产品设计方案与制程选择制造业.ppt

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1、产品设计方案与制程选择制造业 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望流程選擇流程類型（依據流程的作業內容來分類）轉換流程加工流程組裝流程測試流程流程選擇流程結構零工式流程Hayes與Wheelwright定義四種主要的流程結構小量生產多樣的產品，且大部分產品的製造步驟並不相同標準化的零工式流程，應用於產品線相當穩定的企業，不論是依據顧客訂單生產或是計劃生產，每樣產品是以週期批次的方式生產批次流程流程選擇流程結構連續流程Hayes與Wheelwright定義

2、四種主要的流程結構各工作站間以非連續、固定的速度，按照一定的順序完成產品的生產方式 http:/ 一些主要產品多量多量.高標準化日常用品I零工II批次III組裝線IV連續流程沒有 (不可行)沒有 (不可行)彈性(高)單位成本(高)彈性(低）單位成本(低)印刷廠法式餐廳重機械咖啡汽車組裝漢堡製糖煉油廠產品結構產品生命週期效能指標損益平衡分析特定流程設備的選擇鑽 孔 機轉 印 機一般用途特殊用途損益平衡分析設備選擇的主要決策變數決策變數考慮因素決策變數考慮因素初期投資價格製造商適用現行的模式空間需求供應和支援設備 的需求彈性一般與特殊目的設備的比例產出率實際與估計產能比整備需求複雜性換線的速度產品

3、品質規格的一致性不良率維護複雜性頻率零件的供應力作業需求易用程度安全性人體工學的影響過時市場現況修改為其他用途人員的需求直接與間接人員 的比例技能與訓練在製品緩衝庫存的時間與需求損益平衡分析適用的情況Break-even analysis是選擇流程或設備時的分析工具，且透過損益平衡圖我們可以清楚的了解到，產品在不同銷售量或產量下的利潤或損失。損益平衡圖損益平衡分析範例6.1u有一家製造商有下列幾種方案取得生產所需的機械零件1.向外購買零件，成本為200美元/單位2.使用半自動車床之成本：固定成本為80000美元，變動成本為75美元/單位。3.使用加工中心之成本：固定成本為200000美元，變動

4、成本為15美元/單位。總成本$200 X需求量總成本$80000$75 X需求量總成本$200000$15 X需求量損益平衡點 A 之計算80,000+75xQ=200,000+15xQQ=2,000TC=80,000+75xQTC=200,000+15xQTC=200 xQ利潤最大化原則BDCA 收益 外購加工中心半自動化車床損益平衡點 B 之計算200 xQ=80,000+75xQQ=640050100150200250300金額250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500數量成本極小化Sales=300 xQ結果依需求生產量來選取方案結果依

5、需求生產量來選取方案(成本極小化成本極小化)0 640 單位時，選方案一，外購 640 2000 單位時，選方案二，半自動化車床 2000單位 以上時，選方案三、機器中心損益平衡分析範例6.1損益平衡分析的延申損益平衡分析使用方法一、方程式法二、圖解法三、邊際貢獻法損益平衡分析的假設l總成本區分為不隨產出水準變動之固定成本及會隨產出水準變動之變動成本兩部分。l在攸關範圍內，總收入及總成本與產出單位之關係呈線性。l只產銷單一產品，如有多種產品時，其產銷售組合比例維持不變。損益平衡點 A 之計算80,000+75xQ=200,000+15xQQ=2,000TC=80,000+75xQTC=200,

6、000+15xQTC=200 xQ利潤最大化原則BDCA 收益 外購機器中心半自動化車床損益平衡點 B 之計算200 xQ=80,000+75xQQ=640050100150200250300金額250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500數量成本極小化Sales=300 xQ邊際貢獻法下損益平衡點之計算1.外購：0(300-200)=02.半自動化車床：80,000(300-75)3563.機器中心：200,000(300-15)702356702損益平衡分析使用方法一、方程式法(equation method)銷貨變動成本及費用固定成本及費用

