1、5-1,生产计划与管理,總體計劃,總體計畫在PPC中的功能 總體計畫的問題 供給與需求的管理 總體計畫的策略 總體計畫的規劃技術 總體計畫與主排程的關係 總體計畫在多廠生產配銷網路中的角色 總體計畫和銷售與作業計畫(S&OP)的關係,5-3,總體計畫在PPC中的功能 1/2,總體計畫的主要目標是在給定的時間區間內確認下列的作業決策：,每單位時間完成的單位數(如每週或每個月),配合生產所需要的人員數,計畫的加班生產量,生產速率 (Production Rate),人力 (Workforce),加班 (Overtime),5-4,總體計畫在PPC中的功能 2/2,在規劃期間內所需要的外包產能,在本
2、期未能滿足的需求延至未來某個期間補足的數量,規劃期間每一時期末的存貨量,規劃期間因配合生產而每期所需要的物料數量,外包 (Subcontracting),待補(預收)訂單 (Backlog),物料 (Materials),每期庫存量(Inventory on hand),生產所需要的機器產能數,機器產能小時 (Machine Capacity Level),5-5,總體計畫的問題 1/3,總體計畫的目標是在最大化利潤的前提下滿足需求。 總體計畫問題可以定義如下：在給定規劃時間長度內的每一期間之未來需求資訊，決定每一期間的生產水準、存貨水準以及產能水準(自製或外包)，以使得在規劃時間長度內公司的
3、利潤達到最大。,5-6,總體計畫的問題 2/3,進行總體計畫時必須先訂定規劃時間長度(planning horizon)，總體計畫通常介於三個月至一年，此外，也必須指出在規劃時間長度內每個期間的時間區間長度(duration)單位，例如週、月或季。,5-7,總體計畫的問題 3/3,一個總體計畫進行時需要下列資訊： 在整個規劃時間長度內(包含T個期間)的每個期間 t 對應的需求預測 Ft 。 生產成本，例如： 每單位產品所需要的人力或機器小時。 存貨持有成本($/unit/period)。 缺貨或預收(待補)訂單的成本($/unit/period)。 物料成本($/unit)。 規劃的限制，例如
4、：,人力成本，有正常時間成本($/hour) 和加班時間成本($/hour)。 外包生產成本($/unit或$/hour)。 改變產能的成本，例如聘用解僱勞 工成本($/每人)和增加或減少機器產 能的成本($/machine)。,加班減班的限制。 聘用解僱的限制。 可用資源的限制(包括人力小 時、機器小時、物料等)。 缺貨或預收訂單水準的限制。,5-8,供給與需求的管理 1/2,總體計畫是在利潤最大化或成本最小化的目標下，考量相關的限制條件，規劃供給與需求平衡的問題。,5-9,供給與需求的管理 2/2,利用產能、存貨、外包和預收訂單等方式,從供給面,利用短期的價格折扣和促銷改變需求型態,從需求
5、面,有些產品在各期間會有顯著的需求差異，例如季節性的因素。這種在各期間需求型態的改變會引起供應鏈上的一些問題。 例如在需求旺季時高度缺貨而在需求淡季時過多存貨。面對這種可預測性的變異性(predictable variability)需求時，總體計畫可以從下列兩方面來處理：,5-10,克服需求變動的方法,5-11,總體計畫的策略,有關總體計畫可以採用的策略有下列三種：,追隨策略(Chase Strategy),平準策略(Level Strategy),混合策略(Mixed strategy),5-12,總體計畫的規劃技術,總體計畫的目標是在滿足需求的前提下，將利潤最大化，但是必須面對許多限制，
6、如物料供給、產能限制或人力水準等。 因此需要有效的數學規劃工具來處理此類問題，例如試算表法、線性規劃、運輸模型、模擬法等。,5-13,試算表法(spreadsheet)範例5.1,一金牌啤酒工廠之每個月正常生產產能為2,200桶，年初存貨尚有1,000桶，其年度需求及各項成品如表5.1試算表所示。在未來的12個月內金牌啤酒公司要如何進行其總體生產計畫以面對市場變動的需求呢？ 假設金牌啤酒公司不允許有欠貨後再補(backorder)的情形。如果每個月均以其正常產能生產，則我們可以得到表5.1的結果。期末存貨的量是以下列公式來計算：,期末存貨期初存貨生產需求,5-14,表 5.1 金牌啤酒公司平準
7、化總體計畫之試算式(不允許缺貨),5-15,平準化生產策略,5-16,表 5.2 金牌啤酒公司平準化總體計畫之試算式(允許缺貨),5-17,表 5.3 追隨需求策略,5-18,表 5.4 替代的總體計畫評估試算表,5-19,線性規劃技術範例5.2,線性規劃法 新雷博公司是一家園藝工具製造廠商，市場對於園藝工具的需求是有季節性的，因為春天時人們會在花園裡栽種植物。 因此新雷博公司在作總體計畫時必須考量到季節性的需求型態，而管理者決定利用一些方式來處理，包含：在需求旺季或淡季時可增減員工、部分外包、在需求淡季時生產庫存，並可有先預收訂單再後補貨的方式。,5-20,範例5.2,新雷博公司預測未來六個
