工业工程课件

工業工程歷史發展

科學管理時期運籌學時期定量和精細化時期全球化和網路化時期1.

科學管理時期

（1）科學管理的核心是提高生產率；（2）挑選最好的工人，制定勞動定額；（3）實行工資報酬制度，激勵員工努力工作；（4）使業主和工人認識到，提高生產率對雙方都有利；（5）為了提高生產率，應將計畫控制職能與執行操作的職能分開；（6）對大型企業要實行例外管理（分層管理）。

工商管理(設在商學院)1908年賓州大學成立IE系1881年澳頓管理學院創立1911年普渡大學設立IE課程1908年哈佛大學成立商學院1912年聯合成立科學管理學會,後改為Taylor學會1920年工業工程學會成立1922年管理學會成立1934年合併成立管理促進學會1948年美國工業工程學會（AIIE）成立各類工商管理學會工業工程系(設在工學院)科學管理時期IE與BA發展比較生產管理市場財務人事自然科學工業工程社會科學工商管理IE與BA的異同科學管理代表人泰勒（F.W.Taylor,1856-1915）被後人譽為“科學管理之父”將科學的定量分析方法引入到生產與作業管理中首創了時間研究方法，並實際運用，以提高總體效率《科學管理的原理》涉及勞動組織、專業化分工、工作方法、作業測量、工資激勵制度和製造工藝過程等問題卓越的活動能力。廣為傳授和宣傳科學管理思想，對工業界產生重大影響。也遇到不少阻力。

吉爾佈雷斯夫婦（F.B.Gilbreth,1868-1924L.M.Gilbreth,1878-1972）

被後人稱為“動作研究之父”

F.B.Gilbreth

擴大了對動作和疲勞的研究，首創了分解動作研究，並提出“合併、簡化和取消”思路

L.M.Gilbreth

是心理學家，側重對管理心理學方面進行研究，並得出結論：傳統的管理完全依靠報酬和懲罰，而科學的管理則努力爭取工人的合作動素（Therblig)科學管理代表人2.運籌學時期運籌學是在二戰時期應戰爭的需要而發展起來一門數學，主要解決系統規劃中的優化問題。運籌學是IE及管理學數學基礎；運籌學是系統工程的學數學基礎；運籌學主要解決規劃問題，包括：線性規劃、整數規劃、排隊論、存貯論、對策論、資源分配、運輸問題和網路理論等。運籌學的局限性：反政府控制、反計畫傾向；管理扁平化；新的管理理論；研究者只注意學科的系統性。到1945年，工業工程已經發展為成熟的獨立的學科。

3.定量化和精確化時期運籌學必須與電腦結合才有生命力：假設有70條船向70個港口運貨，要制定一個運輸費用最低的方案，如果用枚舉法計算，計算方案有70!≥70100個。計畫期趨短：汽車以天，計算MRPⅡ手算幾個月，只有靠電腦軟體；生產中有大量數據需要處理，作為決策支持。4.全求化和網路化時期顧客需求多樣化，產品生命週期越來越短；競爭已從品質、成本轉向快速回應市場；已經不存在全能型企業。

這些導至新的管理模式：

全球供應鏈管理；虛擬企業；精益生產；

網路成為製造全球化的基礎。

40年代末50年代,日本經濟處於癱瘓狀態美國著名品質管理專家Deming,Juran到日本從品質管理入手從石油危機的70年代開始,日本研究出JIT管理體制以杜絕一切浪費為目標、追求零庫存為目標1980年日本在汽車和家電許多產業超過美國汽車的世界市場:日本占28.4%,美國為22.6%

O.W.Wight提出:製造業是社會財富的基本源泉他到美國許多企業調查,發現製造業的種種問題工業工程在發展生產中的作用

——

IE在先進國家的應用工業工程在先進國家的應用

美國MIT組織50名管理專家赴日本歐洲考察

把日本的生產管理制命名”精益生產”

美國Wight提出：製造業是社會財富的基本源泉美國製造業重新整頓

1990年再度領先域、超過日本

通用電氣排名第一,前50名中美國占28名

工業工程在先進國家的應用工業工程在發展生產中的作用

——

提高生產率美國近10年來，生產率每年增加2.5%，其中決定生產率提高的3個主要因素所占比例如下：

1.6%0.4%0.5%所占比例管理資本勞動力因素工業工程在先進國家的應用工業工程在發展生產中的作用

企業三大主要任務所占的比例（美國某企業統計實例）114%21%71%企業效益增加生產管理（假定節約20%）財務（假定節約50%）市場（假定增加50%）三大任務說明：市場份額增加50%是很困難的。*上海交通大學工業工程系主要國家每一雇員生產率發展

國家1977年1990年

增長率

美國100%120%1.5%

加拿大93%120%2.2%

法國84%120%3.8%

西德81%120%4.0%

日本62%120%6.3%*上海交通大學工業工程系美國就業人數分配年份農業

工業服務業剩餘187050%25%25%0196010%40%50%02000<3%20%<70%>7%

美國工業工程師人數

1990年統計：占8.9%，到2000年增加19% 150所大學有IE系，92所可招收碩士、博士生

臺灣 全省有二千萬人，IE在學人數26000人。 “中鋼”公司，產鋼690噸，9000職工，工程師和管理幹部2650，工業工程師125人。工業工程在發展生產中的作用

工業工程師協會美國工業工程師協會成立於1948年簡寫為：AIIE1971年全體會員表決改名（未通過）1980年會員遍及80多個國家，經表決，一致通過更名為：IIE*上海交通大學工業工程系美國與IE有關的協會OperationResearchSocietyofAmericaTheInstituteforManagementSciencesAssociationforComputingMachineryAmericanSocietyforOualityControlSocietyforDecisionSciencesAmericanProductionandInventoryControlSocietySocietyofAmericanValueEngineersAmericanAssociationofCostEngineersSocityofManufacturingEngineersRobotSocityofAmerican

