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1、生产计划与控制AggregatePlanning&Scheduling串讲3生产计划系统生产计划系统什么是生产计划什么是生产计划 生产计划是企业的一项职能计划，它是企业为生产计划是企业的一项职能计划，它是企业为计划期预先拟定生产目标任务及实施方案的管理计划期预先拟定生产目标任务及实施方案的管理职能。职能。生产计划的三类对象生产计划的三类对象 1 1、单个品目：、单个品目：单个产品，零件或原材料品种 2 2、产品或零件族：、产品或零件族：具有相似的特征或制造工艺的产品或零件品目的组合 3 3、产品系列、产品系列/产品类：产品类：相同的需求变化特征或相似的单位工时定额v从从从从计计划期的划期的划期
2、的划期的层次层次上，可把生上，可把生上，可把生上，可把生产计产计划分划分划分划分为为 战略层战略层战略层战略层战术层战术层战术层战术层作业层作业层作业层作业层v从从从从计计划期的划期的划期的划期的时间长短时间长短时间长短时间长短上，可把生上，可把生上，可把生上，可把生产计产计划分划分划分划分为为长期计划长期计划中期计划中期计划短期计划短期计划Capacity Planning,Aggregate Scheduling,Master Schedule,Capacity Planning,Aggregate Scheduling,Master Schedule,and Short-Term Sch
3、edulingand Short-Term SchedulingCapacity Planning生产能力规划生产能力规划 1.Facility size 2.Equipment procurementAggregate Scheduling综合计划综合计划 1.Facility utilization 2.Personnel needs 3.SubcontractingMaster Schedule主生产计划主生产计划 1.MRP 2.Disaggregation of master planLong-termIntermediate-termShort-termIntermediate-t
4、ermShort-term Scheduling短期排程短期排程 1.Work center loading 2.Job sequencing生产计划系统的特征生产计划系统的特征3）生产计划的指标体系Aggregate PlanningAggregate Planning品种指标品种指标产量指标产量指标质量指标质量指标产值指标：产值指标：商品产值、总产值、净产值出产期指标出产期指标综合计划的核心平衡生产任务和生产能力平衡生产任务和生产能力生产能力生产能力市场需求市场需求企业自身企业自身生产任务生产任务平衡点平衡点综合生产计划综合生产计划Aggregate PlanningAggregate P
5、lanning又称为中期生产计划或总生产计划，年度计划在许多制造装配型企业已经扩展为产销联合计划（产销计划）一、综合计划的思路生产能力选择生产能力选择需求选择需求选择吸纳需求波动吸纳需求波动消除需求波动消除需求波动修正供给的决策修正供给的决策修正需求的决策修正需求的决策生产能力生产能力生产任务生产任务？平衡平衡库存需求？改变生产能力的策略改变生产能力的策略生产规模的改变生产规模的改变技术改造技术改造大型成套设备的引进大型成套设备的引进长期策略长期策略？改变生产能力的策略改变生产能力的策略中期策略中期策略新工装新工装改变库存水平改变库存水平外包外包新聘或解聘员工新聘或解聘员工？改变生产能力的策略
6、改变生产能力的策略短期策略短期策略超时或减时超时或减时兼职员工兼职员工保持一定弹性保持一定弹性较全日制工福利低较全日制工福利低培训成本高培训成本高更换率高更换率高质量下降质量下降计划较难计划较难降低废品降低废品原材料质量原材料质量二、满足非均匀需求的战略二、满足非均匀需求的战略(Basic Strategy for Meeting Uneven Demand(Basic Strategy for Meeting Uneven Demand)1、追逐策略、追逐策略-均衡劳动力水平均衡劳动力水平 2、稳定的劳动力水平、稳定的劳动力水平-变化的工作时间变化的工作时间 3、平准策略、平准策略-浮动库存
7、浮动库存 4、转包策略、转包策略 1、追逐策略、追逐策略CHASESTRATEGY当订货变动时，雇佣或解雇工人，使产量与定单相一致实施的关键取决于是否有一批容易培训的，可供雇佣的工人。产生雇佣、培训与解雇人员的成本2、稳定的劳动力水平、稳定的劳动力水平-变化的工作时间变化的工作时间通过柔性的工作计划或加班加点改变工作时间，进而改变产量。工人数量稳定会产生加班工资3、平准策略、平准策略利用浮动的库存水平、定单积压和减少销售来消化缺货与剩余产品，保持稳定的劳动力水平与产出率。可能降低对顾客的服务水平、增加库存成本，会产生库存的陈旧。案例：阿根廷案例：阿根廷案例：阿根廷案例：阿根廷鲍鲍吉斯吉斯吉斯吉
