生產(chǎn)計(jì)劃與控制實(shí)驗(yàn)報(bào)告

鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告2009級(jí)工業(yè)工程專業(yè)0905072班級(jí)課程名稱 生產(chǎn)計(jì)劃與控制 姓名學(xué)號(hào)0805072xx指導(dǎo)教師王佳佳職稱二0一一年-一月目錄TOC\o"1-5"\h\z實(shí)驗(yàn)一利用線性回歸方法求解生產(chǎn)計(jì)劃 -3 -1.1信息提取 -3 -1.2規(guī)劃方程 -3 -\o"CurrentDocument"1.3利用EXCEL規(guī)劃求解 -4 -1.4結(jié)果說明 -7 -1.5未解決問題 -7 -實(shí)驗(yàn)二德國NA公司生產(chǎn)計(jì)劃評(píng)價(jià) -9 -2.1制定計(jì)劃的目標(biāo) -9 -2.2制定計(jì)劃的方法 -9 -2.3變動(dòng)成本（決策成本）的構(gòu)成 -9 -2.4已知數(shù)據(jù) -10 -2.5計(jì)算各方案生產(chǎn)計(jì)劃量和相關(guān)費(fèi)用 -10 -2.6綜合評(píng)定生產(chǎn)計(jì)劃 -12 -2.7個(gè)人總結(jié) -23 -實(shí)驗(yàn)一利用線性回歸方法求解生產(chǎn)計(jì)劃某企業(yè)生產(chǎn)甲、乙兩種產(chǎn)品，生產(chǎn)這兩種產(chǎn)品的關(guān)鍵設(shè)備年有效工時(shí)為4650小時(shí)，在設(shè)備上加工的時(shí)間定額分別為為3小時(shí)和1小時(shí)；兩種產(chǎn)品的材料消耗定額分別為2千克和4千克；生產(chǎn)該產(chǎn)品的關(guān)鍵材料年最大供應(yīng)量為9600千克；產(chǎn)品甲每臺(tái)需某種配套零件2件，其年最大供應(yīng)量為2400件；根據(jù)市場(chǎng)預(yù)測(cè)，產(chǎn)品乙的年需要量不大于2000臺(tái)；每臺(tái)產(chǎn)品的利潤(rùn)分別為60元和30元。確定這兩種產(chǎn)品的年生產(chǎn)量。1.1信息提取表1項(xiàng)日甲乙總量設(shè)備（h）314560材料（kg）249600配套零件（件）202400市場(chǎng)預(yù)測(cè)（臺(tái)）<2000利潤(rùn)（元/臺(tái)）60301.2規(guī)劃方程設(shè)生產(chǎn)甲產(chǎn)品X1臺(tái)乙產(chǎn)品X2臺(tái)，總利潤(rùn)為Z元數(shù)學(xué)模型可表示為：目標(biāo)函數(shù)maxZ=60X「30X2約束條件3X1+X2<46502X1+4X2<9600s.t.J2X1<2400X2<2000< X1X2>01.3利用EXCEL規(guī)劃求解1）在EXCEL上建立線性規(guī)劃模型，如下圖。▼XJ&=50*B2+30+B3ABDE決策裴量XI1 111能、..1 1:目標(biāo)函數(shù)maxZ=60Xi+30&=60+B2+30+B3約束條件3Xi+X2.^465046502X]+4X%荼9600<:?6002Xi^2400<2400X2^2000圖11<2000A圖B11C..BE決策變量XIX2目檢函數(shù)maxZ-60Xi+30X?約束條件3X!+X2S4650*Ki+4XK9就2乂1<2400X2.^2000Xi,乂>00圖00001-2<<4650?§60。24002.000

2）單擊“工具”菜單下的“規(guī)劃求解”，在彈出的“規(guī)劃求解參數(shù)”對(duì)話框輸入各項(xiàng)參數(shù)。圖1-33） 設(shè)置目標(biāo)單元格和選擇最大值。4） 設(shè)置可變單元格。5）添加約束。6）參數(shù)設(shè)置完畢，如下圖。圖1-4

