生产运作管理(第二版)07.ppt

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1、生产运作管理生产运作管理工艺选择与设施布置Chapter 71学习目标学习目标学习本章以后，你将能：学习本章以后，你将能：了解或描述：了解或描述：常见的几种工艺类型常见的几种工艺类型工艺选择的关键问题工艺选择的关键问题设施布置的基本类型设施布置的基本类型产品原则布置的设计与工艺原则布置的设计产品原则布置的设计与工艺原则布置的设计的方法及其优缺点的方法及其优缺点能够进行一些简单的工艺原则布置设计能够进行一些简单的工艺原则布置设计 2丰田的全球车身流水线丰田的全球车身流水线全球车身生产线全球车身生产线一个标准化的金属加工系统一个标准化的金属加工系统 新生产线的投资要比它所取代的那条节省新生产线的投

2、资要比它所取代的那条节省50%在新生产线上生产一种不同的轿车，成本降低在新生产线上生产一种不同的轿车，成本降低70%空间只有旧生产线所需场地空间的一半空间只有旧生产线所需场地空间的一半 同一车间可以生产同一车间可以生产8种车型，增强了灵活性种车型，增强了灵活性新制造体系大大节省制造多种车型的成本新制造体系大大节省制造多种车型的成本 思考思考传统的汽车制造业属于哪种生产类型？传统的汽车制造业属于哪种生产类型？丰田的全球车身生产线与传统的汽车制造工艺有何区别丰田的全球车身生产线与传统的汽车制造工艺有何区别之处？之处？3工艺选择工艺选择企业选择何种生产工序的战略决策企业选择何种生产工序的战略决策工艺

3、类型工艺类型工艺专门化工艺专门化批量加工批量加工重复性加工重复性加工连续性加工连续性加工项目方式项目方式了解每种类型的特征、优缺点以及对工人、了解每种类型的特征、优缺点以及对工人、设备的要求设备的要求4工艺选择工艺选择continued工艺选择的关键问题工艺选择的关键问题产品和服务需求的性质产品和服务需求的性质与市场需求相适应与市场需求相适应自动化程度自动化程度优点：优点：完全一致的生产和服务完全一致的生产和服务 排除了人性化的情绪问题排除了人性化的情绪问题 减少了变动成本减少了变动成本 缺点：缺点：成本较高成本较高 不易轻易改变不易轻易改变在一定程度上对工人的心理和生产率产生负面影响在一定程

4、度上对工人的心理和生产率产生负面影响 5工艺选择工艺选择continued工艺选择的关键问题工艺选择的关键问题自动化程度自动化程度分类分类固定型固定型可编程型可编程型柔性型柔性型制造单元制造单元柔性制造系统柔性制造系统(FMS)了解不同自动化类型的特征及优缺点了解不同自动化类型的特征及优缺点6工艺选择工艺选择continued工艺选择工具工艺选择工具产品产品工艺矩阵工艺矩阵 （Product-Process Matrix,PPM）1979年，由海斯（年，由海斯（Robert H.Hayes）、惠尔莱特）、惠尔莱特（Steven C.Wheelwright）提出）提出解释解释二维矩阵二维矩阵 横

5、坐标：产品结构与产品生命周期，沿箭头方向从左向横坐标：产品结构与产品生命周期，沿箭头方向从左向右表示从导入期到成长期到成熟期再到衰退右表示从导入期到成长期到成熟期再到衰退纵坐标：工艺结构与工艺生命周期，沿箭头方向从上向纵坐标：工艺结构与工艺生命周期，沿箭头方向从上向下表示工艺生命周期的发展下表示工艺生命周期的发展 沿着沿着PPM矩阵对角线选择和配置生产运作工艺，可以达到矩阵对角线选择和配置生产运作工艺，可以达到最优的水平最优的水平 也有的企业适当采用偏离对角线的选择策略，出奇制胜也有的企业适当采用偏离对角线的选择策略，出奇制胜 7工艺选择工艺选择continued工艺选择工具工艺选择工具产品产