8、斯罗罗易斯公司的泳装生易斯公司的泳装生易斯公司的泳装生易斯公司的泳装生产计产计划划划划鲍吉斯吉斯罗易斯公司（易斯公司（Porges-RuizPorges-Ruiz）是布宜）是布宜诺斯艾利斯的一家泳装生斯艾利斯的一家泳装生产厂商。厂商。该公司制定了一公司制定了一项人事改革政策，从而不人事改革政策，从而不仅降低了成本，同降低了成本，同时也增也增强了了员工工对顾客客的的责任心。由于是一个很受季任心。由于是一个很受季节影响的企影响的企业，该公司不得不在夏季的三个月将其公司不得不在夏季的三个月将其产品的品的3/43/4销往海外。往海外。鲍吉斯吉斯罗易斯管理易斯管理层还是像是像传统方式一方式一样依靠聘用依
9、靠聘用临时工、工、积聚存聚存货来来应付需求的大幅上升。但付需求的大幅上升。但这种方式种方式带来的来的问题很多。一方面，由很多。一方面，由于公司提前几个月就将泳装生于公司提前几个月就将泳装生产出来，其款式不能适出来，其款式不能适应变化的需求情况；另一方化的需求情况；另一方面，在面，在这繁忙的三个月，繁忙的三个月，顾客的抱怨、客的抱怨、产品的需求告急、品的需求告急、时间安排安排变动及出口使及出口使得管理人得管理人员大大为烦恼。鲍吉斯吉斯罗易斯公司的解决易斯公司的解决办法是在法是在维持工人的正常的每周持工人的正常的每周4242小小时工作的工作的报酬的酬的同同时，相，相应改改变生生产计划，从划，从8
10、8月到月到1111月中旬改月中旬改为每周工作每周工作5252小小时（南美洲是夏（南美洲是夏季季时北半球是冬季）。等到高峰期北半球是冬季）。等到高峰期结束，到第二年束，到第二年4 4月每周工作月每周工作3030小小时。在。在时间宽松的条件下，松的条件下，进行款式行款式设计和正常生和正常生产。这种灵活的种灵活的调度使度使该公司的生公司的生产占用占用资金降低了金降低了40%40%，同，同时使高峰期生使高峰期生产能力增能力增加了一倍。由于加了一倍。由于产品品质量得到保量得到保证，该公司公司获得了价格得了价格竞争争优势，因而，因而销路很广，路很广，扩大到巴西、智利和大到巴西、智利和乌拉圭等。拉圭等。三、
11、制定总体计划的技术和方法三、制定总体计划的技术和方法1、总体计划的制定程序、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(unitcost)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2、制定总体计划的方法、制定总体计划的方法线性规划目标规划线性决策准则模拟模型试错法例：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
12、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/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(
13、1)+(4)-(2)14001800450185045024501500375142537533751100275100027542759002258502255225110027511502756275160040017254008000初步生产计划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)4118509250176530-370002
14、142571251524700615002850031000500016830001742502000048504250168250051250170005115057501763381600002300061725862516054214200003450058007000160000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。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1400 7040140818008
15、00450002816028608012161500-276276138037500243203-276 672013441100-323216027500268804-326720134490041200225187281268805412 70401408110072000275445667281606720 6400128016004000040000256001540948 160000主生产计划主生产计划(MasterProductionScheduling)v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。总体计划分解的结果被称为主生产计划为主生产计
