产品设计与流程选择——制造业实用教案

1、1n第一部分(b fen) 绪 论n第二部分(b fen) 业务流程分析及工作设计 n第三部分(b fen) 产品设计与流程选择制造业n第四部分(b fen) 产品设计与流程选择服务业n第五部分(b fen) 质量管理n第六部分(b fen) 库存管理n第七部分(b fen) 供应链管理n第八部分(b fen) 项目管理n考 试第1页/共123页第一页，共124页。2Product Design and Process Selection-Manufacturing 第五章第五章制造业的产品设计与流程制造业的产品设计与流程(lichng)(lichng)选择选择第2页/共123页第二页，共12

2、4页。3管管 理理 主主 题题在激烈竞争的环境(hunjng)下，大多数的企 业都面临着产品生命周期越来越短 的压力。为了能够在同行业中保持 竞争力并能够占有市场份额。管理 者们必须集中资源，不断地开发出 新产品，快速而有效地导入市场。第3页/共123页第三页，共124页。4从高尔夫运动鞋等时尚品到电脑 等高新技术产品，通常新产品都 占企业(qy)销售额的大部分份额，因 此，无法成功地使新产品打入市 场最终会使企业(qy)失去市场份额。 失去获利能力。第4页/共123页第四页，共124页。55.1 新产品开发过程(guchng) 随着产品的生命周期越来越短，企业要 想获得成功必须： (1) 不

3、断地推出新产品概念； (2) 把这些新产品概念转化(zhunhu)为顾客需要的 可靠的功能设计； (3) 保证这些功能设计的可生产性； (4) 选择与顾客需求相匹配的流程。第5页/共123页第五页，共124页。6一、新产品(chnpn)串行开发模式 新产品(chnpn)开发（New product development， NPD）流程需要涉及多个职能部门的参 与，营销部门、研发部门和运营部门都 起着至关重要的作用。同时、财务、会 计和信息系统部门等也对NPD流程起着 重要的支持作用。第6页/共123页第六页，共124页。7图 NPD NPD流程中涉及的主要(zhyo)(zhyo)商业职能客户

4、客户(k h)市场市场营销营销(yn xio)前期前期研究研究产品产品设计设计流程流程规划规划生产生产客户客户市场市场销售销售需求需求客户客户促销促销响应响应新产品新产品产品规范产品规范生产订单生产订单产品产品技术概念技术概念概念概念营销与销售营销与销售 产品开发产品开发 制造制造订单订单第7页/共123页第七页，共124页。8二、新产品并行(bngxng)(bngxng)开发模式为了缩短NPDNPD流程的完成周期，现在都实 行并行(bngxng)(bngxng)工作方式，如图所示。图图 NPD NPD的并行开发的并行开发(kif)(kif)模模式式营销营销(yn xio)与销售与销售产品开发

5、产品开发客户市场客户市场制造制造第8页/共123页第八页，共124页。9 这种实现各职能部门协调工作的开发模 式被称为并行工程(Concurrent engineering， CE)，也称为并行设计(Concurrent design) 或同步工程(Simultaneous engineering)。 团队可以为CE计划(jhu)提供了最基本的综合 机制，它有三种常见的形式： 计划(jhu)管理 团队、技术团队和若干个“设计建 造”团队。第9页/共123页第九页，共124页。10三、产品开发绩效三、产品开发绩效(j xio)的评价的评价产品开发绩效产品开发绩效(j xio)的评价指标有如下的评

6、价指标有如下几个方几个方 面：推出新产品的速度和频率、实际开面：推出新产品的速度和频率、实际开 发过程的效率、实际引入市场产品的质发过程的效率、实际引入市场产品的质 量（如表所示）。量（如表所示）。综合起来说，时间、质量和生产率确定综合起来说，时间、质量和生产率确定 了开发水平，且与其他活动了开发水平，且与其他活动销售、销售、 制造、广告、客户服务制造、广告、客户服务共同决定了共同决定了 项目的市场影响和获利性。项目的市场影响和获利性。第10页/共123页第十页，共124页。11表表5.1 5.1 开发开发(kif)(kif)项目绩效评项目绩效评价价绩效指标绩效指标评价标准评价标准对竞争力的影

7、响对竞争力的影响引入市场引入市场的时间的时间引入新产品的频率；从最初概念到引入市场的时间；项目开发数量和完成数量；新产品的销售份额对顾客和竞争对手的响应；设计质量贴近市场；项目频率模型寿命开发效率开发效率 每个项目的技术时间；每个项目的原材料和工具成本；实际与计划对比项目数量产品系列新颖性与宽度；项目频率开发的经济性质量质量结构使用可靠性；设计性能与顾客满意；产量工厂与行业商誉顾客忠诚度；对顾客的相对吸引力市场份额；获利性连续服务成本第11页/共123页第十一页，共124页。125.2 新产品(chnpn)的设计一、面向顾客的产品设计1、产品创意NPD流程开始(kish)于产品创意，新产品创意

8、 的来源有多种渠道。一种主要来源被称 为市场拉动型；另一个主要来源被称为 技术推动型。第12页/共123页第十二页，共124页。132 2、概念、概念(ginin)(ginin)产品开发产品开发现在的企业已意识到有必要在现在的企业已意识到有必要在NPDNPD各方各方 面都把顾客考虑进去，如设计、制造、面都把顾客考虑进去，如设计、制造、 产品和服务的交付，而过去并非如此。产品和服务的交付，而过去并非如此。3 3、质量功能展开、质量功能展开质量功能展开质量功能展开(Quality function deployment(Quality function deployment， QFD) QFD)是