6、品工艺矩阵工艺矩阵工工艺艺结结构构/工工艺艺生生命命周周期期 产品结构产品结构/产品生命周期产品生命周期高柔性高柔性低效率低效率高单位成本高单位成本低柔性低柔性高效率高效率低单位成本低单位成本工艺工艺专门化专门化批量批量加工加工重复性重复性加工加工连续性连续性加工加工客户化客户化（单件）（单件）多品种多品种（中小批量）（中小批量）主要产品主要产品（中等批量）（中等批量）标准化标准化（大批量）（大批量）工具模具厂工具模具厂/美容院美容院报纸印刷报纸印刷/讲座讲座传统的计算传统的计算机生产机生产/快餐快餐炼钢厂炼钢厂/家庭供水家庭供水不可行不可行不可行不可行8设施布置设施布置设施布置的基本形式设施

7、布置的基本形式根据工作流程布置根据工作流程布置产品原则布置（产品原则布置（Product-oriented Layout）工艺原则布置（工艺原则布置（Process-oriented Layout）定位布置（定位布置（Fixed-position Layout）混合布置（混合布置（Mixed Layout）根据生产系统功能布置根据生产系统功能布置仓储布置仓储布置 零售布置零售布置 办公室布置办公室布置 9设施布置设施布置continued产品原则布置（产品原则布置（Product-oriented Layout）一种根据产品制造的步骤来安排设备或工作过程的方式一种根据产品制造的步骤来安排设备或

8、工作过程的方式 适用于标准化极高的产品或者服务适用于标准化极高的产品或者服务 典型实例是生产线或装配线典型实例是生产线或装配线 关键问题是生产线的平衡关键问题是生产线的平衡 工作流程工作流程原材料或顾客原材料或顾客制成品制成品工作地工作地1工作地工作地2工作地工作地310设施布置设施布置continued产品原则布置（产品原则布置（Product-oriented Layout）优点优点产量高，单位成本低产量高，单位成本低增强了工人操作的熟练程度，减少了培训成本增强了工人操作的熟练程度，减少了培训成本简化了物料运输简化了物料运输人力和设备得到充分利用人力和设备得到充分利用 缺点缺点工人缺少发展

9、机会，容易导致厌倦情绪的产生工人缺少发展机会，容易导致厌倦情绪的产生设备和工人对变化的适应能力较差，柔性较差设备和工人对变化的适应能力较差，柔性较差某个工人或者某个环节出现问题，将会影响整个生产系某个工人或者某个环节出现问题，将会影响整个生产系统统系统需要具备迅速修复的能力和备用件库存，增加了一系统需要具备迅速修复的能力和备用件库存，增加了一定的成本定的成本 11设施布置设施布置continued产品原则布置（产品原则布置（Product-oriented Layout）U型生产线提高柔性型生产线提高柔性物料流物料流物料流物料流不好，操作者被分不好，操作者被分开，没有机会进行开，没有机会进行交

10、流！一般美国工交流！一般美国工厂采用配件流水线厂采用配件流水线 好，可交流，或增减操好，可交流，或增减操作人员，经训练的人几作人员，经训练的人几乎可自动平衡不同生产乎可自动平衡不同生产速度速度 不好，操作者被不好，操作者被围起来，没机会围起来，没机会与第一个操作者与第一个操作者一起工作以增加一起工作以增加产量产量 物料物料好，操作者好，操作者可互相帮助，可互相帮助，可与第三个可与第三个人一起工作人一起工作以提高产量以提高产量不好，直线形很难平衡不好，直线形很难平衡好，好，U形生产线的一个特形生产线的一个特点就是操作者容易进入，点就是操作者容易进入，5个操作者可减为个操作者可减为4个个 12设施

11、布置设施布置continued工艺原则布置（工艺原则布置（Process-oriented Layout）将相似的设备或功能集中放在同一个部门，使将相似的设备或功能集中放在同一个部门，使其相对位置达到最优其相对位置达到最优 最优的布置：将彼此之间物流量较大的部门相最优的布置：将彼此之间物流量较大的部门相邻布置，以减少物料的搬运费用邻布置，以减少物料的搬运费用 关键：如何安排好工作部门之间的相对位置关键：如何安排好工作部门之间的相对位置 13设施布置设施布置continuedBank 1995 Corel Corp.Machine Shop 1995 Corel Corp.Hospital 19

