供應鏈的綜合計劃課件

供應鏈管理

——戰(zhàn)略、規(guī)劃與運作同濟大學趙晉zj@2013版供應鏈管理

——戰(zhàn)略、規(guī)劃與運作同濟大學趙晉

Ⅲ篇計劃供應鏈的需求和供給Ⅲ篇計劃供應鏈的需求和供給2第八章供應鏈的綜合計劃8.1綜合計劃在供應鏈中的作用公司通過綜合計劃決定在一定時期內理想的產能、生產、轉包、庫存水平、缺貨甚至定價等問題。綜合計劃，顧名思義，就是關于全局綜合性的決策，而不是最小庫存單元的決策。綜合計劃適用于制定大約3~18個月的決策。在這段時間，以最小庫存單位來決定生產水平有點為時過早，而建設一套新的生產設施又有點晚。因而，總體計劃要回答這樣一個問題：“公司怎樣利用其現(xiàn)有的設施？”

第八章供應鏈的綜合計劃8.1綜合計劃在供應鏈中的作用3綜合計劃的主要目標就是識別在特定時期下的以下運作參數(shù)：生產速率勞動力加班量機器產能水平轉包延期交貨需求當期沒有滿足而轉移至未來期交付的需求。現(xiàn)有庫存計劃期內各個時期的庫存持有水平。在理想情況下，供應鏈各部分都應該能夠協(xié)作，以創(chuàng)造最好的績效。綜合計劃的主要目標就是識別在特定時期下的以下運作參數(shù)：48.2綜合計劃的有關問題

總體計劃問題的目的在于滿足需求并使利潤最大化。我們將總體計劃要解決的問題描述如下：（1）為制定總體計劃，公司首先必須明確計劃所覆蓋的期間。計劃期是總體計劃制定出決策的時間，它通常是3~18個月。公司也必須詳細規(guī)定計劃期內每一時期的長度，如星期、月份和季度。（2）為計劃期內的每一個時期制定需求預測。（3）為計劃期內的每一個時期確定生產水平、庫存水平和生產能力水平，以使公司利潤最大化。8.2綜合計劃的有關問題5制訂綜合計劃需要下列信息：每一期t的需求預測Ft（假定計劃期間為T）；生產成本；勞動成本。日常勞動成本（美元/小時）和加班勞動成本；轉包勞動成本（美元/小時或美元/單位）；改變生產能力成本，更具體地，雇傭或解雇工人的成本（美元/工人）和增加或減少機器生產能力的成本（美元/機器）；制訂綜合計劃需要下列信息：6單位產品所需的勞動成本或機器工作小時數(shù)；庫存成本（美元/單位/期間）；庫存缺貨或積壓的成本（美元/單位/期間）；限制性因素（約束）加班時間的限制解雇的限制可利用資本的限制庫存缺貨或積壓的限制供應鏈的綜合計劃課件7這些信息用于制定總體計劃，反過來幫助公司制訂下列決策：正常時間的產量、加班時間的產量和轉包生產的數(shù)量：用來決定工人數(shù)和供應商的購買水平。庫存：用來決定倉庫容量和運營資本的需要量。庫存積壓或庫存缺貨的數(shù)量：用來決定客戶服務水平。雇用或者解雇的工人的數(shù)量：用來處理可能出現(xiàn)的勞資糾紛。機器生產能力的增加或減少：用來決定是否購買新的生產設備。這些信息用于制定總體計劃，反過來幫助公司制訂下列決策：88.3綜合計劃戰(zhàn)略基本權衡產能（正常時間、加班時間和轉包時間）庫存缺貨導致的未結訂單/失去的銷售額在3種成本之間權衡，通?？梢缘玫?種不同的總體計劃戰(zhàn)略。（1）追逐戰(zhàn)略——將生產能力作為杠桿。在這種戰(zhàn)略中，當需求變動時，通過改變機器的生產能力或雇傭勞動力，使生產率和需求率保持一致。追逐戰(zhàn)略使供應鏈庫存水平降低，卻使生產能力和工人人數(shù)變化水平增高。它適用于庫存成本很高而改變生產能力和工人人數(shù)的成本很低的情況。8.3綜合計劃戰(zhàn)略9（2）工人人數(shù)或生產能力的彈性時間戰(zhàn)略——將利用率作為杠桿。在這種情況下，勞動力和生產能力是不變的，然而，工作小時數(shù)卻隨時間而變化，以此來使生產與需求保持一致。這個戰(zhàn)略雖使庫存水平降低，但其生產設備的平均利用率卻比追逐戰(zhàn)略還要低。當庫存成本很高或改變生產能力的代價較小時，適合用這種戰(zhàn)略。（3）水平戰(zhàn)略——將庫存作為杠桿。在這種戰(zhàn)略中，穩(wěn)定的機器生產能力和勞動力人數(shù)保持一個不變的產出率。要么根據未來的需求預測提前建立庫存，要么從旺季轉入淡季時處理積壓產品。當庫存成本和積壓產品成本相對較低時，適合使用這種戰(zhàn)略。（2）工人人數(shù)或生產能力的彈性時間戰(zhàn)略——將利用率作為杠桿。108.4利用線性模型制定綜合計劃8.4.1例題8.1紅番茄公司