7）點(diǎn)擊“選項(xiàng)”，勾選“假定非負(fù)”和“顯示迭代結(jié)果”。8）點(diǎn)擊右面的報(bào)告選項(xiàng)，可生成相應(yīng)的報(bào)告。圖1-69）求解，報(bào)告輸出。ABCDE1決策變量2XI9003鬻" 19504目標(biāo)函數(shù)5maxZ=60Xj+301125006約束條件73 +X2球46504650c46508'2 +4X?96009600<9600勺2Xi<24001800c240010X-,^20001950<200011Xi,x2mo圖1-71.4結(jié)果說明該企業(yè)年生產(chǎn)甲產(chǎn)品900臺(tái)、乙產(chǎn)品1950臺(tái)可獲得最大利潤(rùn)112500元。通過對(duì)結(jié)果的分析可以發(fā)現(xiàn)，該企業(yè)對(duì)關(guān)鍵設(shè)備和關(guān)鍵材料的利用已達(dá)到極限，甲產(chǎn)品的配套零件未得到充分利用，乙產(chǎn)品計(jì)劃產(chǎn)量未達(dá)到市場(chǎng)預(yù)測(cè)最大量，關(guān)鍵設(shè)備和關(guān)鍵材料限制了產(chǎn)品產(chǎn)量的提高。若要進(jìn)一步提高產(chǎn)量增大利潤(rùn)，需要增加關(guān)鍵設(shè)備的有效工時(shí)和關(guān)鍵材料。1.5未解決問題傳統(tǒng)解線性規(guī)劃的方法是利用單純形表進(jìn)行迭代運(yùn)算，求出最優(yōu)解，此方法計(jì)算量大，且容易出錯(cuò)，現(xiàn)利用EXCEL進(jìn)行求解可以快速得出最優(yōu)結(jié)果。但在利用EXCEL規(guī)劃求解過程中，相同的數(shù)學(xué)模型，在不同的輸入方式下得到不同的結(jié)果。例如此題，如下輸入求解。在EXCEL上建立線性規(guī)劃模型，如下圖。湖▼XJ&=60^8+30^8ABCDE12項(xiàng)目甲乙占用量總量■3(h)?310_45604材料（kg）24096005配套零件（件）0024006市場(chǎng)預(yù)測(cè)（臺(tái)） <20007利潤(rùn)（元60308產(chǎn)量（金,1 11 1■ ■19總利3 =60^8+30^8圖1-8求解結(jié)果如下圖。