9、一种将顾客需求转化为产品设计是一种将顾客需求转化为产品设计 标准的相当规范、准确的方法。这种方标准的相当规范、准确的方法。这种方 法运用跨职能部门的团队方式来实行。法运用跨职能部门的团队方式来实行。第13页/共123页第十三页，共124页。14 顾客心声通常是指听取顾客对产品特性 的反馈(fnku)信息。 顾客需求属性是指通过市场调查，找到 顾客对产品的需求与偏好并加以分类。 如汽车制造业欲改进车门的设计，通过 顾客调查和访问，发现各类重要的有关 车门的顾客需求属性是“汽车在坡道上 也能打开门”和“从外面关门很方便”。第14页/共123页第十四页，共124页。15 顾客的需求信息可用特定的矩阵

10、形式表 示出来，此矩阵被称为质量屋(House of quality)矩阵（如图所示）。 通过构造个质量屋矩阵，交叉职能的 QFD团队能够利用顾客反馈信息来进行 工程、营销和设计的决策(juc)。 质量屋矩阵使得团队把顾客需求属性信 息转化为具体运营或技术设计的目标。第15页/共123页第十五页，共124页。16 关车门关车门(chmn)所需能量所需能量门密封门密封(mfng) 阻力阻力水平路面水平路面(lmin)(lmin) 刹车力刹车力开门所开门所需能量需能量声音传播声音传播 窗户窗户水阻力水阻力73325易关易关 停在坡道仍停在坡道仍易关易关不漏雨不漏雨无路面噪声无路面噪声权重权重106

11、9623能量减至能量减至维持现维持现在水平在水平力降至力降至顾客需求顾客需求对顾客重要程度对顾客重要程度技术特征技术特征竞争性评价竞争性评价X=自己自己A(B)=竞争者竞争者A(B)( (5分最优分最优) )保持打开状态保持打开状态* 不相关不相关91b维持现维持现在水平在水平维持现维持现在水平在水平目标价值目标价值 技术评价技术评价 ( (5分制分制) )1 2 3 4 5能量减至能量减至54321重要度重要度 强强=9 中等中等=3 小小=1相关性相关性强相关强相关相关相关强不相关强不相关图图 汽车门改进的完整的质量屋矩阵汽车门改进的完整的质量屋矩阵ABABABABBABABABABABA

12、第16页/共123页第十六页，共124页。17 构造质量屋的第一步是列出顾客对产 品的要求，并按照重要性将这些(zhxi)要求 排序；第二步是请顾客将本公司的产 品与竞争者的产品进行比较，最后确 定开发产品的一系列与顾客的要求直 接相关的技术特征。 对这些(zhxi)特征的评价应该是符合或不符 合顾客对产品的要求。第17页/共123页第十七页，共124页。18二、面向可制造与可装配性设计(shj)(shj)把一个功能性的产品设计(shj)(shj)转化为可制造 的产品，产品设计(shj)(shj)师们必须考虑许多方 面。他们可以选择不同的方法和不同的 材料。面向可制造与可装配性设计(shj)(

13、DFMA)(shj)(DFMA)还 要求把不可拆分的零部件数降到最低。第18页/共123页第十八页，共124页。19 最终设计阶段要拿出产品的全套工作图 纸和说明书。在这一阶段，产品基本定 型，紧接着就要开始进行(jnxng)工艺设计与流 程选择。 最终设计阶段还要拿出产品详细设计说 明书。产品详细设计说明书是与产品生 产相关决策的基础，如物料的采购，设 备的选择、员工的分配以及生产设施的 规模及其布置。第19页/共123页第十九页，共124页。20 流程选择则是指选择何种生产工序的战略决策。 一、流程类型 1、项目型(Project process) 项目型通常是指单件产品的生产组织过 程，

14、如电影的制作或摩天大楼的建造。 项目型的优势是以其强大(qingd)的柔性能充分 满足顾客定制化的需求。5.3 流程流程(lichng)选择选择第20页/共123页第二十页，共124页。21 项目型通常运用互联网解决问题的方式 进行分析。 项目型的可变成本相对而言非常高；反 过来说，固定成本可以忽略甚至不存在。 项目型需要技能熟练的员工，因为(yn wi)他们 必须在最少的引导和监督下独立工作。 此外，针对不同的定制化工作员工需要 接受专门的培训。第21页/共123页第二十一页，共124页。222 2、离散加工型、离散加工型(Intermittent process)(Intermittent

15、 process)离散加工型还可以进一步细分为工艺专业化生产与批量生产。离散加工型还可以进一步细分为工艺专业化生产与批量生产。工艺专业化生产是指多品种小批量产品工艺专业化生产是指多品种小批量产品 的生产组织过程的生产组织过程(guchng)(guchng)。一幅画的限量仿制、。一幅画的限量仿制、 音乐会的组织等都是工艺专业化生产方音乐会的组织等都是工艺专业化生产方 式的好例子。式的好例子。批量生产是指重复生产同一品种产品，批量生产是指重复生产同一品种产品， 通常批量比较大，其实质上是标准的工通常批量比较大，其实质上是标准的工 艺专业化生产。艺专业化生产。第22页/共123页第二十二页，共124

