运营技术基础及管理 2

第4章-产能规划4.1产能规划概念及影响因素4.2产能规划过程和方法4.3服务能力规划4.4案例：E机场物流服务能力目录

CONTENTS4.1产能与产能规划4.1.1产能概念4.1.2产能规划概念4.1.3产能规划的影响因素4.1.1产能概念1.产能的概念即生产能力，是生产设施在一定的时间内可生产或储存产品的最大数量，或是一定时间内输出服务的能力。2.概念区分设计产能（最大能力）有效产能（正常能力）最佳运营产能（成本最低）柔性产能（适应变化）4.1.1产能概念有效产能企业在现行的运营条件下预期达到的产能设计产能生产或运营系统理论上在一定时间内的最大产出或最大服务能力最佳运营产能企业平均单位成本最低时的能力水平柔性产能指生产能力的可变性与适应性。包括：柔性工厂柔性生产过程柔性员工4.1.1产能概念产能绩效产能利用率=实际产出/设计产能能力缓冲=1-产能利用率产能效率=实际产出/有效产能4.1.1产能概念例：某配送中心有一台分拣装置，分拣配送中心内的千余种物品。上周这个分拣装置共计分拣148000件物品。配送中心现行运营条件下分拣数量为175000件物品，生产线每周工作7天，每天工作16个小时，其余时间用于设备维护和检修。生产线被设计每小时分拣1800件物品。计算该分拣装置的设计产能、产能利用率及产能效率。解：设计产能=7天/周

16小时/天

1800件/小时=201600件/周产能利用率=实际产出/设计产能=148000/201600=73.4%能力缓冲=1-产能利用率=1-73.4%=26.6%产能效率=实际产出/有效产能=148000/175000=84.6%4.1.2产能规划概念1.产能规划的概念产能规划是企业为满足目前和未来的产能需求量而对生产能力水平所做出的管理决策。2.产能规划解决的基本问题需要何种能力生产需要多大能力生产何时需要这些生产能力现有生产能力是否能满足生产要求4.1.2产能规划概念长期（超过一年）中期（3-18个月）短期（少于3个月）工厂整体能力资金能力设施能力选址其他劳动力部门能力采购能力库存其他员工技术等级设备能力现金库存其他产能规划的分类和规划内容产能规划对企业的重要作用产能规划对于组织满足产品和服务的未来需求具有深远的影响产能规划影响运营成本产能规划意味着资源的长期性投入产能规划影响企业的竞争力4.1.3产能规划的影响因素需求因素市场预测与趋势需求季节性波动产品生命周期阶段客户订单稳定性资源因素设施与设备容量人力资源数量与技能原材料供应稳定性财务资金支持工艺与技术先进性外部产能运用外包：非核心业务委托专业企业（例：电商物流外包）产能共享：企业间资源共享（例：航空公司互换飞机、共同配送）4.2产能规划过程和方法4.2.1产能需求预测4.2.2产能规划决策与决策方法2产能需求预测定性方法定量方法4.2.1产能需求预测产能需求预测方法——定性方法市场调研确定市场调研的必要性、定义问题、确立调研目标、确定调研设计方案、确定信息的类型和来源、确定收集资料、问卷设计、确定抽样方案及样本容量、收集资料、分析资料及撰写调研报告。类比法由点到面的类比以国外同类产品市场发展趋势来预测以国内相近产品类推产品德尔菲法预测准备阶段，包括确定主题和选定专家两项内容预测实施阶段，通常包括三到五轮的专家咨询过程撰写预测报告，当通过多轮咨询并形成统一结论时，应及时撰写预测报告，介绍预测的组织情况、资料整理、预测结论和决策建议等4.2.1产能需求预测产能需求预测方法——定量方法适用于中短期的预测方法。包括以下两种类型时间序列分析法：加权移动平均法和指数平滑法因果模型：最小二乘法加权移动平均法：指数平滑法：最小二乘法：机器学习：4.2.1产能需求预测例：指数平滑法利用指数平滑法进行预测。某市预测2020年的货物运输总量为25万吨，2020年实际货物运输总量为25.748万吨，相关部门利用经验确定平滑系数为α=0.8，请根据以上信息，利用指数平滑法预测出某市2021年的货物运输总量某市2021年的货物运输总量=25*0.8+25.748*(1-0.8)=25.1496万吨时间序列预测模型T时间平均值趋势值季节值销售量时间序列模型的重点：趋势值和季节值时间序列分解模型从时间序列值中找出趋势、季节、周期以及随机成分，并在对各种成分单独进行预测的基础上，综合处理各种成分的预测值，以得到最终的预测结果。前提假设各种成分单独作用于实际需求，而且过去和现在起作用的机制将持续到未来。常用季节性预测模型加法模型(AdditiveModel)乘法模型(Multiplicativemodel)Step1:求出趋势值的直线方程趋势值用最小二乘法，求出：Tt=170+55*tStep2:计算季节因子时间实际值趋势值实际值/趋势值季节因子24年1季度