RedTomata’s公司的運營主要是將購進的原材料制造成多用途的園藝工具。由于生產線需要的工具和場地是有限定的，RedTomata’s公司的生產能力主要有勞動力人數(shù)決定。公司的產品需求季節(jié)性很強，需求最旺的時間在春季。公司的選擇是，當旺季到來時增加工人，簽訂轉包合同，在淡季建立庫存，將積壓訂單登記入冊，以后再將產品送達顧客。RedTomata’s公司供應鏈副總裁從預測下6個月的需求著手工作（見表8-1）。公司以40美元的單價銷售其工具。1月份的庫存為1000個工具，1月初有80名員工。每個月每條生產線有20個工作日，每個工人每小時收入4美元。每個工人每天工作8小時，其余時間休息。生產線的生產能力主要取決于工人工作總時數(shù)。根據勞動法規(guī)，工人每月加班不能超過10小時。各種成本如表8-2所示。庫存成本在當月庫存結清時才記入。公司目標是：制定出最合理的總體計劃，它將使庫存量在6月底至少為500個單位。由于價格固定，計劃期內利潤最大化和成本最小化是一致的。8.4利用線性模型制定綜合計劃11月份需求預測116002300033200438005220062200表8-1需求預測月份需求預測11600230003320043800522012成本項目成本原材料成本10美元/單位庫存成本2美元/單位/月缺貨或延期交貨的邊際成本5美元/單位/月雇傭或培訓員工的成本300美元/人解雇員工的成本500美元/人需要的勞動時間4小時/單位正常工資4美元/小時加班成本6美元/小時轉包成本300美元/單位表8-2成本信息成本項目成本原材料成本10美元/單位庫存成本2美元/單位/月13案例分析決策變量案例分析14目標函數(shù)將t期的需求記為Dt，Dt的值如表8-1預測所示。目標函數(shù)要將計劃期內的總成本最小化。成本包括以下幾個部分：（1）日常勞動成本：一個工人每月的日常工資是4美元/小時×8小時/天×20天/月=640美元（2）加班時的勞動力成本：（3）雇傭成本：（4）解雇成本：目標函數(shù)15（5）庫存成本：（6）缺貨成本：（7）原材料成本：（8）轉包成本：從而，計劃期總成本=供應鏈的綜合計劃課件16約束條件（1）工人總數(shù)、雇用工人數(shù)和解雇工人數(shù)之間的約束條件：（2）產能約束