16、划(MPS)(MPS),国内企业常称之为产品出产进度计划。v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。v解决解决问题：确定企确定企业生生产的最的最终产品的出品的出产时间和出和出产数数量。即确定企量。即确定企业每一最每一最终产品在每一具体品在每一具体时间段（周）的段（周）的生生产数量。数量。v主生主生产计划的划的时间单位位：周，旬，月，季。：周，旬，月，季。最最终产品：品：企企业最最终完成的，要出厂的完成的，要出厂的产品。品。如：如：直接用于消直接用于消费的的消消费品品、其他企其他企业零部件的零部件的产品品。对比例子：对比例子：主生主生产计划与划
17、与综合生合生产计划划1 1月月月月2 2月月月月3 3月月月月2424型型型型1000010000150001500020000200002828型型型型300003000030000300003000030000总总工工工工时时680006800068000680007500075000三、三、MPS的处理流程的处理流程 MPS的输入与输出的输入与输出 由上图可以看出,MPS的输入是期初库存、来自市场需求的预测、及用户的订单。输出主要有现有库存、出产数量与进度、待分配库存 输入输入期初库存期初库存预测预测用户订单用户订单制定制定主计划主计划输出输出现有库存现有库存主生产计划主生产计划待分配库
18、存待分配库存1 1、计算算现有有库存量（存量（POHPOH）现有有库存：每期的需求被存：每期的需求被满足后手足后手头仍有的、可利用的仍有的、可利用的库存量。存量。I It t=I=It-1t-1+P+Pt t max(Fmax(Ft t,Co,Cot t)I It t：t t期末期末现有有库存量存量 P Pt t：t t期生期生产量量 F Ft t：t t期期预计需求需求 COCOt t ：t t期期顾客客订货量量 MPS的处理流程的处理流程2 2、决定、决定MPSMPS的生的生产量和生量和生产时间 生生产量：量：计划期划期总生生产量和每次批量量和每次批量确定生确定生产时间 原原则：MPSMP
19、S的生的生产量和生量和生产时间应保保证现有有库存量非存量非负 3 3、计算待分配算待分配库存（存（ATP ATP）：营销部部门可用来答可用来答应顾客在确切客在确切时间内供内供货的的产品数量。用途：品数量。用途：针对新新订单，营销部部门可据此决定是否可据此决定是否签定新的供定新的供货合同。合同。第一周：期初第一周：期初库存本周存本周-直到下一次到达直到下一次到达为止的全部止的全部订货量量 以后各周，只有有了量以后各周，只有有了量时才才计算。算。该周量周量-下一次到达下一次到达为止的全部止的全部订货量量 MPS的处理流程（续）的处理流程（续）MPS的制定的制定例:已知6,7两个月的用户订货和需求预
20、测的情况,期初库存为64,计算现有库存量。期初库存JuneJuly6412345678需求预测3030303040404040用户订货33201042现有库存量现有库存量MPS待分配库存量期初库存期初库存JuneJuly6412345678需求预测需求预测3030303040404040用户订货用户订货33201042现有库存量现有库存量311-29MPS待分配库存量待分配库存量计算现有库存计算现有库存(Projectedon-handInventory)现有库存:是指每周的需求被满足之后仍有的、可利用的库存量。现有库存量=上期期末库存量-本期需求量周次期初库存需求量净库存MPS现有库存123
21、45678643114111411313330303040404040311-2911-291-39-9+70+70+70+70311=4111=411=31=61计算计算MPS计划出产的数量和时间计划出产的数量和时间当现有库存量出现负值时,即作为需要安排新的产品生产的信号.如上表所示,在第3周出现-29,意味着必须新投产产品才能满足需求,于是转入计算MPS的数量与产出时间。见下表。期初库存期初库存JuneJuly6412345678需求预测需求预测3030303040404040用户订货用户订货33201042000现有库存量现有库存量31141114113161MPS70707070待分配
22、库待分配库存量存量ATP1156687070形成形成MPS:收入管理收入管理又称为收益管理又称为收益管理：在不同时期，对有不同需求的顾客采取不同的产品或服务定价，以产生最大收入或收益的综合计划策略。如何实施？如何实施？需求预测需求预测-差别定价差别定价-优化资源配置，降优化资源配置，降低机会成本何风险低机会成本何风险收入管理收入管理实施者的特点：实施者的特点：实施者的特点：实施者的特点：WHOWHO？1.产品的价值易逝2.需求变化大3.生产或服务能力相对固定，短期不易改变4.市场可以根据顾客偏好进行细分5.固定成本比较高，而变动成本较低生产作业计划与控制生产作业计划与控制？从哪一项工作开始从哪