2季度

3季度

4季度300200220530225280335390(300/225)=1.330.710.661.36

(1.33+1.17)/2=1.25

(0.71+0.84)/2=0.7825年1季度

2季度

3季度

4季度5204204007004455005556101.170.840.721.15

(0.66+0.72)/2=0.69

(1.36+1.15)/2=1.25Step3:计算2026年的预测值

2026年1季度:(170+55×9)×1.25=8312季度:(170+55×10)×0.78=5623季度:(170+55×11)×0.69=5354季度:(170+55×12)×1.25=1038机器学习通过算法让计算机从数据中学习规律，并用于预测的定量方法适用场景：大规模、多维度数据复杂模式识别，超越传统统计方法常用于中短期预测，部分中长期场景也可应用在产能需求预测中的核心思路：利用历史产能数据及影响因素训练模型构建预测模型对未来产能需求进行推断常用算法：随机森林、神经网络等机器学习预测一般步骤：数据收集与预处理：清洗、转换历史数据特征工程：提取、筛选显著特征模型选择与训练：划分训练/测试集，调参优化模型评估与优化：使用指标（如均方误差）评估，迭代改进预测应用：应用模型进行未来产能预测4.2.2产能规划决策与决策方法（1）产能规划决策内容1）产能的平衡决策提高瓶颈上的产能；在瓶颈环节设置缓冲库存2）产能变动频率在扩大产能的同时需要考虑两类成本：升级过于频繁引发的成本和升级过少引起的成本3）产能规划决策方法产能规划决策方法旨在在资源有限的前提下，确定最优的产能配置方案，以实现企业目标2)产能变动频率决策产能升级频繁与升级过少时的情况，产能随时间的变化呈现出不同的阶段两次循环，小三角形代表升级频率高，大三角形代表升级频率低若升级频率高，则单次增加的产能较小；若升级频率低，则单次增加的产能较大4.2.2产能规划决策与决策方法产能扩大的四种方法图(a)和图(b)产能领先于需求，生产灵活性和弹性更强，从而可以降低库存，因为多余的产能可以迅速建立额外库存，满足超额需求。但是保持着一定量的产能过剩。图(c)和图(d)产能落后于需求，此时需要通过延期或者转包的方式适应超额需求。但是此时产能利用率较高。4.2.2产能规划决策与决策方法4.2.2产能规划决策与决策方法3）产能规划决策方法资源有限下确定最优产能配置，实现成本最小化、利润最大化代表方法：线性规划（LP）——科学量化的决策工具优势：取代传统经验判断，适用于复杂多变量环境线性规划模型一般框架决策变量：产能分配量、资源投入量、外包规模等目标函数：最大化产出/利润或最小化成本约束条件：人力、设备、预算、市场需求等限制使用过度利用不足平均单位成本产量最佳运营点最佳运营产能产能规划决策步骤预测需求计算所需增加的产能每一步增量的大小，进而明确产能需求制定备选方案定量和定性地评价每个方案，进而选择出合适的策略4.2.2产能规划决策与决策方法4.2.2产能规划决策与决策方法例：产能需求计算过程公司生产两种口味的沙拉酱：P口味和N口味，每种口味的产品都有两种包装方式，即瓶装和一次性塑料袋装。管理者需要确定未来五年的设备和劳动力需求量。首先，市场营销部利用预测技术提供了未来五年的需求需求量第1年第2年第3年第4年第5年P瓶装（千瓶）60100150200250P塑料袋装（千袋）100200300400500N瓶装（千瓶）7585959798N塑料袋装（千袋）200400600650680