與IE有關的雜誌1.IIESOLUTION2.IIETRANSACTION3.Harvardbusinessreview4.QualityWorld5.ManagementScience工業工程與管理（上海交大與Springer合辦）工業工程（廣東工業大學主辦）工業工程的基本管理方法

生產管理的預測和決策設施規劃與設計生產計畫管理專案管理品質管理工作研究與人因工程後勤及供應鏈管理國有企業的貢獻--------

国民经济的支柱◎資產佔有率高

--------在大中型企業中國有企業占74.7%◎職工人數比例大

--------在大中型企業中國有企業職工占83.4%◎工商稅收比例高

--------大中型企業的稅收占80%◎我國GDP每年增長7%-10%的主要貢獻者國有企業存在的問題

-----經濟運行品質不高

◎

生產率低：鋼鐵為例：32/224/760（噸/人年）只5%；◎能力利用率低：

30%-60%（美國70%-90%，“中鋼”為87%）；◎資產負債率高：

1998年為106%（“中鋼”為34%）；◎

GDP增長高，但屬粗放型：資本貢獻率占72%，科技貢獻率占28%美國相應為30%/70%◎庫存高：

1998年工業品庫存達6301億，同年利潤為900億國有企業的出路

---------貫徹中共中央15屆4中全會決定◎少數壟斷、部分控制、多數撤離

國家統計局研究報告提出：將全部196行業分3類：對15個行業（如軍工、電力等）由國家壟斷；對35個行業（資源、高科技等）國家保持一定控制離；從146一般性行業（如服裝、食品、家電等）撤離。◎建立現代企業制度明確股東會、懂事會、監事會和經理層的職責並切實實行◎實行現代企業管理制度

實行科學決策和民主決策

廣泛採用現代管理技術、方法和手段

IndustrialEngineeringisconcernedwiththedesign,improvement,andinstallationofintegratedsystemsofpeople,materials,information,equipment,andenergy.Itdrawsuponspecializedknowledgeandskillinthemathematical,physical,andsocialsciences,togetherwiththeprinciplesandmethodsofengineeringanalysisanddesign,tospecifypredictandevaluatetheresultstobeobtainedfromsuchsystems.工業工程定義和職能——定義原文

工業工程（IE）是綜合運用數學、物理學和社會科學的基礎知識及工程分析的方法，將人力﹑物資﹑裝備﹑能量和資訊組成一個集成系統,並對這樣的系統進行規劃﹑設計﹑評價和改進的活動。工業工程定義和職能——IIE的定義工業工程定義和職能——IE職能管理的職能決策組織領導協調控制

工廠選址與系統設計IE的基本職能工作研究與績效評價生產計畫與管理系統設計

作業測定

經濟分析

工作研究

績效評估

品質管理

物流管理

生產計畫

庫存管理

組織設計

能力分析與規劃

管理資訊系統IE的工程師職能範疇1.

產品（或服務）的預測和決策（1）

市場調查與預測；（2）

新產品開發可行性和前景分析；（3）

新產品開發的組織、計畫和控制。2.

生產系統設計和計畫管理（1）

根據產品特性和產量，選擇合適的生產組織形式；（2）

根據生產組織形式，設計物流系統，選擇設備並予以合理佈置；（3）

確定合理的庫存並編制外購件的採購計畫；（4）

進行能力規劃，合理分配資源；（5）

制定綜合生產計畫、主生產計畫、物料需求計畫和作業計畫，檢查計畫執行情況並及時予以調整。（6）

必要時進行仿真，以修改和完善所設計的系統。IE的工程師職能範疇

3.全面品質管理

（1）建立品質保證體系；（2）協助或進行關於品質管理的ISO標準認證；（3）組織並進行統計過程控制；（4）組織品質控制（QC）小組活動，推行持續改進行動計劃；（5）建立品質檢驗和品質抽查制度並檢查執行；IE的工程師職能範疇4．人因工程和工作設計

（1）研究科學合理的工作方法並予以標準化。（2）根據標準工作方法，進行時間測定，制定工時定額；（3）研究激勵機制，確定合理的報酬制度；（4）設計良好的工作點及其周圍環境。5專案管理

（1）專案的可行性論證；

(2)組織合理的專案管理機構；

(3)制定專案執行計畫（網路計畫）並予以控制；

(4)進行專案經濟預算和核算。IE的工程師職能範疇6．經濟學分析（1）可行性分析；（2）投資風險決策分析；（3）成本分析。7.管理系統設計

(1)確定組織的短期任務和長遠目標；

(2)設計組織機構系統，確定機構的職能及其劃分；

(3)對組織系統效能進行評估，以建立高效能的組織系統；工業工程的最新發展

-------背景◎客觀需求：全球化製造的迅速發展顧客需求的多樣化和個性化產品生命週期愈來愈短◎管理手段和工具的現代化：電腦和資訊技術的迅速發展

近年來出現了新的管理模式，如：供應鏈管理、虛擬企業、企業重組、敏捷製造。。.

美國科學研究院提出的

美國2020年製造業的6大挑戰製造中的並行技術（ConcurrentTechnologyofMfg.)人力和技術資源的集成（IntegrationofHumanandTechnicalResources)資訊到知識的轉換（ConversionofInformationtoKnowledge);環境相容性（EnvironmentalCompatibility);可重組企業（創新過程(InnovativeProcesses).美國科學研究院提出的

美國2020年製造業的10大關鍵技術可重組製造系統（ReconfigurableMfg.System);無廢料加工(Waste-freeProcessing);新材料工藝(NewMaterialProcesses)製造中的生物技術(BiotechnologyforMfg.);企業建模及仿真(EnterpriseModelingandSimulation);資訊技術(InformationTechnology);產品和過程設計方法學(ProductandProcessDesignMethodology);增強的人機介面(EnhancedMachine-HumanInterfaces);人員教育和培訓(WorkforceEducationandTraining);智能合作系統的軟體(SoftwareforIntelligentCollaborationSystem).

