采用动态规划软件仿真生产计划清单案例Word文档格式.docx
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一、确定决策变量........................................................................4
二、定义目标函数........................................................................4
三、约束条件................................................................................5
四、利用EXCEL进行综合计划.................................................5
五、利用WinQSB进行综合计划...............................................7
六、评估决策...............................................................................8
七、结论.......................................................................................9
第三部分:
实验心得...........................................................................9
案例概述
一、红番茄工具公司的综合计划
红番茄工具公司是墨西哥的一个拥有设备制造园艺设施的小工厂,它的产品通过零售商在美国出售。
红番茄公司的运营主要把购买的原材料装配成为多功能的园艺工具,因为生产线需要有限的设备和空间,所以红番茄公司的产能主要由员工数量决定。
红番茄工具公司的产品需求季节性很强,需求旺季是在春天人们种植自家花园时,该公司决定使用综合计划来克服需求季节性变动的障碍,同时实现利润最大化。
红番茄公司应对季节性需求的方法有在旺季增加员工数量,签订转包合同,在淡季建立库存,将延期交货订单登记人册,以后再将产品送给客户。
为了通过综合计划挑选出最好的方法,红番茄公司的供应链副总裁把建立需求预测作为第一项任务,尽管红番茄公司可以独立预测需求,但与公司的供应商合作能够产生更准确的预测结果。
公司的预测结果,如表1-01所示。
表1-01红番茄工具公司的需求预测
月份
需求预测(件)
1
1600
2
3000
3
3200
4
3800
5
2200
6
红番茄公司以每件40美元的价格将工具出售给零售商,企业在1月建立的工具库存为1000件,企业有80名员工,计划每月工作20天,每个工人在正常工作时间每小时赚4美元,每天工作8小时,其他为加班时间。
正如前面提到的,产能主要是由员工总的劳动时间决定的,机器产能不约束生产。
根据劳动法规定,被雇佣者每月不允许加班10个小时以上,各种成本如表1-02所示。
表1-02红番茄工具公司的成本
成本项目
成本
原材料成本
10美元/单位
库存成本
2美元/(单位·
月)
缺货或延期交货的边际成本
5美元/(单位·
雇佣或培训员工的成本
300美元/人
解雇员工的成本
500美元/人
需要的劳动时间
4小时/单位
正常工作成本
4美元/小时
加班成本
6美元/小时
转包成本
30美元/单位
现在红番茄公司没有转包、库存和延期交货方面的约束,所有缺货都被积累起来,由下一个月生产出来的产品来满足。
供应链管理者的目标就是制定一个最理想的综合计划,使6月底没有缺货并至少有500单位库存量。
最佳的综合计划使公司在6个月的计划范围内能够取得最大利润,现在假定红番茄公司要求高水准的客户服务,并且满足所有需求,即使这可能会导致延期。
所以计划期内收入是固定的,成本最小化也就等同于利润最大化。
在很多情况下,企业可能会选择不满足某些需求,或在综合计划的基础上确定不同的价格,在这类情况下,成本最小化不等同于利润最大化。
二、讨论题
1.应该如何确定红番茄工具公司综合计划的决策变量和目标函数?
2.如何计算正常工作时间的劳动力成本、加班时间的劳动力成本、雇佣和解雇的成本、持有库存的成本、缺货的成本、转包的成本及原材料的成本?
3.有哪些约束条件?
它们是如何确定的?
4.计划期的单位产品在库存中的平均停留时间是多少?
