Lecture Principle of inventory and material management - Lecture 4: Production Planning System (Continued)

Lecture 4
Production Planning System (Continued)

Books
•
Introduction to Materials Management, Sixth Edition, J. R. Tony Arnold, P.E., CFPIM, CIRM, Fleming 
College, Emeritus, Stephen N. Chapman, Ph.D., CFPIM, North Carolina State University, Lloyd M. 
Clive, P.E., CFPIM, Fleming College
•
Operations Management for Competitive Advantage, 11th Edition, by Chase, Jacobs, and Aquilano, 2005, 
N.Y.: McGraw­Hill/Irwin.


Objectives

•
•
•
•

Production planning hierarchy
Inventory cost
Type of inventory
Production settings


Production Planning Hierarchy

Long­Range Capacity Planning
Aggregate Planning
Master Production Scheduling 

Production Planning and Control Systems

Pond Draining
Systems

Push
Systems 

Pull
Systems

Focusing on
Bottlenecks


Production Planning Horizons

Long­Range Capacity Planning

Long­Range
(years)

Aggregate Planning

Medium­Range
(6­18 months)

Master Production Scheduling 

Short­Range

(weeks)

Production Planning and Control Systems

Very­Short­Range
(hours ­ days)

Pond Draining
Systems

Push
Systems 

Pull
Systems

Focusing on
Bottlenecks


Production Planning: Units of Measure

Long­Range Capacity Planning

Entire 
Product Line

Aggregate Planning

Product

Family

Master Production Scheduling 

Specific
Product Model

Production Planning and Control Systems

Labor, Materials,
Machines

Pond Draining
Systems

Push
Systems 

Pull
Systems

Focusing on
Bottlenecks


Aggregate Planning


Why Aggregate Planning Is Necessary

•

•

•

•

Fully load facilities and minimize overloading and 
underloading
Make sure enough capacity available to satisfy 
expected demand
Plan for the orderly and systematic change of 
production capacity to meet the peaks and valleys of 
expected customer demand
Get the most output for the amount of resources 
available


Inputs

•

•

•

A forecast of aggregate demand covering the selected 
planning horizon (6­18 months)
The alternative means available to adjust short­ to 

medium­term capacity, to what extent each alternative 
could impact capacity and the related costs
The current status of the system in terms of workforce 
level, inventory level and production rate 


Outputs

•

•

A production plan: aggregate decisions for each 
period in the planning horizon about
– workforce level
– inventory level
– production rate
Projected costs if the production plan was 
implemented


Medium­Term Capacity Adjustments

•

•

•

Workforce level

– Hire or layoff full­time workers
– Hire or layoff part­time workers
– Hire or layoff contract workers 
Utilization of the work force
– Overtime
– Idle time (undertime) 
– Reduce hours worked
. . . more


Medium­Term Capacity Adjustments

•

•

Inventory level
– Finished goods inventory
– Backorders/lost sales
Subcontract


Approaches

•
•

•
•

Informal or Trial­and­Error Approach
Mathematically Optimal Approaches
– Linear Programming
– Linear Decision Rules
Computer Search
Heuristics


Pure Strategies for the Informal Approach

•
•

Matching Demand
Level Capacity
– Buffering with inventory
– Buffering with backlog
– Buffering with overtime or subcontracting


Matching Demand Strategy

•

•
•
•

Capacity (Production) in each time period is varied to 
exactly match the forecasted aggregate demand in that 

time period
Capacity is varied by changing the workforce level
Finished­goods inventories are minimal
Labor and materials costs tend to be high due to the 
frequent changes


Developing and Evaluating the Matching Production Plan

•

•

•

Production rate is dictated by the forecasted aggregate 
demand
Convert the forecasted aggregate demand into the 
required workforce level using production time 
information
The primary costs of this strategy are the costs of 
changing workforce levels from period to period, i.e., 
hirings and layoffs


Level Capacity Strategy

•

•

Capacity (production rate) is held level (constant) over 
the planning horizon
The difference between the constant production rate 
and the demand rate is made up (buffered) by 
inventory, backlog, overtime, part­time labor and/or 
subcontracting


Developing and Evaluating the Level Production Plan

•

•

•

Assume that the amount produced each period is 
constant, no hirings or layoffs
The gap between the amount planned to be produced 
and the forecasted demand is filled with either 
inventory or backorders, i.e., no overtime, no idle 
time, no subcontracting
. . . more


Developing and Evaluating the Level Production Plan

•

•

The primary costs of this strategy are inventory 
carrying and backlogging costs
Period­ending inventories or backlogs are determined 
using the inventory balance equation:
       EIt = EIt­1 + (Pt ­ Dt )


Aggregate Plans for Services

•

•

•

For standardized services, aggregate planning may be 
simpler than in systems that produce products
For customized services,
– there may be difficulty in specifying the nature and 
extent of services to be performed for each 
customer
– customer may be an integral part of the production 
system
Absence of finished­goods inventories as a buffer 
between system capacity and customer demand


Preemptive Tactics

•

There may be ways to manage the extremes of 
demand:
– Discount prices during the valleys.... have a sale
– Peak­load pricing during the highs .... electric 
utilities, Nucor


Time Horizon in Production Planning
Static Vs. Dynamic Environments
•

•

•

Models  used for production planning are either static 
or dynamic
Static
– Constant through time
– Assume same plan acceptable in each period for 
the foreseeable future
Dynamic
– Explicitly consider changes in demand and 
resource availability to determine what should be 
done through time over a planning horizon
– Require stochastic data 
21

–


The Role of Inventory
•

•

•
•

•

•

Inventory consists of physical items moving through the 
production system
Originates with shipment of raw material and parts from the 
supplier
Ends with delivery of the finished products to the customer
Costs of storing inventory accounts for a substantial 
proportion of manufacturing cost
– Often 20% or more
Optimal level of inventory
– Allows production operations to continue smoothly
A common control measure is Inventory Turnover
22


Inventory Turnover

•

•

•

•

•

The ratio of annual cost of goods sold to average
inventory investment.
It indicates how many times a year the inventory
is sold.
Higher the ratio, the better, because it implies
more efficient use of resources.
Higher the profit margin and longer the
manufacturing lead time, the lower the inventory
turns.
Example: Supermarkets (low profit margins) have
a fairly high turnover rate
23


Inventory Definitions and Decisions
•

•

•

Batch or order size, Q
– Batch size is the number of units released to the shop floor 
to be produced
Reorder point, r
– Specifies the timing for placing a new order
Inventory Position
Inventory Position = Inventory On Hand + On Order – Backorders

•

•

Units on order 
– Have been ordered but not yet arrived
Backorders 
– Items promised to customers but not yet shipped 
24
– New units are shipped out to cancel backorders


Types of Inventory
•

•

•

•

Raw Materials
– Essential to the production process
– Often kept in large quantities on site
Finished Goods
– Completed products awaiting shipment to customers
Work­in­Process (WIP)
– Batches of semi finished products currently in production
– Batches of parts from time of release until finished goods 
status
Pipeline
– Goods in transit between facilities
– Raw materials being delivered to the plant
– Finished goods being shipped to warehouse or customer
25