生产运作系统设计讲义课件

1、生产与运作管理生产与运作管理Production and Operations Management主讲：钟生成主讲：钟生成第二章第二章 生产运作系统设计生产运作系统设计第一节第一节 新产品开发新产品开发第二节第二节 并行工程并行工程第三节第三节 生产流程的设计与选择生产流程的设计与选择第四节第四节 企业选址企业选址第五节第五节 制造业设施布置制造业设施布置第六节第六节 非制造业的设施布置非制造业的设施布置第七节第七节 工作分析工作分析第一节 新产品开发与企业的R&D 一、产品开发的原因一、产品开发的原因产品开发对一个组织能够实现其目标的程度有战略性的作用。产品开发对一个组织能够实现其

2、目标的程度有战略性的作用。它是影响顾客满意度、产品质量及生产成本的主要因素。它是影响顾客满意度、产品质量及生产成本的主要因素。1 1、组织开发产品或服务的、组织开发产品或服务的内部原因内部原因： 通过提供新产品或服务加强竞争力；通过提供新产品或服务加强竞争力； 增加营业额和提高利润；增加营业额和提高利润； 增加工作岗位。增加工作岗位。2 2、组织开发产品或服务的、组织开发产品或服务的外部原因外部原因：由于技术进步、竞争全球化和需求个性化、多样化的发展导致：由于技术进步、竞争全球化和需求个性化、多样化的发展导致： 产品周期越来越短；产品周期越来越短； 产品品种飞速膨胀；产品品种飞速膨胀； 客户对

3、交货期的要求越来越高；客户对交货期的要求越来越高； 客户对服务的要求越来越高。客户对服务的要求越来越高。二、现代企业的研究与开发（二、现代企业的研究与开发（R&DR&D） 主要包括：主要包括：基础研究：基础研究：探索新的规律、创建基础性知识的研究探索新的规律、创建基础性知识的研究工作；工作；应用研究：应用研究：将基础理论研究中开发的新知识、新理将基础理论研究中开发的新知识、新理论应用于具体领域；论应用于具体领域； 技术开发研究：技术开发研究：是将应用研究的成果经设计、试验是将应用研究的成果经设计、试验而发展为新产品、新系统和新工程的科研活动。而发展为新产品、新系统和新工程的科研

4、活动。表表2-1三、新产品开发面临的压力三、新产品开发面临的压力 1.新产品开发面临新产品开发面临压力：压力：费用高、风险大、成功率低、费用高、风险大、成功率低、 回报下降等；回报下降等；2.失败原因失败原因：无潜在需求、新产品与当前需求不匹配、：无潜在需求、新产品与当前需求不匹配、 营销不利；营销不利；3.开发动力开发动力：市场牵引、技术推动、同行竞争；：市场牵引、技术推动、同行竞争；4.新产品新产品开发的关键开发的关键：发现需求，用技术实现需求；：发现需求，用技术实现需求；5.开发原则开发原则：技术与市场匹配。：技术与市场匹配。3000原始想法300提议125小项目9项开发4项重大1.7启

5、动1成功1 2 3 4 5 6 7 *产品死亡率：产品死亡率：98.2%图图2-1 产品开发的成功曲线产品开发的成功曲线四、企业技术系统活动四、企业技术系统活动1、产品开发步骤、产品开发步骤产品构思产品构思构思筛选构思筛选概念的测试概念的测试形成新产品开发方案形成新产品开发方案商业分析商业分析新产品研发新产品研发市场试销市场试销商业化商业化2、企业技术系统的构成、企业技术系统的构成 企业技术系统是承担技术开发任务的子系统，企业技术系统是承担技术开发任务的子系统，属属R&D中的技术开发范畴。中的技术开发范畴。 “Y”模型中右边 是工程链工程链和左边是管理链管理链。产品开发过程主要体现在“