12、95 Corel Corp.14设施布置设施布置continued工艺原则布置（工艺原则布置（Process-oriented Layout）优点优点个别设备出了故障或个别工人缺席对整个生产系统的影响较个别设备出了故障或个别工人缺席对整个生产系统的影响较小小 上下工序之间的相互依赖性较小上下工序之间的相互依赖性较小设备维修费用较低，投资于备用件上的成本也较低设备维修费用较低，投资于备用件上的成本也较低缺点缺点如果批量加工，在制品库存量会很大如果批量加工，在制品库存量会很大要经常进行工艺路线选择及进度安排要经常进行工艺路线选择及进度安排设备利用率低设备利用率低加工的多样性要求频繁地调整设备，造成

13、工作流的不连续性，加工的多样性要求频繁地调整设备，造成工作流的不连续性，形成间歇加工形成间歇加工物料传输慢，效率低，单位运输成本较高物料传输慢，效率低，单位运输成本较高 15设施布置设施布置continued工艺原则布置（工艺原则布置（Process-oriented Layout）成组技术成组技术在工艺原则布置的基础上转换而来在工艺原则布置的基础上转换而来先确定出具有相似设计特征或制造特征的零件，然后先确定出具有相似设计特征或制造特征的零件，然后将不同的机器组成加工中心，对这些形状或工艺要求将不同的机器组成加工中心，对这些形状或工艺要求相似的零件进行加工相似的零件进行加工 步骤步骤将零部件进

14、行分类将零部件进行分类识别零件组的物流类型，作为成组布置的基础识别零件组的物流类型，作为成组布置的基础将机器和工艺分组，组成加工中心或工作单元将机器和工艺分组，组成加工中心或工作单元 16设施布置设施布置continued工艺原则布置（工艺原则布置（Process-oriented Layout）成组技术成组技术与工艺原则布置的关系与工艺原则布置的关系相似之处：其加工中心也是用来相似之处：其加工中心也是用来完成一组特定的工艺过程完成一组特定的工艺过程 不同之处：还具备了产品原则布不同之处：还具备了产品原则布置的优点，即，减少了在制品和物置的优点，即，减少了在制品和物料的搬运，提高了工人的操作技

15、能料的搬运，提高了工人的操作技能和快速学习能力和快速学习能力 17设施布置设施布置continued定位布置（定位布置（Fixed-position Layout）生产设备需要移到要加工的产品处，而不是产生产设备需要移到要加工的产品处，而不是产品移到设备处品移到设备处 广泛应用于耕种、消防、筑路、建筑、钻探石广泛应用于耕种、消防、筑路、建筑、钻探石油、医院中的手术室等方面油、医院中的手术室等方面 混合布置（混合布置（Mixed Layout）企业同时存在两种或两种以上形式的布置企业同时存在两种或两种以上形式的布置 医院医院科室按照工艺原则布置科室按照工艺原则布置 手术室按照定位布置设置手术室按

16、照定位布置设置 18设施布置设施布置continued仓储布置仓储布置在仓库中安排物资的存放在仓库中安排物资的存放 原则：最大限度地利用仓储空间，以最低成原则：最大限度地利用仓储空间，以最低成本保管、处理物资本保管、处理物资 要考虑的因素：订货次数、物品间的相关性、要考虑的因素：订货次数、物品间的相关性、走道的数量和宽度等走道的数量和宽度等 19设施布置设施布置continued零售布置零售布置原则：使单位面积的净收益达到最大，同时，原则：使单位面积的净收益达到最大，同时，为顾客提供最便捷的、最赏心悦目的店铺布为顾客提供最便捷的、最赏心悦目的店铺布局局 办公室布置办公室布置趋势：开放式，为员工

