ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΠΡΟΓΡΑΜ- ΜΑΤΙΣΜΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ Συνοπτικός (Συγκεντρωτικός) Προγραμματισμός Παραγωγής

Transcript

1 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΠΡΟΓΡΑΜ- ΜΑΤΙΣΜΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ Συνοπτικός (Συγκεντρωτικός) Προγραμματισμός Παραγωγής Γιώργος Λυμπερόπουλος Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών 17/3/2017 Γ. Λυμπερόπουλος - Διοίκηση Παραγωγής 1

2 Εισαγωγή Συνοπτικός Προγραμματισμός Μακροσκοπικές αποφάσεις Να καθοριστούν τα επίπεδα του εργατικού δυναμικού ( ευέλικτη δυναμικότητα) και το μίγμα των προϊόντων (σε επίπεδο οικογενειών) που πρέπει να παραχθούν σε κάθε περίοδο σε έναν πεπερασμένο χρονικό ορίζοντα (π.χ., οι επόμενοι 12 μήνες) 17/3/2017 Γ. Λυμπερόπουλος - Διοίκηση Παραγωγής 2

3 Εισαγωγή Προβλέψεις συνοπτικής ζήτησης για έναν ορίζοντα προγραμματισμού TT περιόδων Συνοπτικό Πρόγραμμα Παραγωγής Καθορισμός συνοπτικών επιπέδων παραγωγής και εργατικού δυναμικού για το ορίζοντα προγραμματισμού TT περιόδων Κύριο Πρόγραμμα Παραγωγής Καθορισμός επιπέδων παραγωγής ανά προϊόν ανά περίοδο Προγραμματισμός Απαιτούμενων Υλικών Λεπτομερές χρονοδιάγραμμα για την παραγωγή και συναρμολόγηση εξαρτημάτων και υποεξαρτημάτων 17/3/2017 Γ. Λυμπερόπουλος - Διοίκηση Παραγωγής 3

4 Συνοπτικές (συγκεντρωτικές) μονάδες παραγωγής Συνοπτικές μονάδες παραγωγής που αντιστοιχούν σε ένα «μέσο» προϊόν Αν παράγονται διαφορετικοί τύποι προϊόντων, οι συνοπτικές μονάδες υπολογίζονται σε μονάδες όγκου, βάρους, εργατοωρών, χρηματικής αξίας, κτλ. Παράδειγμα: (A) Αρ. μοντέλου. (B) Εργατοώρες που απαιτούνται για την παραγωγή μιας μονάδας (C) Ποσοστό Αγοράς (%) (D) Τιμή πώλησης ( ) (B)x(C) UA32 4, ,68 UA35 5, ,456 UC12 5, ,188 UC48 5, ,87 Συνοπτική μονάδα 100 5,194 17/3/2017 Γ. Λυμπερόπουλος - Διοίκηση Παραγωγής 4

5 Εποπτική εικόνα του συνοπτικού Δεδομένα: προγραμματισμού Προβλέψεις ζήτησης DD 1, DD 2,, DD TT, για συνοπτικές μονάδες προϊόντων σε έναν ορίζοντα προγραμματισμού TT Να υπολογιστούν: Συνοπτικές μονάδες παραγωγής σε κάθε περίοδο (π.χ., αριθμός μονάδων) Επίπεδο πόρων παραγωγής (π.χ., αριθμός εργατών) που απαιτείται για να ικανοποιηθεί η προβλεπόμενη ζήτηση 17/3/2017 Γ. Λυμπερόπουλος - Διοίκηση Παραγωγής 5

6 Εποπτική εικόνα του συνοπτικού προγραμματισμού Θέματα Εξομάλυνση: Κόστη λόγω της αλλαγής της παραγωγής από περίοδο σε περίοδο Μποτιλιαρίσματα: Αδυναμία να ικανοποιηθούν απότομες αλλαγές στη ζήτηση λόγω περιορισμών δυναμικότητας Ορίζοντας προγραμματισμού: Μικρό TT: Τα τρέχοντα επίπεδα παραγωγής μπορεί να μην επαρκούν για να ικανοποιηθεί η ζήτηση πέραν του ορίζοντα Μεγάλο TT: Ανακριβείς προβλέψεις σε μακρινές περιόδους Φαινόμενο τέλους του ορίζοντα: Χρήση «κυλιόμενου ορίζοντα» Μεταχείριση της ζήτησης: Υποτίθεται ότι η ζήτηση είναι γνωστή με βεβαιότητα (καθοριστική) Μειονέκτημα: Σφάλματα πρόβλεψης Πλεονέκτημα: Μπορούμε να ενσωματώσουμε στοιχεία όπως εποχιακές διακυμάνσεις, τάσεις, κτλ. 17/3/2017 Γ. Λυμπερόπουλος - Διοίκηση Παραγωγής 6

