（A）00.025*10+1=1.250.025*20+1=1.50.025*20+1=1.5200（C）（D）0.575*10+1=6.7500.575*20+1=12.50.067*10+2=2.670.575*30+1=18.250.067*20+2=3.340.575*30+1=18.250.067*30+2=4.01300（C）0.225*10+1=3.250.225*20+1=5.50.225*30+1=7.750.225*30+1=7.75本例属于批次生产形态，产能需求的计划需要分别计算准备时间及操作时间。首先，我们计算表6.14中料件A、料件D与料件C在每一周期

计划性订单所需要的产能，其结果如表6.15所示（这里取前四周的产能需求计划）。料件D为例，若要在第二周生产10个料件，则需要产能0.067*10+2（即每单位标准工时*生产个数+准备时间）=2.67小时。接着必须考虑已核发至现场的制令单所

需产能。根据表6.12所示，已经有三个工

单核发至现场；每一制令单在现场工作位置的信息可由现场

系统报告而得，成品A100尚有一项作业须完成，而其它两工单尚有两项作业（最后两项作业）须完成，利用此信息及途程文件中的信息建立了表

6.16。一批作业时间=准备时间+数量x（操作时间／件）表6.15

计划核发产能需求汇总（时间单位：小时）工作站周1234100（A）0200（C和D）6.7515.1721.5922.26300（C）7.75表6.15

计划核发产能需求（时间单位：小时）工作站周1234100（A）00.025*10+1=1.250.025*20+1=1.50.025*20+1=1.5200（C）（D）0.575*10+1=6.7500.575*20+1=12.50.067*10+2=2.670.575*30+1=18.250.067*20+2=3.340.575*30+1=18.250.067*30+2=4.01300（C）0.225*10+1=3.250.225*20+1=5.50.225*30+1=7.750.225*30+1=7.75生产批量策略期初库存已核发令单到期日提前期ALFL104010/51周CLFL02010/122周DLFL02010/51周表6.16

已核发工单所需产能（时间单位：小时）零件工作中心周准备时间操作时间（计算）总时间A10011.000.025*40=1.002.00C20011.000.575*20=11.5012.50D20012.000.067*20=1.343.34C30011.000.225*20=4.505.50表6.12已指令单档成品批量操作工作站标准整理时间每单位标准整理时间每单位标准工作时间单位总加工时间A40OP11001.00.0250.0250.05组件C40OP312001.00.0250.5750.60OP323001.00.0250.2250.25D60OP42002.00.0330.0670.10然后，将作业时间置于适当的每周时格内，依各工作中心汇总产能需求，如表6.17所示。