23、一项工作开始1001501209012011585112180？一个好的排程能满足什么要求一个好的排程能满足什么要求一、生产作业计划的含义与目标一、生产作业计划的含义与目标v作业计划(Scheduling):作业计划是安排零部件（作业、活动）的出产数量、设备及人工使用、投入时间及出产时间。v排序，给出零部件在一台或一组设备上加工的先后顺序的工作。但是，编制作业计划的主要工作之一就是要确定出最佳的作业顺序。目标：通过制定作业计划，可以使企业：满足交货期要求满足交货期要求 使在制品库存最小使在制品库存最小 使平均流程时间最小使平均流程时间最小 提供准确的工件状态信息提供准确的工件状态信息 提高机器
24、提高机器/工人的时间利用率工人的时间利用率 减少调整准备时间减少调整准备时间 使生产和人工成本最低使生产和人工成本最低完成时间最短完成时间最短设备使用率最大化设备使用率最大化在制品库存量最小在制品库存量最小等待时间最少等待时间最少每件工作的平均完成时间每件工作的平均完成时间设备运行的时间百分比设备运行的时间百分比系统的平均工作数量系统的平均工作数量平均延迟天数平均延迟天数？一个好的作业计划能满足什么要求一个好的作业计划能满足什么要求？对于这些要求衡量的标准是什么对于这些要求衡量的标准是什么成本与利润成本与利润排序问题的分类排序问题的分类按机器分类按机器分类单台机器的排序问题多台机器的排序问题单
25、件作业排序问题(Job-Shop)流水作业排序问题(Flow-Shop)按工件到达车间的情况不同按工件到达车间的情况不同：静态排序问题动态排序问题按参数的性质的不同：按参数的性质的不同：确定型排序问题随机型排序问题排序问题的表示方法排序问题的表示方法 排序问题常用四个符号来描述:n/m/A/B其中,n-工件数；m-机器数；A-车间类型,F=流水型排序 P=排列排序 G=一般类型,即单件型排序 B-目标函数二、生产作业计划的常用方法v甘特图甘特图v工作中心排序工作中心排序甘特图甘特图Work CenterMTWThFSheet MetalJob AJob FMechanicalJob DJob
26、GElectricalJob BJob HPaintingJob CJob EJob I2 2、工作中心的排序、工作中心的排序N*1排序排序（单台机器排序问题）（单台机器排序问题）1、含义：、含义：n个工件全部经由一台机器处理个工件全部经由一台机器处理2、单台机器排序问题的目标：、单台机器排序问题的目标：1)平均流程时间最短：为n个零件经由一台机器的平均流程 时间最短2）最大交货延期量最小先到先受服务先到先受服务FCFS最短操作时间最短操作时间SPT最早到期最早到期EDD最长操作时间最长操作时间LPT根据排序目标的不同，可以选择不同的排序规则，有时又称为确定优先权(Priorities)。常用
27、的优先规则：优先规则：求平均流程时间最短的排序问题求平均流程时间最短的排序问题 求平均流程时间最短的作业顺序，采用SPT原则。按工件加工时间的长短，按不减的顺序从小到大安排各项作业。例：一个车间有一台加工中心，现有5个工件需要该机器加工。相关的加工时间和要求完成时间（交货期）如下表所示，求平均流程时间最短的作业顺序。J1J2J3J4J5加工时间11293112交货期6145313332解：根据SPT原则，得出：J4-J5-J1-J2-J3有关项目的计算：发生延迟发生延迟加工时间完成时间交货期延迟J411330J523320J11114610J2294345031743143J33.4求最大延期
28、量最小的排序问题求最大延期量最小的排序问题 求最大延期量最小的作业顺序采用EDD原则。EDD(EarliestDueDate):Jobsaresequencedinincreasingorderoftheirduedates.例：借用上面的例子，求最大延期量最小的作业顺序。解：根据EDD原则，得出：J3-J5-J4-J2-J1加工时间完成时间交货期延迟J33131310J5233321J4134331J229634518J111746113平均延迟=33/5=6.6=18进一步考虑：在最大延期量不变的情况下，如何使平均流程时间缩短？如果想同时满足这两个目标，就是多目标排序。两台机器排序问题的目
29、标两台机器排序问题的目标 两台机器排序的目标是使最大完成时间（总加工周期）Fmax最短。Fmax的含义见如下的甘特图(GanttChart)。多台机器排序的目标一般也是使最大完成时间（总加工周期）Fmax最短。Fmax 时间 机器AB在机器A上的作业时间总加工周期两台机器排序问题两台机器排序问题n个工件都必须经过机器1和机器2的加工，即工艺路线是一致的。两台机器排序问题的算法两台机器排序问题的算法 实现两台机器排序的最大完成时间Fmax最短的目标，一优化算法就是著名的约翰逊法(JohnsonsLaw)。其具体求解过程如下例所示。约翰逊法解决这种问题分为4个步骤：(1)列出所有工件在两台设备上的