一襟-BCDE12項(xiàng)目甲乙占用量H曰忌里,i設(shè)備Kh）.3145604560424■960096005配套零件（件）2017密.2400?.6市場(chǎng)預(yù)測(cè)（臺(tái)） <■20007利潤(rùn)（元■/臺(tái)j60308產(chǎn)量（臺(tái)）86419689總幣廂-〔元）110880圖1-9運(yùn)算結(jié)果報(bào)告輸出。[^crosoftExcel11.0運(yùn)算結(jié)果報(bào)否工作表[Bookl]Sheet1報(bào)告南建立:2011-11-1421:47:05目標(biāo)單元脩（最大值）單元格名字初值終值$B$9忘^沮（兀） 11088.0110昭0可變單元楹?jiǎn)螣o格名字初值終值!出$每 產(chǎn)量〔?筍……864.*64產(chǎn)量Cn%<200019§3綁 單元匏 名字 單元格值 公式域態(tài)型數(shù)值$D$3設(shè)備0土占用量娑&。$d$s<=$e$2l到達(dá)限制值$說4材料（kgj占用量^600$D$4g=$E$4到達(dá)限制值：0：$D$5配套零件直牛匯占用量17雹3口$注$盼5未到限制值672$C$8(:幻<200019匏$C$攻二2000未到限制值：32圖1-10注意到此次求解結(jié)果設(shè)備有效工時(shí)和材料都已充分利用，但求得的總最大利潤(rùn)為110880元，小于上面求得的112500元。兩種方式規(guī)劃求解只是輸入方式不同，輸入?yún)?shù)相同，求得結(jié)果不同，未找到出現(xiàn)差異原因。實(shí)驗(yàn)二德國NA公司生產(chǎn)計(jì)劃評(píng)價(jià)德國NA公司是一家制造啤酒、飲料瓶蓋的專業(yè)廠家，具有年產(chǎn)“王冠蓋”15億只的生產(chǎn)能力。產(chǎn)品的主要用戶為國內(nèi)啤酒、飲料著名品牌生產(chǎn)企業(yè)。該公司設(shè)備先進(jìn)，人員素質(zhì)、管理水平、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)規(guī)模、專業(yè)化程度、企業(yè)信譽(yù)等方面在國內(nèi)同行業(yè)中處于領(lǐng)先地位。該公司在進(jìn)行年度生產(chǎn)計(jì)劃及其方案選擇時(shí)有獨(dú)到的做法。本案例介紹NA公司1997年度（分月）生產(chǎn)計(jì)劃的制定及其分析。2.1制定計(jì)劃的目標(biāo)在保證交貨期及交貨數(shù)量的前提下，盡量使生產(chǎn)計(jì)劃能夠相對(duì)均衡，并使生產(chǎn)總成本最低。均衡生產(chǎn)有利于保證設(shè)備和人力資源的均衡負(fù)荷，提高設(shè)備利用率，有利于節(jié)省物料和能源的消耗，減少在制品占用，加速流動(dòng)資金的周轉(zhuǎn)，從而降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。2.2制定計(jì)劃的方法合理均衡生產(chǎn)的基本出發(fā)點(diǎn)是協(xié)調(diào)好生產(chǎn)量P，庫存量I和生產(chǎn)能力C。首先保證產(chǎn)品的交貨期及交貨數(shù)量，再按產(chǎn)銷銜接的原則，盡量降低庫存量和外協(xié)加工量，充分利用生產(chǎn)能力，使生產(chǎn)成本最低。2.3變動(dòng)成本（決策成本）的構(gòu)成庫存產(chǎn)品引起的存儲(chǔ)成本：如場(chǎng)地租金、管理費(fèi)用、搬運(yùn)費(fèi)、占用資金利息以及庫存損耗引起的變動(dòng)成本等。②由于生產(chǎn)率的變動(dòng)而附加的成本：如加班生產(chǎn)的費(fèi)用、設(shè)備未能充分利用引起的能耗、物耗增大的費(fèi)用，以及外協(xié)加工費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)等。③勞動(dòng)力數(shù)量變化引起的生產(chǎn)成本：如人員培訓(xùn)費(fèi)、解除合同的賠償、遣送費(fèi)等。2.4已知數(shù)據(jù)每月正常生產(chǎn)能力Pmax=21天/月x23小時(shí)/天x設(shè)備平均效率80%x最高產(chǎn)量22萬個(gè)/小時(shí)=8500（萬個(gè)）Pmin=21天/月x16小時(shí)/天x設(shè)備平均效率80%x最低產(chǎn)量15萬個(gè)/小時(shí)=4032（萬個(gè)）當(dāng)Pi>Pmax時(shí)：須加班，加班費(fèi)成本為增加1元/萬個(gè)（C1=1元/萬個(gè)）當(dāng)Pi<Pmin時(shí)：設(shè)備不能充分利用，每少生產(chǎn)1萬件需增加0.5元的能源及人工成本，即設(shè)備不能充分利用造成的損失費(fèi)（C2=0.5元/萬個(gè)）庫存租金及管理費(fèi)（C3）：現(xiàn)有庫房?jī)?chǔ)存能力為2000萬件，超出時(shí)需向外租借（租金0.35元/萬個(gè)+搬運(yùn)費(fèi)0.20元/萬個(gè)），C3=0.55元/萬個(gè)庫存產(chǎn)品占用資金利息（C4）：C4=388.8/萬個(gè)x1.08%=4.20元/萬個(gè)外協(xié)加工費(fèi)（C5）：當(dāng)生產(chǎn)需求量超過計(jì)劃產(chǎn)量時(shí)須聯(lián)系外協(xié)加工，C5=36元/萬個(gè)。2.5計(jì)算各方案生產(chǎn)計(jì)劃量和相關(guān)費(fèi)用