7、利潤銷貨（TR）單位售價（UR）銷量（Q）總成本（TC）單位變動成本（UVC）銷量（Q）固定成本及費用（TFC）損益兩平時TRTC即URQUVCQTFC二、圖解法二、圖解法畫圖步驟：(1)標示出座標圖，橫座標表示銷售單位，縱座標表示金額。(2)畫出總成本線。(3)畫出總收入線。(4)總成本線與總收入線交會點即為損益兩平點。利量圖（PV graph）的功用透過利量圖可以顯示出產出水準改變時，對營業利益的影響。（表達售價或變動成本改變，對利潤與損益兩平點所造成之影響）邊際貢獻率(單位邊際貢獻/單位銷貨收入)利量率利量圖畫圖步驟：1.橫座標為主，先畫出一條以0為起點以目前銷貨為終點之基本線(銷售線)

8、。2.找出產出水準為0的固定成本，此即為在此產出水準時的營業損失點。3.找出損益兩平點。4.連接2與3兩點此線即為利量線。5.超過損益兩平點時，每單位增加一單位邊際貢獻的營業利益。三.邊際貢獻法(contribution margin method)UR Q UVC Q TFC 0 (UR UVC)Q TFC TFC TFC 固定成本 Q UR UVC CM 每單位邊際貢獻 CONTRIBUTION INCOME STATEMETN Benchmark Paper Company Contribution Income Statement For a Monthly Volume of 5,4

9、00 CartonsSales (5,400*$8.00).銷貨收入$43,200Less variable costs:減 :變動成本 Direct materials(5,400*$1.00).直接原料.$5,400 Direct labor(5,400*$0.25).直接人工.1,350 Manufacturing overhead(5,400*$1.25).變動製造費用.6,750 Selling and administrative(5,400*$0.50)變動銷管費用.2,700 (16,200)Contribution margin邊際貢獻.$27,000Less fixed c

10、osts:Manufacturing overhead固定製造費用$5,000 Selling and administrative 固定銷管費用10,000 (15,000)Profit.$12,000Dollar break-even point unit contribution marginBreak even unit sales volume公式應用(一)=Fixed costs損益兩平銷售量點總固定成本每單位邊際貢獻contribution Margin ratioFixed costs=Multiple-product cost-volume-profit analysis損益

11、兩平銷售額=總固定成本邊際貢獻率=15,0005=3,000 unit=15,0000.625(62.5%)=$24,000 TYPICAL COST-VOLUM-PROFIT GRAPHPROFIT-VOLUM GRAPH邊際貢獻法（考慮到營業利益目標）總固定成本期望獲利Q 單位邊際貢獻 總固定成本期望獲利TR 單位邊際貢獻/單位售價 邊際貢獻率邊際貢獻率邊際貢獻法（考慮到所得稅）邊際貢獻法（考慮到所得稅）期望獲利 總固定成本 (1 t)Q 單位邊際貢獻unit contribution marginBreak even unit sales volume公式應用(二)=Fixed cost

12、s +DesiredProfit損益兩平銷售量總固定成本+期望獲利 單位邊際貢獻=15,000+18,0005 =6,600 unit期望獲利18,000期望稅後獲利18,000 (假設稅率40%)Fixed costs+(Desired after-tax profit/1-Tax rate)unit Contribution marginBreak even unit sales volume=損益兩平銷售量=總固定成本+期望稅後獲利 單位邊際貢獻=15,000+18,000*/(1-40%)5 =9,000 unit高變動低固定 vs 高固定低變動製造流程設計評估工廠內移動原物料、零件、

13、組件等特定製程 之方法規劃工具裝配圖(Assembly drawings)組裝程序圖(Assembly charts)程序單(Route sheets)流程圖(Flow process charts)裝配圖製造流程設計456789103211112SA-1SA-2A-6A-7A-4A-2A-1A-6A-3A-5A-8氣嘴連接器嘴邊緣連鎖彈簧間隔器護墊(2)彈簧固定環氧氣閥探針探針墊片探針固定環蓋子透氣口組裝組裝透氣口與閥體組裝阻絕環至閥體檢驗固定環至氣嘴檢驗組裝氧氣探針氣體被覆最後組裝組裝程序圖製造流程設計製造流程設計程序單物料規格採購存貨數量每次採購數量重量零件名稱用途組裝編號次組裝編號零件