7 Κόστη στον Συνοπτικό Προγραμματισμό Κόστη εξομάλυνσης: Κόστη αλλαγής της παραγωγής από περίοδο σε περίοδο κυρίως λόγω της αλλαγής στο μέγεθος του εργατικού δυναμικού Αύξηση μεγέθους εργατικού δυναμικού: Χρόνος + κόστος διαφήμισης της θέσης Συνεντεύξεις και σκρινάρισμα υποψηφίων Εκπαίδευση νεοπροσληφθέντων Μείωση μεγέθους εργατικού δυναμικού Αποζημίωση Πτώση του ηθικού του εργατικού δυναμικού Μείωση του μεγέθους της δεξαμενής του εργατικού δυναμικού στο μέλλον καθώς οι απολυμένοι εργαζόμενοι μπορεί να βρουν δουλειά αλλού ή να μετακομίσουν Υπόθεση: Γραμμικά κόστη Cost ( ) cc FF cc HH FF tt = Αριθµός απολύσεων HH tt = αριθµός προσλήψεων 17/3/2017 Γ. Λυμπερόπουλος - Διοίκηση Παραγωγής 7

8 Κόστη στον Συνοπτικό Προγραμματισμό Κόστη διατήρησης αποθέματος/έλλειψης προϊόντων: Κόστη λόγω της διατήρησης αποθεμάτων ή της μη ικανοποίησης της ζήτηση Κόστος διατήρησης αποθέματος: Κόστος κεφαλαίου (χρημάτων) δεσμευμένων σε απόθεμα Απαρχαίωση, ζημιές, κλοπές, ασφάλιση, ειδικές συνθήκες αποθήκευσης, κτλ Κόστος έλλειψης: Στην βιομηχανία για λόγους συνοπτικού προγραμματισμού: Κυρίως κόστη εκκρεμών (καθυστερημένων) παραγγελιών Σε πολύ ανταγωνιστικά περιβάλλοντα και σε περιβάλλοντα λιανικού εμπορίου: Κόστη χαμένων πωλήσεων Cost ( ) Υπόθεση: Γραμμικά κόστη cc pp cc II II tt = εκκρεµείς παραγγελίες II tt + = (θετικό) απόθεμα 17/3/2017 Γ. Λυμπερόπουλος - Διοίκηση Παραγωγής 8

9 Κόστη στον Συνοπτικό Προγραμματισμό Κόστη χρόνου κανονικής απασχόλησης: Κόστη παραγωγής μιας μονάδας προϊόντος στη διάρκεια του χρόνου κανονικής απασχόλησης. Μισθολογικό κόστος κανονικών (μόνιμων) υπαλλήλων που εργάζονται σε χρόνο κανονικής απασχόλησης Άμεσα και έμμεσα κόστη υλικών Άλλα κόστη παραγωγής Όταν όλη η παραγωγή λαμβάνει χώρα σε ώρες κανονικής απασχόλησης τα κόστη του χρόνου κανονικής απασχόλησης γίνονται μη ανακτήσιμες δαπάνες (sunk costs) και δεν επηρεάζονται από τις αποφάσεις του προγραμματισμού. Κόστη Υπερωρίας και Υπεργολαβίας: Κόστη παραγωγής μιας μονάδας προϊόντος ΕΚΤΟΣ του χρόνου κανονικής απασχόλησης. Υπερωρία: Παραγωγή των κανονικών υπαλλήλων πέραν του χρόνου κανονικής απασχόλησης Υπεργολαβία: Παραγωγή από εξωτερικό προμηθευτή Κόστος αδρανούς χρόνου: Κόστος υποαπασχόλησης εργατικού δυναμικού 17/3/2017 Γ. Λυμπερόπουλος - Διοίκηση Παραγωγής 9

10 Ανταγωνιστικοί αντικειμενικοί στόχοι Στρατηγική «κυνηγιού της ζήτησης» ή «μηδενικού αποθέματος»): Γρήγορη απόκριση στη ζήτηση με συχνές και εν δυνάμει μεγάλες μεταβολές στο μέγεθος του εργατικού δυναμικού. Μπορεί να είναι αποδοτική ως προς το κόστος Μπορεί αν είναι κακή μακροχρόνια επιχειρηματική στρατηγική γιατί οι εργαζόμενοι που απολύονται μπορεί να μην είναι διαθέσιμοι όταν χρειάζονται Στρατηγική σταθερού εργατικού δυναμικού Μπορεί να οδηγήσει σε μεγάλη συσσώρευση αποθεμάτων Μπορεί να οδηγήσει με μεγάλα χρέη για την κάλυψη του μισθολογικού κόστους σε αργές περιόδους Μεγιστοποίηση κερδών στον ορίζοντα προγραμματισμού 17/3/2017 Γ. Λυμπερόπουλος - Διοίκηση Παραγωγής 10

