2024 Chp11 库存与生产计划管理 PDF

第11章 库存与生产 计划管理 目录 ◼ 1. 库存管理  需求预测  经济订货批量 ◼ 2. 批量问题和生产计划 ◼ 3. MRP和JIT系统 2024/11/27 1  第二节 批量问题与生产计划 一、经济生产批量  EOQ假设库存补充瞬时发生（瞬间从 0 补充到订货量）；  但如果不是依靠一...

第11章 库存与生产 计划管理 目录 ◼ 1. 库存管理  需求预测  经济订货批量 ◼ 2. 批量问题和生产计划 ◼ 3. MRP和JIT系统 2024/11/27 1  第二节 批量问题与生产计划 一、经济生产批量  EOQ假设库存补充瞬时发生（瞬间从 0 补充到订货量）；  但如果不是依靠一次性订货，而是通过生产获得产品，那 么库存的补充就需要时间。  假设生产率为 P 件/单位时间（P 应该大于需求率 D，否 则永远缺货）  从库存为 0 开始生产时，一边生产一边满足需求，则库 存积累的速率为 P – D。 2024/11/27 2   当库存补充到最高水平时，可停止生产，通过消耗库存而 满足需求，则库存水平变化如图： P–D –D  启动一次生产，就发生一次生产准备成本，而持有库存又 要支付保存成本，因此类似有一个最佳生产量，称为经济 生产批量。  批量现象表明：应该在适当的时间生产适当数量的产品， 从而形成生产计划。 2024/11/27 3 二、生产计划 （一）生产计划的体系结构  对于需求稳定的简单产品，经济生产批量或EOQ模型足以 解决计划问题，但实际并非如此。 ◼ 产品可能很复杂、同类品种也分不同规格，需求也并不 总是稳定的； ◼ 不同管理层关心的问题不同：高层管理者更关注总体生 产，车间管理者更关注具体零部件的生产。  现实中往往使用分层计划体系。 2024/11/27 4  长期资源规划-战略层 综合生产计划-战术层 成品完工计划 需求管理 主生产计划 能力计划 分销计划 物料需求计划 车间调度计划-运作层 计划偏离、校正与反馈控制  战略层解决新产品开发、资源计划、市场开发等企业在未 来5-10年或更长时期的战略性问题。  生产计划管理，开始于综合生产计划层。 2024/11/27 5 （二）综合生产计划  综合生产计划制定未来 0.5年到 2 年内，每个月或者每 个季度的“综合产品”的产量计划。 ◼ 特点：围绕一个抽象的“综合产品”展开。  设想一个汽车制造商，生产X50系列的小轿车，分为运动 型、舒适型、豪华型、旗舰型四种型号。  厂商基于一种X50基本车型，生产上述四种具体型号的成 品汽车，这个基本车型称为“综合产品”。 综合计划：不具体制定每个型号的产量计划，而只以X50 基本车型为“综合产品”制定产量计划。 2024/11/27 6 （三）主生产计划  主生产计划基于综合生产计划进一步细化。 一方面细化时间粒度，具体到 0.5年内每个星期甚 至每天的工作量； 另一方面，更多考虑实际生产和市场信息，具体化 到产品品种。例如，确定X50系列每种型号：基本 型、舒适性、豪华型、旗舰型各自具体的产量。 主生产计划：将生产任务具体下达到各成品车间。 2024/11/27 7 （四）物料需求计划  成品生产任务（主生产计划）分解为具体的原材料、 零部件，并确定它们每天甚至每小时的产量，从而使 生产计划可下达到所有车间启动生产，就是物料需求 计划（material requirement planning，MRP）。 MRP：继续分解成原材料、零部件，从而将生产计 划任务下达到所有车间。 思考：与主生产计划比较，有何不同？ 2024/11/27 8 （五）车间调度计划  某车间要加工A、B两种零件，MRP只是告诉该车间在哪 一天各自完成多少量。但是，至于A、B 的生产顺序， 需要车间调度计划来解决。 车间调度计划：将各车间的生产任务，进一步细化 落实到具体的加工中心、工位，确定每件或每批次 产品的交货期而制定的生产计划。 