16、页。233 3、流水线、流水线(Line-flowprocess)(Line-flowprocess)流水线也可以进一步细分为两种：装配线流水线也可以进一步细分为两种：装配线 生产方式与流程式生产。生产方式与流程式生产。装配线生产方式是指按照一定速率，零部装配线生产方式是指按照一定速率，零部 件按装配顺序从一个件按装配顺序从一个(y )(y )工作地到另一个工作地到另一个(y )(y )工作工作 地进行装配生产。如录像机等电子产品、地进行装配生产。如录像机等电子产品、 汽车、厨房用品等等。汽车、厨房用品等等。流程式生产是按照预先确定的步骤连续进流程式生产是按照预先确定的步骤连续进 行产品的生产

17、。石油精炼与化工企业正是行产品的生产。石油精炼与化工企业正是 采用了流程式生产。采用了流程式生产。第23页/共123页第二十三页，共124页。24二、产品流程矩阵产品产出流程组织方式与产品结构性质 之间的匹配(ppi)(ppi)关系通常用海斯(Hayes)(Hayes)和惠 尔莱特(Wheelwright)(Wheelwright)提出的 产品流 程矩阵(Product-process matrix(Product-process matrix，PPM)PPM)来 表示，如图所示。第24页/共123页第二十四页，共124页。25图 产品流程(lichng)(lichng)矩阵电影电影(diny

18、ng)制片厂制片厂商业商业(shngy)印刷厂印刷厂快餐店快餐店自动装配线自动装配线I化生产化生产批量生产批量生产装配线生产装配线生产流程式生产流程式生产产品结构；产品生命周期阶段产品结构；产品生命周期阶段低标准化；低标准化； 单件定制单件定制多品种；多品种；小批量小批量主要产品品种主要产品品种少；中等批量少；中等批量高标准化；商品化高标准化；商品化产品；大批量产品；大批量高机会成本高机会成本（高可变成本）（高可变成本）高现金支付成本高现金支付成本（高固定成本）（高固定成本）I II III IV石化企业石化企业项目型项目型II工艺专业工艺专业IIIIVV 流程类型流程类型（流程结构；（流程结

19、构；周期）周期）流程生命流程生命柔性高柔性高单件成本高单件成本高柔性低柔性低单件成本低单件成本低第25页/共123页第二十五页，共124页。26 矩阵中的横坐标表示产品结构与产品生命 周期。随着产品生命周期的演变，市场需 求特性渐趋同一化，产品的产出量增加而 产品结构(水平(shupng)方向)变窄。 纵坐标表示流程结构与流程生命周期。随 着流程生命周期的发展，生产运营流程的 规模效应与学习效应逐渐凸现，自动化程 度很高的专用设备与标准物流(垂直方向) 变得经济可行。第26页/共123页第二十六页，共124页。27 由矩阵的右上角演变(ynbin)到左下角往往是企 业匹配策略的“雷区”。 处于

20、右上角的企业对市场的变化反应很 慢。因此，如果企业又想在需要高产量、 低成本的行业中竞争，而运用的却是高 可变成本、定制化的项目型组织方式， 那么一定会使企业损失市场的机会成本 相当高（因为在项目型组织方式下的高 价会让顾客流失而另谋他所）。第27页/共123页第二十七页，共124页。28 处于左下角的企业能够生产出比实际需 求还要多的产品。然而企业的现金支付 成本(chngbn)很高（因为固定成本(chngbn)过高，这与流 程式生产需要投入大型的资本密集型设 备密切相关）。 如果把产品流程矩阵拆分开来，如 图所示，就比较容易理解其逻辑原理。第28页/共123页第二十八页，共124页。29图

21、 产品(chnpn)(chnpn)与流程的生命周期产品产品(chnpn)销售量销售量流程变化流程变化(binhu)(binhu)频率频率( (工艺路线、工艺路线、技术、加工设技术、加工设备、工具等备、工具等) )产品变化频率产品变化频率( (设计、材料、设计、材料、 特征等特征等) )产品生命周期产品生命周期创意期创意期导入期导入期成长期成长期成熟期成熟期衰退期衰退期产品变化产品变化流程变化流程变化时间时间时间时间时间时间(a)(b)(c)第29页/共123页第二十九页，共124页。30 图5.5(a)显示的是传统(chuntng)的产品生命周期曲 线，从产品创意（产品概念的产生）期 到产品衰

22、退期。 图5.5(b)显示的是产品生命周期的不同阶 段的产品变化频率。从逻辑(lu j)上说，大多数产品的变化产生于 正式投产开始前的那段产品生命初期， 也就是说项目型比较适合这一阶段。第30页/共123页第三十页，共124页。31在正式投产初期(chq)，产出流程变化频繁， 因为这一阶段需做出许多有关生产布局、 设备和工具等方面的调整改进。进入成熟期后，即开始全面生产时，产 品产出流程及产量都能保持稳定。但到了衰退期又要进行一些改动，主要 是为了适应产量的减少而采用不同的设 施设备。n图5.5(c)所表示(biosh)的是产出流程变化频率。第31页/共123页第三十一页，共124页。32三、