8、月市場對於園藝工具的需求如表5.5。,表 5.5 未來六個月園藝工具的需求預測,5-21,範例5.2,新雷博公司以每個產品40元賣給零售商，假設在一月初園藝工具的存貨為1,000個。 且最初公司的員工人數為80人，公司目前每個月為20個工作天，每位員工每天的基本工時是8小時，其餘為加班時間，而基於勞工法規規定，每個月每位員工的加班時間不得超過10小時。,5-22,範例5.2,總體計畫主要決定公司的人力規模、員工的工作時數(加班情況)、外包量等，也就是機器產能並不會限制生產的作業。規劃時考慮的相關成本如表5.6。,表 5.6 NRI Company 的相關成本,5-23,範例5.2,目前新雷博公
9、司對於外包數量、存貨或缺貨數量並沒有限制，缺貨可以由接下來的月份進行生產補貨。每月的存貨在月底計算。 公司的主管是在新雷博公司於6月底至少有500單位的庫存下，決定最佳的總體計畫(也就是說在6月底沒有缺貨且至少有500單位的庫存)。 最佳的總體計畫是指在6個月的規劃期間內，能滿足所有的需求亦即有高水準的客戶服務，求取總成本最小的方案。,5-24,範例5.2,決策變數(Decision Variables) Wt=t月份的人力規模，t=1,6 Ht=在t月份初時的僱用員工數，t=1,6 Lt=在t月份初時的解聘員工數，t=1,6 Pt=在t月份之生產單位數，t=1,6 It=在t月份底的缺貨量，
10、t=1,6 St=在t月份底的缺貨量，t=1,6 Ct=在t月份的外包數量，t=1,6 Ot=在t月份的加班時間，t=1,6,5-25,目標函數(Objective Function) 1/6,員工的正常時間工時薪資是每月$640($4每小時*8小時每天*20天每月)。 因為Wt是在期間t的員工人數，所以在規劃期間內的正常時間工時成本表示如下：,正常時間工時成本,5-26,目標函數(Objective Function) 2/6,加班成本每小時是$6，並且Ot代表期間t的加班時數，所以在規劃間內的加班成本可以表示如下：,加班成本,5-27,目標函數(Objective Function) 3/
11、6,聘用一位員工的成本是$300，而解僱一位員工的成本是$500。 Ht和Lt分別代表在期間 t 的聘用和解僱人數，因此規劃期間內的聘用和解僱成本如下：,聘用和解僱成本,5-28,目標函數(Objective Function) 4/6,每單位存貨每月持有成本是$2，而缺貨成本是每單位每月$5。 It和St分別代表在期間 t 的存貨和缺貨單位數，因此在規劃內的存貨持有成本和缺貨成本如下：,存貨持有成本和缺貨成本,5-29,目標函數(Objective Function) 5/6,每單位的物料成本是$10，而每單位的外包成本是$30。 Pt代表在期間 t 製造的產品數量，而Ct代表在期間 t 的
12、外包數量，因此在規劃期間內的物料成本和外包成本可表示如下：,物料成本和外包成本,5-30,目標函數(Objective Function) 6/6,上述所有成本的加總，表示如下：,總體計畫在規劃期間內的總成本,NRI Company 公司的總體計畫目標是讓上述的總成本最小化。 而在目標函數裡的決策變數並不是任意值，它受到許多限制，建構總體計畫的下一步是清楚地定義決策變數相關的限制條件。,5-31,限制條件(Constraints) 1/5,在期間 t 的人力規模Wt與期間 t-1 的人力規模Wt-1、期間 t 的聘用人數Ht和期間 t 的解僱人數Lt之間關係可以表示如下：,人力規模、聘用和解僱
13、員工的限制,Wt=Wt-1+HtLt for t=1,6 (5.2),5-32,限制條件(Constraints) 2/5,在每一期間，製造數量不可以超過可用產能，這類的限制條件限制了公司內部可用產能生產的總生產量(可用產能基於可用的人員工作時數，包含正常工作時間和加班時間來決定)。 這項限制條件不包含外包生產，只限制了工廠內部的生產。每位員工每個月正常工作時間的產出為40單位(因為每單位產品需要時間為4小時，160小時每月4小時)，以及每4小時加班時間產生一單位產品的情況下，產能限制的表示如下： (5.3),產能限制,5-33,限制條件(Constraints) 3/5,這項限制是跟每期間期
14、末的庫存量平衡有關。期間t的淨需求是預測需求Dt和前期的缺貨量St-1加總而得。 這個需求總量經由目前生產 (廠內生產量Pt和外包數量Ct)、前期存貨量It-1或是本期缺貨量St來滿足。上述的關係式可以表示如下(這裡範例的存貨起始值I0=1,000；而規劃期間結束時的存貨量必須至少為500單位，即I6500；另外，一開始並沒有缺貨量即S0=0)：,存貨平衡式,It-1+Pt+Ct=Dt+St-1+It-St for t=1,6 (5.4),5-34,限制條件(Constraints) 4/5,這項限制是指必須滿足每個月員工的加班時間不得超過10小時。可使用的加班總小時數之限制表示如下： (5.