1）方案一，年均衡生產(chǎn)計(jì)劃表2-1方案一生產(chǎn)計(jì)劃月封123456789101112合計(jì)最大生產(chǎn)能力101201012010120101201012010120101201012010120101201012010120121440需求碩測(cè)3931291664008759804588871024=910997915975506652515588700計(jì)劃產(chǎn)量739273927392739273927392739273927392739273927392每月正常生產(chǎn)能力最大850085008500850085008500850085008500850085008500每月正常生產(chǎn)能力最小40324=03240324032403240324=03240324=03240324=0324032月初庫存034=617937S929756269095414255700074043509加班000000000000外協(xié)加工000000010481767158002973未充分利用000000000000庫存能力200020002000200020002000200020002000200020002000外租借01461593769295562490934145570000287692）方案二，季度均衡生產(chǎn)計(jì)劃表2-2方案二生產(chǎn)計(jì)劃12.3-4567&9.10-1112合計(jì)最大生產(chǎn)能力101201012010120101201012010120101201012010120101201012010120121440需求預(yù)測(cè)3931291664008759804588871024910997915975506652515588700計(jì)制產(chǎn)屋441644164416856485648564101201012010120645364536453每月正常生產(chǎn)能力最大850085008500850085008500850085008500850085008500每月正常生產(chǎn)能力最小403240324032403240324032403240324032403240324032月初庫存0485198510519196670961004214加班0006464641620162016200005052外協(xié)加工000194000810013619901339未充分利用000000000000項(xiàng)卜租借0000000000003）方案三，需求均衡生產(chǎn)計(jì)劃表2-3方案三生產(chǎn)計(jì)劃

月份123456789101112合計(jì)最大生產(chǎn)能力101201012010120101201012010120101201012010120101201012010120121440需求預(yù)測(cè)3931291664008759804588S71024910997915975506652515588700計(jì)劃產(chǎn)量3931291664008759804588871012010120915975506652515588700正常生產(chǎn)能力最大850085008500850085008500850085008500850085008500正常生產(chǎn)能力最小403240324032403240324032403240324032403240324032月初庫存000000000000加班0002590387162016206590004545弁協(xié)加工00000012987700001006未充分利用101111600000000001217外租惜0000000000004）三個(gè)方案的成本核算表2-4成本核算費(fèi)用C1'02.官.C4■C5'.C方案一015823.1827.38.107028305589^方案二’5052'.痣17698.8J820470955方案三4545.508.5’'?地03621&413702.6綜合評(píng)定生產(chǎn)計(jì)劃1）基于滿足銷售需求的分析圖2-1需求量與各方案計(jì)劃產(chǎn)量由圖可以看出，方案三計(jì)劃產(chǎn)量與需求基本保持一致，減少了庫存以及成本很高的外協(xié)加工，很大程度上減少了總成本。而方案一和方案三的計(jì)劃產(chǎn)量與需求有較大偏差，不得不靠增加庫存和外協(xié)加工來滿足需求，大大增加了總成本。2）基于保持生產(chǎn)率均衡的分析圖2-2方案一每月計(jì)劃產(chǎn)量圖2-3方案二每月計(jì)劃產(chǎn)量圖2-4方案三每月計(jì)劃產(chǎn)量利用EXCEL計(jì)算各方案計(jì)劃產(chǎn)量方差A(yù)BCDE1方差分析：?jiǎn)我蛩胤讲罘治?3SUMMARY4組觀測(cè)數(shù)求和平均方差5行11288704739206蕃w12-88659738S;2550601307行312876.947B07.833.5547751圖2-5方差這個(gè)概念是刻畫波動(dòng)大小的一個(gè)重要的數(shù)字.與平均數(shù)一樣，仍然采用樣本的波動(dòng)大小去估計(jì)總體的波動(dòng)大小的方法，方差越小則波動(dòng)越小，穩(wěn)定性也越好.我們引入方差這一指標(biāo)來評(píng)價(jià)各方案生產(chǎn)率穩(wěn)定性。由圖表可以看出，方案一方差為0,每月計(jì)劃產(chǎn)量均衡，減少了加班，有利于工人規(guī)律性作業(yè)，有利于機(jī)器設(shè)備的維護(hù)，有利于各項(xiàng)生產(chǎn)計(jì)劃的實(shí)施以及各項(xiàng)規(guī)章制度的規(guī)范。方案二雖然季度均衡，但是從全年來看，方差很大，生產(chǎn)率不穩(wěn)定。方案三方差更大，生產(chǎn)率波動(dòng)性很大，出現(xiàn)了有時(shí)人員和機(jī)器設(shè)備的閑置，不能充分利用生產(chǎn)力，有時(shí)會(huì)有大量的加班，高強(qiáng)度的作業(yè)容易造成人員疲勞，