11 Επίλυση προβλημάτων συνοπτικού προγραμματισμού με γραμμικό προγραμματισμό Παράμετροι κόστους cc HH = Κόστος πρόσληψης ενός εργαζόμενου (hiring) cc FF = Κόστος απόλυσης ενός εργαζόμενου (firing) cc II = Κόστος διατήρησης μια μονάδας προϊόντος στο απόθεμα (inventory) για μία περίοδο cc RR = Κόστος παραγωγής μίας μονάδας προϊόντος σε χρόνο κανονικής απασχόλησης (regular time) cc OO = Επιπρόσθετο κόστος παραγωγής μίας μονάδας προϊόντος σε χρόνο υπερωριακής απασχόλησης (overtime) cc UU = Κόστος μη παραγωγής μίας μονάδας προϊόντος (υποαπασχόληση undertime) cc SS = Κόστος παραγωγής μιας μονάδας προϊόντος με υπεργολαβία (subcontracting) 17/3/2017 Γ. Λυμπερόπουλος - Διοίκηση Παραγωγής 11

12 Επίλυση προβλημάτων συνοπτικού προγραμματισμού με γραμμικό προγραμματισμό Άλλες παράμετροι TT = Αριθμός περιόδων στον ορίζοντα προγραμματισμού nn tt = Αριθμός ημερών παραγωγής την περίοδο tt KK = Αριθμός συνοπτικών μονάδων που μπορούν να παραχθούν από έναν εργαζόμενο σε μία ημέρα II 0 = Αρχικό απόθεμα προϊόντων στην αρχή του ορίζοντα προγραμματισμού WW 0 = Αριθμός εργαζομένων στην αρχή του ορίζοντα προγραμματισμού DD tt = Πρόβλεψη ζήτησης την περίοδο tt 17/3/2017 Γ. Λυμπερόπουλος - Διοίκηση Παραγωγής 12

13 Επίλυση με γραμμικό προγραμματισμό Μεταβλητές Απόφασης WW tt = Επίπεδο εργατικού δυναμικού την περίοδο tt PP tt = Επίπεδο παραγωγής την περίοδο tt II tt = Επίπεδο αποθεμάτων την περίοδο tt HH tt = Αριθμός εργαζομένων που προσλαμβάνονται την περίοδο tt FF tt = Αριθμός εργαζομένων που απολύονται την περίοδο tt OO tt = Αριθμός μονάδων που παράγονται σε χρόνο υπερωριακής απασχόλησης την περίοδο tt UU tt = Αριθμός μονάδων που δεν παράγονται σε χρόνο κανονικής απασχόλησης την περίοδο tt SS tt = Αριθμός μονάδων που παράγονται με υπεργολαβία την περίοδο tt 17/3/2017 Γ. Λυμπερόπουλος - Διοίκηση Παραγωγής 13

14 Επίλυση με γραμμικό προγραμματισμό Πρόβλημα ΓΠ TT Minimize cc HH HH tt + cc FF FF tt + cc II II tt + cc RR PP tt + cc OO OO tt + cc UU UU tt + cc SS SS tt tt=1 υπό τους περιορισμούς WW tt = WW tt 1 + HH tt FF tt, 1 tt TT (διατήρηση εργατικού δυναμικού) PP tt = KKKK tt WW tt + OO tt UU tt, 1 tt TT (παραγωγή και δυναμικότητα) II tt = II tt 1 + PP tt + SS tt DD tt, 1 tt TT (ισορροπία αποθέματος) HH tt, FF tt, II tt, OO tt, UU tt, SS tt, WW tt, PP tt 0 (μη αρνητικότητα) 17/3/2017 Γ. Λυμπερόπουλος - Διοίκηση Παραγωγής 14