由于每個工人每月在規(guī)定時間能生產40個單位（每單位4小時，如表8-2所示），在加班時間每4小時生產1單位。約束條件17（3）庫存平衡約束：t期的總供給能力為上一期留下來的庫存It-1、當期的產量Pt加上外包產量Ct的總和。t期的凈需求是當前需求Dt與上一期缺貨St-1之和。當然，St-1和It-1至少有一個為0?；蛘咄ㄟ^以前的庫存It-1。如果凈需求小于總供給，則剩下了It，否則，則出現(xiàn)St。（4）加班時間限制的限制條件：（5）其他信息和約束：期初人數(shù)W0=80初始庫存I0=1000初始缺貨S0=0計劃期末庫存I6>=500（3）庫存平衡約束：18采用Excel中的“規(guī)劃求解”軟件包求解該選址模型求解過程：>>>例題8.1求解步驟：步驟1：將已知條件、決策變量、約束條件、目標函數(shù)在Excel的單元格中呈現(xiàn)；步驟2：在Excel中加載一個“規(guī)劃求解”宏（軟件包）；步驟3：采用“規(guī)劃求解”求得最后結果。關鍵點：約束條件在Excel中的表達形式。將等式或不等式中不為0的一端（表達式）置于excel的單元格中。采用Excel中的“規(guī)劃求解”軟件包求解該選址模型19如果假定t期的平均庫存為起始和最終庫存的平均數(shù)，則計劃期的平均庫存為：計劃期的平均周轉時間=平均庫存/產銷率如果假定t期的平均庫存為起始和最終庫存的平均數(shù)，則計劃期的平20根據以上限制條件對目標函數(shù)進行最優(yōu)化處理后，得到計劃的總成本如下：總成本=422275美元，計劃期的平均季節(jié)性庫存=895單位，計劃期的平均周轉時間=0.34個月靈敏度分析：（1）大幅度季節(jié)性波動的需求預測這使得供給和需求保持一致會變得更加困難，結果是或者增加了庫存、或者增加了缺貨和產品延期交付，從而增加了供應鏈的總成本。（2）庫存持有成本從2美元上升到6美元當庫存持有成本增加時，最好的方式是減少庫存量，轉而采取超量產能、延期交付和轉包。根據以上限制條件對目標函數(shù)進行最優(yōu)化處理后，得到計劃的總成本21表8-3紅番茄公司的綜合計劃HtLtWtOtItStCtPt時期雇用數(shù)解雇數(shù)工人數(shù)加班時數(shù)庫存量缺貨量轉包量生產量101565019830025832006501567002583300650950002583400650026702583500650117002583600650500002583表8-3紅番茄公司的綜合計劃HtLtWtOtItStCtP22表8-4大幅需求波動時的綜合計劃HtLtWtOtItStCtPtDt時期雇用數(shù)解雇數(shù)工人數(shù)加班時數(shù)庫存量缺貨量轉包量生產量需求量1015650258300258310002006502167002583300030065095000258338004006500126702583480050065006830258320006006505000025831400成本=432858美元平均季節(jié)性庫存=1075單位平均周轉時間=0.40月表8-4大幅需求波動時的綜合計劃HtLtWtOtItStC23表8-5庫存持有成本上升時的綜合計劃成本=441200美元平均季節(jié)性庫存=558單元平均周轉時間=0.21月HtLtWtOtItStCtPt時期雇用數(shù)解雇數(shù)工人數(shù)加班時數(shù)庫存量缺貨量轉包量生產量10235701667002267200570933002267300570000226740057006714672267500570000226760057050004332267表8-5庫存持有成本上升時的綜合計劃成本=441200美元248.4.2綜合計劃的預測誤差我們可以用安全庫存或安全生產能力來解決總體計劃誤差問題。公司可以用以下一些方法：將加班作為安全生產能力的一種形式；永久性的雇傭額外的工人數(shù)量，以此作為安全生產能力的一種形式；將轉包生產作為安全生產能力的一種形式；修建更多的倉庫、保留更多的庫存，以此作為安全生產的一種形式；從開放市場或現(xiàn)貨市場購買生產能力或產品，以此作為安全生產能力的一種形式。等。選擇哪種方式取決于相應的成本通過雇傭多余的工人來在短期內改變生產能力，這常常是一種好的選擇。然而這種選擇的問題在于成本（貨幣成本或道德成本），因為公司會解聘這些工人。8.4.2綜合計劃的預測誤差258.5信息技術在綜合計劃中的作用綜合計劃是IT應用的最多的供應鏈部分最早的IT供應鏈軟件產品是綜合計劃模塊（或稱工廠計劃、生產計劃、制造計劃）；線性規(guī)劃模型；由于問題的復雜性，IT系統(tǒng)的綜合計劃模塊能為企業(yè)帶來很大的收益。IT可以為綜合計劃帶來的價值解決大型問題的能力；解決復雜問題的能力（通過非線性最優(yōu)化等）；與其他核心IT系統(tǒng)（如庫存或采購）整合的能力。由于綜合計劃問題是如此復雜，所以除了IT之外，通常沒有其他的方法可以得到一個可行的解決方案。8.5信息技術在綜合計劃中的作用268.6實施綜合計劃的實踐（1）超越公司范圍來思考整個供應鏈；供應鏈合作伙伴之間盡可能的加強合作。（2）由于預測經常會出錯，所以要使計劃具有彈性；通過對綜合計劃輸入信息進行敏感性分析，計劃者能在一些可選擇的解決方案中找到一個最佳的方案。（3）當新數(shù)據產生的時候，重新制定綜合計劃；（4）在設備利用率提高時使用總體計劃缺少綜合計劃并不必然是危險的。很多公司僅依照其下游的訂單來決定生產計劃，而沒有建立綜合計劃；但是，當設備的利用率很高時，很可能會出現(xiàn)產能不足的局面，因此此時制定并執(zhí)行一項綜合計劃就顯得很重要了。8.6實施綜合計劃的實踐278.7學習目標小結（1）明確綜合計劃適用的決策類型；綜合計劃最好用來制訂3~18個月時期內的生產能力、生產水平和庫存水平等決策。在生產能力有限、供貨期很長的情況下，制訂綜合計劃尤其重要。（2）理解綜合計劃在供應鏈活動中的重要性；綜合計劃既影響到客戶，又影響到供應商，因此它必須貫穿整個供應鏈、在與上下游進行合作的基礎上來制訂。（3）描述制定綜合計劃所需要的信息；（4）解釋管理者為制訂綜合計劃所作的基本權衡；（5）利用Excel軟件計算并解決綜合計劃問題。8.7學習目標小結288.8案例：特殊包裝材料公司>>>案例與分析8.8案例：特殊包裝材料公司29TheendTheend30供應鏈管理