機(jī)器設(shè)備較大的磨損，縮短機(jī)器設(shè)備使用壽命。從保持生產(chǎn)率均衡來看，方案一要優(yōu)于方案二和方案三。3）基于生產(chǎn)總成本最小的分析圖2-6各項(xiàng)費(fèi)用占總成本比重由圖表可以看出，方案一庫存產(chǎn)品占用資金利息C4和外協(xié)加工費(fèi)C5占了總成本的95%，庫存和外協(xié)加工單位成本較高，提高了總成本，應(yīng)該減少這部分的占用量。TOC\o"1-5"\h\zC1C2C3C4C5圖2-7各項(xiàng)費(fèi)用占總成本比重由圖表可以看出，方案二庫存費(fèi)和外協(xié)加工費(fèi)依然占總成本相當(dāng)大比重，合理分配資源，減少單位成本較大部分的占有量可以有效減少總成本。圖2-8各項(xiàng)費(fèi)用占總成本比重由圖表可以看出，方案三庫存租金及管理費(fèi)C3占到總成本的88%，極大減少了單位成本較大的存產(chǎn)品占用資金利息C4和外協(xié)加工費(fèi)C5，大大節(jié)約了費(fèi)用，減少了總成本。從總成本最小方面看，方案三總成本最小。綜合評(píng)定生產(chǎn)計(jì)劃從滿足銷售需求，生產(chǎn)率平衡以及生產(chǎn)總成本三個(gè)方面來看，3個(gè)方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，下面采用層次分析法綜合評(píng)價(jià)。層次分析法(AnalyticHierarchyProcess簡(jiǎn)稱AHP)是將決策總是有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行定性和定量分析的決策方法。層次分析法的特點(diǎn)是在對(duì)復(fù)雜的決策問題的本質(zhì)、影響因素及其內(nèi)在關(guān)系等進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，利用較少的定量信息使決策的思維過程數(shù)學(xué)化，從而為多目標(biāo)、

多準(zhǔn)則或無結(jié)構(gòu)特性的復(fù)雜決策問題提供簡(jiǎn)便的決策方法。尤其適合于對(duì)決策結(jié)果難于直接準(zhǔn)確計(jì)量的場(chǎng)合?，F(xiàn)利用EXCEL實(shí)現(xiàn)層次分析法。最優(yōu)方案A滿足銷售需求B1 生產(chǎn)率平衡B2 生產(chǎn)總成本最優(yōu)方案A滿足銷售需求B1 生產(chǎn)率平衡B2 生產(chǎn)總成本B3方案1(C「 方案2(C2) 方案3(C3)圖2-9分層結(jié)構(gòu)圖表2-5A-B判斷矩陣A-BB——1 B 2 B——3 B——1 174B——2 1/711/3B 2 1/431表2-6B1-C判斷矩陣B1-CC——1 C——2 C——3 C——1 11/31/7C——2 311/4C——3 741

表2-7B2-C判斷矩陣B2-CC——1 C——2 C——3 C——1 157C——2 1/513C 2 1/71/31表2-8B3-C判斷矩陣B3-CC——1 C——2 C——3 C——1 11/31/7C——2 311/5C 2 751然后開始計(jì)算最大特征值和特征向量，首先計(jì)算準(zhǔn)則層的最大特征值和相應(yīng)的特征向量。如圖所示，輸入判斷矩陣。ABCD1A-B■Bib22瓦1743.b21/7 ：1i/341/431圖2-10將矩陣列規(guī)范化泗▼X/匣］=B4/SU1(B2:B4)Ac-.、B1A-BBx /274■3扇?1/7T1/34b31/431S678列規(guī)范化0.717949100；10256411=B4/SUM(B2:B4)