80年代以來3C力量（Customer，Competition，Change）給企業帶來巨大衝擊，使原有的管理變得遲頓。到了90年代，美國許多企業經過困難的結構重組，取得了經驗，資訊技術（IT）的快速發展，給企業提供了有力的工具，於是BPR便逐步形成。工業工程當前發展

-----商務流程重組(BRP)

以作業過程為中心，擺脫傳統組織分工理論的束縛，以顧客需求為導向，提倡組織變通和職工授權，充分應用現代消息技術，到企業的生產和經營過程中去進行分析和改造，通過過程的重新設計，以消除過程的瓶頸，加速消息流動和作業進程，達到適應快速變化的外部環境的目的。工業工程最新發展——BPR目標和內涵工業工程當前發展

-------敏捷製造背景:

1988年，美國Lehigh與Incocca研究所擬定了 一個未來發展規劃，被美國會認定為“21世紀 製造業的戰略”，首次提出“敏捷性”概念。目標:

建立有市場競爭力強的製造組織和活動。一般說來是建立一種對用戶需求的產品和服務作出靈敏快速回應(品種、變批量)的，集人的智能、資訊和柔性設備為一體的製造系統。工業工程當前發展

-------敏捷製造特點與批量個體化生產（Mass-customerization）相聯系與動態聯盟（Virtualorganization）相聯系與再造工程（Reengineering）相聯系與精益生產（Leanproduction）相聯系與自學習（Self-study）相聯系90年代以來國際市場的競爭焦點已從品質轉向快速回應的能力。一個企業其資源是有限的，而且，為了某個訂貨任務去添置設備和其他資源是不合算的。這迫使企業在組織形態和結構方面進行調整。由於資訊技術和網路技術的發展，使核心企業易於尋找互補的合作夥伴，將這些實體的有關資源集聚起來組織動態聯盟。特定的任務完成了，聯盟就解散。這種動態聯盟就是虛擬企業。工業工程當前發展

------虛擬企業(VE)

沒有行政的隸屬關係，靠合約和共同利益相聯系；組織構成的動態性和可重構性；規模的可調性；對市場回應的快速性；資源的互補性；以生產產品或提供服務的主導企業為核心組織聯盟；對資訊技術的依賴性。

工業工程當前發展

------虛擬企業特點

更高的品質（Q）更低的成本（C）更佳的服務（S）更符合環保要求（E）

工業工程當前發展

------虛擬企業優越性

企業要重視利用外部資源樹立合作競爭的觀念企業規模不是越大越好利用企業自己的資源優勢去聯合工業工程當前發展

------虛擬企業借鑒作用工業工程當前發展

——

約束理論（TOC）背景

生產的不平衡是客觀存在的

TOC是Goldratt博士一篇小說中提出的概念

TOC是優化生產技術(OPT)的發展企業生產過程必有一種資源是制約產出的因素

——

瓶頸（bottleneck）資源工業工程當前發展

——TOC的的核心概念

企業的的目標——有效產出（Throughput）約束——

一個鏈條的強度決定最薄弱環節的強度，即瓶頸尋找瓶頸，解除它，轉移下一個瓶頸企業類型——

從“物流”過程看，分為：

V,A,T三種九條原則*上海交通大學工業工程系

管理的歷史總結

1.兩個學派

2.三個階段

3.永遠的三角

管理的兩個學派

1.經驗主義學派強調管理問題的複雜性和多樣性；管理是藝術而不是科學

2.管理理論學派借助現代電腦和資訊技術，建立不同問題模型，有可能使管理問題精密化和定量化。*上海交通大學工業工程系

管理發展的三個階段1.機械模型把一個組織看成是一臺機器，每一個工人看做是機器的零件，都按一定的次序周而復始地操作。2.生物模型體現了組織與生物體的相似性，組織的各個部分從總體滿足生物體的需要。可以適應環境的緩慢的變化。就如人在睡覺，心裝髒、呼吸系統仍然工作。3.社會模型各個個體組成的社會，每個個體都能獨立思考和學習，相互影響、彼此適應。創造一個學習型組織。

永遠的三角1.傳統的工業工程

Taylor的科學管理，強調改進工作方法，提高效率和生產率。2.組織理論

Fayol的管理過程理論，認為人的行為無定向性和無序性；Wood-ward的權變學派，認為沒有普遍適用的最好方法。適當地組織是很重要的。3.行為學派理論

Maslow的需求金字塔，Herzberg的滿意和不滿意調查。

永遠的三角

工業工程行為理論組織理論霍桑試驗

----行為學說的創立1924年至1927年，美國西方電氣公司的霍桑工廠進行工作條件與工作效率的關係的研究。結果：工作條件與工作效率無關。1結果出人意料，試驗人員無法解釋這一現象；2心理學家梅奧從1927年開始重新做9年試驗；3結論：工人不單單是“經濟人”，而且是“社會人”----精神需求更具激勵力。

滿意不滿意成就感受讚賞工作本身擇任感進步政策、管理上級監督工資人際關係工作條件

赫茨伯格(1959)的

滿意和不滿意無關論

馬斯洛(1943年）的

需求金字塔論生理需求安全需求愛情需求自尊自我實現2023-12-29上海交通大學工業工程系

第2章生产组织形式和计划控制

基本內容

1.生產模式與組織形式

2.生产计划的任务和内容

3.生產控制的功能

生產要素物質資源——生產活動（過程）中所用到的資金和

物資；人力資源——過程所需要的勞動能力；資訊資源

——

過程中使用的資訊資源；管理資源——對過程進行的管理。2001/4/20生產的基本概念生產

是人們創造產品或服務的有組織的活動。即：生產是將生產要素轉換為有形和無形的生產財富（產品或服務）的活動，由此而增加附加價值和效用。2023-12-29生產系統生產系統示意圖轉化過程物質、人力和資訊資源產品服務產出績效衡量環境機會約束威脅需求管理管理輸入（1）品質——

