生产与业务计划
1.年度生产计划
工业企业的年度生产计划主要是明确年度内应完成的产品品种、质量、产量
和产值等指标.并在时间上对产品出产进度作出安排。
产品出产进度安排是指企业全年的生产任务,按品种、规格、数量具体地按
季、按月进行分配。合理地安排出产进度计划,是生产计划工作的一项重要内容。
出产进度的安排应根据市场需求情况的不同,采用不同的方式。
若市场需求比较稳定,企业可采取平均分配、分期递增、小幅度连续增长、
抛物线型递增等四种分配方式。
若市场呈季节性变化,企业可采用如下方式:
1)均衡安排方式。采用均衡安排方式,企业各月的产量是相等的或基本相
等的,这样,有的月份产量大于销售需求,就有一部分产品作为库存储备起来,
以供旺季时的需要,而有的月份则产量小于销售需求,则动用库存。如仍不足,
为了不致脱销,需组织外协。
采用均衡安排方式,有利于充分利用人力和设备,有利于产品质量的稳定,
也有利于管理工作的稳定。其缺点是成品库存量大,流动资金占用多,从而增加
了库存保管费用,降低了流动资金的使用效率。在需求高峰时,容易失去一部分
市场机会。另外,当市场对花色品种的需求出现较大变化时,容易使库存成品滞
销。
2)变动安排方式。采用变动安排方式,企业各月的生产量是随市场需求量
的变动而变动的。
变动安排方式的优缺点与均衡安排方式正好相反。其优点是成品库存量小,
节省库存保管费用,提高资金的使用效率;对市场的适应性好,能及时生产市场
欢迎的新花色和新规格产品,很好地把握了市场机会。其缺点是需要经常调整人
力和设备,生产能力利用不均衡,不利于产品质量稳定,同时,增加了加班加点
费用和外协费用。这种安排方式要求较高的管理水平。
3)折衷安排方式。折衷安排方式是介于均衡安排方式和变动安排方式之间
的一种安排方式。
2.作业计划
生产作业计划是年度生产计划的具体落实计划,通过编制生产作业计划,把
年度计划落实到月、周、日、时。
(1)期量标准
所谓期量标准,就是为制造对象(产品及零、部件)在生产期限及数量方面
规定的标准数据,它决定了生产过程各环节之间在生产数量和期限之间的衔接,
保证了生产过程的连续性和均衡性,是编制生产作业计划的重要依据。
不同的生产类型有不同的期量标准,大量大批生产类型的期量标准主要有:
节拍、流水线工作指示图表、在制品定额。
成批生产类型的期量标准主要有:批量、生产间隔期、生产周期、在制品定
额、提前期。
单件小批生产类型的期量标准主要有:生产周期、提前期。
1)批量与生产间隔期。批量是指相同产品(或零件)一次投入和出产的数
量。生产间隔期是指相邻两批产品(或零件)投入的时间间隔或产出的时间间隔。
其相互关系可用下式表示:
生产间隔期=批量/平均日产量
或:
批量=生产间隔期×平均日产量
由于两者的上述关系,只要确定其中的一个,另一个也就相应确定了。
批量可采用经济批量。所谓经济批量是指年设备调整费用与年库存保管费用
之和最小时的批量。
设:A 为一次设备调整费用;N 为年产量;Q 为经济批量;C 为单件产品
(或零件)的年平均保管费用,则:
总费用=年库存保管费用+年设备调整费用= ·C+A·
若使总费用最小,可通过求导,令上述函数的一阶导数为零,则总费用最小
时的批量即经济批量可用下式求得:
Q=
【例】设某企业全年生产 X 产品 480 件,每件产品年库存保管费用为 200
元,一次设备调整费用为 30 元,则该企业的经济生产批量为:
Q= = =12(件)
2)生产提前期。生产提前期是指产品(零件)在各工艺阶段投入产出的时
间与成品出产时间相比所要提前的时间,分为投人提前期和出产提前期。它是按
照反工艺顺序逐个车间制定的。例如在机械加工企业,是按照装配车间-机械加
工车间-毛坯车间的顺序逐个车间计算生产提前期的。当前后车间生产批量相等
的情况下,投入提前期和出产提前期分别用下列公式求得:
车间投人提前期=本车间出产提前期+本车间生产周期
车间出产提前期=后车间投人提前期+车间之间保险期
3)在制品定额。在制品定额,是指在一定的技术组织条件下,各生产环节
上为了保证生产衔接所必需的、最低限度的在制品占用量。
在大量流水情况下,在制品定额分为两类:①流水线内部在制品定额。①流