17、提供了更多的交流和趋势：开放式，为员工提供了更多的交流和团队合作的机会和空间团队合作的机会和空间 20生产线的平衡生产线的平衡 决定如何将工作分配到工作地的一过程决定如何将工作分配到工作地的一过程 目标：使分配到各个工作地的作业所需要目标：使分配到各个工作地的作业所需要的时间大致相等，从而使生产线上各活动的时间大致相等，从而使生产线上各活动同步进行，实现工人和设备的最大利用同步进行，实现工人和设备的最大利用 可能遇到的困难可能遇到的困难设备问题设备问题基本作业的时间差异不能通过分配作业组而解基本作业的时间差异不能通过分配作业组而解决决 生产或装配所要求的技术顺序生产或装配所要求的技术顺序 对理

18、想的分配有对理想的分配有约束力约束力21生产线的平衡生产线的平衡continued 工作地数量的确定工作地数量的确定 节拍节拍各工作地完成分配给它的作业直到工作地可以往下进各工作地完成分配给它的作业直到工作地可以往下进行所容许的最长时间行所容许的最长时间 产出能力产出能力=OT/CT式中式中 OT每天运转时间；每天运转时间；CT节拍节拍可能最小的节拍：等于最长的那个作业时间可能最小的节拍：等于最长的那个作业时间 可能最大的节拍：等于各工作时间之和可能最大的节拍：等于各工作时间之和 生产线节拍的确定取决于使用几个工作地生产线节拍的确定取决于使用几个工作地 22生产线的平衡生产线的平衡contin

19、ued 工作地数量的确定工作地数量的确定 节拍节拍可能最小节拍和可能最大节拍的作用可能最小节拍和可能最大节拍的作用确定生产线产量范围确定生产线产量范围 帮助调整计划期产量帮助调整计划期产量 CT=OT/D 式中式中 D计划期的产量计划期的产量 如果计划期产量已定，而计算出来的节拍没有处如果计划期产量已定，而计算出来的节拍没有处于最大和最小节拍之间，那么就必须对计划期的于最大和最小节拍之间，那么就必须对计划期的产量做出修改产量做出修改 23生产线的平衡生产线的平衡continued 工作地数量的确定工作地数量的确定 工作地数量的计算工作地数量的计算工作地数的理论最小值工作地数的理论最小值 Nmi

20、n=t/CT式中式中 Nmin工作地数的理论最小值；工作地数的理论最小值；t各作业时间之和各作业时间之和 24生产线的平衡生产线的平衡continued 作业分配的启发式算法作业分配的启发式算法 作业顺序图的概念作业顺序图的概念abcd0.1 分钟分钟1.0 分钟分钟0.4 分钟分钟0.5 分钟分钟这个作业顺序图表明，作业这个作业顺序图表明，作业b开始的前提是开始的前提是a已完成；而已完成；而d要开始，前提是要开始，前提是b和和c都已经完成都已经完成 25生产线的平衡生产线的平衡continued 作业分配的启发式算法作业分配的启发式算法先分配后续作业数最多的作业的原则先分配后续作业数最多的作

21、业的原则 各工作地最初的各工作地最初的“剩余时间剩余时间”等于节拍等于节拍 只有先行作业已经被分配完、作业时间不超过该工作只有先行作业已经被分配完、作业时间不超过该工作地的剩余时间的作业才够资格被分配地的剩余时间的作业才够资格被分配 如果出现多个作业的后续作业数一样多的情况时，则如果出现多个作业的后续作业数一样多的情况时，则采用胶着选赛（采用胶着选赛（tiebreaking）法，即首先分配所需时）法，即首先分配所需时间最长的作业间最长的作业 26生产线的平衡生产线的平衡continued 作业分配的启发式算法作业分配的启发式算法 先分配后续作业数最多的作业先分配后续作业数最多的作业 算例算例a

22、bcd0.2 分钟分钟1.0 分钟分钟0.5 分钟分钟0.4 分钟分钟将图中的作业分配到三个工作地。已知节拍为将图中的作业分配到三个工作地。已知节拍为1.0分钟。分钟。e0.2 分钟分钟27生产线的平衡生产线的平衡continued 解答解答作业分配分析表作业分配分析表 工作地工作地剩余剩余时间够资格分配的作格分配的作业分配作分配作业修正的剩余修正的剩余时间工作地工作地闲置置时间11.0a,ca0.80.8cc0.30.3无无无无0.321.0bb0.00.031.0dd0.60.6ee0.40.40.728生产线的平衡生产线的平衡continued 生产线平衡的一些相关因素及指导原则生产线平