Quality（2）交貨期——

Delivery（3）成本——

Cost（4）結果：生產率——

Productivity（5）條件：柔性——

Flexibility這也是衡量一個企業績效如何基本指標。2023-12-29生產系統的績效衡量生產和運作管理的基本任務是：QDC管理生產模式分類2023-12-29

生產模式的分類按生產連續程度分：

流程型生產製造裝配型生產流程型生產模式2023-12-29流程型生產模式1.生產流程相對固定不變；2.產品一般面向有組織的用戶(包括商業系統),顧客數量較少；3.產品標準程度高，很少是顧客需求訂制；4.產品品種少，生產穩定；5.生產設備自動化程度高，專用化程度高，設備昂貴；6.設備故障造成損失很大。化學工業、塑膠、制藥、化肥、石油、冶煉、金屬冶煉等特點關鍵典型工業抓好綜合生產計畫或稱年度計畫，抓好設備的定期維修管理製造裝配型生產模式2023-12-29製造裝配型生產方式 1.大多數屬最終產品，受顧客影響大，市場不穩定； 2.產品結構複雜，組成零部件多，協作單位多；（汽車為幾萬，電腦為幾十萬，飛行器為幾百萬） 3.產品生命週期短，型號更新快（顧客需求的多樣性）。特點不同的產品型號，工藝路線不同，需要新佈置、調整設備佈局；各類型產品產量比例經常變化，如何組織人力及安排設備，計畫很難做且需經常調整；對新產品開發要求高，要求迅速拿出設計；生產能力的需求是個動態變化的量，負荷平衡、生產過程同步化非常困難，但必須做。 年度計畫是粗略的，季度和月計畫是關鍵，通常是滾動重排。困難2023年12月29日16時30分2023-12-29製造裝配型生產的分類

1.大量流水生產；

2.單件訂貨生產；

3.多品种小批量生产。

近年来发展了一种新的生产模式：

大规模定制模式製造裝配型生產的分類在較長時間內重複進行一種或少數幾種類似產品，特點：(1)生產率高（工人分工細，高度專業化，設備及工藝專業化）；(2)工人操作熟練程度高（工人重複做簡單的操作）；(3)作業計畫簡單（一旦流水線調試能正常生產，就按節奏進行）；(4)產品品質容易保證；(5)成本低。管理重點： 設備定期維修，工人出勤管理，線上品質控制2023-12-29大量流水生產大量流水生產2023年12月29日16時30分流水生產的組織設計要點單一對象流水線：最重要的是確定“生產節拍”：

2023年12月29日16時30分計算工作中心負荷係數劃分工作中心、確定各工作中心設備數：2023年12月29日16時30分工序同期化工序同期化就是盡可能使工序工時與節拍之比為：0.85-1.05,方法：1.改善加工設備，如設計好的工夾具；2.改用專用加工設備，培訓操作工人，以減少調整等輔助時間；3.對裝配線的工作中心，主要方法是分解和調整組合工序，使每個工作中心的各個工序之和接近節拍。2023年12月29日16時30分操作工人人數的確定以手工使用工具的工人人數：2023年12月29日16時30分操作工人人數的確定以設備加工為主、工人操作設備：2023年12月29日16時30分流水線平面佈置設計2023年12月29日16時30分多對象流水線多對象流水線包括：（1）可變流水線：在同一線上加工類似產品，輪番生產，設備調整時間短；（2）成組流水線：把零件類似的組，一組組輪番生產，組內改變零件，不需調整工夾具；（3）混合流水線：可以生產多種零件，設備柔性要好，調整方便，工人是多面手。適合多品種、小批量生產，是近年來生產管理所追求的。如大型電機、大型水壓機、大型工程機械等

特點：(1)品種多，而每種訂貨不多，加工過程不一樣；(3)加工設備為通用設備，設備調整時間長，效率不高；(4)要求工人為技術多面手。

管理類似於專案管理。2023-12-29單件訂貨生產單件訂貨生產2023年12月29日16時30分2023-12-29上海交通大學工業工程系大規模定制生產模式大規模定制方式：可客戶化-----由用戶選擇他需要的產品；

自適應產品-----由產品去適應用戶的需求。大規模定制生產關鍵技術：

1.設計：標準化、模組化、可製造設計、CAD、PDM…..2.採用敏捷製造：成組技術、可重組製造、柔性加工3對市場周密的調查，建立客戶資料庫。

2023年12月29日16時30分多品種小批量生產世界機電產品中多品種小批量的占：1960年代約為：50%，到1980年代上升到：85%成組技術就是為適應這種生產而發展起來的：利用幾何形狀和加工方法的相似性，將加工零件分組。如：軸類占23%；軸套類占25%；法蘭類占9%；柔性製造系統（FMS）是加工設備自身的柔性來適應零件的多變性。2023年12月29日16時30分2023-12-29生產的組織形式生產的組織形式與工廠的產品構成有關：

單件、大量、多品種小批量？

要做兩件事：（1）對本廠產品進行分類；（2）根據產品類型採用合理的組織形式。生產組織形式2023年12月29日16時30分2023-12-29產品分類產品分類2023-12-29生產過程組織生產過程組織一般劃分成一些基本單位，如車間、工段和班組，這些單位按兩種基本原則組織的：工藝專業化原則——即按生產工藝的特點來組織生產單位，在一個單位（如車間）集中同種類型的設備及工人。如：

機械加工車間：車床工段、銑床工段、鑽床工段 熱處理車間：淬火工段、退火工段 裝配車間2023-12-29生產過程組織優點：設備利用率高，個別設備出現問題，影響不大工人固定於一種設備，有利於專業技術的提高可以比較容易適應不同類型產品，柔性較大缺點：產品（半成品）、原材料運輸路線長產品在加工過程中停放、等待時間長，延長了生產週期各生產單位之間協作、往來頻繁，管理較困難