第1年第2年第3年第4年第5年瓶装（千瓶）135185245297348塑料袋装（千袋）30060090010501180例：产能需求计算过程按照目前的生产水平，三台可用设备的加工产能为每台15万瓶/年，每台机器需要两名操作人员，能对P和N两种口味的产品进行瓶装加工，现有的瓶装机器操作人员6名。年加工量25万袋的袋装机器现有5部，同样可对两种口味的产品进行袋装加工，每台机器需要操作人员3名，装袋机器的操作人员共有20名。表中的瓶装和袋装产品数量分别相加得到生产线预计总需求。4.2.2产能规划决策与决策方法例：产能需求计算过程计算出每年需要的设备和劳动力的需求。以第一年为例设备需求为：瓶装需求量为135,000瓶，那么共需要135,000/150,000=0.9台瓶装机器袋装需求量为300,000袋，则需要300,000/250,000=1.2台袋装机器劳动力需求为：0.9台瓶装机

2=1.8个操作员1.2台袋装机

3=3.6个操作员产能利用率为：瓶装机135,000/(150,000

3)=30%袋装机300,000/(250,000

5)=24%4.2.2产能规划决策与决策方法4.2.2产能规划决策与决策方法例：产能需求计算过程五年内的设备和劳动力需求第1年第2年第3年第4年第5年瓶装作业产能利用率（%）3041546677瓶装机需求量（台）0.91.231.621.982.31劳动力需求量（人）1.82.463.243.964.62袋装作业产能利用率（%）2448728494袋装机需求量（台）1.22.43.64.24.7劳动力需求量（人）3.67.210.812.614.1产能决策方法盈亏平衡分析法净现值法决策树法4.2.2产能规划决策与决策方法盈亏平衡分析法主旨找到使成本等同收入的点，实现收支平衡考虑的因素固定成本：如折旧、负债、按揭贷款等变动成本：包括劳动力和物料成本以及其他随产量变化而变化的成本需要注意的问题现实中，产量和销量往往不同单位成本并非是不变的，存在规模效应现实中，产品的价格会随着市场供求的变化而变化生产运营中许多不确定因素的变动具有相关性4.2.2产能规划决策与决策方法例：盈亏平衡分析法某企业欲建设新的物流中心，以应对未来的市场需求。运营方案分别是A、B、C。测算结果表明，三个方案对应的固定成本分别是960万元、1500万元和2000万元，而成本——收益分析显示，单位变动成本是10元/箱，单位价格为40元/箱。产量规模与生产线的数量成简单的线性关系，即三种方案的最大产能分别是30万箱、60万箱和90万箱。根据销售部调查和预测的结果，市场对产品的需求不超过65万箱。试根据上述信息对三种运营方案做出评价，并选出最优方案。（1）对方案A，盈亏平衡点产量=[960/(40-10)]万箱=32万箱（2）对方案B，盈亏平衡点产量=[1500/(40-10)]=50万箱（3）对方案C，盈亏平衡点产量=[2000/(40-10)]=66.67万箱4.2.2产能规划决策与决策方法例：盈亏平衡分析法当选择A方案时，盈亏平衡点为32万箱，但是A方案的最大运营产能只能达到30万箱，小于盈亏平衡点。这也就意味着A方案没有利润，所以这一方案不可取。当选择B方案，盈亏平衡点为50万箱，而生产产能可达到60万箱，小于市场需求，所以只要企业运营得当，使产量达到50万箱以上即可得到利润。其利润计算如下：利润=(60