2024/11/27 9 关于生产顺序问题  假设车间首先生产产品A，然后需要30分钟才能调试好 生产线而切换到生产产品B；而若先生产B，则只需5分 钟就能调整生产线切换到A。先生产哪个产品？ ◼ 按照B→A的顺序是最经济的。  假设这两种产品都超出了正常工作时间而需要延期完 成，但B的延期惩罚比A小，先生产哪个产品？ ◼ 按照A → B 的顺序又可能是最经济的。  总之，要找一个最优车间调度方案，最底层的生产单 元就按照这个最优调度方案开始生产。 2024/11/27 10 （六）生产计划滚动  在实际中，需求预测会有误差、订单可能出现变化、 生产过程也可能出现偏离，这就需要不断考察计划的 实际执行情况以及实际市场、生产的变化，修正原有 计划而形成新的生产计划。  每隔一段时间重复这一操作，从而使生产计划体系具 有应对未来变化和对偏离的自我修正能力，这就是生 产计划滚动。 2024/11/27 11  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 初始计划： 执行期 准备期 展望期 第一次计划滚动： 执行期 准备期 展望期 第二次计划滚动： 执行期 准备期 展望期 第三次计划滚动： 执行期 准备期 展望期 ◼ 计划滚动的基本思路就是“得陇望蜀”：  当前计划在执行时，要预计未来变化，做好应对计划 偏离的准备。  执行期结束，马上评估偏离，修正旧计划而形成新的 执行期计划，如此一直往复循环。 2024/11/27 12  第三节 MRP和JIT系统 两种生产系统类型： 备货生产（make-to-stock，MTS） 按单生产（make-to-order，MTO）  备货型生产：根据需求预测，生产并储备产品库存，等待 顾客购买，称为推式生产（push）。 ◼ 优点：能瞬间满足顾客需求。 ◼ 缺点：需要付出库存管理成本；若需求预测不准确，则 会造成生产过剩或不足。 2024/11/27 13   按订单生产：拿到顾客订单之后才根据订单需求开始生产， 称为拉式生产（pull）； ◼ 优点：生产的产品一般都能卖出去而不会过剩。 ◼ 缺点：顾客需要等待一段时间，若顾客不耐烦等待，则 可能失去订单。 成品库存 MTS： 工序1 工序2 工序3 订单 MTO： 工序1 工序2 工序3 产品 零部件 原材料 2024/11/27 14  华为重磅消息！ 4月20日，华为宣布实现自主可控的MetaERP研发，并完成对旧ERP系统的替换。 华为创始人任正非曾表示，“今年4月份我们的MetaERP将会宣誓，完全用自己的操 作系统、数据库、编译器和语言……做出了自己的管理系统MetaERP软件”。 2019年5月16日，美国把华为加入实体清单后，供应商在几天内就通知对华为断供 停服，但旧有ERP系统作为华为公司的中枢神经，支撑了华为公司每年数千亿产值的 业务，一旦出问题，基本业务运转就会瘫痪，打击不亚于从现代社会一夜间回退到 农耕时代。为了不让管理退步，同时一并解决旧有ERP系统灵活性差、业务需求响应 慢、智能体验差的问题，唯一出路只能是自研。” 华为董事、质量与流程IT部总裁陶景文表示：“面对包含ERP在内等企业作业和管 理核心系统的断供停服，我们不仅能造得出来，还换得了，用得好，现在终于可以 宣布，我们已经突破了封锁，我们活了下来！” 2024/11/27 https://haokan.baidu.com/v?pd=wisenatural&vid=11815039627784491995  一、MRP——推式生产计划 （一）产品物料清单（bill of material，BOM）  物料需求计划（material requirement planning， MRP ） 将 成 品 需 求 通 过 产 品 物 料 清 单 （ bill of material，BOM）分解为原材料、零部件的生产或 采购计划，并下达给各生产单位启动生产。  