15、5),加班限制,5-35,限制條件(Constraints) 5/5,每一個變數都必須大於或等於零，且在第六期間末必須沒有缺貨存在 (滿足未來六個月的預測需求)，亦即S6=0。,其它限制,5-36,表 5.7 NRI Company 公司的總體計畫,5-37,運輸模型法 1/2,Bowman利用作業研究的運輸問題(transportation problem)模式來處理一簡化的總體計畫問題。 Pijk=資源i在週期j被用來生產以滿足週期k的需求量。 Cijk=資源i在週期j被用來產並存放至週期k的邊際生產成本。 Bij=資源i在週期j的可用產能。 Dk=週期k的產品預測需求。 m=製造資源個數
16、。 cR=正常班生產每單位的成本。 co=加班時段生產每單位的成本。 cI=存貨持有一個週期的每單位成本。 T=計畫期間的週期數。 Z=所有週期製造及存貨持有的總成本。,5-38,運輸模型法 2/2,這個問題僅考慮生產成本因素，可以下列模型來表示： subject to,(5.6),(5.7),(5.8),(5.9),5-39,範例5.3 運輸模型法,有一家化學工廠生產兩種不同的化學產品，這兩種產品使用同一個設備來製造，故在同一時間只能生產一種產品。 當產能不能滿足需求時，這座工廠會加班的方式來增加產能。未來四個月的需求預測如表5.8所示：,表 5.8 未來四個月需求預測表,5-40,期初的存
17、貨水準分別是：產品A有36單位，產品B有220單位。而生產每一單位的產品A需要1個機器小時，產品B需要0.4個機器小時。其他相關的成本資料如下： 正常時間每小時作業成本，CR=$10/機器小時 加班時最每小時作業成本，C0=$15/機器小時 存貨持有成本，CI=$4/機器小時/月 假設該化學工廠正常時間為每月160機器小時的產能和加班時間每月40機器小時的產能。試求使總製造成本和存貨持有成本為最小化的總體生產計畫。,5-41,在這個問題中，由於期初有存貨，所以我們可以使用這些存貨來供應前幾期的需求。故我們要先計算淨需求(net demand)，就是預測需求減去期初存貨。這個計算結果列在下表5.