圖2-117列規(guī)范化80:7179490.6363640.759(51025640.0909090.0625100.1794870.2727270.187511圖2-12再按行平均，求得wi的值b7列規(guī)范化80；7179490.6363640.75導(dǎo)1 10.1025640.0909090.0625：11 100.1794870.2727270.18751112規(guī)范列平均13.0.701437(B9:D9)/3| 14圖2-1312規(guī)范列平 130.T014370.085324?0.213238圖2-14求最大特征值A(chǔ)B*■C'DEF1A-B艮b2Bg2Bi174務(wù)：1/71i/3 .:1141/431567列規(guī)范化80：7179490\6363640-7590.1025640.0909090；0625100.1794870.2727270.18751112規(guī)范列平均13J0.7014370_.085324__0_.：gl323a14115求最大特征值16￡1516&117=SUMPRODUCT(B3:D3,Bl3:D13)18—「觀皿,1圖史1斜-史rray2] [：=ltiay3]?[army4],...)

1忒或范列平均1311:0.701437：0.085324)0.213238;141S161.0.2566Q9r=1/3+(B16/B13+B17/C13+B18/D：3)18.0:.644571 一， ■19圖2-165氏最大4制正值62.151661170.衛(wèi)56609%022576180.644571?19_圖2-17最后進(jìn)彳了一致性檢驗(yàn)15求最大特￡踵 162.151661170.25660911：3。扳時(shí)8：11180.644571192021一致性指為SCI二（D17-3）/%3T）:22隨機(jī)一致吧寶比率捐檢R圖2-181n2021一致性指標(biāo)CI1.0.016288L122 隨機(jī)一致性比率指標(biāo)寒=E21/0.5823圖2-1920一致性檢驗(yàn)21一致性指夕示CI | 0.016288歿隨機(jī)一致生比率指標(biāo)CR0.02808323=3.032 CR=0.028<0.1max

相應(yīng)的特征向量B2=(0.701,0.085,0.213)t判斷矩陣具有滿意的一致性。對(duì)于方案層的計(jì)算也是如此，在這里不必每次都按照這些步驟計(jì)算，只需計(jì)算滿足需求這一準(zhǔn)則后，將所有數(shù)字、公式復(fù)制到另一張工作表，修改相應(yīng)的判斷矩陣數(shù)值即可，所有的數(shù)值將隨判斷矩陣的改變而改變。ABCDE1B1-CClC2:典：2Cli1/3 '1/7至：C23f1； 1/44C3741.567列規(guī)范化0.0909090910,06250.10.2564103.90.2727272730；18750..179487179100；6363638360.750.7179487181112規(guī)范列平均130.0853243980.2132381510：7014374511415求最大特征值160.25660913^170.644570707X03257637118?羔15166083^1320一致性橙驗(yàn)21一致性指標(biāo)打0.01628818622隨機(jī)一致性比率指標(biāo)CR0.028083078：圖2-20=3.032maxCR=0.028=3.032maxCR=0.028<0.1ABCDE1E2-C￡1C2典2Cl1573C21/5 :134C31/71/31S'67列規(guī)范彳—8a7446808510.7894736840.63636363690.14亟170.1573947370.27272727.3100/1063S29790.052&315790.090909091111.2規(guī)范列平均130.7^35060570.19318BO6010833078831415求最大特征值162.2725915.37170.5878109Z306581867180,2510612441920一致性檢驗(yàn)21一致性指標(biāo)也0.032909335擺隨機(jī)一致性比率圖禰魏0.05674典3323二:L066CR=0.057<0.1maxABCDE133^CClC2'代2ci11/31/7 '3C2 '3 ；1' 1/5 :4C37 .； 51:'56__7 列規(guī)范化s0.0909090910.05