6、Y”模型中的工程链的前段。订货控制成本估计 主生产计划物料管理 能力需求计划 能力调整 任务投放M R P J I T O P T生产控制工况数据收集库存控制生产数量、时间及成本检查作业分派NC、CNC和DNC机床及机器人控制传送控制装配控制设备维修质量保证产品构思产品设计 工艺设计NC编程 C AD C A PPCAQ计划与控制的管理职能计划与控制的管理职能 设计与制造的工程职能设计与制造的工程职能计划计划执行执行计划计划执行执行数据库数据库图3 企业系统结构模型CAM 五、产品开发对生产运作的影响 1.1.产品开发的时间构成：产品开发的时间构成：据统计，产品设计时间占产品开发时间的近据统计

7、，产品设计时间占产品开发时间的近60%60%（如图）。因此，为缩短产品上市时间，必须缩短（如图）。因此，为缩短产品上市时间，必须缩短产品设计时间，产品设计和工艺设计影响着产品的产品设计时间，产品设计和工艺设计影响着产品的创新速度。创新速度。产品开发时间 100%设计时间 55%制造 22%装配 23%图图2-2 产品开发的时间构成示意图产品开发的时间构成示意图0 5 10 15 20 25行业化妆品玩具机床食品药品5050年前年前现在现在时间(年)2.2.产品寿命周期缩短的压力：产品寿命周期缩短的压力：产品的寿命周期越来越短，革新换代越来越快产品的寿命周期越来越短，革新换代越来越快（如图）。实

8、践证明：若产品寿命周期为（如图）。实践证明：若产品寿命周期为5 5年，年，产品开发时间每延长产品开发时间每延长6 6个月，利润就损失个月，利润就损失1/31/3。AT&T:AT&T:电话电话2 2年年 1 1年年 HPHP公司：打印机公司：打印机 4.54.5年年 2222个月个月图图2-3 不同行业产品寿命周期不同行业产品寿命周期 3.3.产品成本的决定产品成本的决定: :一般产品成本的一般产品成本的70%70%以上由设计阶段决定以上由设计阶段决定, ,而这一阶段而这一阶段本身所占用的费用仅为产品成本的本身所占用的费用仅为产品成本的6%6%以下以下( (如图如图) )。70%

9、6%20%36%7%40%3%18%设计阶段 制造阶段 材料采购 其它阶段成本的决定因素成本的决定因素费用费用图图2-4 产品成本的决定因素构成及实际成本消耗构成示意图产品成本的决定因素构成及实际成本消耗构成示意图实际成本消耗实际成本消耗4.效率与质量的影响：效率与质量的影响：（1）产品制造效率的产品制造效率的70%80%是在设计和工艺阶是在设计和工艺阶段决定的；段决定的；（2）所有质量的）所有质量的40%可以归因于低劣的设计和工艺。可以归因于低劣的设计和工艺。图图2-5 产品开发过程产品开发过程-成本曲线（波音）成本曲线（波音）5.5.结论：结论： 企业的技术活动影响着产品的成本、质量企业的

10、技术活动影响着产品的成本、质量和制造的效率。尤其和制造的效率。尤其产品设计产品设计和和工艺设计工艺设计在在产品开发中作用重大，它几乎占用了产品开发中作用重大，它几乎占用了60%60%的的开发时间，决定了开发时间，决定了70%70%的成本。因此，根据的成本。因此，根据管理学中的管理学中的ABCABC分类思想，企业技术活动，分类思想，企业技术活动，尤其是企业的产品设计和工艺设计是企业尤其是企业的产品设计和工艺设计是企业快快速响应客户要求的瓶颈速响应客户要求的瓶颈，是提高企业竞争力，是提高企业竞争力的的关键关键。六、服务设计六、服务设计1 1、服务设计与产品设计的区别、服务设计与产品设计的区别 服务

11、设计更重视服务设计更重视不触摸因素不触摸因素。 服务的设计、生产、提供很多是同时进行服务的设计、生产、提供很多是同时进行的，这时的，这时抢在顾客之前发现和改正服务中的错误更难。因此，抢在顾客之前发现和改正服务中的错误更难。因此，员工培训、流程设计及与顾客的关系显得特别重要。员工培训、流程设计及与顾客的关系显得特别重要。 服务不能有存货服务不能有存货，这限制了它的柔性，并使生产能，这限制了它的柔性，并使生产能力设计显得非常重要。力设计显得非常重要。 服务的高度可见性服务的高度可见性，给流程设计增加了额外要求。，给流程设计增加了额外要求。 有些服务业有些服务业进退阻力小进退阻力小，这给服务设计增加

