化工技术经济(宋航)(二版) 第9章 生产管理的技术经济分析与优化

第九章生产管理的技术经济分析与优化宋航[e-mail]四川大学化工学院学习重点生产计划——概念、地位及作用；制定生产计划的常用优化方法。作业计划——概念、地位及作用，与生产计划的联系与区别；指定作业计划的常用优化方法。通过本章的学习，要求理解生产计划的主要目的，掌握生产计划和生产作业计划制定的基本原理和优化的方法。§9-1生产计划的优化生产计划的概念•一方面为满足客户要求的三要素“交期、品质、成本”而计划；另一方面又使企业获得适当利益，而对生产的三要素“材料、人员、机器设备”的适切准备、分配及使用的计划。•生产计划是企业经营计划的重要组成部分，是企业对生产任务作出的统筹安排。•生产计划是根据国家和市场的需求，以及企业自身的技术、设备、人力、物资、动力等资源能力情况，合理地安排计划期内应当生产的产品品种、产量和生产进度，充分满足社会和用户的需要。生产计划的作用•可以很容易的看出各部分与每一机器的工作负荷•机器的时数都是预先安排好的，因此可以一目了然，心中有数•制造部门的组长、领班可以利用所列出的工作标准•周计划可以进一步分解成日计划，以供基层生产管理人员控制。•可明显看出机器超过负荷或机器使用率偏低1）计划期长，生产计划的计划期常常表现为季、月；2）计划内容粗略，生产计划是全厂的计划；3）计划单位大，生产计划一般只规定完整产品的生产进度。生产计划特点：计划过程短期计划中期计划长期计划三个月两年5年或更长详细程度计划期长度在三个月以下，一般为月或跨月计划。物料需求计划生产能力需求计划总装配计划车间内的作业进度计划控制工作将产品出产计划分解为构成产品的各种物料的需要数量和需要时间的计划，以及这些物料投入生产或提出采购申请的时间计划总装配计划就是最终产品的短期出产进度计划它根据零件的工艺路线和工时定额，来预计各工作中心（设备组）在各时间周期中应提供的生产能力数量；然后经过与实有能力的平衡，编制出车间的生产作业计划。短期计划中期计划时间期一般为二年，或更长一些时间。也称年度生产计划。主要包括：生产计划大纲和产品出产进度计划。产品品种指标:计划年度内生产的产品品名和品种数。产品质量指标:企业在计划年度内提高产品质量方面应达到的水平。产量指标:计划度内应当出产的合格产品的数量。产值指标:用货币表示的产品的价值量指标规定企业在计划年度内的生产目标。它用一系列指标来表示，以规定企业在品种、质量、产量和产值等方面应达到的水平。1.生产计划大纲2.产品出产进度计划将生产计划大纲具体化为按产品品种规格来规定的年度分月的产量计划。这种计划一般每隔半年编制一次，也可以按更短的时间周期进行滚动更新。制定出产品出产进度计划之后，仍需进行生产能力的核算平衡，以保证计划达到可行性。但在这一层上，生产能力核算和平衡都是粗略的，只分车间，或按设备大组（大类）的总台时与人员公众的总工时去检查和校核生产能力。故属于粗能力需求计划。当然，当检查生产能力的同时，也要检查其他资源的供应能力，如原材料、能源、外购配件、运输等的供需平衡情况。长期计划计划期长度一般为3年至5年，也可长达10年。它是企业在生产、技术、财务等方面重大问题的规划，提出了企业的长远发展目标以及为实现目标所制定的战略计划。包括：产品与市场发展计划、资源发展计划及生产战略计划和财务计划等几种计划。制定长期计划，首先要结合对经济、技术、政治环境的分析，做出营业发展的预测，确定企业的发展总目标，如在总产量、总产值、利润、质量、品种等方面的增长速度和应达到的水平。战略计划则要确定企业的经营方向和经营领域、产品门类和系列、体现竞争战略的产品质量和价格水平，以及市场渗透战略，这些就是产品与市场发展战略。接着，制定资源发展计划。他要确定未实现企业发展目标和战略计划所需要增加的生产资源和相应的生产方式的变革，以及生产能力发展的规划。