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Ⅲ篇計劃供應鏈的需求和供給Ⅲ篇計劃供應鏈的需求和供給32第八章供應鏈的綜合計劃8.1綜合計劃在供應鏈中的作用公司通過綜合計劃決定在一定時期內理想的產能、生產、轉包、庫存水平、缺貨甚至定價等問題。綜合計劃，顧名思義，就是關于全局綜合性的決策，而不是最小庫存單元的決策。綜合計劃適用于制定大約3~18個月的決策。在這段時間，以最小庫存單位來決定生產水平有點為時過早，而建設一套新的生產設施又有點晚。因而，總體計劃要回答這樣一個問題：“公司怎樣利用其現(xiàn)有的設施？”

第八章供應鏈的綜合計劃8.1綜合計劃在供應鏈中的作用33綜合計劃的主要目標就是識別在特定時期下的以下運作參數(shù)：生產速率勞動力加班量機器產能水平轉包延期交貨需求當期沒有滿足而轉移至未來期交付的需求?，F(xiàn)有庫存計劃期內各個時期的庫存持有水平。在理想情況下，供應鏈各部分都應該能夠協(xié)作，以創(chuàng)造最好的績效。綜合計劃的主要目標就是識別在特定時期下的以下運作參數(shù)：348.2綜合計劃的有關問題

