第五章-工艺选择与设施布局

1工艺选择与设施布置于海杰经济与管理学院2工艺选择与设施布置工艺类型及特征设施布置3

工艺选择应考虑的因素工艺选择是组织生产或提供服务的方式。

预测产品和服务

设计

技术变化能力规划

工艺选择设施与设备

布置

工作设计4工艺选择组织进行工艺选择取决于该组织的工艺战略。资本密集度：组织利用机器和劳动力的组合。工艺柔性：系统能够适应由于产品服务设计，加工量以及技术变化等因素引起的对工艺变化的程度。

工艺选择需考虑的问题系统需要处理多少品种的产品

或服务需要具有什么样柔性的设备期望的产量是多少

5工艺选择6工艺类型项目连续性重复性批量单件小批量7单件小批量应用：规模相对小的运营。适用：产品和服务差异大且产量低。特征：高柔性的设备和熟练的技术工人。8Examples

Bank©

1995

Corel

Corp.Shop©

1995

Corel

Corp.

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1995CorelCorp.9单件小批量需要按照相似设备功能进行设备排列。有时候，可以确认零件族或者产品族，而且它们达到了足够的批量，从而需要建立内部制造单元。在单件小批量生产方式内的每一个工件都按照它特有的路径（或者路线）通过设备。原料移动缺乏有效性。在制品库存比较多。10批量应用：品种适中，产量为中等规模。适用：产品和服务差异较低。特征：较高柔性的设备和较熟练的技术工人。11Examples12批量和单件小批量生产方式十分相像。它们的布局设计是类似的，设备都是根据功能而不是产品分组的。与单件小批量的生产方式相比，批量相对比较大一些

，产品更标准化。批量生产方式13重复性应用：标准化程度较高，产量较大。适用：产品和服务差异低。特征：较低柔性的设备，工人技术一般不高。ExamplesClothesDryerFastFood

over

95

billion

served

Truck©

1995

Corel

Corp.

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1984-1994

T/Maker

Co.

©

1995

Corel

Corp.

1415与批量生产过程比较，重复性生产方式具有以下特征：由不同设备组成的具有产品特征的布局按照一定的顺序进行布置，从而提高效率。产品很容易地从一个作业向另一个作业移动，因此只有很少的在制品库存。

在生产线上也没有存货间。重复性16Example:

Production

Line17连续性应用：标准化程度高，产量大。适用：产品没有变化。特征：不要求设备具有柔性，工人的技术要求高低取决于系统的复杂程度和专业人员的要求。18连续性许多高产量的消费品和日用品是采用连续生产方式生产的，例如，原油的提炼、造纸业等等。连续生产方式最明显的特征是：物料在过程中基本不停资本投资和自动化程度通常比其它生产过程要高工厂布局常常是依产品定制的工人的唯一职责是对过程的监控Paper

(Continuous)19Example:

Continuous

Flow©

1984-1994

T/Maker

Co.20当市场需求确定且平稳，连续生产过程的生产效率很高而且也是很经济的。原材料连续性21项目有一定持续期的运营在一定期限内完成一系列特定目标的非常规性工作。建一座桥梁制作动画22项目中存在的规律性：典型的项目是在某一特定的时间内大量地使用某些技能，而在另外一些时间则很少或者不使用这些技能。协调各类人员和设备，以及分包的技巧和能力。项目计划和排序以及调度控制给予极大的关注项目23分析和讨论试图建立每一种工艺类型和实际生产过程的一一对应是非常困难的，许多企业通常采用两者或者更多的这些单一形式的组合。24项目单件小

批量

批过程重复连续过程分析和讨论

个性化越来越强

批量越来越大25分析和讨论从生产的柔性、劳动力、原料、计划和控制、管理任务等方面对生产过程进行分析：柔性从项目到连续生产过程柔性逐渐降低。劳动力从项目到连续生产过程，有以下特点：

产品每单位货币价值的劳动量降低。要求的劳动技能、培训时间和工人的判断处理能力逐渐降低。26

分析和讨论原料

从项目到连续生产过程，有以下特点:

原料需求的不确定性逐渐降低；

与供应商的伙伴关系更正式，持续性也更

长；

原材料库存规模增加，成品库存(finish

goods

,

FG)也更大,

而在制品库存规模下降。27分析和讨论计划和控制从项目到连续生产过程，有以下特点:长期需求预测变得更重要更加注重生产能力的高效利用由于不确定性的降低，调度的复杂性越来越低质量控制变得越来越正规28分析和讨论管理任务从项目到连续生产过程，有以下特点:长期的诸如生产能力计划、设施布置、技术创新和长期预测等事项相对于日常的运作问题变得更重要。29产品－工艺矩阵数量

品种单件小

批量

批量重复

连续低高急诊室面包房自动洗车房炼油厂项目30工艺选择与设施布置工艺类型及特征设施布置31设施布置设施布置是指对业务部门、工作中心和设备进行布局，以确保系统中工作流（顾客或材料）运行顺畅。设施布置是一种长期战略。布置会对系统的运行绩效产生重要影响。布置（Layout）决定长期作业效率的决策布置的目标

有助于达到产品和服务的质量水平

有效利用空间和人力

避免出现瓶颈

消除工人或物料的不必要搬运

缩短生产和顾客服务时间

实现安全生产

3233布置类型产品导向的布置（Product-oriented

layout）工艺导向的布置（Process－oriented

layout）固定位置的布置（Fixed-position

layout）办公室布置(Office

layout)仓库的布置(Warehouse

layout)零售业布置

(Retail/service

layout)34产品导向的布置产品导向的布置旨在使大量产品或顾客顺利且迅速地通过系统。该布置适用于重复和连续过程（标准化极高的产品或服务）。生产线装配线工作区1工作区2工作区3工作区1原料顾客制成品材料和/或人工材料和/或人工

材料和/或人工材料和/或人工工作流程生产或服务流水线托盘和

餐具收银台面包土豆和

蔬菜甜点色拉主菜饮料自助餐馆服务线

3536产品导向的布置优点：产量高单位费用低在制品库存少减少培训费用和时间单位物料运输费用低工人和设备的利用率高37产品导向的布置缺点：工作重复单调系统对产量变化以及产品或工艺设计变化的适应性差个别设备故障或工人缺席率高对整个生产系统的影响极大预防性维修、迅速修理的能力和备用件库存都是必不可少的与个人产量相联系的激励计划是不可行的5638柔性的U型生产布置

缺点：不利于工人车辆往返移动1243109

8优点：交流沟通7工人39

物料流优点：操作者可以交换工作，可以增加或减少操作人数。操作者经过训练可以自动平衡不同的生产速度。柔性的生产布置

缺点：操作者相互分开，没有机会相互交流工作

物料流起来，没有机会通过

第三个操作者来提高

产量。优点：操作者可以互相帮助，可以通过第三个操作者来提高产量

40物柔性的生产布置

缺点：操作者被包围41夏利汽车生产线42生产线平衡每一个工人只分派一个作业是不实际的。决定如何将作业分配到工作地的这一过程被称为生产线平衡，其目标在于分到各工作地的作业所需时间大致相等。（不等时会出现闲置时间）

生产线平衡达到生产线完全平衡的主要障碍在于要组成具有同样加工时间的作业包是很困难的。

对设备要求不同或一些活动不相容；

基本作业的时间差异通过作业分组解决不了；

所要求的技术顺序也可能妨碍一些作业组合。

擦污2分钟

冲洗4分钟

烘干2分钟有时候一个工作地上会有多个工人，本章所有的例子与问题涉及到的工作地上只有一个人。

4344考虑管理者可决定利用1-5个工作地来完成五个作业。节拍是指各工作地完成分配給它的作业直到工作可以往下进行所容许的最大时间。节拍确定了生产线一定时间内的产量。思考45假定要制造某种产品，该工作可以分解为5个基本作业，每一作业所需时间及各作业的顺序如下图所示：0.1分钟0.7分钟1.0分钟0.5分钟0.2分钟最小可能的节拍：最长的作业时间—1.0分钟最大可能的节拍：各作业时间之和—2.5分钟