水线之间的在制品定额。流水线内部在制品定额包括工艺在制品、运输在制品、
周转在制品、保险在制品。流水线之间的在制品有运输在制品、周转在制品和保
险在制品。在供应流水线的节拍(或节奏)与需求流水线的节拍(或节奏)相等
时,流水线之间的在制品只包括运输在制品和保险在制品;节拍(或节奏)不一
致时,则只包括周转在制品、运输在制品和保险在制品。
(2)车间作业计划的编制
不同生产类型,生产作业计划的编制方法不同:
1)大量大批生产企业采用在制品定额法。采用在制品定额法是按照产品的
反工艺顺序,从成品出产的最后一个车间开始,逐个往前推算。计算各车间投入
出产任务的公式如下:
某车间出产量=后车间投入量+该车间外售量+(库存半成品定额-期初库
存半成品预计结存量)
某车间投入量=该车间出产量+本车间计划废品量+(车间在制品定额-期
2
Q
Q
N
C
NA2
C
NA2
200
304802
初车间在制品预计结存量)
2)成批生产类型企业采用提前期法。提前期法也称累计编号法。所谓累计
编号,是指从年初或从开始生产这种产品起,依成品生产的先后顺序,为每一件
产品编上一个累计号码。由于成品出产量是按反工艺顺序排列编码的,因此,在
同一时间上,某种产品的累计编号越接近完成阶段,其累计编号越大。在同一时
间上,产品在某一生产环节上的累计号数,同成品出产累计号数相比,相差的号
数即为提前量。提前量的大小同产品的提前期成正比,它们之间的关系可以用下
式表示:
提前量=提前期×平均日产量
3)单件小批生产类型企业采用生产周期法和网络计划技术。由于篇幅限制,
生产周期法不作介绍,网络技术将在下面内容中重点展开。
3.现代计划方法
本书重点介绍三种现代计划方法:线性规划法、滚动计划法、网络计划技术。
其中线性规划法主要是解决不同产品间生产数量的优化组合问题,滚动计划法主
要是解决计划的弹性问题,而网络计划技术主要是解决一项繁杂的单件产品的生
产或工程或活动的计划编制及优化问题。
(1)线性规划法
企业生产的品种往往不是单一的,如何合理分配资源,确定不同产品的产量,
以谋取最大的经济效益。是仓业在制定计划时应认真思考的问题。
【例】某企业生产 A、B 两种产品,均需在机床 1 和机床 2 上加工。机床 1
的有效生产能力为 24 小时,机床 2 的有效生产能力为 26 小时。产品 A 的销售
上限为 12 个单位。产品 A、B 的单位产品盈利分别为 6 元和 4 元。A、B 两种产
品单位产品加工需要台时见表 1-4-3。
表 1-4-3
需要时间(单位产品加工台时)
A B
机床 1 1 2
机床 2 2 1
1)问题的分析与建模。问题的目标是利润最大化,为此,需要确定最优的产
品品种和数量,条件是满足生产资源的约束条件。可以根据一般的线性规划定义
建立模型:
目标函数:
MaxZ= +
约束条件:
+ ≤24
+ ≤26
≤12
, ≥0
16x 24x
1x 22x
12x 2x
1x
1x 2x
式中: -- A 产品产量;
--B 产品产量;
Z--利润。
2)线性规划模型的求解。线性规划的求解方法可采用图解法和单纯形法。
图解法只适合两种产品搭配的情况,当品种增加时只能采用单纯形法和利用计算
机求解,下面用图解法说明用线性规划法实现品种搭配优化的过程。
首先,把约束条件在直角坐标系中表示出来,见图 1-4-1。可见,满足约束
条件的解就存于 a、b、c、d、e 五条直线所共同拥有的区域中(阴影部分),顶
点分别为 A、B、C、D、E。
然后,分析目标函数。在坐标平面上,它可以表示成一组具有相同斜率
(-3/2)的平行线,位于同一条直线上的所有点都有相同的目标函数值。若求利
润最大,直线应逐渐向上移动,直到阴影部分的边缘即顶点 C(28/3,22/3),即
为此问题的最优解。此时:Z=6×28/3+4×22/3=256/3,而其他各点的 Z 值分别
为 0、48、60、72,仅为可行解而非最优解。
(2)滚动计划法
滚动计划法就是把计划期分成若干时间间隔(季、月、旬),即所谓的滚动
间隔期,最近的时间间隔中的计划为实施计划,内容要求比较具体详细,以后各