18、9。,5-42,表中的毛需求(gross demand)就是預測需求，而淨需求就是每種產品的毛需求減去其期初存貨。由於有兩種產品，所以必需將它們整合在一起。在整合過程中所用的單位是生產每單位產品所需要的機器小時數。整合需求列在下表的最後一欄。,5-43,表 5.9 毛需求、淨需求及整合需求,5-44,P111,P112,5-45,這個問題的運輸模型以線性計畫表如下： Min Z =CRP111+(cR+cI)P112+(cR+2cI)P113+(cR+3cI)P114 +cOP211+(cO+cI)P212+(cO+2cI)P213+(cO+3cI)P214+ Subject to P111+
19、P112+P113+P114160 P211+P212+P213+P214 40 P322+P323+P324 160 P111+P21164 P112+P212+P322+P422158 ,5-46,在生產計畫期末預留80個機器小時產能，是由管理者依需求所決定的。將前述的運輸模型以線性規劃的方法來解可以得到下表5.11的結果：,5-47,表 5.11 供給與需求平衡計畫,5-48,由前面方法所決定的總體生產計畫可以幫助生管工程師來安排每一個週期所需要的勞動力水準(work-force level)，以決定是否要加班來滿足需求。 對於這四個月的計畫期間之總體生產計畫整理如表5.12所示。而此問
20、題將可進一步運用下面簡便的列表法求解。,5-49,表 5.12 總體生產計畫,5-50,列表法,總體生產計畫在以運輸模型建構之後，除了應用線性規劃的方法來求解，還有另一種方法也可以應用來解這類型的運輸模型，那就是列 表法。,5-51,範例5.4 - 列表法,一清華油漆公司的製造經理想要根據表5.13所列的產能限制，在期初擁有存貨250千加侖，且預計在第四季期末時擁有300千加侖的庫存下，針對如表5.14所示未來四季預估的需求，來決定最適的總體計畫。,5-52,表 5.13 產能限制(以千加侖為單位),表 5.13 產能限制(以千加侖為單位),表 5.14 每季需求(以千加侖為單位),5-53,
21、(根據表5.13)工廠每季加班的最大產能的上限為當季正常班產能的20%。 又每季允許以外包來生產大於需求的產品，以避免在未來發生缺貨的情形，但外包商每一季所能提供的最大產能為每季200千加侖。其他各項相關成本如下所示：,5-54,5-55,總體計畫與主排程的關係,總體計畫(Aggregate Production Planning)是規劃中期的生產規劃，從整體性、產品族的觀點出發，而到了短期的主生產排程，則通常以個別最終產品來規劃。 所以必須將總體計畫中的產品族依時間和數量予以分解(disaggregate)。,5-56,總體計畫的分解(disaggregate),假設一家公司生產三種產品，下
22、表是未來六個月的總體生產計畫。,表 5.16 未來六個月的總體生產計畫,表 5.17 一月份以週為單位的總體計畫(產品族),5-57,表 5.18 一月份A,B,C 三種產品的需求預測和主生產排程,5-58,表 5.19 一月份A,B,C 三種產品每週的存貨水準,5-59,總體計畫在多廠生產配銷 網路中的角色 1/3,過去，總體計畫只著重在企業內部的規劃。 然而總體計畫是供應鏈管理整體規劃優劣的一個重要源頭，它需要供應鏈上的許多相關資訊，且規劃結果對於整體供應鏈有顯著的影響。,5-60,總體計畫在多廠生產配銷 網路中的角色 2/3,例如由供應鏈下游不同成員所共同協同預測出來的未來需求資訊，就是
23、總體計畫很重要的輸入資訊；此外，在進行總體計畫時也需要考量企業外部其他供應鏈成員的許多限制，若是缺少了這些供應鏈上的資訊，則總體計畫所規劃出來的決策可能無法有效運作。 總體計畫的範圍不僅僅是公司內部的規劃，也考量到整體供應鏈上下游間的供給與需求平衡問題。,5-61,總體計畫在多廠生產配銷 網路中的角色 3/3,若擴展範圍來看，理想上供應鏈的每一階段都應該與總體計畫緊密配合，才能使供應鏈整體有最佳的表現，若製造商規劃在某特定的時間區間內增加生產，則供應商、配銷商及倉儲中心必須知道這個規劃並將此變動的影響納入其自身的計畫中。 因此，執行總體計畫的範圍應該盡可能合理的涵蓋到供應鏈中足夠大的範圍。,5
24、-62,總體計畫和銷售與作業計畫(Sales and Operations Planning)的關係 1/2,近幾年來有學者認為總體計畫這個名詞並沒有很清楚的表達出總體計畫所執行的活動，或認為總體計畫涵蓋的範圍較狹隘。 因此提出另一名詞銷售與作業計畫(Sales and Operations Planning, S&OP) 或翻成產銷計畫。 銷售與作業計畫(S&OP)為一整合計畫包含產品、需求、供給和財務的一致性計畫。,5-63,總體計畫和銷售與作業計畫(Sales and Operations Planning)的關係 2/2,銷售與作業計畫包含四個主要組成要素： 新產品計畫(New pro
25、duct planning) 需求計畫(Demand planning) 供給計畫(Supply planning) 財務計畫(Financial planning) 而總體計畫只是其中需求計畫和供給計畫兩者間的平衡計畫。,5-64,策略與企業計畫(Strategic and Business Plan),資料與資訊技術工具(Data and Information Technology Tools),客 戶,管理者檢視 (Senior Management Business Review),著重在人與流程(Focus on People & Process),客 戶,銷售與作業計畫的組成要素示意圖,5-65,銷售與作業計畫的流程,5-66,Q & A,