總體計劃問題的目的在于滿足需求并使利潤最大化。我們將總體計劃要解決的問題描述如下：（1）為制定總體計劃，公司首先必須明確計劃所覆蓋的期間。計劃期是總體計劃制定出決策的時間，它通常是3~18個月。公司也必須詳細規(guī)定計劃期內每一時期的長度，如星期、月份和季度。（2）為計劃期內的每一個時期制定需求預測。（3）為計劃期內的每一個時期確定生產水平、庫存水平和生產能力水平，以使公司利潤最大化。8.2綜合計劃的有關問題35制訂綜合計劃需要下列信息：每一期t的需求預測Ft（假定計劃期間為T）；生產成本；勞動成本。日常勞動成本（美元/小時）和加班勞動成本；轉包勞動成本（美元/小時或美元/單位）；改變生產能力成本，更具體地，雇傭或解雇工人的成本（美元/工人）和增加或減少機器生產能力的成本（美元/機器）；制訂綜合計劃需要下列信息：36單位產品所需的勞動成本或機器工作小時數(shù)；庫存成本（美元/單位/期間）；庫存缺貨或積壓的成本（美元/單位/期間）；限制性因素（約束）加班時間的限制解雇的限制可利用資本的限制庫存缺貨或積壓的限制供應鏈的綜合計劃課件37這些信息用于制定總體計劃，反過來幫助公司制訂下列決策：正常時間的產量、加班時間的產量和轉包生產的數(shù)量：用來決定工人數(shù)和供應商的購買水平。庫存：用來決定倉庫容量和運營資本的需要量。庫存積壓或庫存缺貨的數(shù)量：用來決定客戶服務水平。雇用或者解雇的工人的數(shù)量：用來處理可能出現(xiàn)的勞資糾紛。機器生產能力的增加或減少：用來決定是否購買新的生產設備。這些信息用于制定總體計劃，反過來幫助公司制訂下列決策：388.3綜合計劃戰(zhàn)略基本權衡產能（正常時間、加班時間和轉包時間）庫存缺貨導致的未結訂單/失去的銷售額在3種成本之間權衡，通?？梢缘玫?種不同的總體計劃戰(zhàn)略。（1）追逐戰(zhàn)略——將生產能力作為杠桿。在這種戰(zhàn)略中，當需求變動時，通過改變機器的生產能力或雇傭勞動力，使生產率和需求率保持一致。追逐戰(zhàn)略使供應鏈庫存水平降低，卻使生產能力和工人人數(shù)變化水平增高。它適用于庫存成本很高而改變生產能力和工人人數(shù)的成本很低的情況。8.3綜合計劃戰(zhàn)略39（2）工人人數(shù)或生產能力的彈性時間戰(zhàn)略——將利用率作為杠桿。在這種情況下，勞動力和生產能力是不變的，然而，工作小時數(shù)卻隨時間而變化，以此來使生產與需求保持一致。這個戰(zhàn)略雖使庫存水平降低，但其生產設備的平均利用率卻比追逐戰(zhàn)略還要低。當庫存成本很高或改變生產能力的代價較小時，適合用這種戰(zhàn)略。（3）水平戰(zhàn)略——將庫存作為杠桿。在這種戰(zhàn)略中，穩(wěn)定的機器生產能力和勞動力人數(shù)保持一個不變的產出率。要么根據未來的需求預測提前建立庫存，要么從旺季轉入淡季時處理積壓產品。當庫存成本和積壓產品成本相對較低時，適合使用這種戰(zhàn)略。（2）工人人數(shù)或生產能力的彈性時間戰(zhàn)略——將利用率作為杠桿。408.4利用線性模型制定綜合計劃8.4.1例題8.1紅番茄公司

RedTomata’s公司的運營主要是將購進的原材料制造成多用途的園藝工具。由于生產線需要的工具和場地是有限定的，RedTomata’s公司的生產能力主要有勞動力人數(shù)決定。公司的產品需求季節(jié)性很強，需求最旺的時間在春季。公司的選擇是，當旺季到來時增加工人，簽訂轉包合同，在淡季建立庫存，將積壓訂單登記入冊，以后再將產品送達顧客。RedTomata’s公司供應鏈副總裁從預測下6個月的需求著手工作（見表8-1）。公司以40美元的單價銷售其工具。1月份的庫存為1000個工具，1月初有80名員工。每個月每條生產線有20個工作日，每個工人每小時收入4美元。每個工人每天工作8小時，其余時間休息。生產線的生產能力主要取決于工人工作總時數(shù)。根據勞動法規(guī)，工人每月加班不能超過10小時。各種成本如表8-2所示。庫存成本在當月庫存結清時才記入。公司目標是：制定出最合理的總體計劃，它將使庫存量在6月底至少為500個單位。由于價格固定，計劃期內利潤最大化和成本最小化是一致的。8.4利用線性模型制定綜合計劃41月份需求預測116002300033200438005220062200表8-1需求預測月份需求預測11600230003320043800522042成本項目成本原材料成本10美元/單位庫存成本2美元/單位/月缺貨或延期交貨的邊際成本5美元/單位/月雇傭或培訓員工的成本300美元/人解雇員工的成本500美元/人需要的勞動時間4小時/單位正常工資4美元/小時加班成本6美元/小時轉包成本300美元/單位表8-2成本信息成本項目成本原材料成本10美元/單位庫存成本2美元/單位/月43案例分析決策變量案例分析44目標函數(shù)將t期的需求記為Dt，Dt的值如表8-1預測所示。目標函數(shù)要將計劃期內的總成本最小化。成本包括以下幾個部分：（1）日常勞動成本：一個工人每月的日常工資是4美元/小時×8小時/天×20天/月=640美元（2）加班時的勞動力成本：（3）雇傭成本：（4）解雇成本：目標函數(shù)45（5）庫存成本：（6）缺貨成本：（7）原材料成本：（8）轉包成本：從而，計劃期總成本=供應鏈的綜合計劃課件46約束條件（1）工人總數(shù)、雇用工人數(shù)和解雇工人數(shù)之間的約束條件：（2）產能約束