23、盈亏平衡分析选择流程或设备的标准方法是盈亏平衡分 析。一张盈亏平衡图实际上表示了基于不 同生产或销售数量的收益与损失。流程与设备的选择当然要依赖于预测(yc)的需 求量。当流程或设备占用了大量初始投资 和固定成本，并且可变成本与生产产品数 量比率合理时，采用这种方法最为适宜。第32页/共123页第三十二页，共124页。33例 盈亏平衡分析 假定一个制造商获得某一机加工零部件， 有三种方案可以选择：以每件200200美元的 价格购买(gumi)(gumi)(包括材料) )；在数控半自动车床 上加工，每件7575美元( (包括材料) )；在加工 中心加工，每件1515美元( (包括材料) )。若采

24、 用购买(gumi)(gumi)方式，固定资产损耗可以忽略不计； 半自动车床价值8 8万美元；加工中心的成 本为2020万美元。第33页/共123页第三十三页，共124页。34每项选择的总成本为：购买成本200美元需求量；数控车床加工成本80000美元75美元 需求量；加工中心加工成本=200000美元15美元 需求量。解：图列示了每个工艺(gngy)的盈亏平衡点。第34页/共123页第三十四页，共124页。35图 替代流程(lichng)(lichng)盈亏平衡图5001000150020002500100200300 成本成本(chngbn)(chngbn)( (千美元千美元) )产品数量

25、产品数量300美元美元(miyun)/件件的收益的收益的价格购入的价格购入以以200美元美元/件件以以15美元美元/件的成件的成本在加工中心制造本在加工中心制造以以75美元美元/件的成本件的成本在半自动机床上制造在半自动机床上制造第35页/共123页第三十五页，共124页。36l 盈亏平衡点A的计算(j sun)：l 80000美元75美元需求量l 200000美元15美元需求量；l 需求量(点A)120000美元60美元/件 l 2000件。l 盈亏平衡点B的计算(j sun)： l 200美元/件需求量l 80000美元75美元/件需求量；l 需求量(点B)80000美元125美元/件l

26、640件。第36页/共123页第三十六页，共124页。37 考虑收入因素，假定每件产品卖300美元， 收益(或损失)是收入与替代流程(lichng)成本间的 差值。例如1000件时，最大收益是收入30 万美元(点C)和数控车床成本16万美元(点 D)间的差值。在这种需求量下，半自动化 车床是收益最大的备选方案。 按成本最小化或收益最大化原则选择，最 优方案都是图线的最低部分：从原点至B， 到A，再到图的右侧的这条折线。第37页/共123页第三十七页，共124页。385.4 制造(zhzo)流程设计一、常用的设计工具(gngj)制造流程的设计是重点考虑原材料、零 部件和半成品在工厂中移动的特定流

27、程。 流程计划中最常用的生产管理工具(gngj)有装 配图、装配程序图、加工路线单、装配 流程图。第38页/共123页第三十八页，共124页。39 装配图是一种简单的组成产品各个部分 的零部件分解示意图； 装配程序图利用装配图提供的信息确定 装配零部件的方法和装配顺序，它也经 常用(chn yn)于确定总的物流模式； 加工路线单是用来详细描述某一零部件 的作业和流程路线，传递加工零部件所 需的设备、工具和完成作业的有关信息。 第39页/共123页第三十九页，共124页。40 装配流程图说明了当产品经过生产设备 时所发生的变化。 回顾第三章所讲过的流程图；分析生产 运作的焦点应该(ynggi)是

28、确认各种生产活动的 最小化与最优化。例如，把运输和储存 作为流程的一部分。通常而言，运输与 延迟的次数和在制品存储越少，则流程 越好。第40页/共123页第四十页，共124页。41二、制造流程分析(fnx)(fnx) 回顾第三章，我们引入一个工序通常包 括：(1) (1) 一系列任务；(2) (2) 联接任务的物 流和信息流；(3) (3) 物料、信息的存储。(1) (1) 任务：工序中的每项活动在一定程度 上完成输入向期望输出的转换。第41页/共123页第四十一页，共124页。42(2) 流：工序中的流由物流与信息流构成。 物流指产品从一项任务到下一项任务的 转换。信息流帮助确定在前项工作中

29、做 了多少转换，和当前任务究竟还剩下什 么需要完成。(3) 存储：当既无任务正在执行，又无零部 件转移(zhuny)时，零部件必须存储。等待下一 任务处理的存储物品常称为在制品。第42页/共123页第四十二页，共124页。43流程分析流程分析(fnx)(fnx)包括调包括调整生产能力和均整生产能力和均衡流程中的不同衡流程中的不同环节，用现有资环节，用现有资源实现产出最大源实现产出最大化或成本最小化。化或成本最小化。第43页/共123页第四十三页，共124页。44例5.2 5.2 制造流程分析假设一家公司为几家大型汽车厂提供(tgng)(tgng)部 件。这种部件由1515名工人在生产线上进 行

30、生产，他们每班工作8 8小时，生产线的 速率为每小时150150件。以团体计件制支付工人工资，每件合格 的零部件报酬是3030美分。工人均分报酬。 管理者若认为有必要，要再雇佣1515名工 人，增加第二个班次。第44页/共123页第四十四页，共124页。45用于最后装配的零件有两个来源，铸造 部制造一种非常关键的零件，其余由外 部供应商提供。有11台机器能铸造部件 内的零件，但根据过去的经验，必须假 定任何既定(j dn)时间内都有一台机器在进行 维修。第45页/共123页第四十五页，共124页。46 每台机器需要一名全职操作工进行操作， 每小时可生产25个零件，每名操作工加 工每件合格品的报