产量＝计划期有效工作时间／节拍假定一生产线每天运转8小时，其中节拍为1分钟，那么产量为480个单位；当节拍为2.5分钟时，那么产量为192个单位。

节拍＝计划期有效工作时间／计划期产量CT=OT/D

工作地计算数＝工序时间之和／节拍假定计划期的产量为每天480个单位（最大产量），为了达到这一目标最少需要的工作地为：N＝2.5／1＝2.5个工作地0.1

a1.0

b0.7

c

0.5d0.2

e实际采用3个工作地一个简单的作业先后顺序图

4647生产线平衡程序3、在分配前，用以下标准确定哪些作业够资格分配到一工作台a

所有先行作业都已被分配b

该作业时间不超过该工作台的剩余时间如果没有够资格分配的作业，继续下一个工作台4、每当一个工作台分配后，计算出该工作台的剩余时间剩余时间等于节拍减去工作台上总的工作时间5、当出现两个作业情况一样时，可采用下列方法之一解决1、确定节拍，求最少所需工作台数。2、从工作台1开始，按顺序给工作台分配作业。启发式方法？如何将作业分配给工作台例如：

★

先分配加工时间最长的作业

★

先分配位置权数最大的作业

一个作业的位置权数等于该作业及其后续作业的时间总和

6、继续下去直到所有作业都已分配到工作台

7、计算反映这一系列分配情况的一些指标（闲置时间百

分比，效率）

48剩余工作工作台时间够资格分配的作业分配作业修订后的剩余时间工作台闲置时间11.00.90.2a,cc无ac-0.90.20.221.0bb0.00.031.00.50.3de-de-0.50.30.3cde0.1分a1.0

b0.70.50.20.5

49Example

1★

先分配后续作业数最多的作业500.1分a1.0

bExample

1

c0.7d0.5

e0.2

c0.7

d0.5

e0.2工作台1

0.1分

a工作台2

1.0

b工作台351评价作业分配的效率生产线闲置时间百分比（闲置率）生产线效率生产线闲置率＝每节拍的闲置时间和／（实际工地数×节拍）生产线闲置率=0.5/(3*1.0)*100%=16.7%生产线效率＝1－生产线闲置率生产线效率＝1－16.7%=83.3%52例子假定一天工作8小时，计算一天要达到产量为400个单位的节拍。求出最少需要的工作地数利用下列原则将作业分配到各工作地，先分配后续作业数最多的作业。如果出现多个作业一样的情况，可采用先分配所需时间最长的作业f0.2

b0.3

e0.6

d1.00.4g0.3

h0.2

a0.8

cCT=OT/D=每天480分钟/每天400个单位＝1.2分钟完成一件产品所需总时间3.8分钟，Nmin

=⎡

⎣∑ti

/CT⎤

⎦=3.8分钟/每个工作地1.2分钟＝3.17台（取整4）

53工作地剩余时间够资格分配的作业分配作业工作地闲置时间12341.21.00.201.20.60.31.20.21.20.80.5a,cc,bb,de,de,deffggh—a(0.2)c(0.8)b(0.2)—d(0.6)e(0.3)—f(1.0)—g(0.4)h(0.3)—0.00.30.20.554工作地4工作地3bd工作地2

0.3

e0.61.0

f0.4g0.3hac

工作地10.2

0.20.8效率＝100％－1.0分钟/4*1.2分钟×100％＝79.17％

5556例子将下列作业先后顺序图中的作业分配到各个工作地，要求闲置时间最少。管理部门计划每天产量为275个单位。假定每天工作时间为440分钟。A

求出相应的节拍B

最少所需工作地数是多少C

采用“位置权数”分配作业的方法是：先分配位置权数最大的作业。如果出现多个作业的位置权数相等时，先分配后续作业数最多的作业。D

计算效率57dfb0.3

i0.3

a0.60.4

c

1.20.2

e

0.1

g0/6

0.5

h0.458节拍＝计划期有效工作时间／计划期产量=

每天440分钟÷每天275个单位＝1.6分钟工作地计算数＝工序时间之和／节拍＝4.2分钟÷1.6分钟＝2.625(1.8)0.3

a

0.6(1.5)