23、衡的一些相关因素及指导原则 作业分配的一般程序作业分配的一般程序 确定节拍，求出所需最小工作地数确定节拍，求出所需最小工作地数 从第一个工作地开始，按顺序给工作地分配作业，从第一个工作地开始，按顺序给工作地分配作业，一直分配到所有作业都已被分配一直分配到所有作业都已被分配作业分配的效率测量作业分配的效率测量 生产线闲置时间百分比生产线闲置时间百分比=每节拍内的闲置时间每节拍内的闲置时间/（N实际实际 节拍）节拍）100%生产线的效率生产线的效率 100%生产线闲置时间百分比生产线闲置时间百分比 29生产线的平衡生产线的平衡continued 生产线平衡的一些相关因素及指导原则生产线平衡的一些相

24、关因素及指导原则 产量问题产量问题运用各种方法解决问题运用各种方法解决问题 制约因素制约因素：技术约束、人力因素、设备约束、：技术约束、人力因素、设备约束、空间约束、产量约束空间约束、产量约束 促进生产线平衡的其他一些方法促进生产线平衡的其他一些方法 培养多面手培养多面手 设计混合型生产线设计混合型生产线 30对工艺原则布置的设计对工艺原则布置的设计 布置方法布置方法 从至表法（单行布置法）从至表法（单行布置法）部门内部工作地成单行排列，且工作地之间往来密部门内部工作地成单行排列，且工作地之间往来密切程度的关系能定量表示时使用切程度的关系能定量表示时使用零件的综合往来路线图零件的综合往来路线图

25、 初始零件从至表初始零件从至表 最终零件从至表最终零件从至表 从至数代表工作地之间的流量的大小从至数代表工作地之间的流量的大小数据距对角线的格数是工作地之间的距离单位数数据距对角线的格数是工作地之间的距离单位数 L零件总的移动距离零件总的移动距离；i 两个工作地之间的距离；两个工作地之间的距离；j j 这两个工作地的从至数这两个工作地的从至数 31对工艺原则布置的设计对工艺原则布置的设计continued 算例算例 已知某厂有已知某厂有6个部门，部门之间的初始物流流量如表所示，个部门，部门之间的初始物流流量如表所示，做出修改后的最终零件从至表做出修改后的最终零件从至表 至至从从合合计备件备件车

26、间车间21811机加机加工车间工车间12115冲压冲压车间车间123油漆油漆车间车间33装配装配22仓库仓库0合计合计0533211i=1i=232对工艺原则布置的设计对工艺原则布置的设计continued 解答解答修改后的从至表修改后的从至表 至至从从合合计部门部门82111部门部门部门部门12115部门部门33部门部门213部门部门22合计合计011533233对工艺原则布置的设计对工艺原则布置的设计continued 解答解答布置改进前后的零件总移动距离布置改进前后的零件总移动距离 前前 进后后 退退i ji j改进前改进前1(2+1+1)=42 2=43(1+2)=94(1+1)=85

27、 8=401 0=02(3+2)=103 0=04 0=05 0=0零件总移动距离零件总移动距离L=i j=75改进后改进后1(2+8)=102(2+1)=63 1=34 0=05 1=51(1+3+1+2)=72 0=03 2=64 0=05 0=0零件总移动距离零件总移动距离L1=i j=37改进前后之差改进前后之差L L L1 75 37 38总距离相对减少程度总距离相对减少程度L/L 38/75 50.7%34对工艺原则布置的设计对工艺原则布置的设计continued 布置方法布置方法 双行布置法双行布置法当部门内部成双行布置时，采用双行布置法当部门内部成双行布置时，采用双行布置法 具