31、酬为20美分。加班则 增加50%的工资，即加工每个合格品的 工资为30美分。 铸造(zhzo)工人数不固定，目前仅有6名工人从 事这项工作。另外4名可从公司内部挑选。 铸造(zhzo)每个零件的原材料成本是10美分。第46页/共123页第四十六页，共124页。47 经过财务部的详细分析，制造每个零 件的电力成本为2美分。从外部供应商 购买每个零件的成本是每件30美分。 整个生产场地租金为每周100美元。管 理人员、维修人员和办事员工资(gngz)为每周 1000美元。财务部确定设备折旧费为每 周50美元。第47页/共123页第四十七页，共124页。48解： (1) (1) 确定整个流程的生产能

32、力( (每周生产零 部件数量) )，并确定所有流程能力是否 均衡。铸造工序生产能力： 仅有6 6名工人(gng rn)(gng rn)从事铸造工作，每名工人(gng rn)(gng rn)都 是一台机器的专职操作员。故目前1111台 机器中只有6 6台在运转。第48页/共123页第四十八页，共124页。49铸造生产能力铸造生产能力6 6台机器台机器2525件件/ /小时小时台台 8 8小时小时/ /天天5 5天天/ /周周 60006000件件/ /周周装配工序生产能力：装配工序生产能力： 装配生产能力装配生产能力150150件件/ /小时小时8 8小时小时/ /天天 5 5天天/ /周周 6

33、0006000件件/ /周周 因为两项任务的生产能力都是因为两项任务的生产能力都是60006000件件/ /周，周， 所以所以(suy)(suy)它们是均衡的。它们是均衡的。第49页/共123页第四十九页，共124页。50(2) 如果铸造工序用10台机器而不是6台， 最终装配任务不变，整个流程(lichng)的生产能 力是多少？ 10台机器的铸造能力： 铸造能力10台机器25件/台小时 8小时/天5天/周 10000件/周第50页/共123页第五十页，共124页。51 既然最终装配任务没有变化，装配流程 生产能力仍然保持在6000件/周，这样(zhyng)， 即使铸造工序的生产能力是10000

34、件/周， 整个流程生产能力仍仅是6000件/周。因 为在长期运行的过程中，整体生产能力 不可能超过速度最慢的工序的作业能力。第51页/共123页第五十一页，共124页。52(3) 如果公司在装配任务(rn wu)中启动第二个8小 时的班次，新的生产能力多少？ 装配任务(rn wu)的第二个班次： 装配能力150件/小时16小时/天 5天/周 12000件/周第52页/共123页第五十二页，共124页。53 这样，即使装配能力是12000件/周，整 个流程生产能力(shn chn nn l)也仍然是10000件/周。 因此，我们可以看出，流程能力并不是 固定不变的，它取决于要素的可用性和 作业的

35、顺序。事实上，它还取决于这里 未提到的其他一些因素。第53页/共123页第五十三页，共124页。54(4) 确定每件产出品的成本(chngbn)： (i) 当周产量为6000时，确定每件产出品 的成本(chngbn)(见表)； (ii) 当周产量10000件时，确定每件产出 品的成本(chngbn)(见表)。第54页/共123页第五十四页，共124页。55表5.2 周产量(chnling)为6000时的单件成本项目项目计算计算成本成本( (美元美元) )铸造原材料铸造原材料0.10美元美元/ /件件6000600外购零件外购零件0.30美元美元/ /件件60001800电电0.02美元美元/

36、/件件6000120铸造工人铸造工人0.20美元美元/ /件件60001200装配工人装配工人0.30美元美元/ /件件60001800租金租金100美元美元/ /周周100管理费管理费1000美元美元/ /周周1000折旧折旧50美元美元/ /周周50总成本总成本6670单位成本每周总成本单位成本每周总成本/ /每周生产每周生产(shngchn)(shngchn)件数件数 6670/60006670/6000美元美元/ /件件第55页/共123页第五十五页，共124页。56表表5.3 周产量周产量(chnling)为为10000时的单时的单件成本件成本项目项目计算计算成本成本( (美元美元)

37、 )铸造原材料铸造原材料0.10美元美元/ /件件100001000外购零件外购零件0.30美元美元/ /件件100003000电电0.02美元美元/ /件件10000200铸造工人铸造工人0.20美元美元/ /件件100002000装配工人装配工人0.30美元美元/ /件件100003000租金租金100美元美元/ /周周100管理费管理费1000美元美元/ /周周1000折旧折旧50美元美元/ /周周50总成本总成本10350单位成本每周总成本单位成本每周总成本/ /每周生产件数每周生产件数(jin sh)(jin sh) 10350/1000010350/10000美元美元/ /件件第5

