Aggregate Planning in a Supply Chain 7 Aggregate Planning in a Supply Chain

Role of Aggregate Planning in a Supply Chain Capacity has a cost and lead times are often long Aggregate planning: process by which a company determines levels of capacity, production, subcontracting, inventory, stock-outs, and pricing over a specified time horizon goal is to maximize profit decisions made at a product family (not SKU) level time frame of 3 to 18 months how can a firm best use the facilities it has?

總體規劃在供應鏈中的角色 產能需要成本，並且前置時間也大於0。 總體規劃(aggregate planning)： 是一個過程，包含在某特定的一段時間中，公司決定產能水準、生產、外包、存貨、補貨及定價。 總體規劃的目標是以最大利潤的方式去滿足需求。 決定工廠的總生產水準，而不是每一個別產品的生產量。 時間區間為3到18個月。 公司應該如何使用現有的設施才會最佳？ © 2011 台灣培生教育出版(Pearson Education Taiwan)

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Role of Aggregate Planning in a Supply Chain Specify operational parameters over the time horizon Production rate Workforce Overtime Machine capacity level Subcontracting Backlog Inventory on hand All supply chain stages should work together on an aggregate plan that will optimize supply chain performance.

總體規劃在供應鏈中的角色 在已知的時間區間內確認出下列作業參數值： 供應鏈的每一階段都應該與總體規劃緊密配合，才能使供應鏈有最佳的表現。 生產速率(production rate) 人力(workforce) 加班(overtime) 機器產能水準(machine capacity level) 外包(subcontracting) 補貨(backlog) (欠撥） 每期存貨量(inventory on hand) 供應鏈的每一階段都應該與總體規劃緊密配合，才能使供應鏈有最佳的表現。 © 2011 台灣培生教育出版(Pearson Education Taiwan)

Information Needed for an Aggregate Plan Aggregate demand forecast Ft for each Period t over T periods Production costs Labor costs, regular time ($/hr) and overtime ($/hr) Subcontracting costs ($/hr or $/unit) Cost of changing capacity – hiring or layoff ($/worker), adding or reducing machine capacity ($/machine) Labor/machine hours required per unit Inventory holding cost ($/unit/period) Stockout or backlog cost ($/unit/period) Constraints – overtime, layoffs, capital available, stockouts, backlogs, from suppliers

總體規劃所需的資訊 (1) 在整個規劃時間區間包含T個期間的第t期，其對應的需求預測Ft。 生產成本： 每單位產品所需的勞工／機器小時。 勞工成本、正常時間（美元／小時）和加班成本（美元／小時）。 外包生產成本（美元／單位或美元／小時）。 改變產能的成本，特別是聘用／解僱勞工成本（美元／人工）和增加或減少機器產能成本（美元／機器）。 每單位產品所需的勞工／機器小時。 © 2011 台灣培生教育出版(Pearson Education Taiwan)

總體規劃所需的資訊 (2) 存貨持有成本（美元／單位／期間）。 缺貨或補貨成本（美元／單位／期間）。 限制： (1)加班限制。 (2)解僱限制。 (3)可用產能限制。 (4)缺貨和補貨限制。 (5)企業供應者的限制。 © 2011 台灣培生教育出版(Pearson Education Taiwan)

Outputs of Aggregate Plan Production quantity from regular time, overtime, and subcontracted time Inventory held Backlog/stockout quantity Labor hire/payoff Machine capacity increase/decrease A poor aggregate plan can result in lost sales, lost profits, excess inventory, or excess capacity

總體規劃的產出 (1)經由正常工作時間、加班和外包所生產的數量：用此決定勞工的人數及供應商購貨水準。 (2)存貨水準：用此決定所需倉庫空間及需要的資金。 (3)缺貨／補貨量：用此決定顧客服務水準。 (4)人力聘用／解僱：用此決定將面臨的任何勞工問題。 (5)機器產能增加／減少：用此決定是否必須購置新的生產設備或閒置。 © 2011 台灣培生教育出版(Pearson Education Taiwan)

Aggregate Planning Strategies Trade-off between capacity, inventory, backlog/lost sales Chase strategy – using capacity as the lever Time flexibility from workforce or capacity strategy – using utilization as the lever Level strategy – using inventory as the lever Tailored or hybrid strategy – a combination of strategies

總體規劃策略 一般而言，規劃者是在下列成本間進行取捨： (1)產能（正常工時、加班、外包）。 (2)庫存。 (3)補貨／銷售損失。 規劃者實際使用的大部分策略是這三種的組合，並稱為訂作策略(tailored strategies)。 © 2011 台灣培生教育出版(Pearson Education Taiwan)

(1) Chase Strategy Vary machine capacity or hire and lay off workers as demand varies Often difficult to vary capacity and workforce on short notice Expensive if cost of varying capacity is high Negative effect on workforce morale Results in low levels of inventory Used when inventory holding costs are high and costs of changing capacity are low

1.追求策略(chase strategy) 追求策略(chase strategy)──使用產能作為手段 在需求率改變時，利用改變機器產能或聘用與解僱員工，使得生產率可以與需求率同步。 實務上，在短時間要改變產能和人力是非常困難的。 若改變產能的成本很高，執行這種策略將會是昂貴的 會引起員工士氣上的負面影響。 導致低存貨水準。 當持有存貨成本非常昂貴，而改變產能的成本很低廉時使用較為適當。 © 2011 台灣培生教育出版(Pearson Education Taiwan)