12、了额外，这给服务设计增加了额外压力，必须进行创新并考虑成本效果。压力，必须进行创新并考虑成本效果。 便利性便利性是服务设计的一个主要因素。是服务设计的一个主要因素。 2、服务设计法则、服务设计法则 服务策略决定服务的性质和重点及目标市场，也服务策略决定服务的性质和重点及目标市场，也决定了服务设计。服务设计者应根据组织提供服务决定了服务设计。服务设计者应根据组织提供服务的能力、目标市场顾客的要求和期望等信息设计服的能力、目标市场顾客的要求和期望等信息设计服务传递系统（即工具、流程、提供服务所需的全体务传递系统（即工具、流程、提供服务所需的全体人员）。人员）。 遵循一条简单、统一的主题遵循一条简单

13、、统一的主题，如便利性或速度，有，如便利性或速度，有助于全体人员共同协作。助于全体人员共同协作。 确定确定系统能够处理系统能够处理服务要求中的任何预期服务要求中的任何预期变化变化。 要有设计特征，进行检查确保服务是要有设计特征，进行检查确保服务是可靠可靠和始终和始终优优质质的。的。 系统设计要方便用户系统设计要方便用户，这对自我服务系统更有用。，这对自我服务系统更有用。 服务要求的变化程度服务要求的变化程度； 与顾客接触程度与顾客接触程度。它们会影响到服务的标准化或必须定制的程度。它们会影响到服务的标准化或必须定制的程度。服务设计的两个关键点：服务设计的两个关键点： 没有或很低 有一些 高度接

14、触邮购机器化电话销售面对面高程序化面对面低程序化面对面顾客化对员工要对员工要求求文秘技能文秘技能 帮助技能 语言能力 程序化能力 交易能力 诊断技能诊断技能运作焦点运作焦点文字处理文字处理 需求管理 电话描述流程控制能力管理 客户组合客户组合技术创新技术创新办公办公自动化自动化程序方法计算机数据库电子化辅助装备自我服务装备客户客户/员工员工小组小组销售机会生产效益第二节 并行工程一、一、并行工程的概念并行工程的概念 并行工程并行工程是对产品及其相关过程是对产品及其相关过程( (包括制造包括制造和支持过程和支持过程) )进行并行、一体化设计的一种进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。系统化

15、的工作模式。这种方法要求产品开发人员从产品设计开始这种方法要求产品开发人员从产品设计开始就考虑就考虑产品整个生命周期产品整个生命周期（从概念构思到（从概念构思到产品报废）的各个阶段的所有因素，它强产品报废）的各个阶段的所有因素，它强调产品设计、工艺设计、分析、制造、装调产品设计、工艺设计、分析、制造、装配、市场销售和其他各种活动之间的配、市场销售和其他各种活动之间的信息信息集成与功能集成集成与功能集成。二、二、并行工程的基本思想与原则并行工程的基本思想与原则（一）并行工程的基本思想（一）并行工程的基本思想 1 1、设计时同时考虑产品生命周期的所有因素。、设计时同时考虑产品生命周期的所有因素。

16、2 2、设计过程中各种活动并行交叉进行。、设计过程中各种活动并行交叉进行。 3 3、与产品生命周期有关的不同领域的技术人员、与产品生命周期有关的不同领域的技术人员的全面参与。的全面参与。（二）并行工程的基本原则（二）并行工程的基本原则 1 1、用短的信息反馈取代长信息反馈。、用短的信息反馈取代长信息反馈。 2 2、用并行渐进取代串行渐进。、用并行渐进取代串行渐进。 3 3、用系统的思考方法取代孤立的思考方法。、用系统的思考方法取代孤立的思考方法。三、并行工程的团队人员构成开发小组开发小组质量人员质量人员装配人员装配人员营销人员营销人员环保人员环保人员设计人员设计人员供应商供应商顾客顾客制造人员

