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课件.ppt

1、1 第九章 生产管理的技术经济分析与优化2学习重点学习重点 通过本章的学习，要求理解生产计划的主要目的，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。方法。39-1 9-1 生产计划的优化生产计划的优化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。作出的统筹安排。生

2、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。4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。5计划过程计划过程短期计划中期计划长期计划三个月两年5

3、年或更长详细程度6 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。7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：生产计划大纲生产计划大纲和产品出产进度计划产品出产进度计划。产品品种指标产品品种指标:计划年度内生产的产品品

4、名和品种数。产品质量指标产品质量指标:企业在计划年度内提高产品质量方面应达到的水平。产量指标产量指标:计划度内应当出产的合格产品的数量。产值指标产值指标: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，以规定企业在等方面应达到的水平。1.1.生产计划大纲生产计划大纲82.2.产品出产进度计划产品出产进度计划 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

5、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。9 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

6、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101、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

7、充的安排。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。11成本最小成本最小/利润最大利润最大最大限度地满足顾客要求最大限度地满足顾客要求最小的库存费用最小的库存费用生产速率的稳定性生产速率的稳定性人员水平变动最小人员水平变动最小设施、设备的充分利用设施、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。12稳妥应变型稳妥应变型 是根据市场需求制定相应的计划，即把预测的市场需是根据市场需求制定

8、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、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。改变库存水平、外协等方式，来适应市场变化。积极进取型积极进取型 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。平衡要求，来达到有效地、低成本地满足需

9、求的目的。13 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：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。14考虑的成本项目考虑的成本项目正常生产成本正常生产成本 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

10、工和制造费用。要包括直接材料、直接人工和制造费用。加班成本加班成本 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。指增加外协，要多支出外协加工费和外协管理费等。库存成本库存成本 包括订货成本和保存成本。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。的原材料库存成本。15 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每一单位计划期内正常生产能力、加班

11、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。量呈线性关系。基本假设：基本假设：计算步骤：计算步骤：将成本、生产能力、需求等数据填入模型表；将成本、生产能力、需求等数据填入模型表；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；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；如果该列仍有未满足的需求如果该列仍有未满足的需求 ，重复第二步；，重复第二步；在其后的各单位计划

12、期重复第二步。在其后的各单位计划期重复第二步。1617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，不允许任务积压不允许任务积压和库存缺货库存缺货。试据此制定出较优的综合生产计划。1819库存成本=0.3元/季度正常生产成本=1.00元加班生产成本=1.5

13、0元外协成本=1.90元1.9020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145090205102450902004003750150200044509011030021多方案图表法多方案图表法 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，可就成本降低

14、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。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。22线性规划法线性规划法 线性规划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

15、究内容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：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仅有两个变量时，可用图解求解;当决策有三个变当决策有三个变量时，可用单纯形法求解等量时，可用单纯形法求解等。23线性规划的应用实例线性规划的应用实例 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

16、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24解解：设变量：设甲生产x1台，乙生产x2台，可得最大利润 50,425023400326004213060max211212121xxxxxxxxxP 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：将不等式变为等式并在x1x2坐标图中作出直线)(450030150)(

17、750060125)(8250302560125)(90001003010060元元元元ADcbMMMM 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。25x205050100100150150200250300350200250300350400 3400321 xx 26004221 xx1251xx1A(0,150)B(100,100)C(125,25)D(125,0)(4)26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

18、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。27线性规划模型的适用性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

19、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.282.2.线性规划单纯形法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：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

20、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。29单纯形法的一般解题步骤可归纳如下：单纯形法的一般解题步骤可归纳如下：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。若基本可行解不存在，即约束条件有矛盾，则问题无解。若基本可行解存在，从初始基本可行解作为起点，根据最优性条件 和可行性条件，引入非基变量取代某一基变量，找出目标函数值更 优的另一基本可行解。按步骤3进行迭代,直到对应检验数满足最优性条件（这时目标函数 值不能再改善），即得到问题的最优解。若迭代过程中发现问题 的目标函数值无界，则终止迭代。30第二节 生产作业计划及优

21、化一、生产作业计划概述生产作业计划概述生产作业计划的基本含义生产作业计划的基本含义 生产作业计划是生产计划的具体执行计划。它是把企业全年的生产任务具体地分配到各车间、工段、班组以至每个工作地和工人，规定他们在月、旬、周、日以至轮班和小时内的具体生产任务，从而保证按品种、质量、数量、期限和成本完成企业的生产任务。生产作业计划的基本任务生产作业计划的基本任务(1)落实生产计划 (2)合理组织生产过程 (3)实现均衡生产 (4)提高经济效益 31生产作业计划的特点：生产作业计划的特点：1）计划期短，生产计划的计划期常常表现为季、月，而生产作业计划详细规定月、旬、日、小时的工作任务；2）计划内容具体，

22、生产计划是全厂的计划，而生产作业计划则把生产任务落实到车间、工段、班组、工人；3）计划单位小，生产计划一般只规定完整产品的生产进度，而生产作业计划则详细规定各零部件，甚至工序的进度安排。32车间生产计划；班组生产作业计划 二、化工生产企业生产作业计划的制定 车间生产计划按不同的生产类型来制定：大量流水生产作业计划 大批量间歇生产作业计划 小批量间歇生产作业计划 33三、作业排序及评价 解决物料在各生产单元的最可能投料和出料时间。基本任务：基本任务：(1)对计划做的工作设定优先权，使工作任务按最有效顺序排列。(2)以可利用和所需的能力为基础，针对具体的设备装置分配相应的任 务及人力。(3)以实施