5.试确定一个满足各项约束的使总成本最小的综合计划。
案例分析
一、确定决策变量
1.Wt=t月的员工数量,t=1,…,6
2.Ht=t月初雇佣的员工数量,t=1,…,6
3.Lt=t月初解雇的员工数量,t=1,…,6
4.Pt=t月生产的产品数量,t=1,…,6
5.It=t月结束时的库存水平,t=1,…,6
6.St=t月结束时的缺货或延期交货量,t=1,…,6
7.Ct=t月的转包数量,t=1,…,6
8.Ot=t月的加班工时,t=1,…,6
9.Dt=t月的需求预测,单位:
件
二、定义目标函数
目标函数是使计划期内的总成本最小化(等同于需求都被满足而实现利润最大化)。
成本由下面几部分组成:
1.正常工作时间的劳动力成本;
2.加班时间的劳动力成本;
3.雇佣和解雇的成本;
4.持有库存的成本;
5.缺货的成本;
6.转包的成本;
7.原材料的成本。
各成本计算公式如下:
1 正常工作时间的劳动力成=∑640Wt
2 加班时间的劳动力成本=∑6Ot
3 雇佣和解雇的成本=∑300Ht+∑500Lt
4 库存和缺货的成本=∑2It+∑5St
5 原材料和转包的成本=∑10Pt+∑30Ct
所有成本的和,目标函数计算公式为:
MINTC=∑640Wt+∑6Ot+∑300Ht+∑500Lt+∑2It+∑5St+∑10Pt+∑30Ct
三、约束条件
1.员工数量、雇佣和解雇员工数量的约束条件。
初始的员工数量为Wt=Wt-1+Ht-Ltt=1,2,…,6
初始的员工数量为W0=80。
2.产能约束。
Pt≤40Wt+Ot/4t=1,2,…,6
3.库存平衡约束。
It-1+Pt+Ct=Dt+St-1+It-Stt=1,2,…,6
起始的库存量为I0=1000,最终的库存水平至少要有500单位(即I6≥500),最初并没
有延期交付量(即S0=0)。
4.加班约束。
Ot≤10Wt,t=1,2,…,6
除此之外,每个变量必须都是非负的,在第6期末不能有产品延期交付量(即S6=0)
4、利用EXCEL进行综合计划(方法一)
首先要建立一个包含所有决策变量的工作表,初期将所有的决策变量都设为0。
第二步就是构建一个包含公式的所有约束条件的工作表。
第三步是构建一个包含目标函数的单元格.
第四步是使用规划求解参数。
1.建立线性规划模型
设置目标单元格:
C23
等于:
选择“最小值”
可变单元格:
B6:
I11
约束:
B5:
I11≥0{所有决策变量为非负数}
F11≥500{第6期末的库存至少为500}
Gl1=0{第6期末的缺货等于0}
M6:
M11=0{Wt-Wt-1-Ht+Lt=0,t=1,2,…,6}
N6:
N11≥0{40Wt+Ot/4-Pt≥0,t=1,2,…,6}
O6:
O6=0{It-1+Pt+Ct-Dt-St-1-It+St=0,t=1,2,…,6}
P6:
P11≥0{10Wt-Ot≥0,t=1,2,…,6}
2.规划求解
运行结果如表2-01所示:
表2-01红番茄工具公司综合计划
时期
雇佣数量Ht
解雇数量Lt
员工数量Wt
加班时间Ot
库存It
库存缺货St
转包Ct
总产量Pt
80
1000
2583
15
65
1983
1567
950
267
117
500
附规划求解运行截图:
图2-01规划求解前
图2-02规划求解后
5、利用WinQSB进行综合计划(方法二)
案例不需要建立模型,调用WinQSB软件的子程序AggregatePlanning即可完成。
观察问题的数据表格内容,点击菜单栏Edit→ProblemSpecification,查看对话框的选项及详细输入格式;
正常生产能力需要将工作日转换成小时。
1.设置对话框的选项及详细输入格式;
2.填写数据项;
3.规划求解结果:
最小成本综合计划;
4.规划求解结果:
综合计划成本。
6、评估决策
分别用EXCEL和WinQSB规划求解的最小成本综合计划结果是一致的,可验证其正确性。
如果我们假定t期的平均库存量为最初和最终库存的平均值,即(It-1+It)/2,则计划期内的平均库存:
平均周转时间=平均库存/生产能力
由综合计划计算出:
综合计划的总成本=422275
计划期的收入=40×
16000=640000
平均季节性库存=895
平均流程时间=0.34/月
6、结论
进一步比较分析:
1.若需求的季节性波动变大,则综合计划的结果显示:
库存和产品延期增加;
总成本、平均季节性库存和平均流程时间增加。
2.若库存的持有成本增加,综合计划的结果显示:
库存量减少;
总成本增加;
平均季节性库存和平均流程时间减少。
实验心得
这个学期我们在刘老师的带领下认真学习了《生产与运作管理》这门课程,在学习这门课程之前就有老师和我们强调过这门课程的重要性,加上刘老师积极认真地讲课,更让我觉得《生产与运作管理》是门值得认真学习的课程。
与此同时,刘老师上课时经常用生动有趣的案例,让我们更好地了解各个知识点。
除此之外,我们每个人还做了案例分析并做成PPT演示,在这个过程中,让我们学会理论与实际相结合,利用所学知识分析解决现实中出现的问题,更重要的是锻炼了我们的演讲技能和口才。
这次生产运作管理实验,锻炼了我们对实际案例的分析能力,还锻炼了我们的实际操作能力,特别是软件的操作能力。
经过了这次实验,让我们意识到,学习知识局限于课本是不好的,提醒我们今后的学习应该更加注重实际操作的能力培养。