17、制造人员并行工程产品开发团队小组成员构成四、四、并行工程的支撑技术并行工程的支撑技术（1 1）计算机辅助设计与工艺）计算机辅助设计与工艺CAD/CAPP（2 2）产品数据管理）产品数据管理PDM PDM是对工程数据管理是对工程数据管理EDM、文档管理、文档管理DMDM、产品信息管理产品信息管理PIM、技术信息管理、技术信息管理TIM、图、图像管理像管理IM的一种概括。它的一种概括。它统一管理开发过统一管理开发过程的数据与信息程的数据与信息。（3 3）产品系列化，零部件的标准化、通用化）产品系列化，零部件的标准化、通用化（4 4）成组技术）成组技术（5 5）减少变化方案）减少变化方案第三节第三节

18、 生产流程设计与选择生产流程设计与选择一、生产流程分类一、生产流程分类二、产品二、产品-流程矩阵流程矩阵三、影响生产流程设计的主要因素三、影响生产流程设计的主要因素四、生产流程选择决策四、生产流程选择决策一、产品流程的分类一、产品流程的分类（一）按产品布置（一）按产品布置（Product layout）即按对象专业化原则布置企业的生产方式的形式。即按对象专业化原则布置企业的生产方式的形式。1、在这种布置下，设备是按照某一种或某几种产品的、在这种布置下，设备是按照某一种或某几种产品的加加工路线或加工顺序顺次排列工路线或加工顺序顺次排列（常称为生产线）。（常称为生产线）。输入输入输出输出加工设备加

19、工设备加工设加工设备备2、生产线布置不一定按直线布置，可以是、生产线布置不一定按直线布置，可以是I型、型、L型、型、O型、型、S型、型、U型等多种，或这几种形状的组合。型等多种，或这几种形状的组合。3、这种布置下的主要课题：、这种布置下的主要课题：如何使每一单元的操作时间如何使每一单元的操作时间 都大致相等都大致相等。否则，整个生产线的产出速度只能是费。否则，整个生产线的产出速度只能是费 时最多的单元的产出速度。时最多的单元的产出速度。-生产线的平衡问题。生产线的平衡问题。I形形L形形S形形O形形U形形山字形山字形它是按工艺专业化原则布置生产方式的形式。它是按工艺专业化原则布置生产方式的形式。

20、广泛用于制造企业、学校、银行、飞机场、图书馆等。（二）间歇型工艺过程的布置（二）间歇型工艺过程的布置（Process layout）工作中心工作中心1工作中心工作中心3工作中心工作中心21、不同的产品流或客流、不同的产品流或客流沿不同的路径通过设施沿不同的路径通过设施，所，所以其流程模式很复杂；以其流程模式很复杂；3、布置决定了加工中心（部门）的相对位置，以保、布置决定了加工中心（部门）的相对位置，以保证在特定的布置限制下达到设定的决策标准（证在特定的布置限制下达到设定的决策标准（物料处物料处理成本最小化，相关部门的接近程度最大化，客户通理成本最小化，相关部门的接近程度最大化，客户通过距离最小

21、化等过距离最小化等）；）；4、这种布置下的一个主要课题是：如何设置各个不、这种布置下的一个主要课题是：如何设置各个不同的生产单位，使同的生产单位，使本来无序的物料稍加有序本来无序的物料稍加有序。2、对产品的适应性较强对产品的适应性较强，设备的利用率也较高，设备的利用率也较高，但但产品的产品的物料比较复杂、无序物料比较复杂、无序；间歇型工艺过程的布置的特点间歇型工艺过程的布置的特点锯床组锯床组包装组包装组 磨床组磨床组 车床组车床组 滚齿组滚齿组 热处理车间门车间门126534走道78工艺专业化原则布置的齿轮车间工艺专业化原则布置的齿轮车间 锯 床 锯 床 车 床磨 床滚 床车 床滚 床车 床车