30、作业时间。(2)找出作业时间最小者。(3)如果该最小值是在设备1上，将对应的工件排在前面，如果该最小值是在设备2上，则将对应的工件排在后面。(4)排除已安排好的工件，在剩余的工件中重复步骤(2)和(3)，直到所有工件都安排完毕。例：某一班组有A、B两台设备，要完成5个工件的加工任务。每个工件在设备上的加工时间如下表所示。求总加工周期最短的作业顺序。工件在两台设备上的加工时间工件编号J1J2J3J4J5设备A36715设备B28643解：由约翰逊法可知，表5-8中最小加工时间值是1个时间单位，它又是出现在设备1上，根据约翰逊法的规则，应将对应的工件4排在第一位，即得：J4-*-*-*-*去掉J4
31、，在剩余的工件中再找最小值，不难看出，最小值是2个时间单位，它是出现在设备2上的，所以应将对应的工件J1排在最后一位，即：J4-*-*-*-J1再去掉J1，在剩余的J2、J3、J5中重复上述步骤，求解过程为：J4-*-*-J5-J1J4-J2-*-J5-J1J4-J2-J3-J5-J1当同时出现多个最小值时，可从中任选一个。最后得J4-J2-J3-J5-J1(a)J1-J2-J3-J4-J530AB26AB(b)J4-J2-J3-J5-J1可以看出，初始作业顺序的总加工周期是30，用约翰逊法排出的作业顺序总加工周期是26，显然后者的结果优于前者。两台机器排序问题算法的扩展两台机器排序问题算法的
32、扩展(ExtensiontoThreeMachines)一般情况下，当机器数为3台以上时，就很难找到最优解了。但是，对于n个工件由三台机器流水作业时，在满足某些条件后可以采用JohnsonsLaw解决问题。设：A、B、C为三台机器，如果工件在三台机器上的加工时间满足以下条件，则可以转化为两台机器的排序问题：minAi=maxBiorminCi=maxBi定义：Ai=Ai+Bi,Bi=Bi+Ci例:考虑以下问题.5个工件由3台机器加工,作业时间见下表.求:总加工周期最短的作业顺序.12345机器A44913821627532机器B59619223330436机器C8171029635742115
33、3解:检查上表,发现:minAi=4maxBi=6minCi=6因此,满足以上条件,建立两台机器的作业时间表:应用Johnson法则，得出：总加工周期为：12345机器A9151099机器B13168101514523机器A44610515924832机器B59313419630234机器C81772411351045651三、生产作业控制三、生产作业控制生产作业控制（车间作业控制）生产作业控制（车间作业控制）:应用来自车间的数据以及数据处理文件，来维护和传递有关车间工单和工作中心的状态信息的系统。生产控制的主要功能有：生产控制的主要功能有：1、为每一个车间工单分配优先级 2、维护在制品优先信
34、息 3、将车间工单状态信息传递到办公室 4、为生产能力控制提供实际产出数据 5、根据工单和工位要求，为库存管理提供实际数据 6、提供效率、利用率、人力和设备生产率等数据生产作业控制工具生产作业控制工具主要工具：主要工具：甘特图甘特图(GanttChart)、输入输入/输出控制输出控制(Input/OutputControl)派工单派工单(Dispatching)、计算机辅助作业控制计算机辅助作业控制甘特图甘特图-是一种按时间绘制任务的横道图，不仅用于协调已经计划好的活动，而且是一种按时间绘制任务的横道图，不仅用于协调已经计划好的活动，而且还用于计划的制定。对于独立部门都可用甘特图来帮助制定计划
35、和跟踪作还用于计划的制定。对于独立部门都可用甘特图来帮助制定计划和跟踪作业。业。漏斗模型（漏斗模型（FunnelModel）将一个工作中心（一台机器、一个班组、一个车间或者一个工厂）看作是一个漏斗。作为“漏斗”的输入可以是上一道工序转来的任务，也可以是来自客户的定单；作为“漏斗”的输出，可以是某道工序完成的任务，也可以是工厂制成的产品。漏斗中的液体表示累计的任务或在制品，液体的量表示在制品的量。如图所示：提供对生产作业输入提供对生产作业输入/输出控制的模型，主要输出控制的模型，主要规则是输入一个工作中心的工作永远不该超过规则是输入一个工作中心的工作永远不该超过该工作中心的输出。当输入超过输出时一定在该工作中心的输出。当输入超过输出时一定在该工作中心发生了积压，也使上游作业的提前该工作中心发生了积压，也使上游作业的提前期估计值增加，这时该工作中心出现阻塞，作期估计值增加，这时该工作中心出现阻塞，作业效率降低，而且使流向下游工作中心的工作业效率降低，而且使流向下游工作中心的工作流时断时续流时断时续演讲完毕，谢谢观看！