14、編號日期編號供應日期員工作業編號作業描述部門機器整備時間每件小時比率工具製造流程設計流程圖製造流程設計A.某公司提供幾家大型汽車製造商零件，這個零件是由15位工人每天工作8小時，以每小時150件的速度進行組裝。員工薪水採小組式按件計酬，每完成一個合格的零件，可獲得0.3美元，且這些工資平均分配給每位員工，如果管理者認為需要則額外增加生產班次(15人)。B.該公司所提供零件分為兩種，一為鑄模部門所生產，另一項則委外生產。公司有11部機器可供生產零件，而同時間只能有六部機器運作，每部機器每小時可生產25件，每完成一件合格成品每作業員即可獲得0.2美元。C.作業員的加班成本比正常班多50%，亦即每完

15、成一成品工資為得0.3美元。D.鑄造人員可以彈性工作，現有6名作業員，公司可以至多從其他部門調度4名員工。E.鑄造每一零件的物料成本為0.1美元，電力成本為0.02美元；而委外生產的零件成本為每件0.3美元F.廠房租金每星期100美元，管理、維護和行政人員週薪為1000美元，生產機器折舊每星期50美元。範例6.2鑄造零件外購零件最後組裝鑄造零件存貨外購零件存貨最後產品範例6.2解說-生產流程1.該流程的產能(每週生產的零件數目)，每一流程階段的產能是否能平衡？鑄模流程的產能6部機器每小時25件每天8小時每周5天 每周6000件 裝配流程的產能每小時150件每天8小時每周5天 每周6000件2.

16、如果鑄模流程所使用的機器，從原來的6部增加為10部，而最後的組裝作業不變，則全部流程的產能是多少？10部機器鑄造產能10部機器25件/每小時8小時/每天5天/每週 10000件/每週 由於最後組裝人員不變，因此即便產能增加為10000件，組裝成品為6000件，因此整體產能仍為6000。3.假如公司將增加第二班的組裝作業時間，每天增加8小時，則新產能為何？依第2題看來鑄造產能為10000件 而增加後的組裝產能150件/每小時16小時/每天5天/每週 12000件/每週 由於產能最最小產出決定，因此產能為10000件，而根據實際的情況，仍有其他因素影響。範例6.2解說4.當產能分別為每週6000件

17、及每週10000件時，分別計算其產出的單位成本。項目計算（每件）成本鑄造原料0.16000600外購零件0.360001800電力成本0.026000120鑄造作業員0.260001200組裝作業員0.360001800租金100/每週100管理1000/每週1000折舊50/每週50總成本6670項目計算（每件）成本鑄造原料0.1100001000外購零件0.3100003000電力成本0.0210000200鑄造作業員0.2100002000組裝作業員0.3100003000租金100/每週100管理1000/每週1000折舊50/每週50總成本10350單位成本=每週總成本/每週生產數量

18、=6670/6000=1.11單位成本=每週總成本/每週生產數量=10350/10000=1.04當以較大的產量分攤固定成本時,每單位的成本可因此而降低 CIM系統(Computer Integrated Manufacturing System)利用先進電腦控制網路與管理技術，將工廠從原料投入到成品產出之所有生產活動過程與控制功能，完全整合於一套龐大資訊系統之中，CIM的電腦及網路系統整合工廠內生產過程的資訊流與物流功能，以期在最短時間內，用最低成本產出品質最佳之產品。物料及存貨控制財務產品分析研發市場與銷售製造CAM設計CAD其他功能主電腦資訊系統設備人員CIM系統概念圖CIM基本子系統及

19、功能模組說明MES系統WIP(Work In Process)在製品追蹤系統EMS(Equipment Management System)機台管理系統MCS(Material Control System)自動化物流管理系統RPT(Reporting)生產報表系統FMB(FAB Monitor Board)工廠狀態即時顯示系統RTD(Real Time Dispatch)自動化即時派工系統EDC(Engineer Data Collection)工程資料收集系統SIS(Set UP System)CIM系統基本設定功能SPC(Statistic Process Control)即時性統計製程