由于每個工人每月在規(guī)定時間能生產40個單位（每單位4小時，如表8-2所示），在加班時間每4小時生產1單位。約束條件47（3）庫存平衡約束：t期的總供給能力為上一期留下來的庫存It-1、當期的產量Pt加上外包產量Ct的總和。t期的凈需求是當前需求Dt與上一期缺貨St-1之和。當然，St-1和It-1至少有一個為0?；蛘咄ㄟ^以前的庫存It-1。如果凈需求小于總供給，則剩下了It，否則，則出現(xiàn)St。（4）加班時間限制的限制條件：（5）其他信息和約束：期初人數(shù)W0=80初始庫存I0=1000初始缺貨S0=0計劃期末庫存I6>=500（3）庫存平衡約束：48采用Excel中的“規(guī)劃求解”軟件包求解該選址模型求解過程：>>>例題8.1求解步驟：步驟1：將已知條件、決策變量、約束條件、目標函數(shù)在Excel的單元格中呈現(xiàn)；步驟2：在Excel中加載一個“規(guī)劃求解”宏（軟件包）；步驟3：采用“規(guī)劃求解”求得最后結果。關鍵點：約束條件在Excel中的表達形式。將等式或不等式中不為0的一端（表達式）置于excel的單元格中。采用Excel中的“規(guī)劃求解”軟件包求解該選址模型49如果假定t期的平均庫存為起始和最終庫存的平均數(shù)，則計劃期的平均庫存為：計劃期的平均周轉時間=平均庫存/產銷率如果假定t期的平均庫存為起始和最終庫存的平均數(shù)，則計劃期的平50根據以上限制條件對目標函數(shù)進行最優(yōu)化處理后，得到計劃的總成本如下：總成本=422275美元，計劃期的平均季節(jié)性庫存=895單位，計劃期的平均周轉時間=0.34個月靈敏度分析：（1）大幅度季節(jié)性波動的需求預測這使得供給和需求保持一致會變得更加困難，結果是或者增加了庫存、或者增加了缺貨和產品延期交付，從而增加了供應鏈的總成本。（2）庫存持有成本從2美元上升到6美元當庫存持有成本增加時，最好的方式是減少庫存量，轉而采取超量產能、延期交付和轉包。根據以上限制條件對目標函數(shù)進行最優(yōu)化處理后，得到計劃的總成本51表8-3紅番茄公司的綜合計劃HtLtWtOtItStCtPt時期雇用數(shù)解雇數(shù)工人數(shù)加班時數(shù)庫存量缺貨量轉包量生產量101565019830025832006501567002583300650950002583400650026702583500650117002583600650500002583表8-3紅番茄公司的綜合計劃HtLtWtOtItStCtP52表8-4大幅需求波動時的綜合計劃HtLtWtOtItStCtPtDt時期雇用數(shù)解雇數(shù)工人數(shù)加班時數(shù)庫存量缺貨量轉包量生產量需求量1015650258300258310002006502167002583300030065095000258338004006500126702583480050065006830258320006006505000025831400成本=432858美元平均季節(jié)性庫存=1075單位平均周轉時間=0.40月表8-4大幅需求波動時的綜合計劃HtLtWtOtItStC53表8-5庫存持有成本上升時的綜合計劃成本=441200美元平均季節(jié)性庫存=558單元平均周轉時間=0.21月HtLtWtOtItStCtPt時期雇用數(shù)解雇數(shù)工人數(shù)加班時數(shù)庫存量缺貨量轉包量生產量102357016670022672005709330022673005700002267400570067146722675005700002267