40-60

10-1500)万元=300万元；可见，B方案是一个可行方案。当选择C方案时，盈亏平衡点为66.67万箱，虽然小于C方案的最大产能90万箱，但却超过了市场对产品的最大需求65万箱。因此同样没有利润，C方案不可取。4.2.2产能规划决策与决策方法净现值法主旨：评价方案优劣的指标，是将未来的收入折合到当前收入的一种方法。净现值：指特定方案未来现金流入的现值与未来现金流出的现值之间的差额。例：假设当前银行年利率为3%，那么年初100元的存款将在年底转变为100+100×3%=103元，两年后则是100×(1+3%)×(1+3%)=106.09元，N年之后将变为100×（1+3%）N元未来的现金收益可以通过以上方式折合为当前收益，进而为投资决策提供参考。显然，方案净现值高的方案要比净现值低的方案更优。4.2.2产能规划决策与决策方法决策树分析法决策树构成的四个要素决策结点方案枝状态结点概率枝4.2.2产能规划决策与决策方法例：决策树分析法某配送中心的管理部门正在考虑未来五年的业务计划，过去几年的业务情况非常好，如果能进一步扩大配送中心的处理能力，将进一步扩大该配送中心的市场占有率。目前，管理部门有三个选择：一是扩大现有配送中心的规模二是通过业务外包获得新的业务处理能力三是暂时不做改变如果第一年不做改变的情况下出现销售强势增长，则扩大现有配送中心的规模将重新被考虑。否则配送中心的服务水平可能下降，进而影响顾客的满意度。4.2.2产能规划决策与决策方法例：决策树分析法现给出下列条件近年间销售强劲的可能性为60%，销售疲软的可能性为40%。配送中心规模扩张时，若销售强劲每年可带来的收益为200,000元，若销售疲软则每年收益只有110,000元。业务外包情形下若销售强劲每年可带来的收益为190,000元，若销售疲软则每年收益只有100,000元。在不做改变的情况下，强劲的销售增长会带来170,000元的收益，而销售增长不佳时只有90,000元的收益。配送中心扩张现有规模需要投资250,000元，而业务外包的成本为每年35,000元。若销售增长强劲，第二年配送中心扩大规模所需的投资成本仍保持250,000元。4.2.2产能规划决策与决策方法4.2.2产能规划决策与决策方法例：决策树分析法1、在不考虑净现值的情况下，计算该配送中心的收益方案收益/元成本/元盈利/元扩大规模，销售强劲200

5250750扩大规模，销售疲软110

5250300业务外包，销售强劲190

535

5775业务外包，销售疲软100

535

5325暂不改变，销售强劲，次年扩张170+200

4250720暂不改变，销售强劲，次年不扩张170

50850暂不改变，销售疲软90

504504.2.2产能规划决策与决策方法例：决策树分析法2、制作决策树4.2.2产能规划决策与决策方法例：决策树分析法3、分析配送中心投资净现值盈利方案收益/元成本/元盈利/元扩大规模，销售强劲200

3.274250404.800扩大规模，销售疲软110

3.274250110.140业务外包，销售强劲190

3.27435

3.274507.470业务外包，销售疲软100

3.27435

3.274212.810暂不改变，销售强劲，次年扩张170

0.862+200

（3.274-0.862）250

0.862413.440暂不改变，销售强劲，次年不扩张170

3.2740556.580暂不改变，销售疲软90

3.2740294.660例：决策树分析法4、由投资盈利分析可以得到净现值下的决策树结论：暂不改变是最佳产能决策4.2.2产能规划决策与决策方法4.3服务能力规划4.3.1需求管理4.3.2服务能力决策划分需求计划需求随机需求促进非高峰期的需求寻找需求的不同来源提供价格诱因刺激低谷期的需求分流高峰期的需求开发互补性服务扩展市场提供预订服务需求明确化4.3.1需求管理兼职员工工作轮班单班制、多班制辅助业务外包多技能的流动员工1.定性方法实施工作轮班单班制多班制聘用兼职员工辅助业务外包培养多技能的流动员工4.3.2服务能力决策方法2.定量方法排队论在服务行业中，客户到达的时间和服务所需时间往往是随机的，这导致了排队现象的产生。通过建立数学模型来分析这些随机现象，从而帮助服务企业优化服务流程、提高服务效率。通过排队论的应用，企业能平衡服务资源成本与顾客等待成本。通过排队论模型，可以分析不同服务窗口数量下的客户等待时间和系统利用率，从而确定最优的服务窗口数量。线性规划一种可以通过构建数学模型实现资源最优分配的决策方法在应对非均匀需求时，线性规划可根据需求预测结果生成可执行的资源配置方案。例如，在零售企业节假日促销场景中，模型可设定“总人力成本≤预算上限”“各时段收银员数量≥预测客流量/单人服务率”等约束条件，以“最小化闲置工时与顾客等待时间的加权和”为目标函数，输出分时段的收银员排班数量。4.3.2服务能力决策方法第四节案例：E机场物流服务能力4.4案例：E机场物流服务能力2023年，S公司全货机转场E机场，使其正式取代杭州