2023-12-29生產過程組織對象專業化（汽車、家電、齒輪箱……)——以產品（或零部件）為對象來構築生產單位的。一個生產單位基本上可以完成一個產品或部件的生產。又稱封閉式生產單位優點：可以大大縮減產品在加工過程中的運輸距離可以減少加工過程中的在製品庫存可以採用先進生產組織形式——流水線生產減少生產單位的協作關係，簡化計畫管理缺點：

設備利用率低 2023年12月29日16時30分2023-12-29生產佈置的形式生產設備佈置的兩種基本形式按產品專業化：按工藝專業化：2023年12月29日16時30分工藝矩陣生產率提高柔性降低生產率降低柔性提高生產組織形式單件小批量連續大批量按工藝佈置的車間按產品佈置流水線連續生產線齒輪減速器重型設備汽車組裝啤酒生產類型按成組技術佈置生產計畫系統框架2023-12-29組織目標資源計畫產品規劃生產計畫大綱（PP）財務計畫經營預測長期計畫中期計畫短期計畫主生產計畫（MPS）物料需求計畫（MRP）車間作業計畫（PAC）產品需求預測粗能力需求計畫（RCCP）能力需求計畫（CRP）物資供應計畫（PM）最終裝配計畫（FAS）DemandRequirementsAndDecision2001/2/21機械工程學院工業工程系需求預測和決策主要內容2001/2/211需求預測概論2預測中的定性方法3預測中的定量方法4預測方法的選擇5生產管理決策主要內容預測的重要性2001/2/21

企業編制長期計畫的基礎為預算和成本控制提供依據為開發新產品提供資訊為補充銷售人員提供依據是作出關鍵決策的基礎用於編制生產作業計畫需求的構成2001/2/21典型的趨勢需求2001/2/21有四種典型的趨勢需求：（1）線性趨勢——反映了因果關係(或時間）的需求典型的趨勢需求2001/2/21有四種典型的趨勢需求：（2）S型趨勢——產品成長並到達成熟時期的需求典型的趨勢需求2001/2/21有四種典型的趨勢需求：（3）漸進趨勢——以優質產品大量投放市場時出現典型的趨勢需求2001/2/21有四種典型的趨勢需求：（4）指數增長——產品銷售勢頭特好的產品定性預測定量預測

仿真預測預測的分類2001/2/21長期預測(數年至數十年)中期預測(一年至數年)短期預測(數日至一年)預測種類：按性質分按時間分（1）一般預測（2）市場調研（3）小組共識法（4）歷史類比（5）德爾菲法預測中的定性方法2001/2/21（1）一般預測

基本觀點：預測是基於來自低層經驗的逐步累加。

假設前提：處於最低層的銷售人員，那些離顧客最近的、 最瞭解產品最終用途的人，最清楚產品未來的的需求。

做法：由他們收集情報，然後逐級上報的做法。2001/2/21預測中的定性方法（2）市場調研

—通常是聘請第三方專業市場調研公司進行預測。

—市場調研主要用於新產品研發，瞭解對現有產品的評價瞭解顧客對現有產品的好惡，瞭解特定層次的顧客偏好以確定哪些商品具有競爭性。

—數據收集方法有問卷調查和上門訪談兩種。（3）小組共識 由不同層次的人員在會上自由討論。這種方法缺點在於低層人員往往易受當前市場行銷的左右，不敢與領導相背。對於重要決策，如引進流水線等，由高層人員討論。預測中的定性方法2001/2/21（4）歷史類比

預測某些新產品的需求時，如果有同類型產品可用來作為類比模型，那是最理想的情況。類比法可用於很多產品類型——互補產品，替代產品等競爭性產品等。2001/2/21預測中的定性方法（５）德爾菲法 Rand公司首創於50年代末，步驟如下：①選擇具有代表性的專家（不同背景的人）為調查對象；通過問卷（或E-mail），向專家處瞭解資訊；匯總專家結果，修改問卷，再度發給專家；再次匯總，提煉預測結果和條件，再度發給所有專家；歸納專家意見，形成需求報告；如有必要，再重複④；（1）簡單移動平均（2）加權移動平均法（3）指數平滑法（4）線性回歸分析（5）因果回歸模型（6）時間序列分解2001/2/21時間序列分析（1）簡單移動平均

2001/2/21簡單移動平均適用場合：產品需求為突發增長或下降，且不存在季節性因素時。移動平均法能有效消除預測中的隨機波動。選擇移動平均的最佳區間很重要。其主要缺點是在於每一因素都必須以數據表示。簡單移動平均的計算公式為：——對下一期的預測值；——移動平均的時期個數；——前期、前兩期、前三期直至前n期的實際值2001/2/21簡單移動平均簡單移動平均算例周次 需求 3周 9周12345678910111213141580014001000150015001300180017001300170017001500230023002000106713001333143315331600160015671567163318332033136714671500155616441733簡單移動平均的各元素權重都相等，而加權移動平均的權重值可以不同。當然，其權重之和必須等於1。權重的選擇：經驗法和試演算法是選擇權重的最簡單的方法。一般而言，最近期的數據最能預示未來的情況，因而其權重應大些。但是，其需求是季節性的，故權重也應是季節性的，一般對季節性產品季節權重係數要大。由於加權移動平均能區別對待歷史數據，因而在這方面要優於簡單移動平均。2001/2/21加權移動平均（2）加權移動平均法2001/2/21加權移動平均加權移動平均法公式及算例計算公式第t-1,t-2,t-3期實際銷售額的權重計算實例一家百貨店發現在某4個月的期間內，其最佳預測結果由當月實際銷售額的40%，倒數第2個月銷售額的30%，倒數第3個月的20%和倒數第4個月的10%，其四個月的銷售額分別為100,90,105,95。第五個月的預測值為2001/2/21指數平滑法（3）指數平滑法前兩種預測方法（簡單移動平均和加權移動平均）中，主要點在於根據大量連續的歷史數據預測未來，即隨著模型中新數據的增添及過期數據的剔除，新的預測結果就可以預測出來。有的情況下，最近期的情況遠比較早期的更能預測未來。如果越遠的數據其重要性就越低，則指數平滑法就是邏輯性最強且最為簡單的方法。第t期和第t-1期的指數平滑預測值；第t-1期的實際需求；平滑常數。單一指數平滑的公式為：2001/2/21指數平滑法之所以稱之為指數平滑是因為每靠後一期其權重就降低1-