到了MRP这一层，生产计划才能开始执行。 2024/11/27 16   产品物料清单，就是以树状分层结构将产品分解 为部件、零件直至原材料。  对上述每个子系统继续细分，就可以得到最终所 需 要 的 零 部 件 或 者 原 材 料 的 物 料 清 单 （ bill of material，BOM） ： 2024/11/27 17  层 单 每台 制造 生产 物料名称 代码 父节点 次 位 件数 类型 周期 汽车 10000 1 - 台 1 自制 2周 车身 11000 2 10000 台 1 自制 1周 车体骨架 11100 3 11000 件 1 自制 1周 发动机罩 11200 3 11000 件 1 自制 0.5周 行李箱盖 11300 3 11000 件 1 自制 0.5周 车门总成 11400 3 11300 件 4 自制 1周 车门外板 11401 4 11300 件 1 外包 0.5周 … … … … … … … … 底盘 12000 2 10000 件 1 自制 2周 发动机 13000 2 10000 件 1 外购 3周 电气系统 14000 2 10000 件 1 自制 2周 2024/11/27 18   产品BOM结构可简示如下， 生产一件 P 需 3 件A 产品P (1, 3) 而生产A 需要 2 天 COM_A (3, 2) COM_B (1, 4) A1 (4, 3) A2 (1, 1) A3 (2, 1) B1 (1, 2) B2 (2, 2)  第一个数字表示生产单件父节点的产品所需要的 该节点上的零部件数；  第二个数字表示该零部件的生产周期或生产提前 期，即从开始生产到生产完成所需要的时间。 2024/11/27 19 （二）物料需求计划——MRP计划方法  物 料 需 求 计 划 （ material requirement planning ， MRP）的基本思路：从成品主生产计划开始，逆 工艺路线，从成品向下逐层分解，直到得到各零 部件以及外购原材料的生产和采购计划。  给定主生产计划：在第10周交付100件产品P，请 确定各零部件的MRP计划？ 2024/11/27 20 ◼ 首先，产品P生产提前期为3周，因此产品P必须在第 10 – 3 = 7 周开始生产。 ◼ 产品P由3个部件COM_A和1个COM_B组成，生产提前期 分别是2周和4周，那么COM_A显然应该在第7 – 2 = 5 周开始，共生产 100×3 = 300 件； ◼ COM_B应在第 7 – 4 = 3 周生产 100×1 = 100 件。 2024/11/27 21 ◼ 练习其他所有产品的生产计划。 产品 产品P COM_A A1 A2 A3 COM_B B1 B2 产量 100 300 1200 300 600 100 100 200 开始周 7 5 2 4 4 3 1 1 2024/11/27 22   1980年代，IBM公司在MRP的基础上，增加了财务 会计管理职能，实现了生产、库存、采购、销售、 财务和成本子系统的信息集成。  这一新的 系统仍然简称 为MRP，但其全名 修改为 “ 制 造 资 源 计 划 ” （ Manufacturing Resource Planning，MRP）。  为了与第一代MRP相区别，一般简称为MRPII。 2024/11/27 23   MRP适合产品结构较为复杂，但需求不确定因素较 低的离散制造装配型生产环境  因需求预测较准确，故能以计划推动方式提前生产 产品维持适当批量的库存，以满足顾客需求。  若需求波动较大就不太合适：可能生产过剩，也可 能发生缺货。  解决办法：尽量推迟成品的生产并尽量缩短成品生 产提前期，直到确实已经拿到顾客订单因而彻底敲 定了成品需求之后再开始按订单生产，这种以订单 拉动而开始的生产称为拉式生产。 