段间隔期内的计划为预安排计划,依次粗略一些。随着计划的执行,在下一个滚
动间隔期到来之前,根据企业外部和内部条件的变化,对原订计划加以调整,并
把计划期向后延伸,产生出新的即将执行的实施计划和预安排计划。如此重复进
行,使静态固定的计划变成了动态渐进计划。
滚动计划法的优点:
1)通过年度内季、月、旬滚动计划体系的建立,把计划期内各阶段以及与
下一个时期的预安排有机地衔接起来,而且定期调整补充,从而从方法上解决了
各阶段计划的衔接和符合实际的问题。
1x
2x
2)较好地解决了计划的相对稳定性和实际情况的多变性这一矛盾,使计划
更好地发挥其指导生产实际的作用。
3)采用滚动计划法,使企业的生产活动能够较灵活地适应市场需求,把供
产销密切结合起来,从而有利于实现企业预期的目标。
需要指出的是,滚动间隔期的选择,要适应企业的具体情况,如果滚动间隔
期太短,则计划调整较频繁,好处是有利于计划符合实际,缺点是降低了计划的
严肃性。一般情况是,生产比较稳定的大量大批企业宜采用较长的滚动间隔期,
生产不太稳定的单件小批生产企业则可以考虑采用较短的间隔期。
(3)网络计划技术
网络计划技术是利用网络图对一复杂件生产或某一大型工程、大型活动进行
全面计划的技术。其计划程序和内容包括三方面:①绘制网络图,明确各活动
(或作业、或工序、或工作)之间的关系。①进行时间参数的计算,全面确定各
活动的开始、结束时间,并确定关键线路、关键活动和工程周期。①利用时差,
不断改进网络计划,以求工期、资源和成本费用的优化。
1)网络图。网络图是计划项目的各个组成部分内在逻辑关系的综合反映。
图 1-4-2 就是一个计划项目的网络图。
对网络图的说明如下:
网络图由三部分构成,活动(作业、工序、工作)、结点、线路。
活动用箭线表示,从箭尾到箭头表示一项活动从开始到结束的过程。活动需
要消耗一定资源、占用一定时间。有的自然过程虽然不消耗物资但要占用时间,
如混凝土浇灌后的凝结过程,油漆后的干燥过程等,在网络图中也要作为一项活
动反映出来。按箭线的方向,在箭线的左侧写上活动的名称(或名称代码),右
侧写上进行该活动所占用的时间。
结点用圆圈表示,是箭线之间的交接点。结点代表某一项活动的开始或完成,
因此前后两个结点,即一条箭线的始点和终点可以代表一项活动,为了避免混淆,
也只能代表一项活动。为了统一计算整个网络的开始时间和完成时间,应使整个
网络归结为只有一个始点和一个终点。除整个网络的始点与终点外,处于网络中
间的结点都具有两重性,即对结点前面的活动来说,它是终点;对后面的活动来
说,它是始点。结点不消耗资源,不占用时间。结点要编号,编号的原则是箭尾
结点(i)小于箭头结点(j)。
线路是指从网络的始点开始,顺着箭线的方向,中间经过相互连接的结点和
箭线,到网络终点为止的一条连线。如图 1-4-2:(1)-(5)-(7)-(9)-
(11)-(15)-(17)-(19)-(21)就是一条线路,连接 BCFHIJ 六个作业。
在一条线路上,把整个活动的作业时间加起来,就是该线路的总作业时间,如线
路(1)-(5)-(7)-(9)-(11)-(15)-(17)-(19)-(21)的线路时间为
28 天。在所有线路中,总作业时间最长的线路就是关键线路,决定整个项目的
完工时间,在图 1-4-2 中(1)-(5)-(7)-(9)-(11)-(15)-(17)-(19)-
(21)即为关键线路。
箭线式网络图中,为了正确反映各个活动之间的逻辑关系,有时需要引进虚
活动。如图 1-4-2 中的四个带虚线的箭线,代表着四个虚活动。虚活动即虚设的
活动,它不消耗资源也不占用时间,只反映一种逻辑关系。
绘制网络图是网络计划的基础。其规则有:
第一,不能出现循环路线。
第二,两结点之间只允许有一条箭线。
第三,网络图中只能有一个网络始点和一个网络终点。
2)网络时间参数的计算。网络时间参数包括:作业时间、结点时间(包括
最早时间、最迟时间)、活动时间(包括最早开始时间、最早结束时间、最迟开
始时间、最迟结束时间)、线路时间、时差。
第一,作业时间。作业时间用 T(i,j)表示,是指在一定的生产技术条件
下,完成一项活动或工序所需要的时间。确定作业时间大致有两种方法:①单一