38、6页/共123页第五十六页，共124页。57 从上面分析可以看出，固定成本分摊 在更多数目的零部件上降低了单件产 品的成本。 这种流程分析计算在本书讨论的许多(xdu) 生产决策中都会用到。第57页/共123页第五十七页，共124页。58 将产品由设计将产品由设计(shj)(shj)转移至顾客是转移至顾客是管理。管理。n生产产品生产产品(chnpn)(chnpn)是一门科是一门科学；学；n设计设计(shj)(shj)令顾客满意的产品是一令顾客满意的产品是一门艺术；门艺术；第58页/共123页第五十八页，共124页。59第59页/共123页第五十九页，共124页。60第60页/共123页第六十页

39、，共124页。61n在工厂内以何种方式来安排各部门的布n 置受到工作流形式(xngsh)的限制。它有三种基n 本类型：n 和一种混合类型：流程原则布置(bzh)；产品原则布置(bzh)；定位布置(bzh)。成组技术（或单元(dnyun)布置）。第61页/共123页第六十一页，共124页。626.1 流程流程(lichng)原则原则布置布置n流程原则布置（也称为车间布置或功能n 布置）是一种将相似的设备或功能集中(jzhng)n 放在一起的方式，以使其相对位置达到n 最优。n在许多设施规划中，最优布置经常意味n 着将彼此之间物流量较大的部门相邻布n 置。第62页/共123页第六十二页，共124页

40、。63例例 某家小批量玩具某家小批量玩具(wnj)生产厂有八个部生产厂有八个部门及车间：门及车间： 收发部门、塑模和冲压车间、铸造车间、收发部门、塑模和冲压车间、铸造车间、缝缝 纫车间、小型玩具纫车间、小型玩具(wnj)装配线车间、装配线车间、大型玩具大型玩具(wnj)装装 配线车间、喷漆车间及机械装配线车间。配线车间、喷漆车间及机械装配线车间。 我们可以对其设施进行规划，以使车间之我们可以对其设施进行规划，以使车间之间间 的物料搬运费用最少。的物料搬运费用最少。第63页/共123页第六十三页，共124页。64解：解：首先我们先进行一些简化的假设：首先我们先进行一些简化的假设：假设所有的车间有

41、同样大的空间假设所有的车间有同样大的空间( (如如4040英英 尺尺4040英尺英尺) )，这座建筑物有，这座建筑物有8080英尺英尺宽，宽， 160 160英尺长英尺长( (为了于与车间尺寸为了于与车间尺寸(ch (ch cun)cun)相一致相一致) )。假设所有物料都被装进一个标准尺寸假设所有物料都被装进一个标准尺寸(ch cun)(ch cun)的木的木 箱里，然后用叉车每次运输一箱物料箱里，然后用叉车每次运输一箱物料（这（这 样构成了一个样构成了一个“单位货物单位货物”）。）。第64页/共123页第六十四页，共124页。65假设在相邻的车间单位货物的运输成本为 1美元，每隔一个车间就

42、增加1美元。我们(w men)可以获得车间之间的物流量以及物料 是怎样进行搬运的。从其他生产相似产品的企业的档案中获得 有关物流特征的信息；如果这是一条新的产品线，应从日常的物 流单据中得出，或者根据技术人员如工艺 工程师或工业工程师的估计得到。第65页/共123页第六十五页，共124页。66175500302002025010075908090088125991802050250180 187374 10371234567812345678n第一年运作所需的运输量列在表中。表表6.1 6.1 车间车间(chjin)(chjin)之间的之间的流动表流动表车间之间的流动（移动车间之间的流动（移动

43、(ydng)次数）次数）车间车间(chjin)活动活动76854321收发部收发部塑模和冲压塑模和冲压铸造铸造缝纫缝纫小型玩具装配线小型玩具装配线大型玩具装配线大型玩具装配线喷漆喷漆机械装配线机械装配线第66页/共123页第六十六页，共124页。67n第一年运作可提供的工厂空间在图中n 列出。注意在本例中，对角线之间允许移n 动，所以车间2和车间3，车间3和车间6可n 以认为(rnwi)是相邻的。图图 建筑面积建筑面积(jin zh (jin zh min j)min j)和车间和车间1357246880160装货装货(zhun hu)处处第67页/共123页第六十七页，共124页。68n有了

44、这些信息后，我们可以以图作为初n 始的布置方案，然后对其进行改进。n第一步，将每两个部门(bmn)间的运输量与基本n 运费相乘，得出这种布置方式的成本。n 计算结果列于表中：车间1和车间2之间n 的年物流成本是175美元(1美元175次搬n 运)；车间1和车间7之间的成本是60美元(3n 美元20次搬运)；对角线上的车间2和车间n 7之间的成本是240美元(3美元80次搬运)。第68页/共123页第六十八页，共124页。69表表 成本成本(chngbn)(chngbn)矩阵矩阵第一个第一个方案方案总成本：总成本：34743474美元美元(miyun)(miyun)175500604006075

45、01001501802402701788125198360205050018018737410371234567812345678美元美元(miyun)第69页/共123页第六十九页，共124页。70第二步，就是要研究如何(rh)改变车间的布置 以降低成本。 在成本矩阵的基础上，将车间1和车间6布 置得更近一些，似乎能减少它们之间的高 额搬运成本。然而这将会改变其他几个车 间的布置，并因此影响它们之间的运输成 本和第二方案（将车间1和车间6布置得更 近一些）的总成本。第70页/共123页第七十页，共124页。71l图列出的是车间6和它的一个邻近车间l 重新(chngxn)布置后的情况（选择车间