JIT 2024/11/27 24  二、准时制生产（拉式生产）——JIT （一）JIT基本概念 ◼ 准时制（just in time，JIT）生产，最早由丰田喜一郎构 思于1930年代，之后由丰田汽车公司的丰田英二和大野 耐一于1970年代完全实现，也称丰田生产方式（Toyota production system，TPS）。  准时制：产品线各环节将必要的产品（原材料、 零部件或成品），以必要的数量和完美的质量， 在正确的时间送往正确的地点。  JIT生产是等顾客需求到达才开始，因此是需求拉动的生产方式。 2024/11/27 25 ◼ 根据JIT的要求，若实际需求还未发生，订单还未到 达，就不应做任何生产；否则，就是浪费。 JIT定义的7大浪费 在JIT方式下，“超额与提前 完成任务”并不是什么好事， 库存积压 过度生产 因为会造成库存积压，抬高 资金成本，降低企业盈利能 废品和次品 力，与JIT的目标相悖。 多余的操作和搬运 故障和有害操作 若企业达到了理想的JIT，则 等待 其 理 论 库 存就 应 是 0 ， 因 此 多余的产品功能 JIT又称为“零库存”管理。 2024/11/27 26 ◼ 要实现“准时”，JIT系统就必须做到快速响应，尽 量缩短生产周期。为此，要遵循下述思想：  （1）无情消除一切浪费：凡是不增加顾客价值的活动 都是无效和浪费的。  （2）不断改进，不断完善，追求尽善尽美。  （3）把调动人的积极性和创造性放在首位，推行“以 人为中心”的管理。 2024/11/27 27 ◼ JIT vs. MRP  计算逻辑相同 ◼ JIT和MRP在做计划分解时，都要用到 MRP的物料清单 （BOM）分解和逆工艺路线的产量和时间计算。  管理逻辑不同 JIT基于 实际订 单进行 计划分 解，而MRP是根 据 需求预测进行计划分解。 2024/11/27 28 （二）JIT生产的实现方式——看板管理  看板管理（Kanban）是准时制生产系统的基本管 理方法。  JIT生产指令是从最下游的成品节点向上游节点下 达的。 ◼ 将产品从成品需求端分解，逐层传递到零部件、原材料 等上游生产节点而启动生产。 2024/11/27 30 ◼ 看板管理原理  首先，合理布置设备，使零部件在加工过程中有明确 固定的路线；  其次，合理布置工作地，使在制品（半成品）与零部 件存放在工作地旁边（库存可视化），而不是放在仓 库；  最后，每个加工中心有两个存放地：入口和出口存放 地。  使用两种看板：搬运看板和生产看板。 2024/11/27 31   搬运看板：在上道工序出口与下道工序入口之间往返 运动，指出某批零件的生产者（出口存放号），以及 应该搬运到的目的工作地（入口存放号）。  生产看板：在工作地和出口存放处往返运动，规定生 产内容，以及规定生产出来的零部件在出口存放地的 存放点（与下道工序对应）。 入口 加工 出口 入口 出口 装配线 存放地 中心 存放地 存放地 存放地 生产看板 搬运看板 2024/11/27 32 ◼ JIT 生产开始于终点工序：  第一步，装配线（下道工序）根据需求给加工中心（ 上道工序）发送一个生产看板和一个搬运容器（内含 搬运看板），放在上道工序出口存储区，提出需要生 产什么零件。 2024/11/27 33   第二步，上道工序工人实时检查并发现生产看板，就 按要求生产，并将完成的零件放在生产容器中，等待 移到搬运容器，以便运送至下道工序的入口存放地； 而生产看板则回收到指定收集箱。 2024/11/27 34   第三步，上道工序工人将零件连同搬运看板从生产容 器放进搬运容器（生产量和搬运量可能并不相等）， 传送到下道工序的入口存放地。 2024/11/27 35   第四步，装配线工人取走存储区零件，放入新的生产 看板， 告诉上道工序继续下一批零件的生产；加工中 心工人取出新的生产看板，在容器中装满零件，放入 搬运看板，继续循环。 ◼ 看板系统的核心原则就是“看板为王”：无看板， 不搬运；无看板，不生产。  由于其生产指令完全由需求驱动，生产计划能在当月 内随时调整，因此在制品的计划数量与实际消耗误差 小，而产成品又能及时销售出去，所以可大幅降低库 存储备。 2024/11/27 36 （三）JIT系统的生产批量与看板数量  当达到理想状态时，生产准备时间可以忽略，对 应的生产准备成本也接近于0，此时即可多频次小 批量启动生产，达到接近零库存的目标——但是 在现实中，JIT系统或多或少都会有一定库存。 考虑单看板系统（生产看板也同时作搬运看板）： 每批产出的产品直接装在生产容器（也当作搬运 容器）中完整地交付给下道工序；并且，每次的 生产批量就等于容器的容量，记为 a ；此时，看 板数量就决定了库存量。 2024/11/27 37   设单位时间需求量为 D，上道工序生产 a 件产品 并搬运到下道工序的时间为 L （包括生产准备时 间）；考虑到随机因素的影响，给定安全系数为 S（一般约为10%），则看板数量计算公式为：  其中 k 取不小于下限值的最小整数。 2024/11/27 38 ◼ 例，有一个为装配线提供零件的加工中心，采用单看 板系统，生产/搬运容器容量为 10。  加工中心完成 10 件零件的生产并被搬运到装配线需 要 L = 4 小时，装配线每小时需要 D = 7 个零件组 装成品，若取安全系数 S = 5%，那么生产/搬运看板 数为：  取整可知，所需看板数为 k = 3，即需要设置容 量为10的3个生产/搬运容器。 2024/11/27 39 ◼ JIT看板管理 vs. 生产水平  只有当生产准备成本/时间达到极低程度时，才可 以将合理生产批量设定为生产/搬运容器的容量从 而实现小批量生产*，否则会因反复启动生产线而 发生高额的生产准备成本。 ◼ 并不是说因为实施了JIT的看板管理就能提高生产水平 ，而是因为生产水平提高到一定程度，才使得生产系统 有能力按照JIT的看板管理方式运行。 * 20世纪70年代末，丰田公司胶印工人能在10分钟内完成800吨压力机的换模，而当时美国和德 国的工人分别需要6小时和4小时；三菱重工的工人将镗床的刀具换装时间从过去的24小时降低到 了惊人的2分40秒。 Single-Minute Exchange of Die：一分钟换模——制造过程换装模具追求的目标。 2024/11/27 40 （四）拉式生产系统的适用性  对于顾客定制要求较多、花样较为繁杂的产品， 若在需求实现之前生产，很可能造成库存积压。  拉式生产系统是在获得顾客订单之后才开始成品 的生产，因此对于顾客定制性较多的产品，可考 虑采用拉式生产系统。  但若生产提前期太长，就会造成顾客流失，因此 JIT一般适于按订单装配的定制产品生产线，如汽 车、电子产品等。 2024/11/27 41   对于标准产品，如家电产品、日常消耗品等，其花样 的选择性不大，推式生产就可以满足；  对于大型工程、轮船、重型机械等产品，并不适合采 用JIT的拉式生产，因为不是简单的装配过程，不可能 做到如JIT水平的快速反应；由于太复杂，一般的MRP 系统也不合适；对这类产品，一般采用项目管理，以 项目型制造系统应对。  总的来说，JIT以及MRP能解决部分批量生产、离散制 造-装配类型的生产系统计划问题，但对于单件小批生 产、连续流程型生产系统并不完全适用，还需要借助 其他生产管理方法。 2024/11/27 42 ◼ 本章小结  需求预测与库存批量  生产计划分层体系  不同生产系统类型，其生产计划方法不同； ◼ 按预测制定生产计划，是备货型推式生产，典型的为 MRP系统； ◼ 按实际需求制定生产计划，是拉式按单生产，典型的是 JIT系统；  JIT系统的看板数量。 2024/11/27 43