23、计划目标来分配工作，以使工作能按期完成。(4)对实施过程中出现的问题进行处理，因为这些问题有可能改变已排 序工作的状况，需予以及时解决。(5)周期性对实施过程进行检查，以保证分配的工作如期完成。（一）作业排序的基本概念（一）作业排序的基本概念34（二）排序方案的评价标准为选择出合理、优化的方案，应据一定的评价标准，对方案进行评价。(1)加工对象流程时间；(2)全部完工时间；(3)延迟；(三)优先调度准则(4)在制品库存；(5)总库存；(6)设备利用率(1)先到先处理FCFS准则。(2)最短加工时间SPT准则。(3)最早交货期EDD准则。(4)临界比最小SCR准则。(5)剩余加工时间MWKR准则

24、。(6)剩余工序数MOPNR准则。(7)随机安排RANDOM准则。应根据待加工对象的特点和目标选择恰当的准则。35四、排序优化方法 (一)N个加工对象在一台(套)装置上处理的作业1.应用最短加工时间（SPT）准则；2.应用最早交货期（EDD）准则；3.EDD准则限制条件下应用SPT准则。即首先应用EDD准则，如果能使最大拖期量Dmax=0，再用SPT准则进一步调整。其排序可按如下进行：设在尚未排序的加工对象集合之中，有JH满足下述条件：交货期大于等于各加工时间之和，即。这表示待加工对象放在最后处理也不会延期交货。符合上述条件的所有加工对象厂中，若tHtj，则表示该加工对象JH在不出现延期交货的

25、各加工对象中，其加工时间最长，从而将其排在最后加工。以类似的方式，反复进行筛选和排序。36 例9-6 某企业的一套加化工装置要生产5种不同的精细化工产品，设已就其生产作了初步的排序，如表9-8。试按前面介绍的方法进行优化排序。产品编号J1J2J3J4J5生产时间ti37154交货期di23208614表9-8 单一装置生产初步排序(时间：日)37 解：(1)最大流程时间Fmax=ti=20，与各产品生产的先后无关。按最短加工时间SPT准则，生产顺序应为：J3J1J5J4J2 这种情况下各产品在车间停留的平均时间为最小，但产品J4会延期交 货，最大交货拖期量Dmax=7，如表9-9所示。表9-9

26、 按SPT准则排序(时间：日)排序结果J3J1J5J4J2生产时间ti13457交货期di82314620完工时间Ci1481320拖量期Di00070最大拖量期Dmax=7平均流程时间F=（1/5）(1+4+8+13+20)=9.338(2)如果按EDD准则，可得如表9-10所示的结果，此时Dmax=0，但F=11.6，比按SPT准则排序的Fmax大得多。表9-10 按EDD准则排序(时间：日)排序结果J4J3J5J2J1生产时间ti51473交货期di68142023完工时间Ci56101720拖量期Di00000最大拖量期Dmax=0平均流程时间F=（1/5）(5+6+10+17+20)

27、=11.639(3)如果在EDD准则基础上，应用SPT作为第二评价准则，可先选出产品J1和J2。产品J1交货期 。同时产品J2交货期d2=20,，由于t2=7 t1=3，所以将J2排在最后。再将剩余4个产品以类似方式进行排序，可最终找出使平均流程时间F最小的生产顺序为：J3J4J1J5J2 这时的F=9.8，与只按SPT准则的排序结果相同。本例在EDD准则限制条件下应用SPT准则排序的详细结果列于表9-11。20511iitd20512iitd表9-11 在EDD限制条件下SPT准则的排序(时间：日)排序结果J3J4J1J5J2生产时间ti15347交货期di86231420完工时间Ci169

28、1320拖量期Di00000最大拖量期Dmax=0平均流程时间F=（1/5）(1+6+9+13+20)=9.840(二)N个加工对象在两台(套)装置上的流水型排序 有N个加工对象都需经前、后两台(套)装置或单元操作进行处理。从第一个加工对象在第一台(套)装置处理算起，到最后一个加工对象经第2台(套)装置处理完为止的时间，称为N个加工对象的总加工周期。优化排序的目标就是使该总加工周期最短，减少在制品停放时间。一般可用约翰逊法较方便地解决这类问题。用约翰逊法处理这类问题经以下4个步骤：(1)列出所有待加工对象在两台(套)装置上的加工时间；(2)找出加工时间最小值者，如果同时出现多个最小值，可从中任选一个；(3)如果该最小值只在第1台(套)装置处理过程中，应将相应的加工对象排在前面，反之若最小值在第二台(套)装置上，则排在后面。(4)去除已安排好顺序的待加工对象，在剩余的加工对象中重复步骤(2)和(3)，直到所有的加工对象都安排完为止。41写在最后写在最后成功的基础在于好的学习习惯成功的基础在于好的学习习惯The foundation of success lies in good habits42谢谢大家荣幸这一路，与你同行ItS An Honor To Walk With You All The Way讲师：XXXXXX XX年XX月XX日