。例如，設=0.05，則各個時期的權重如下所示最近期的權重=（1-）00.0500最近期的權重=（1-）10.0475最近期的權重=（1-）20.0451最近期的權重=（1-）30.0429權重因數2001/2/21指數平滑法指數平滑法算例：假設所研究的產品的長期需求相對穩定，平滑常數=0.05也較合適，並假設上個月的預測值（）為1050個單位，如果實際需求為1000而不是1050，那麼本月的預測值為：由於平滑自相關很小，所以新預測值對誤差為50單位的回應僅使得下月的預測值減少了2.5個單位。——時期 ——某期實際需求——某期預測需求 ——時期總數2001/2/21預測誤差——誤差測量用來描述誤差程度的常用術語有標準差、均方差（或方差）和平均絕對偏差平均絕對偏差（MAD）簡單明瞭並且可以獲得跟蹤信號，故再度受寵。MAD是預測誤差的平均值，用絕對值表示。與標準偏差一樣，MAD的優點還在於它度量了觀測值與期望值的離差。在不考慮符號的情況下，MAD由實際需求和預測需求間的差異計算而得。它等於用絕對偏差總和除以數據點個數，以等式形式給出為：線性回歸分析法2001/2/21

定義：兩個或兩個以上相關變數之間的函數關係。線性關係是指變數呈嚴格直線關係的一種特殊回歸形式。優點：對主要事件或綜合計畫的長期預測很有用用處：時間序列預測和因果預測中都用線性回歸。例子：手擬回歸直線、最小二乘分析和模型分解。（4）線性回歸分析法局限性：假設歷史數據和未來預測值都在一條直線上。手擬趨勢線

例：某公司某產品過去3年12季度的銷售量如下表所示， 該企業希望預測第4季度的銷售情況：2001/2/21線性回歸分析法——手擬趨勢線季度銷售量季度銷售量1 6002 15503 15504 15005 24006 31007 26008 29009 380010 450011 400012 4900

y=a+bxa=400b=(4950-750)/(12-1)=382y=400+382x2001/2/21線性回歸分析法——手擬趨勢線解：首先建立坐標系統，取橫坐標為季度，眾座標為銷售額，則將過去12個季度的銷售額對應的數據點在坐標系統中畫出，相應散點圖，如圖所示，這就是回歸直線，下一步是確定截距a和斜率b。設為實測值，y為公式值，則為誤差，令根據最小二乘法，則：2001/2/21最小二乘法最小二乘法基本思想是試圖使各數據點與回歸直線上的相應點間的垂直距離平方和最小手擬趨勢線是根據圖中確定截距a和斜率b，而最小二乘法求解的公式為：得：令：2001/2/21最小二乘法根據最小二乘回歸的思想，可以計算出上例中a和b的值，最終得b=359.6，a=441.6，這表明x每變化1單位，y改變359.6單位。嚴格按上述方程計算，可以可以推廣到後一年的四個季度，下麵的結果分別對應第1，2，3，4季度：2001/2/21最小二乘法因果預測2001/2/21年份新房屋（x平方碼）地毯銷量（y平方碼）1989 18 130001990 15 120001991 12 110001992 10 100001993 20 140001994 28 160001995 35 190001996 30 170001997 20 13000因果預測2001/2/21方程：

y=7000+350x設1998年新建房為25，則

y=7000+350×25=15750碼多元回歸：

考慮多個變數，以及它們各自對問題的影響。傢俱行業裏：新結婚數、新建房屋數、可支的收入、趨勢……有關系，則

S=B+Bm(M)+Bh(H)+Bi(I)+Bt(T)式中：

S－每年總銷售量；B－基本銷售額；M－年中結婚數；H－年中新造房屋數；I－可供自由支配的收入；T－趨勢多元回歸2001/2/21預測方法的選擇預測可以做的事：

（1）新產品市場銷售（2）庫存量（3）人力資源（4）預算基本的就是市場銷售量。2001/2/21時間序列：（1）簡單移動（2）加權移動（3）指數平滑線性回歸——趨勢項因果關係——一定要弄清楚確實的因果關係。Herbig曾做過問卷調查，1000萬到5億美元的企業

預測方法舉例用到的％重要性使用情況排列高層管理討論 866 2.9銷售人員 68 5 2.2顧客調查 72 4.7 2.2時間序列 45 4.3 1.5加權平均 46 3.8 1.4指數平滑 36 2.8 0.9線性回歸 38 4.0 1.3多元回歸 35 3.6 1.0預測方法的選擇2001/2/21一.產品決策 一切機構存在基礎：提供產品或服務。 最終維持：選擇，確定和設計產品。 新產品的開發和選擇，受下列因素影響：

（1）經濟的改變；（2）家庭規模縮小；（3）工藝的改變；（4）政策，法律的改變；（5）其他變化；影響產品變化的因素2001/2/21二.產品生命週期產品生命週期2001/2/21三.新產品開發的要求：

（1）快速回應市場（2）降低產品的複雜性； （3）增加零部件標準化程度； （4）改善產品的功能； （5）提高產品使用舒適性，安全性，可靠性 （6）品質魯棒性（robust）