46、4进行调整l 是带有主观性的）。图图 修改修改(xigi)(xigi)后的车间布置图后的车间布置图1357264880160装货装货(zhun hu)处处第71页/共123页第七十一页，共124页。72表表 成本成本(chngbn)(chngbn)矩阵矩阵第二个第二个方案方案总成本：总成本：37363736美元美元(miyun)(miyun)-200(美元美元(miyun)+10( (美元美元)-25 (美元美元)+374+103( (美元美元) )+262( (美元美元) )l表中列出的是重新布置后的成本矩阵。17550060(200)60750(200)150(90)24027017881

47、251983602050(25)0180187(748) (206)71234567812345678美元美元第72页/共123页第七十二页，共124页。73l第二方案的总成本比初始方案的总成本高l 262美元。显然，车间6和7之间的距离增l 大一倍是导致成本增加的主要(zhyo)原因。l 这就表明了一个事实，即使对于一个很小l 的问题，也几乎不可能通过简单的观察就l 得出正确的，“重新布置”。l实际上对一个有八个车间需要布置的工厂l 来说。有8!(即40320)种可能的布置。第73页/共123页第七十三页，共124页。74n除此之外，仍需考虑其他问题。n 假如(jir)我们根据物料搬动成本确

48、实得到一n 个好的布置方案(如图所示，总成本n 为3244美元）。图图 一种可行一种可行(kxng)(kxng)的布置方案的布置方案5816324780160装货装货(zhun hu)处处第74页/共123页第七十四页，共124页。75首先我们会注意到：把收发部门(1)布置在工厂的中心是不能 接受(jishu)的；缝纫车间(4)与喷漆车间(7)相邻，将会增 大绒布、线头和碎布颗粒飘到已漆好物 品上的危险；第75页/共123页第七十五页，共124页。76l小型玩具装配线(5)和大型玩具装配线(6)l 布置在厂房的两头，这样会增加(zngji)装配工来l 回走动的时间（一天当中他们可能要在不l 同

49、的时间到不同的车间工作）。也会增加(zngji)l 主管人员的时间（可能同时要监控两个车l 间）。l 总之，除了物料搬运成本之外的因素也需l 要在设施布置时加以考虑。第76页/共123页第七十六页，共124页。77一、计算机辅助设施布置技术一、计算机辅助设施布置技术(jsh)(jsh) CRAFT CRAFT 自自2020世纪世纪7070年代以来，在流程布置的设计年代以来，在流程布置的设计 中，应用最广泛的就是计算机辅助设中，应用最广泛的就是计算机辅助设施布施布 置技术置技术(jsh)(jsh)（Computerized Computerized Relative Allocation Rel

50、ative Allocation of Facilities Technique of Facilities Technique，CRAFTCRAFT）。）。CRAFTCRAFT方法遵从我们在例中提出的基方法遵从我们在例中提出的基 本思想，但是在操作上却有明显不同。本思想，但是在操作上却有明显不同。第77页/共123页第七十七页，共124页。78nCRAFT方法的基本思想。n首先，需要有一个物流矩阵和一个距离矩n 阵作为最初的输入；n另外，还要知道单位距离运输成本，如移n 动每英尺10美元。n从这些输入和最初布置方案开始，CRAFTn 方法试图用布置方案的总物流成本来衡量n 方案的优劣(yu

51、li)，并不断地进行改进。第78页/共123页第七十八页，共124页。79车间之间的物流成本物流量车间中心 间的直线距离单位距离运输成本。CRAFT方法是以迭代的方式不断交换两个 车间的位置来改进布置，直到所得布置方 案的物流成本不能再降低为止。 也就是说，CRAFT方法要求不断计算两个 车间位置交换后对总成本的影响，如果成 本降低，则确定(qudng)下来，这就是迭代的方法。第79页/共123页第七十九页，共124页。80二、系统布置设计二、系统布置设计对于对于(duy)某些类型的设施问题，车间之某些类型的设施问题，车间之间的流间的流 量实际上是不可能得到的，有时不易提量实际上是不可能得到的

52、，有时不易提示示 的定性因素对布置决策起了决定性作用。的定性因素对布置决策起了决定性作用。 这时可以采用久负盛名的经典方法这时可以采用久负盛名的经典方法系系 统布置设计统布置设计(Systematic layout planning, SLP)。第80页/共123页第八十页，共124页。81n这种方法要建立一个相关图用来表示各n 个部门彼此之间的密切程度。活动相关n 图类似于解释(jish)车间之间的物流图。活动n 相关图要用试算法进行调整，直到得到n 满意的方案为止。n表和图通过用一个五部门平面布n 置问题演示此方法在布置一层百货商店n 时的应用。第81页/共123页第八十一页，共124页。

53、82表表6.4(a) 相关相关(xinggun)表表(根据表根据表(b)和和(c)可得可得) 1. 信贷部信贷部I6UE4U100 2. 玩具部玩具部UI1A1,6400 3. 果酒部果酒部 UX1300 4. 照相机部照相机部X1100 5. 糖果部糖果部1002345面积面积( (平方英尺平方英尺) )字母：关系密切程度字母：关系密切程度(chngd)数字：关系密切程度数字：关系密切程度(chngd)的原因的原因第82页/共123页第八十二页，共124页。83代号代号原因原因* *1顾客类型顾客类型2管理的便利程度管理的便利程度3共用人员共用人员4必要的关系必要的关系5共用地方共用地方6心

