企业生产物流均衡优化与控制

作者简介

郭永辉，男，管理学博士，郑州航空工业管理学院副教授，硕士生导师，Arizona State University访问学者。主要研究方向为系统治理、技术创新，先后主持国家自然科学基金等多项课题，在《研究与发展管理》等期刊发表论文40余篇，出版专著2部。

内容简介

"第4章 传统的单厂产能规划 4.1 产能规划基本内容 4.1.1 产能内涵和分类 1. 产能内涵 产能是在特定时间内，制造系统所能完成的总产出。它是企业利用现有的资源，在正常状况下，所能达到的最大产出数量，即生产单位所能生产的负荷的上限。这些生产单位，可以是一座工厂、一条生产物流系统、一个部门、一台设备或一位操作员。制造系统的产能水平会响企业的市场反应速度、成本结构、存货政策、管理型态以及对员工的需求等方面。制造系统的产能水平可用制造系统产出产品的速度来衡量，即单位时间产品产出量或者产出单位产品的生产时间。 企业产能是企业生产过程中许多因素发展变化的结果。无论从长期或短期来看，它不是固定不变的，影响产能的重要因素主要包括： (1)生产中的设备数量和生产面积。现代企业的作业离不开大量的专业化设备和作业场地，设备数量包括现有的全部用于生产的设备：生产面积的数量对于制造企业的能力水平意义重大； (2)生产中的设备效率和人力资源的科技水平与劳动技能的熟练程度。从设备和生产面积看，它们的生产效率从两个方面体现：单台设备或单位平方米在单位时间内的产量定额；单台设备或单位平方米生产单位产品的时间定额。这两个方面效率水平的状况都离不开劳动者的科技水平和劳动技能熟练程度； (3)固定资产工作时间； (4)企业经营管理水平。企业的生产能力是与企业经营管理水平相关的诸因素综合作用的结果。管理的作用就在于从时空上合理地组织协调这些因素的相互关系，使其发挥出最大的综合作用，形成最大的生产能力。 从长期来看，企业产能的增加有赖于资本投资的增加。从短期来看，企业可以透过如员工加班或增加临时工人，以使产出增加。 2. 产能分类 在实践中，产能可分为设计产能（Design capacity）、有效产能和实际产出三种类型。设计产能又称理论产能（Ideal capacity）、实际产能或基本产能，它是设计的作业、制程或设备最大的产出率，是设备不出故障、物料不短缺、不合格品很低等理想状态下的最大产出量；有效产能（Effective capacity）是在特定的产品组合下﹐考虑生产安排和质量因素情况下的最大可能产出。即扣除设备保养、员工休息、产品合格率、生产物流系统平衡等实际状况下可能达到的最高产能；实际产出（Actual output）是指实际的产出率。 3. 三种产能类型间的关系 三种产能类型间的关系如图4-1所示。一般来讲，有效产能往往低于设计产能。此外，由于员工缺班、设备故障、不合格产出、待料等因素的存在，实际产出通常低于有效产能。因此，设计产能＞有效产能＞实际产出。 三种产能类型间的关系可以用生产效率与产能利用率来加以明晰。 因此，在实践中生产管理者或决策者应该优先提高有效产能。在有效产能提高的情况下再追求实际产出的提高，否则即使生产效率高但有效产能太低，而导致无法大幅增加实际产出。 对于制造系统，影响有效产能的因素既有外部因素又有内部因素。外部因素包括产品安全生产法律制度的限制、环境保护法规限制、供应商供货能力等因素。内部因素主要包括设施规划、设备停机时间（Downtime）、产品合格率、设备安装调整时间（Setup time）、投料计划与调度法则。其中，前三种因素是可以测量的，而且包括在一般工厂的能力计划表格中。后两个因素是控制策略，对其他因素有很大的影响，尤其对于产品生产周期时间受限制的环境下，影响就会更大。 4.1.2 产能规划内涵和分类 产能规划（Capacity planning）是指企业在对产品／服务的未来需求预测后，需要检查现有产能是否能够满足未来需求变化，在产能不足或过剩情况下，如何扩充产能或处置剩余产能所采取的相关决策。通过产能规划可求出最佳的产能投资组合与生产计划。产能规划属于资源规划（Resource planning）的一种，它是在考虑产能受限情况下，以利润最大化或成本最小化为主要目标，找出最合适的产品组合（Product mix）和数量，并在满足所有需求时所必须拥有的产能水平。因此，产能规划是一种进行供需平衡的工具。它包含需要何种产能、需要多大产能、何时需要三个方面的基本问题。它涉及以下内容： （1）扩建新厂或新生产物流系统，以满足未来增长的市场需求； （2）当工作负荷长期超载时，增加人员雇佣或采购设备； （3）员工加班或减班，这属于短期调整方式； （4）负荷转移，将低负荷区域的工人，转移到高负荷工作区域，或将高负荷区域的负荷转移到低负荷区域； （5）调整订单交货期，重新安排调度； （6）将部分工作或订单外包给其它企业，即产能外包。 按规划决策层次划分，产能规划可分为战略产能规划（Strategic capacity planning）的战术产能规划（Tactical capacity planning）两大类。其中战略产能规划属于长期的规划决策问题，包括生产什么产品，什么时候开设新的分厂；战术产能规划主要是指近期的一些决策问题，比如基于目前的生产状况半导体企业可以生产多少芯片，如果产量需要提升又要购置多少新设备等等。 按规划时间长度划分，产能规划可分为长期产能规划（Long-term capacity planning）、中期产能规划（Middle-term capacity planning）和短期产能规划（Short-term capacity planning）三种类型。三种产能规划在规划时间长度、规划目标、规划内容和规划结果等方面存在区别。长期产能规划属于战略规划，它的规划时长一般为1~5年，主要用来规划未来一段时期内的生产能力状况，具体包括何时开设新厂、厂址选择、生产什么样的产品（产品类型设计）和设备购置。在该阶段，企业需进行大量市场分析工作以确定消费行为如何影响产品在未来工厂投入生产时的需求量。通常这一阶段的产能规划要为日后可能的产能扩张预留部分机动空间；中期产能规划的规划时长为6个月至1年，企业根据现有的生产规模来安排产能，确定适当的生产方案以满足预测需求，具体决策包括人员增减、产出水平、存货水平和外包数量等方面。主要思路是保证产能被合理利用的前提下，决定何时生产以及生产多少产品。该阶段的产能规划与生产管理的多个方面密切相关；短期产能规划的规划时长一般在1个月以内，主要通过安排设备负荷或进行工作指派来应对客户订单。从长期来看，企业产能的增加有赖于资本投资的增加，不过从中短期来看，企业可以通过员工加班或增加临时工人等策略使产出增加。中短期产能规划是生产计划和投料计划制定的依据。它不同于一般的生产规划，生产规划往往不考虑产能约束或考虑产能约束而忽略产能平衡，中短期产能规划则综合考虑设备能力和实际生产因素对产能的影响，在此基础上进行生产安排。" 当前，制造企业特别是面向订单生产的离散型企业，其生产线上的产品种类变换频繁，加之紧急插单、设备故障等随机性因素，企业生产物流波动很大，系统瓶颈经常漂移，生产物流不均衡现象突出。对此，本书充分借鉴约束理论的相关管理理念、方法，对包括半导体芯片生产在内的离散型企业的生产物流均衡展开系统优化研究，从产能规划、作业计划、投料和调度等方面研究生产物流均衡的新思想、新方法，以期有效指导企业生产物流管理实践。