20、管制系統AutomationBatch type單機型態自動化連線機台Inline Type連續型多機台生產線自動化連線IT基礎系統UNIX Server FarmUNIX大型主機群Windows Server Farm分散式windows PC主機群Workstation現場工作站Network工廠高速網路系統Database大型資料庫表:CIM系統基本系統及功能模組CIM具代表性的重要功能模組1、產品追蹤功能(Tracking)(1)CIM系統大量運用1維條碼(Barcode)及2維條碼(Vericode)於在製品及載具上，生產機台及自動搬運系統讀取資料，並對CIM系統作回報/查詢的動作(

21、WIP Tracking功能)。(2)CIM系統能夠蒐集現場生產情報，也可以下達生產指示，並將相關資訊透過現場工作站通知現場作業人員。2、生產活動監控功能(Monitoring)(1)利用即時SPC(Statistic Process Control)功能，CIM系統隨時將製程的狀態與設定的標準加以比較，如發生異常則立即中斷生產，並透過通知相關人員處理。如此可以避免大量品質異常，造成工廠不必要的損失，並確保產品品質。(2)利用EMS(Equipment Management System)系統，工廠管理人員可以針對關鍵生產設備或是瓶頸機台(Bottleneck)作嚴密的監察，有異常或是閒置(I

22、dle)的狀況，可以隨時回報相關負責工程師或主管，以機動調整現場生產活動。(3)利用EMS系統可以收集並分析機台的稼動率及MTTR(Mean Time To Repair)等相關績效指標，或是安排機台保養及相關備品更換的時程規劃，紀錄保養工時及耗材使用頻率，幫助工程主管做出正確的決策。3、生產流程控制功能(Controlling)因為CIM系統進一步將製程中各個獨立的自動化物料搬運備，自動檢測設備及自動化生產設備整合起來，構成一套完整的自動化系統。生管人員只需要使用CIM系統的基本設定功能SIS(Setup Interface System)搭配RTD(Real Time Dispatch)，

23、便可以掌握致成排程規則(Dispatch Rules)及設定各種產品的生產目標。ex：調整生產優先度(Priority)或是暫停出貨(Hold)等。而製程研發人員可以根據工程變更通知(ECN,Engineering Change Notification)透過SIS系統 調整各機台生產製程條件及檢驗規格，以提升 整廠的生產效率及生產品質及良率。(4)生產報表管理功能(Reporting)現場資訊自動即時收集除了提供做現場監督、控制之外，最重要的功能是做為現場管理之用。RPT系統(Reporting)將現場即時收集的資料，以及監督控制的狀況都存入資料庫中，不但有最新的狀況，也有長期儲存的歷史資料

24、，利用資料庫強大的查詢、分析、報表功能，使得傳統 人工方式無法達到的管理功能得以實現。NetworkPCUTCServerDBUIS手動生產模式CIM系統架構圖NetworkPCServerUICUISDBCIM手動生產模式系統元件相依性關係圖工廠自動化程度生產模式機台自動化程式排程選貨物流搬運執行製程收集生產資料匯整生匯整生產產報報表表沒有導入CIM系統RunCard(工單生產模式)OFF-LINE MODE:單機作業,沒有任何連線收送資訊功能生管根據生產會議指示製作派工單交給現場執行現場人員依照工單生產人工搬運人工操作機台人工記錄資料交接班後填寫報表交給工廠助理匯整資料有導入CIM系統機台

25、沒有與CIM系統連線Manual Mode(手動生產模式)生管根據生產會議指示將派工條件輸入CIM系統現場提供CIM工作站讓現場人員查詢派工條件以及WIP人工搬運或是AVG搬運人工方式操作機台人工紀錄,然後至CIM工作站輸入資料CIM自動彙整報表機台與CIM系統連線Semi-Auto Mode(半自動生產模式)生管根據生產會議指示將派工條件輸入CIM系統系統排列WIP選或建議清單,由現場人員執行選擇AVG搬運人工作最後確認後按下確認,機台自動依照預設條件生產機台透過連線自動回報生產資料CIM自動彙整報表Full-Auto Mode(全自動化生產模式)生管根據生產會議指示將派工條件輸入CIM系統系統根據預設排程自動選擇WIPRTD:Time DispatchAGV自動送到機台機台根據WIP條碼比對系統資料後,自動依照預設條件完成製程機台透過連線自動回報生產資料CIM自動匯整報表