28、体方法具体方法 根据从至表，整理出零件移动次数的排序表，从大根据从至表，整理出零件移动次数的排序表，从大到小排列到小排列根据排列作出调整，把移动次数多的相关工作地相根据排列作出调整，把移动次数多的相关工作地相邻安排，直至把全部工作地安排完为止邻安排，直至把全部工作地安排完为止 几个概念几个概念 相邻从至线：处于相邻位置的工作地之间的从至线相邻从至线：处于相邻位置的工作地之间的从至线超邻从至线：处于不相邻位置的工作地之间的从至超邻从至线：处于不相邻位置的工作地之间的从至线线35对工艺原则布置的设计对工艺原则布置的设计continued 布置方法布置方法 双行布置法双行布置法几个概念几个概念 极限

29、标准：当追求总移动距离为最短时，就要使所极限标准：当追求总移动距离为最短时，就要使所有有流量往来关系的工作地处于相邻位置，这时，有有流量往来关系的工作地处于相邻位置，这时，总移动距离为最短，此时的总距离称为极限标准。总移动距离为最短，此时的总距离称为极限标准。超极限标准数：即方案的总移动距离与极限标准之超极限标准数：即方案的总移动距离与极限标准之间的差额间的差额 式中式中xi ji,j两个工作地之间的距离；两个工作地之间的距离；yi j i,j两个两个工作地之间的从至数工作地之间的从至数 36对工艺原则布置的设计对工艺原则布置的设计continued 算例算例 根据上例的从至表，做双行布置根据

30、上例的从至表，做双行布置零件移动次数排序表零件移动次数排序表 次序次序相关相关设备次数次数次序次序相关相关设备次数次数18712381329142101521116237对工艺原则布置的设计对工艺原则布置的设计continued 解答解答 相邻从至线：相邻从至线：10条；条；超邻从至线：超邻从至线：1条；条；=(2 1)1=138对工艺原则布置的设计对工艺原则布置的设计continued 布置方法布置方法 计算机分析计算机分析计算机辅助设施布置技术（计算机辅助设施布置技术（CRAFT）利用搜寻技术，调整部门之间的位置，以使利用搜寻技术，调整部门之间的位置，以使总物料运输成本为最低总物料运输成本

31、为最低 结合实际情况，对计算机分析出来的结果作结合实际情况，对计算机分析出来的结果作一定的调整一定的调整 39对工艺原则布置的设计对工艺原则布置的设计continued 布置方法布置方法 计算机辅助设施布置技术运算原理计算机辅助设施布置技术运算原理从第从第1行第行第1列开始循环，计算两两交换工件地位置后的运列开始循环，计算两两交换工件地位置后的运输费用之差，并将此数据保存。在全部计算完以后，取运输费用之差，并将此数据保存。在全部计算完以后，取运输费用降低最多的方案并将所对应的两个工件地交换位置，输费用降低最多的方案并将所对应的两个工件地交换位置，作为第一次改进后的方案作为第一次改进后的方案 重

32、复上述步骤，直到运输费用不再降低为至重复上述步骤，直到运输费用不再降低为至 几点说明几点说明不能确保得到最优方案，它的最优方案依赖于初始状态不能确保得到最优方案，它的最优方案依赖于初始状态 最好提出几种不同的初始方案，以得到不同的结果，从而最好提出几种不同的初始方案，以得到不同的结果，从而得到较理想的方案得到较理想的方案最多能解决最多能解决40个部门的布置问题，迭代不到个部门的布置问题，迭代不到10次就可以得次就可以得到最终结果到最终结果 是用来解决两维的平面布置问题是用来解决两维的平面布置问题 40小结小结 常见的工艺类型：工艺专门化、批量加工、重常见的工艺类型：工艺专门化、批量加工、重复性加工、连续性加工复性加工、连续性加工 工艺选择的基本原理工艺选择的基本原理产品产品工艺矩阵工艺矩阵 设施布置的方法：设施布置的方法：产品原则布置、工艺原则布置、定位布置及混合布置产品原则布置、工艺原则布置、定位布置及混合布置 仓储布置、零售布置以及办公室布置仓储布置、零售布置以及办公室布置 生产线平衡生产线平衡 从至法和双行布置法从至法和双行布置法本章学习了：本章学习了：41