时间估计法。①三种时间估计法。公式为:
作业时间 T(i,j)=(最乐观时间+4×最可能时间+最保守时间)/6
第二,结点时间。结点时间分为结点的最早开始(或完成)时间和结点的最
迟完成(或开始)时间,分别用 ET 和 LT 表示。
在箭线式网络图中,结点是不占用时间、不消耗资源的,它只是表示紧前活
动的完成和紧后活动开始的瞬间。因此,就同一个结点来说,结点的最早开始时
间和最早完成时间是同一个时间,最早开始时间和最迟开始时间是针对紧后活动
而言的,而最早完成时间和最迟完工时间是针对紧前活动而言的。
计算每个结点的最早开始(或完成)时间 ET 时,应从网络的始点开始(始
点的最早开始时问为 0),自右向左,顺着箭线方向加作业时间,逐个计算,直
至网络的终点。当通向某结点的活动不止一个时,取诸数值中最大的一个。即计
算结点最早开始(或完成)时间的总规则是“前进、加法、取大”,计算公式为:
设 ET(1)=0
ET(j)=ET(i)+T(i,j)(有一项活动进入)
ET(j)=Max{ET(i)+T(i,j)}(有多项活动进人)
例如,在图 1-4-2 中:
ET(1)=O
ET(3)=ET(1)+T(1,2)=0+2=2
ET(7)=Max{ET(3)+T(3,7),ET(5)+T(5,7)}=Max{2+O,
3+0}=3
依此类推,可计算出各结点的最早开始(或完成)时间。计算结果可在网络
图中标出,如图 1-4-3 中的每个结点旁边“①”中的数字。
计算每个结点的最迟完成(或开始)时间 LT 时,应从网络的终点开始(一
般设网络终点的最迟完成时间等于其最早完成时间),自右向左,逆着箭线的方
向减作业时间,逐个计算,直至网络的始点。当结点开始的活动不止一个时,取
诸数值中最小的一个,即计算结点最迟完成(或开始)时间的总规则是“后退、
减法、取小”,计算公式为:
LT(i)=LT(j)-T(i,j)(有一项活动开始)
LT(i)=Min{LT(j)-T(i,j)(有多项活动开始)
例如,在图 1-4-2 中:
LT(21)=ET(21)=28
LT(19)=LT(21)-T(19,21)=28-5=23
LT ( i ) = Min{LT ( 15 ) -T ( 1l , 15 ), LT ( 13 ) -T ( 11 , 13 ) } =
Min{1O-0,15-O}=10
依次类推,可计算出各结点的最迟完成(或开始)时间。计算结果可在网络
图中标出,如图 1-4-3 中每个结点旁边“①”中的数字。
第三,活动时间。在箭线式网络图中,要计算的活动时间参数有四个,即各
作业的最早开始时间、最早结束时间、最迟结束时间、最迟开始时间,分别用嬲、
E 尸、凹、西表示。
活动时间可根据各结点时间对应确定,计算公式为:
ES(i,j)=ET(i)
EF(i,j)=ES(i,j)+T(i,j)=ET(i)+T(i,j)
LF(i,j)=LT(j)
LS(i,j)=LF(i,j)-T(i,j)=LT(j)-T(i,j)
如图 1-4-3 所示例中,活动 D 的各时间参数分别为:
ES(5,15)=ET(5)=3
EF(5,15)=ES(5,15)+T(5,15)=3+1=4
LF(5,15)=LT(15)=10
LS(5,15)=LF(5,15)-T(5,15)=10-1=9
可将计算结果标在网络图中,见图 1-4-3 中对 D 活动时间参数的标注。依此
类推,可计算和标出网络图中各项活动的四个时间参数。
从网络图活动时间的计算中可以看到,采用网络计划技术对作业(或工序、
活动)的规划是全面的、具体的。如对于作业 D 来讲,不管是管理者还是工人
都明白,该作业的最早可能开始时间是第 3 天,最早可能结束的时间是第 4 天。
最迟必须完成时间是第 10 天,最迟必须开始时间是第 9 天。否则,或是不具备
开工条件,或是将要拖延工期。
第四,线路时间。如网络始点至网络终点会有多条连线,连接着各活动,将
各活动的时间加总起来,即为各线路时间。如图 1-4-3 中各线路及各线路时间分
别为:
(1)→(3)→(13)→(17)→(19)→(21) 20 天