減少製造變異對性能影響。新產品開發的要求2001/2/21管理過程是決策過程決策方法：

多目標優化決策樹——多層決策簡單決策——單層決策決策類型：

不確定決策風險決策——概率決策決策類型和方法2001/2/21不確定決策

對未來情況難以預測，發生的概率也不清楚一般有三種決策方法：

（1）悲觀決策準則

——從最不利中求較好的Maximin（2）樂觀決策準則

——從最好中求較好的Maximax（3）平均輸出準則

——從最好和最壞之差選擇最大者2001/2/21不確定決策選擇自然態平均輸出市場好市場不好大車間200,000-180,00020,000小車間100,000-20,00080,000樂觀（大車間）悲觀（小車間）平均（小車間）2001/2/21不確定決策例例：某公司想生產一種儲貨架，做了預算：建大車間：市場好（全部貨出）贏利200,000元市場不好（賣不出）虧損180,0000元

建小車間：市場好（全部貨出）贏利100,000元市場不好（賣不出）虧損20,000元風險決策多種自然態出現，每種具有某種概率計算出期望贏利：例：上例假設各種自然態出現的概率均為0.5，對三種選擇的EMV計算如下：

EMV（1）=200,000×0.5+(-180,000)×0.5=10,000元

EMV（2）=100,000×0.5+(-20,000)×0.5=40,000元

EMV（3）=0（不建廠）按EMV值為最大取：建小廠2001/2/21風險決策決策樹

存在兩個以上的順序決策時，決策樹是個好辦法。決策樹是一種形象化的圖示，決策因素還要計算。而前面講的EMV是一種較好的評判因素。步驟如下：

（1）定義問題；（2）畫決策樹；（3）決定每一種自然態出現的概率；（4）估算每一自然態和選擇的聯合的贏利；（5）計算EMV，解出。2001/2/21決策樹12建大廠建小廠不建廠狀態點市場好0.5市場不好0.5市場好0.5市場不好0.5決策點200,000元-180,000元100,000元-20,000元贏利EMV（1）=200,000×0.5+(-180,000)×0.5=10,000元EMV（2）=100,000×0.5+(-20,000)×0.5=40,000元0元2001/2/21簡單決策樹分析更複雜的模型（多層決策）上例沒有做過市場調查和分析（假定0.5概率）要做市場調查需要費用。好情報的期望值為：

EVPI=確定期望值－EMV的最大值見下例：

圖中的概率是條件概率。例在市場調查（花10,000美元）中，在好市場前境中仍有22％屬不好市場。在不好市場中仍有27％屬好市場。2001/2/21多層決策市場好（0.78)市場好（0.22)市場好（0.78)市場好（0.22)市場好（0.27)市場不好（0.73)市場好（0.27)市場不好（0.73)市場好（0.50)市場不好（0.50)市場好（0.50)市場不好（0.50)不辦不辦不辦大廠小廠大廠大廠小廠小廠123456740,0002400106400第一決策點第二決策點＄190,000－190,000＄90,000-30,000＄190,000-190,000＄90,000-30,000＄200,000－180,000＄100,000-20,00047800調查不做市場調查調查結果好不好第四章能力規劃與工廠選址2001年2月26日上海交通大學工業工程系主要內容生產能力規劃

1.1生產能力涵義

1.2能力利用率1.3學習曲線1.4能力規劃方法

主要內容2.

廠址選擇

2.1選址考慮的因素2.2選址的定量方法1.重心法2.成本-產量平衡法3.成本及非成本定量分析法1.1生產能力的涵義定義:一定時期內,企業所能生產一定種類和一定品質產品(服務)的最大數量,或者是最大產出率。例：每天生產2000型桑車100輛。包括：人員能力設備能力管理能力++1.3學習曲線幫助企業確定：能力需求計畫、成本核算、競爭態勢過於樂觀的危險性：道格拉斯飛機廠被麥克唐納兼併1.2能力利用率

能力利用率：利用率=實際能力設計最大能力100%美國：從1948~1990平均利用率為82%最高為91%(1960年經濟景氣時)最低為72%(1982年被日本超過時)能源企業：80%--85%；資本密集型：90%能力緩衝=1—利用率

估計未來的能力需求確定需求與現有能力之差

制定候選的能力計畫方案評價每個方案（定性和定量），做出抉擇通常是根據生產流程，將能力劃分為若干工作中心，然後對各個中心進行能力平衡1.4能力規劃的方法2.廠址選擇2.1選址考慮的因素（定性）：1.銷售條件，售後服務（靠近顧客）；2.交通條件：便利運輸，及時進、出貨；3.勞動力條件（品質、成本、可獲性）；4.資源供給（原材料、協作）；5.基礎設施、環保要求、地價、稅收政策；6.政府

政策；7.擴展的可能性。2.2選址的定量方法常用方法有：

重心法加權平均法成本-產量分析法(盈虧平衡點法)成本與非成本因素的定量分析法0yxw5w2w1w3W4P(x,y)P4(x4,y4)P3(x3,y3)P5(x5,y5)P1(x1,y1)P2(x2,y2)1.重心法（1）假設現在要建一座新工廠以供應n個地區，令此n個地點在平面上的座標為（x1,y1）,(x2,y2),…,(xn,yn)，則此新廠到各地區的裝運量依序分別為q1,q2,…,qn，則依下式算出的新工廠地址（x,y）將可使新工廠到此n個地區的分配成本和為最小。1.重心法（2）假設在市區建一配送中心，給位於東、西、南、北、中五區商場配送，各區位商場位置及配送量如表所示區別位置配送量（噸）東西南北中10,42,37,05,86,44,0008,00010,0008,00020,0001.重心法（3）

把有關的影響因素列成一個清單。並對每一因素規定統一的度量等級標度

5級標度：很差較差一般較好很好相應分數: 1 2345

確定每一個影響因素的權數——

第i個影響因素的初始權數——對所有的影響因素初始權數求和2.加權平均法（1）——規一化的影響因素權數分別對每一個影響因素確定每個侯選方案的標度等級和分數將每個侯選方案在每種影響因素下的分數，乘以該影響因素的權數，

然後匯總起來，得到每個侯選方案的總得分選擇總分最高的侯選方案作為最佳選址方案。2.加權平均法（2）3.成本-產量分析法（贏虧平衡點法）（1）圖解分析ABCQ1Q2產量成本3.成本-產量分析法（贏虧平衡點法）（2）例子分析廠址每月固定成本單位變動成本ABC3,000,000元2,000,000元1,000,000元45元50元60元

4.