0.4

c

1.2(1.1)

0.2

e

(0.9)

0.1

g0/6

(0.8)

0.5

h0.4(0.3)

0.3

i

b(3.2)

d(2.6)

f(1.4)将各个作业的位置权数写到图上各作业时间的上方

59工作地剩余时间够资格分配的作业分配作业工作地闲置时间1231.61.00.70.30.101.60.41.610.50.2a,ba,dc,de,dG,d—dffhi—b(0.6)a(0.3)c(0.4)e(0.2)g(0.1)—D(1.2)无f(0.6)h(0.5)i(0.3)00.40.2600.6ceghabi工作站1工作站2工作站3时间＝1.6分钟

d时间＝1.2分钟

f时间＝1.4分钟效率＝100％－闲置时间百分比＝100％－（0。6分÷3×1。6分）×100＝87.5％

61abcfgi10分钟11练习题（需上交）

5373

4

d12

e11

h每天可以获得480分钟生产时间，每天生产40个单位产品

6263要求A

求出相应的节拍B

最少所需工作地数是多少C

采用后续任务最多启发式算法为工作站分配任务D

计算效率每天可以获得480分钟生产时间，每天生产40个单位产品64节拍＝计划期有效工作时间／计划期产量=每天480分钟÷每天40个单位＝12分钟最少工作站数＝总任务时间/节拍＝66/12=5.5(6个工作站）工作地剩余时间够资格分配的作业分配作业剩余时间112aa(10)22b,e无2212bb(12)0312c,dC(5)77d,e,fD(4)33e,fF(3)0412ee(12)0512h.gh(11)1612g,ig(7)57ii(3)26566练习题i10分钟

a5

c3f7

g3工作站1工作站2

11

b

4

d

12

e工作站4工作站3

11

h工作站5工作站6效率＝66分钟/6个工作站×12分钟＝66/72=91.7％

生产线平衡其他方法平行工作地1分钟1分钟1分钟2分钟

30单位/

小时节拍为2分钟，每小时的产量为30单位

67681分钟1分钟2分钟2分钟

1分钟60单位/小时69布置类型产品导向的布置（Product-oriented

layout）工艺导向的布置（Process－oriented

layout）固定位置的布置（Fixed-position

layout）办公室布置(Office

layout)仓库的布置(Warehouse

layout)零售业布置

(Retail/service

layout)70工艺导向的布置工艺导向的布置用来加工或提供涉及许多工艺要求的产品或服务。它适用于间歇加工单件小批量或批量生产过程。制造业机工车间服务业医院、学校、银行、航空公司、公共图书馆71

部门B部门A

部门C部门D部门E带有部门工作中心的典型工艺原则布置72工艺导向的布置优点：系统能满足多样的工艺要求系统受个别设备出故障的影响不大设备维修费用通常较低可采用个人激励73工艺导向的布置缺点：在制品库存量可能会大要经常进行工艺路线选择及进度安排设备利用率低物料运输慢、效率低工作复杂化可能会导致监督费用高对每一产品或顾客都需要特别关注，而产量低又导致单位产品费用较高74工艺导向布置优化技术1