(2) Time Flexibility Strategy Use excess machine capacity Workforce stable, number of hours worked varies Use overtime or a flexible work schedule Flexible workforce, avoids morale problems Low levels of inventory, lower utilization Used when inventory holding costs are high and capacity is relatively inexpensive

2.時間彈性策略 (time flexibility strategy) 在有過多機器產能的情況下此策略可能可以使用。 人力（產能）是保持穩定，但為保持與需求同步化的生產，工作小時數可以因時間而變化。 可以使用可變動的加班量或彈性的排程。 需要彈性的人力，可是它避免了追求策略的一些問題，例如改變人力的大小。 低的存貨水準，較低的平均利用率。 當存貨的持有成本相當高，並且產能相當的便宜時，應該使用此策略。 © 2011 台灣培生教育出版(Pearson Education Taiwan)

(3) Level Strategy Stable machine capacity and workforce levels, constant output rate Inventory levels fluctuate over time Inventories carried over from high to low demand periods Better for worker morale Large inventories and backlogs may accumulate Used when inventory holding and backlog costs are relatively low

3.穩定策略(level strategy) 穩定策略(level strategy)──使用存貨作為手段 穩定的機器產能和人力被維持在一個穩定產出率。 需求短缺或過剩使得存貨水準隨時間而變動。 存貨不是為了未來需求先儲備就是為了在需求高峰期下及供貨量留待需求淡季進行補貨。 員工因為穩定的工作狀態而獲益。 有可能會累積大量的庫存與補貨。 當存貨持有成本和補貨成本相當低時，應該使用本策略。 © 2011 台灣培生教育出版(Pearson Education Taiwan)

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使用線性規劃進行總體規劃 線性規劃(linear programming, LP)可求解問題如滿足公司所面對的限制條件下，使公司利潤最大化的答案。 例子：Red Tomato Tools。 Notes: © 2011 台灣培生教育出版(Pearson Education Taiwan)

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對於Red Tomato而言，在總體規劃模式中有下列決策變數： Notes: © 2011 台灣培生教育出版(Pearson Education Taiwan)

目標函數(objective function) 是將規劃期間涉及的總成本最小化（即在所有需求被滿足的情況下將總利潤最大化）。 涉及的成本包括： (1)正常工時成本。 (2)加班成本。 (3)聘用和解僱成本。 (4)持有存貨成本。 (5)缺貨成本。 (6)外包成本。 (7)物料成本。 Notes: © 2011 台灣培生教育出版(Pearson Education Taiwan)

對於Red Tomato而言，在規劃期間的總成本是上述所有成本的加總，表示如下： Notes: © 2011 台灣培生教育出版(Pearson Education Taiwan)

限制條件 1.人力、聘用和解僱限制。 人力規模的起始值為W0＝80。 2.產能限制。在每一期間，製造數量不可以超過可用產能。 Notes: © 2011 台灣培生教育出版(Pearson Education Taiwan)

3.庫存量平衡限制。 4.加班限制。 存貨的起始值是I0＝1,000。 規劃期間結束時的存貨量必須至少是500單位，即I6 ≧500，而一開始沒有補貨量，即S0＝0。 4.加班限制。 Notes: © 2011 台灣培生教育出版(Pearson Education Taiwan)

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總體規劃的預測誤差 預測誤差可利用安全存貨(safety inventory)處理。 安全存貨：高於預測值為滿足需求所持有的存貨量。 或利用安全產能(safety capacity)來處理。 安全產能：高於預測值為滿足需求的產能。 方法如下： (1)使用加班作為一種安全產能； (2)一直維持較多的人力以作為安全產能； (3)利用外包作為安全產能； (4)製造並持有較多的存貨作為安全存貨； (5)公開或由現貨市場購買產能或產品，作為安全產能。 © 2011 台灣培生教育出版(Pearson Education Taiwan)

利用Excel進行總體規劃 © 2011 台灣培生教育出版(Pearson Education Taiwan)

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需求管理 訂價和總合規劃必須互相協調配合 影響促銷時機的因素 產品毛利：更高獲利的衝擊 需求：改變來自提前購買的小部分需求增加（消費增加占100%，而非10%） 提前購買

當在1月份折扣價格成$39時的需求 規劃期間總成本＝$421,915 規劃期間總收入＝$643,400 規劃期間總利潤＝$221,485 Notes: 規劃期間總成本＝$421,915 規劃期間總收入＝$643,400 規劃期間總利潤＝$221,485

在4月份促銷價格為$39的需求 規劃期間的總成本＝$438,857 規劃期間的總收入＝$650,140 規劃期間的總利潤＝$211,283 Notes: 規劃期間的總成本＝$438,857 規劃期間的總收入＝$650,140 規劃期間的總利潤＝$211,283

在1月份折扣價格為39美元引起大量需求增加的需求狀況 Notes: 規劃期間的總成本＝$456,750 規劃期間的總收入＝$699,560

在4月份折扣價格為39美元且需求因此大量增加之下的需求狀況 Notes: 規劃期間的總成本＝$536,200 規劃期間的收入＝$783,520

不同狀況下Red Tomato公司的表現

促銷時機衝擊的彙總

影響折扣時機的因素 折扣在需求上的衝擊 折扣對提前購買的衝擊 產品毛利