成本與非成本因素綜合法

成本因素評價係數計算式：

成本係數計算例

地區1（郊區）2（城鎮）3（城市）

工資

12

20

26設備折舊

8

8

8

運輸

20

13

10

環保投入

3

6

9

43

47

53

非成本因素評價係數計算式

i地址非成本因素評價係數按下式計算：

地區1（郊區）

1

1

20.672（城鎮）

0

1

1

0.333（城市）00001（郊區）00002（城鎮）

1

0

10.333（城市）

1

1

2

0.671（郊區）

1

1

2

0.672（城鎮）3（城市）000

1

1

0

0.33

0非成本因素評價係數計算例（續）非成本因素評價係數總結因素1地區2地區3地區重要性政策0.670.3300.4市場00.330.670.6環保0.670.3300.2從此得：SM（1）=0.67*0.4+0.67*0.2=0.402SM（2）=0.33（0.4+0.6+0.2）=0.396SM（3）=0.67*0.6=0.402成本與非成本因素的綜合DA代入上列

在有大宗貨物流動工廠或車間，可用線性規劃法在上式中和都是常數，只有距離才是變數，它隨佈置的不同而不同。工廠佈置的線性規劃法CapacityPlanningAggregatePlanning2001/2/21機械工程學院工業工程系能力計畫和綜合生產計畫計畫過程2001/2/21短期計畫車間生產計畫人員安排中期計畫銷售計畫、生產與預算計畫倉儲計畫、人員計畫、合同長期計畫企業目標R&D、設備更新及定位三個月兩年5年或更長詳細程度2001/2/21資源計畫綜合生產計畫（Aggregate）需求預測FrontendEngineBackend主生產計畫（MPS）物料需求計畫（MPS）車間作業計畫（PAC）庫存資訊能力需求計畫（CRP）物資供應計畫（PM）工業生產計畫體系時間能力計畫物料清單BOM工藝檔總生產計畫在整個生產計畫中的地位2001/2/21需求預測訂單綜合生產計畫AggregatePlanning產品決策能力決策可獲的原材料外部能力主生產計畫生產能力度量重要性

產出度量：如汽車廠年產100輛汽車投入度量：可利用的設備台數最大能力正常能力過大浪費過小不能滿足市場需要2001/2/21生產能力定義及重要性能力利用率=實際能力設計最大能力100%美國：從1948~1990平均利用率為82%最高為91%(1960年經濟景氣時)最低為72%(1982年被日本超過時)2001/2/21能力利用率

確定需求與現有能力之差制定候選的能力計畫方案

評價每個方案（定性和定量），做出抉擇

估計未來的能力需求2001/2/21能力計畫決策步驟能力計畫編制與管理技術2001/2/21能力計畫編制與管理技術能力計畫與技術資源需求計畫粗能力計畫能力需求計畫輸入/輸出控制相應的生產計畫綜合生產計畫主生產計畫物料需求計畫車間作業管理負責人上層管理人員上層管理人員生產計畫員車間計畫員計畫期長期中長期中期短期生產能力的調節2001/2/21（1）改變庫存水準（2）新聘，解聘來改變勞動力的數量（3）超時或減時來改變生產率（4）轉包：更高的工資，失去顧客的可能（5）聘用非工作日的工人：超市。餐館……生產能力的調節2001/2/21學習曲線時間生產成本300100例：美國道格拉飛機公司以勞動力為主明顯（如高科技）複雜產品明顯kn=k1nbn---生產的數量；b----經驗指數。綜合生產計畫概述2001/2/21

綜合生產計畫的計畫期為6~18個月

綜合生產計畫是主生產計畫前制定的

主要目的：明確生產率、勞動力人數和當前庫存的最優組合

描述：在已知計畫期內，每一時段t的需求預測量為Ft,以最小化生產計畫期內的成本為目標，確定時段t=1,2,…T的產量P，庫存量It,勞動力水準Wt綜合生產計畫採取的策略2001/2/21追逐策略當訂貨變動時，雇傭或解雇工人，使產量與訂貨相一致。穩定的勞動力水準——變化的工作時間通過柔性的工作計畫或加班改變工作時間，進而改變產量平准策略可以用浮動的庫存量、訂單積壓和減少銷售來消化缺貨與剩餘產品，保持穩定的勞動力數量與產出率。

2001/2/21相關成本基本生產成本——是計畫期內生產某一產品的固定與變動成本，包括直接與間接勞動力成本，正常與加班工資。

可變動的勞動力成本——典型成本是雇傭、培訓與解雇人員的成本。

庫存成本——主要組成部分使庫存佔用資金的成本。

延期交貨成本——包括由延期交貨引起的趕工生產成本、失去企業信譽和銷售收入的損失。2001/2/21綜合生產計畫技術及例子分析下麵以滿足CA&J公司的要求為例，說明如何利用電子錶格方法比較四種策略。最後討論應用線性規劃的更複雜的方法。企業一般使用簡單的試演算法制定綜合生產計畫。試演算法包括計算不同生產計畫方案的成本，並從中選出最佳方案。電子錶格軟體會有助於這一計畫過程。精確的方法如線性規劃與仿真計畫經常在電子錶格軟體中得到應用。在研究備選生產計畫之前，一般將預測需求量轉換為生產需求量，生產需求量包括了安全庫存。2001/2/21應用舉例第一階段月庫存為400件。由於需求預測是有誤差的，CA&J公司決定建立一個安全庫存（緩衝庫存）以減少缺貨的可能性。本例中，安全庫存為預測需求量的1/4。現在我們為CA&J公司制定生產計畫。用一張電子錶格對不同方案進行分析，以確定總成本最低的方案。