15 Επίλυση με γραμμικό προγραμματισμό Στρογγυλοποίηση μεταβλητών Λύση 1 Πρόβλημα: Τα WW tt, HH tt, FF tt και συχνά το PP tt θα έπρεπε να είναι ακέραιοι. Να λυθεί το πρόβλημα ως πρόβλημα Μικτού Ακεραίου Γραμμικού Προγραμματισμού Πρόβλημα: Απαιτείται μεγαλύτερη υπολογιστική προσπάθεια. Αποδεκτό για προβλήματα μεσαίου μεγέθους Λύση 2 Να λυθεί το πρόβλημα ως πρόβλημα Γραμμικού Προγραμματισμού και να στρογγυλοποιηθούν οι μεταβλητές στους κοντινότερους ακέραιους Πρόβλημα: Μπορεί να οδηγήσει σε μη εφικτή ή μη συνεπή λύση Λύση 3 Να στρογγυλοποιηθεί το WW tt στον επόμενο μεγαλύτερο ακέραιο. Τότε, τα HH tt, FF tt, PP tt θα είναι επίσης ακέραιοι. Πρόβλημα: Η λύση που θα προκύπτει σπάνια θα είναι βέλτιστη. Μπορεί όμως να βελτιωθεί προσπαθώντας και σφάλοντας. 17/3/2017 Γ. Λυμπερόπουλος - Διοίκηση Παραγωγής 15

16 Επίλυση με γραμμικό προγραμματισμό Επεκτάσεις Επιβολή ελάχιστου αποθέματος προφύλαξης για την αντιμετώπιση της αβεβαιότητας στη ζήτηση II tt BB tt, 1 tt TT Επιβολή μέγιστου και ελάχιστου αριθμού προσλήψεων και απολύσεων HH tt HH max tt, 1 tt TT FF tt FF max tt or FF tt ααww tt, 1 tt TT Επιπλέον περιορισμοί παραγωγικής δυναμικότητας PP tt CC tt, 1 tt TT 17/3/2017 Γ. Λυμπερόπουλος - Διοίκηση Παραγωγής 16

17 Επίλυση με γραμμικό προγραμματισμό Επεκτάσεις Να επιτρέπονται οι εκκρεμείς παραγγελίες II tt = II + tt II tt, 1 tt TT II + tt, II tt 0, 1 tt TT TT Minimize cc HH HH tt + cc FF FF tt + cc II II + tt + cc PP II tt + cc RR PP tt + cc OO OO tt + cc UU UU tt + cc SS SS tt tt=1 cc PP = Κόστος καθυστέρησης παράδοσης μίας μονάδας προϊόντος σε μία περίοδο. Να επιτρέπονται οι χαμένες πωλήσεις II + tt II tt = II + tt 1 + PP tt + SS tt DD tt, 1 tt TT (inventory balance) II + tt, II tt 0, 1 tt TT TT Minimize cc HH HH tt + cc FF FF tt + cc II II + tt + cc LL II tt + cc RR PP tt + cc OO OO tt + cc UU UU tt + cc SS SS tt tt=1 cc LL = Κόστος χαμένης πώλησης μίας μονάδας προϊόντος σε μία περίοδο. 17/3/2017 Γ. Λυμπερόπουλος - Διοίκηση Παραγωγής 17

18 Επίλυση με γραμμικό προγραμματισμό Επεκτάσεις Κυρτές κατά μέρη γραμμικές συναρτήσεις κόστους HH tt = HH 1tt + HH 2tt, 1 tt TT HH 1tt HH, 1 tt TT HH 2tt 0, 1 tt TT TT Minimize cc HH1 HH 1tt + cc HH2 HH 2tt tt=1 Cost ( ) cc HHH cc HHH HH HHtt 17/3/2017 Γ. Λυμπερόπουλος - Διοίκηση Παραγωγής 18

19 Πρότυπο πρόβλημα Σκηνικό: Ένας παραγωγός σκληρών δίσκων θέλει να προγραμματίσει τα επίπεδα εργατικού δυναμικού και παραγωγής για μια εξαμηνιαία περίοδο από τον Ιανουάριο έως τον Ιούνιο (TT = 6; tt = 1,, 6) Αριθμός εργάσιμων ημερών και προβλέψεις ζήτησης γιαfor για μια συγκεκριμένη σειρά σκληρών δίσκων που παράγονται σε ένα συγκεκριμένο εργοστάσιο: tt DD tt nn tt Αρχικές τιμές (στο τέλος Δεκεμβρίου): WW 0 = 300 εργαζόµενοι, II 0 = 500 δίσκοι Τιμή στόχος (στο τέλος Ιουνίου): II δίσκοι Κόστη: cc HH = 500; cc FF = 1000; cc II = 80 Δυναμικότητα: Στο παρελθόν, 76 εργαζόμενοι παρήγαγαν 245 σκληρούς δίσκους σε 22 εργάσιμες ημέρες KK = 245 = drives per worker per day (22)(76) 17/3/2017 Γ. Λυμπερόπουλος - Διοίκηση Παραγωγής 19