54、里因素心里因素代号代号密切程度密切程度线线* *权重权重A绝对必要绝对必要16E特别重要特别重要8I重要重要4O普通普通2U不重要不重要0X不予考虑不予考虑-80* * 其他其他(qt)(qt)原因也可以原因也可以* * 仅供本例使用仅供本例使用(shyng)(shyng)表表6.4(b)表表6.4(c)第83页/共123页第八十三页，共124页。84132545AIIUEU23142145320ft.50ft. 图图6.4(a) 初始初始(ch sh)相关图相关图(由表由表TN5.4(a)和和(c)得得)图图6.4(b) 由相关图得到由相关图得到的初始布置的初始布置(忽略忽略(hl)空间空间

55、和楼房限制和楼房限制) 图图6.4(c) 用面积用面积(min j)和建筑和建筑规模调整得出规模调整得出得最后布置得最后布置图图6.4 对百货大楼得某层进行得系统布置设计对百货大楼得某层进行得系统布置设计第84页/共123页第八十四页，共124页。85n产品原则布置（也称装配线布置）是一n 种根据产品制造步骤来安排设备(shbi)或工作n 过程的方式。n实际上，每种产品的加工路径都是直线n 型的。鞋、化工设备(shbi)和汽车清洗剂的生n 产都是按照产品原则布置的。6.2 产品产品(chnpn)原原则布置则布置 第85页/共123页第八十五页，共124页。86n产品原则布置与流程原则布置之间最

56、基本n 的区别就是工作流程的路线不同(b tn)。n流程原则布置中的物流路线是高度变化的，n 因为用于既定任务的物料在其生产周期中n 要多次送往同一加工车间。n产品原则布置中，设备或车间服务于专门n 的产品线，采用相同的设备能避免物料迂n 回，实现物料的直线运动。只有当给定产n 品或零件的批量远大于所生产的产品或零n 件的种类时，采用产品原则布置才有意义。第86页/共123页第八十六页，共124页。87一、装配线一、装配线装配线是一种特殊的产品原则布置形式。装配线是一种特殊的产品原则布置形式。 一般地说，一般地说，“装配线装配线”一词指的是由一些一词指的是由一些 物料搬运设备连接起来的连续生产

57、线。通物料搬运设备连接起来的连续生产线。通 常假定装配线的节拍一定，并且所有工作常假定装配线的节拍一定，并且所有工作 站的加工时间站的加工时间(shjin)基本相等。基本相等。第87页/共123页第八十七页，共124页。88n不同类型装配(zhungpi)线的差异主要体现在：物料n 搬运设备（输送带或传送器、天车），生n 产线平面布置的类型（U型、直线型、分n 支型），节拍控制形式（机动、人动），n 装配(zhungpi)品种（单一产品或多种产品），工作n 站的特性（工人可以坐、站、跟着装配(zhungpi)线n 走或随装配(zhungpi)线一起移动等），装配(zhungpi)线的长n 度（

58、几个或许多个工人）等方面。第88页/共123页第八十八页，共124页。89二、装配线平衡二、装配线平衡 装配线平衡问题虽然主要是一个时间问装配线平衡问题虽然主要是一个时间问题，题， 但它也是一个与设施规划相牵连的问题。但它也是一个与设施规划相牵连的问题。 当为了平衡装配线而调整工作站的多少当为了平衡装配线而调整工作站的多少和和 工人的数量时，就出现了设施规划问题。工人的数量时，就出现了设施规划问题。最常用的装配线是以相同的时间间隔顺次最常用的装配线是以相同的时间间隔顺次 经过经过(jnggu)各个工作站的移动输送生各个工作站的移动输送生产线。这种产线。这种 时间间隔称为工作站周期（即相邻两产时

59、间间隔称为工作站周期（即相邻两产品品 通过装配线尾端的间隔时间）。通过装配线尾端的间隔时间）。第89页/共123页第八十九页，共124页。90n在每一工作站中，需要完成的操作由许多n 操作单元组成，这些操作元被称为任务、n 要素或基本工作单元。这些任务可以用动n 作时间分析(fnx)来进行描述。n 一般来说，这些动作都是由生产线上不能n 再被分解的动作组成，如再分解，就会产n 生多余动作。n一个工作站要完成的工作总量与分配到该n 项工作站的基本工作单元总数是一致的。第90页/共123页第九十页，共124页。91n装配线平衡问题就是将所有基本工作单元n 分派到各个工作站，使每个工作站在工作n 站

60、周期(zhuq)内都处于繁忙状态，从而使每个工n 作站的未工作时间（闲置时间）最少。n这个问题被产品设计和工艺技术中所规定n 的各基本工作单元的关系弄得复杂了，各n 基本工作单元的这种关系称为作业先后关n 系，它决定了装配过程中操作的先后次序。第91页/共123页第九十一页，共124页。92n装配线平衡的步骤依次如下：n(1) 使用一个流程图表示作业(zuy)先后关系。流n 程图由圆圈和箭头组成：圆圈代表单个n 作业(zuy)，箭头表示作业(zuy)操作顺序。n(2) 求出生产所要求的工作站周期（C），n 所用公式为：第92页/共123页第九十二页，共124页。93(3) 求出满足工作站周期要