长期计划中的财务计划将从资金需要量和投资回报等方面对以上各种计划的可行性和经济有利性进行分析，使这些计划在财务上是可行的，并且是有效益的生产计划的主要任务1、要保证交货日期与生产量；2、使企业维持同其生产能力相称的工作量（负荷）及适当开工率；3、作为物料采购的基准依据；4、将重要的产品或物料的库存量维持在适当水平；5、对长期的增产计划，作人员与机械设备补充的安排。生产计划的内容1、生产什么东西—产品名称、零件名称；2、生产多少—数量或重量；3、在哪里生产—部门、单位；4、要求什么时候完成—期间、交期。生产计划的主要目标•成本最小/利润最大•最大限度地满足顾客要求•最小的库存费用•生产速率的稳定性•人员水平变动最小•设施、设备的充分利用主要目标怎样尽量发挥企业的生产能力，充分利用生产资源，生产适销的产品，满足市场和用户的需求，同时使生产负荷尽可能均衡稳定，控制库存的水平，并最终使生产总成本尽可能低。生产计划的决策稳妥应变型是根据市场需求制定相应的计划，即把预测的市场需求作为给定条件，通过改变人员水平、加班、安排休假、改变库存水平、外协等方式，来适应市场变化。积极进取型用前面稳妥应变型方法处理季节性需求或波动较大需求时，往往不得不付出较高的成本。而积极进取型则通过调节需求模式，影响、改变需求，调节对资源的不平衡要求，来达到有效地、低成本地满足需求的目的。制定生产计划的优化方法图表法图表法可给出整个计划内每一单位计划期的最优生产计划。一般可用手算和图表方式进行，但当所涉及的问题较多时，需借助于计算机技术来实现。图表法是一种直观、简单、应用比较普遍的生产计划优化方法。基本思想是：每一单位计划期内正常生产能力、加班生产能力以及外协量均有一定限制；每一单位计划期的预测需求量已知；全部成本都与产量呈线性关系。从而，图表法可给出整个计划内每一单位计划期的最优生产计划。考虑的成本项目•正常生产成本它是指在正常的稳定的生产状况下，单位产出的生产成本，主要包括直接材料、直接人工和制造费用。•加班成本典型特征是随加班时间和生产率增加而呈现指数曲线状急剧上升.•外协成本指增加外协，要多支出外协加工费和外协管理费等。•库存成本包括订货成本和保存成本。库存成本的增加或减少不仅指产成品库存成本，还可能包括相应的原材料库存成本。运输表法的计算步骤每一单位计划期内正常生产能力、加班生产能力以及外协量均有一定限制；每一单位计划期的预测需求量已知；全部成本都与产量呈线性关系。基本假设：计算步骤：1.将成本、生产能力、需求等数据填入模型表；2.在第一列中寻找成本最低的单元，并尽可能将生产任务分配到该单元，但不得超出该单元所在行的生产能力和所在列的需求；3.如果该列仍有未满足的需求，重复第二步；4.在其后的各单位计划期重复第二步。例9-1某化工公司生产各种房屋涂料，其需求具有季节波动的特点，通常第3季度是需求高峰期。已知涂料需求预测和相关成本数据分别如表9-2和表9-3所示。另外，现有的产品库存量为250吨，所期望的期末库存为300吨。该公司每季度的最大加班能力为该季度正常生产能力的20%,外协厂家在每季度可提供的产品数量均为200吨。公司计划依据表9-4所示的生产能力来制定综合生产计划。根据该公司的经营方针，不允许任务积压和库存缺货。试据此制定出较优的综合生产计划。库存成本=0.3元/季度正常生产成本=1.00元加班生产成本=1.50元外协成本=1.90元1.90表9-5例9-1的综合生产计划(单位：吨)季度正常生产加班生产外协调节库存1450902051024509020040037501502000445090110300多方案图表法在上述举例中为满足需求，使用了不少的加班生产和外协生产。但是，一个更佳的生产计划也许是通过增加人员和扩大设备能力，从而增大正常生产能力。它所产生的总生产成本降低额可能会大于增加人员和设备的支出。因而，可就不同生产能力条件下，分别运用上述的图表法制定多个可选择的生产计划。