挂号室5

化验室

2

内科6

手术室3

外科7

药房

4

X光室8

注射室40英尺1010目标：物料传送成本最小∑

∑D

C75工艺导向布置优化技术100100000000502000030300002000202001030001234567812345678假设物料运送成本（元/单位）：非相邻部门间20元相邻部门间10元非相邻房间间30元ij

ijC

=

n

ni=1

j=110010000000050200003030000200020200103000工艺导向布置优化技术1234567812345678

76假设物料运送成本（元/单位）：125748相邻部门间10元非相邻部门间20元20100100503

3030206

302020

10

原始布局总移动成本

＝

6700元10010000000050200003030000200020200103000工艺导向布置优化技术1234567812345678

77假设物料运送成本（元/单位）：非相邻部门间20元125768相邻部门间10元非相邻房间间30元10020203

304

301005030301020

20

改善后的布局总移动成本

＝

4800元78练习题将5个部门分配到如下分布的位置B-F。(由于技术的原因，部门6必须分到位置A)运输费用是每英尺2美元。目标是使总运输费用最低。有关部门间的工作流量和距离的情况如下列表中所示，要求先分配相互间工作流量最大的部门。12345611256264255021017265432020413255679ABCDEFA501005080130B50904070C1406050D50120E50F位置间的距离部门每天的行程次数A部门6BCDEF80两部门工作流量两部门工作流量1－21－4125642－44－517131－32－662542－35－61051－62－550263－44－6221－53－625203－5081A部门6B部门2C部门5D部门3E部门1F部门48251080级别代号关系密切程度评分1A绝对必要AbsolutelyNecessary62E特别重要EspeciallyImportant53I重要Important44O一般Ordinary35U不重要Unimportant26X不可接受183相对关系布置法即着重从各部门之间相互关系的密切程度来布置各部门位置的一种方法

。部门1部门2部门3部门4部门5部门6A

E

XOAAUAAX

IXUAO默泽网格图

84接近程度为A的两部门接近程度为X的两部门1-21-32-63-54-65-61-43-63-485关键的两部门是指接近程度为A或X的两部门。86从在A列中出现次数最多的部门开始264

587按次序选取A列中的剩余部门，将其与主组相连12634588接下来图示x列部门

1

4368925641390布置类型产品导向的布置（Product-oriented

layout）工艺导向的布置（Process－oriented

layout）固定位置的布置（Fixed-position

layout）办公室布置(Office

layout)仓库的布置(Warehouse

layout)零售业布置

(Retail/service

layout)制造对象材料工具设备人

91完成品

固定位置的布置•材料、设备运送时间的控制•存储空间不足•管理协调92飞机制造93布置类型产品导向的布置（Product-oriented

layout）工艺导向的布置（Process－oriented

layout）固定位置的布置（Fixed-position

layout）办公室布置(Office

layout)仓库的布置(Warehouse

layout)零售业布置

(Retail/service

layout)？

办公室布局与制造业布局的差异重视信息传递的畅通无阻

办公室

制造业

94办公室布置95办公场所的布局信息传递的方式面对面交流电话或网上直接交流邮件、文件交流小组讨论或开会交流对讲机交流96考虑因素交流会议室的设置考虑顾客光顾走廊方便员工进出办公室大小、朝向、位置反应办公人员的地位公用设备的摆放配置接待区文具、易耗品的存放卫生间和衣帽间电脑信息交流中心封闭式布局97封闭式布局办公室布局开放式布局98开放式布局办公室布局99总裁工程师区工程顾问

秘书关系图办公室人员构成字母接近程度A绝对需要临近E临近特别重要I临近重要O一般接近U临近不重要X不能临近100总裁工程顾问工程师区秘书办公室入口影印设备中心文件柜设备间办公室人员构成储存室关系图字母接近程度A绝对需要临近E临近特别重要I临近重要O一般接近U临近不重要X不能临近1011、总裁2、工程顾问4、秘书5、办公室入口3、工程师区6、中心文件柜7、设备间OUIIUOUIA

IIOUOAOIIEEOAAEIXUAXOUOAEUE8、影印设备9、储存室关系图办公室人员设备关系图I

－

I

－

1

2

56

3

6II－

－

1

2

3O－888899－U

U—2X

X—510212345678A

A44

5、入口A－

－44

5

－X－

－77U

U6699I6、文件柜

A－4499

I－11233

O－7788

X－557、设备间

A－99

E－3344

O－22688

U－1155I8影印设备

A－44

I－3399

O－1166

U－225779I

1、总裁A－44I－55