(1)→(3)→(7)→(9)→(11)→(13)→(17)→(19)→(21)
22 天
(1)→(3)→(7)→(9)→(11)→(15)→(17)→(19)→(21)
27 天
(1)→(3)→(7)→(9)→(11)→(15)→(17)→(19)→(21) 28
天
(1)→(5)→(15)→(17)→(19)→(21) 22 天
(1)→(5)→(7)→(9)→(13)→(17)→(19)→(21) 23 天
其中(1)→(5)→(7)→(9)→(11)→(15)→(17)→(19)→
(21)是六条线路中最长的,是关键线路,关键线路连接的各作业是关键作业,
它们决定着工期的长短,在图中划双线条表示,如图 1-4-3 所示。
第五,时差的计算。在网络中,有些工作的开始时间与结束时间可前可后,
在一定条件下,对紧后工作和整个计划任务的完成没有影响,而另一些工作在时
间上卡得很死,没有机动的余地。为了区别这些不同情况,就要计算时差。
所谓时差,是指在不影响整个任务完工期的条件下,某项工作从最早开始时
间得到最迟开始时间,中间可以推迟的最大延迟时间,它表明某项工作可以利用
的机动时间。因此,也叫松弛时间、宽裕时间。计算和利用时差,是网络计划技
术中的一项重要内容,它是决定关键线路的科学依据,而关键线路的确定是网络
计划技术的精华。同时,计算和利用时差,也为计划的进度安排、资源合理分配
及降低成本费用提供了可能性。
时差可以分为活动时差、结点时差和线路时差。活动时差又可分为活动总时
差和活动单时差两种,在实际工作中应用较多的是活动总时差。活动总时差是指
在不影响工期,即在不影响它的紧后活动最迟开始时间的前提下,活动可以推迟
开始的一段时间。用 S(i,j)表示活动的总时差,则有:
S(i,j)=LS(i,j)-ES(i,j)=LF(i,j)-EF(i,j)=LT(j)-ET
(i)-T(i,j)
关键线路的确定方法除了最长线路法,还可以利用时差法。把时差为零的活
动(或结点)连接起来的可行线路就是关键线路。如果这样的线路有两条或两条
以上,就要考虑其他因素。
3)网络计划的优化。网络计划的优化主要有时间优化、时间-资源优化以及
时间-费用优化三方面。
网络草图绘制以及网络时间参数计算完以后,还要根据一些判别标准,对网
络是否优化做出判断,并使之优化。
在时间进度方面的判别标准有:工程预计完成时间是否趋于最短;工程预计
完成时间是否符合或接近任务规定日期;当预计完成时间不满足规定日期要求时,
要判别任务在规定日期完成的可能性,也就是判别实现任务规定日期的难易程度。
在资源方面,要判别资源利用是否均衡,资源利用是否最佳化。
在费用方面,要判断进度周期是否是工程费用最少的、或是在缩短工程周期
中是否使追加费用最少。
下面分别讨论时间优化、资源优化、时间一费用优化的方法或思路:
首先,时间优化。在资源允许的条件下,应尽量缩短工程周期。主要思路有
两方面:
其一,改变网络结构,即变顺序作业安排为平行或平行交叉作业安排,以缩
短总体时间。
其二,缩短作业,特别是关键作业的作业时间,通常可供选择的技术、组织
措施有:
最积极的措施是采用新工艺、新技术,以缩短作业特别是关键作业的作业时
间。
利用非关键作业上的时差,适当调配人力、设备和其他资源,支援关键作业。
尽量采用标准件、通用件、预制件等,以缩短设计周期和制造周期。
在人力资源有保证时,改一班制为多班制,或是搞承包制,以缩短工程周期。
其次,资源优化。资源优化的思路是:优先保证关键工作和时差较小工作的
资源需求,充分利用时差,对有时差的工作调整其起始时间,错开工作时间,使
资源利用平衡。
最后,时间一费用优化。在整个工程总费用中,共有两类费用:一是直接费用,
包括直接材料费、人工费用等。一般来说,缩短工期会使直接费用增加;二是间
接费用,包括办公费、管理人员工资等。一般来说,其费用随工期的延长而增加。
因此,会存在一个最佳的工程周期,使直接费用与间接费用加起来的总费用最少。
在具体优化过程中,主要是通过选择合适的赶工作业来进行。如果赶工作业是关
键作业,赶工一天需追加的直接费用小于节约一天工期所节约的间接费用,就能
够通过赶工来缩短工程周期,节约总费用,实现时间-费用的优化。