然后对它们作综合分析和比较，结合本企业的发展规划和中、长期市场需求预测，选择最优生产计划。由于计算量较大，在实际工作中，可借助于常用的计算机软件如Excel等财务表格计算软件等来进行。线性规划法线性规划是合理利用、调配资源的一种应用数学方法。基本思路就是在满足一定的约束条件下，使预定的目标达到最优。研究内容可归纳为两个方面：一是系统的任务已定，如何合理筹划，精细安排，用最少的资源(人力、物力和财力)去实现这个任务；二是资源的数量已定，如何合理利用、调配，使任务完成的最多。•适用于：运输、生产任务的分配、生产计划安排和资源合理利用。•一般步骤：提出问题→建立数学模型→求解数学模型当决策仅有两个变量时，可用图解求解;当决策有三个变量时，可用单纯形法求解等。线性规划的应用实例1.线性规划图解法在只有两个决策变量的情况下，其目标函数和约束条件都可以用图形表示，从而可在平面图中用作图的方法求解。该方法比较简单、直观。下面举例予以说明。例7某工厂经市场调研，决定生产甲、乙两种产品，其单台利润分别为60元和30元，两种产品共用一种钢材、一台设备，其资源及获利情况如下：甲乙现有资源钢材消耗定额（公斤/台）24600公斤台时消耗定额（小时/台）31400小时配件（件/台）20250件利润（元）6030求利润最大的产品结构决策解：①设变量：设甲生产x1台，乙生产x2台，可得最大利润50,425023400326004213060max211212121xxxxxxxxxP②确定目标函数及约束条件——建立数学模型目标函数：约束条件：③将不等式变为等式并在x1－x2坐标图中作出直线)(450030150)(750060125)(8250302560125)(90001003010060元元元元ADcbMMMM④最优点在凸边形的顶点，代入（1）式可得maxP所以，在ABCD范围内，B点的总收益最高，即该题的最优解是甲乙产品各生产100台。x2050501001001501502002503003502002503003504003400321xx26004221xx1251xx1A(0,150)B(100,100)C(125,25)D(125,0)(4)实际运用线性规划模型进行总生产计划时需要注意的一些问题1、线性规划模型考虑的因素可能不全面，实际中有些情况没有被考虑到，这就使得线性规划模型过于理想化；2、实际运用线性规划模型时，虽然一些因素或约束条件被考虑到了，但是由于这些因素或约束条件不易量化或求得（如进行总生产计划常需考虑到的能源单耗就不易求得）时，线性规划模型的运用和有效性因而受到了一定的限制；3、对一些基础管理不善的企业而言，模型中的单位产品资源消耗很难得到；4、目标函数中的产品成本实际上是个变量，它随计划的数量结构和品种结构而变。这些问题给机械行业应用线性规划模型带来许多困难，如处理不好，求得的结果的可靠性会很低的。线性规划模型的适用性线性规划模型用在原材料单一、生产过程稳定不变、分解型生产类型的企业是十分有效的，如石油化工厂等。对于产品结构简单、工艺路线短、或者零件加工企业，有较大的应用价值。需要注意的是，对于机电类企业用线性规划模型只适用于作年度的总生产计划，而不宜用来做月度计划。这主要与工件在设备上的排序有关，计划期太短，很难安排过来.2.线性规划单纯形法在线性规划模型求解过程中，可变量多于两个时，不能在平面上作图表示，此时需用单纯形法。单纯形法的基本思想是：先找出一个基本可行解，对它进行鉴别，看是否是最优解；若不是，则按照一定法则转换到另一改进的基本可行解,再鉴别；若仍不是，则再转换,按此重复进行。因基本可行解的个数有限，故经有限次转换必能得出问题的最优解。如果问题无最优解也可用此法判别。单纯形法的一般解题步骤可归纳如下：①把线性规划问题的约束方程组表达成典范型方程组，找出基本可行解作为初始基本可行解。②若基本可行解不存在，即约束条件有矛盾，则问题无解。③若基本可行解存在，从初始基本可行解作为起点，根