22、 床磨 床 包 装 包 装 热处理A齿轮齿轮车间门B齿轮齿轮A齿轮B齿轮车间门车间门走道C齿轮生产线齿轮生产线D齿轮生产线齿轮生产线产品专业化原则布置的齿轮车间产品专业化原则布置的齿轮车间（三）按成组制造单元布置（三）按成组制造单元布置（Group technology layouts ）成组单元布置的基本步骤：成组单元布置的基本步骤：1、将零件分类（利用相似性原理，扩大批量）；、将零件分类（利用相似性原理，扩大批量）；2、识别零件组的物流类型，以此作为工艺布置的基础；、识别零件组的物流类型，以此作为工艺布置的基础；3、将机器和工艺分组，组成工作单元。、将机器和工艺分组，组成工作单元。单元单元

23、1LGLLGLGDDP原材料原材料成品库成品库单元单元3单元单元2成组原则应用的目的是要在工艺专业化生产车间中获得成组原则应用的目的是要在工艺专业化生产车间中获得产品布置的产品布置的好处好处：1、改善人际关系（工人组成团队来完成任务）；、改善人际关系（工人组成团队来完成任务）；2、提高操作技能；、提高操作技能；3、减少在制品和物料搬运（在单元内完成多个加工步骤）；、减少在制品和物料搬运（在单元内完成多个加工步骤）；4、缩短生产准备时间（加工种类的减少意味着磨具的减少、缩短生产准备时间（加工种类的减少意味着磨具的减少,因因而可以提高磨具的更换速度）。而可以提高磨具的更换速度）。结论：结论：按成组

24、单元布置的实质是按成组单元布置的实质是构造虚拟生产线。构造虚拟生产线。（四）固定布置（四）固定布置（Fixed layout）加工对象位置固定，生产工人和设备都随加工产品所在加工对象位置固定，生产工人和设备都随加工产品所在的某一位置而转移。的某一位置而转移。固定布置难点：固定布置难点：1、空间限制；、空间限制； 2、不同阶段需要不同材料；、不同阶段需要不同材料； 3、材料需求量是动态的。、材料需求量是动态的。制造对象制造对象材料材料工具、设备工具、设备 人人 完成品完成品制造对象制造对象材料材料工具、设备工具、设备 人人 完成品完成品1、建设项目：如建造房屋、高速公路、大坝等、建设项目：如建造

25、房屋、高速公路、大坝等主要的考虑问题：主要的考虑问题：材料处理成本材料处理成本 重视材料的有效布置和阶段性重视材料的有效布置和阶段性技术的先后顺序技术的先后顺序材料根据使用顺序分阶段供应材料根据使用顺序分阶段供应2、固定位置制造：大型产品固定位置制造：大型产品同心圆规则同心圆规则材料定位在同心圆上，产品在中心。材料定位在同心圆上，产品在中心。在内环上是经常使用的配件，而非常用件在离中心较远的地方。在内环上是经常使用的配件，而非常用件在离中心较远的地方。二、产品二、产品-流程矩阵流程矩阵不同的需求特征，产生不同的产品，与其匹配的生产过程也不同，从而构成产品流程矩阵。1 1、企业往往处在矩阵的对角

26、线上；、企业往往处在矩阵的对角线上；2 2、沿对角线选择和配置生产流程，可达到最、沿对角线选择和配置生产流程，可达到最好的技术经济性；好的技术经济性；3 3、并不是一个行业的所有企业都必须同时沿、并不是一个行业的所有企业都必须同时沿对角线下移；对角线下移；4 4、符合左下角和右上角特点的企业几乎没有；、符合左下角和右上角特点的企业几乎没有；5 5、新的灵活的自动化技术可能会使产品、新的灵活的自动化技术可能会使产品- -流程流程矩阵产生一些变化；矩阵产生一些变化；6 6、它反映了生产流程战略与产品战略的相互、它反映了生产流程战略与产品战略的相互关系。关系。三、影响生产流程设计的主要因素三、影响生产流程设计的主