产品设计与流程选择制造业ppt课件

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1、 主讲教师：石主讲教师：石 凤波凤波 :020-84114619 :020-84114619:s_fengbo88hotmail:s_fengbo88hotmailn第一部分 绪 论n第二部分 业务流程分析及任务设计 n第三部分 产品设计与流程选择制造业n第四部分 产品设计与流程选择效力业n第五部分 质量管理n第六部分 库存管理n第七部分 供应链管理n第八部分 工程管理n考 试Product 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选择选择管管 理理 主主 题题n在猛烈竞争的环境下，大多数的企

2、n 业都面临着产品生命周期越来越短n 的压力。为了可以在同行业中坚持n 竞争力并可以占有市场份额。管理n 者们必需集中资源，不断地开发出n 新产品，快速而有效地导入市场。n从高尔夫运动鞋等时髦品到电脑n 等高新技术产品，通常新产品都n 占企业销售额的大部分份额，因n 此，无法胜利地使新产品打入市n 场最终会使企业失去市场份额。n 失去获利才干。5.1 新产品开发过程新产品开发过程n随着产品的生命周期越来越短，企业要n 想获得胜利必需：n (1)不断地推出新产品概念；n (2)把这些新产品概念转化为顾客需求的n 可靠的功能设计；n (3)保证这些功能设计的可消费性；n (4)选择与顾客需求相匹配

3、的流程。一、新产品串行开发方式一、新产品串行开发方式 新产品开发新产品开发New product development，NPD流程需求涉及多个职能部门流程需求涉及多个职能部门的参的参 与，营销部门、研发部门和运营部门与，营销部门、研发部门和运营部门都都 起着至关重要的作用。同时、财务、起着至关重要的作用。同时、财务、会会 计和信息系统部门等也对计和信息系统部门等也对NPD流程起流程起着着 重要的支持作用。重要的支持作用。图图5.1 NPD5.1 NPD流程中涉及的主要商业职能流程中涉及的主要商业职能客户客户市场市场营销营销前期前期研讨研讨产品产品设计设计流程流程规划规划消费消费客户客户市场市

4、场销售销售需求需求客户客户促销促销呼应呼应新产品新产品产品规范产品规范消费订单消费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 制造制造订单订单二、新产品并行开发方式二、新产品并行开发方式为了缩短为了缩短NPDNPD流程的完成周期，如今都流程的完成周期，如今都实实 行并行任务方式，如图行并行任务方式，如图5.25.2所示。所示。图图5.2 NPD5.2 NPD的并行开发方式的并行开发方式营销与销售营销与销售产品开发产品开发客户市场客户市场制造制造n这种实现各职能部门协调任务的开发模n 式被称为并行工程(Concurrent engineering，n CE)，也称

5、为并行设计(Concurrent design)n 或同步工程(Simultaneous engineering)。n团队可以为CE方案提供了最根本的综合n 机制，它有三种常见的方式：方案管理n 团队、技术团队和假设干个“设计建n 造团队。三、产品开发绩效的评价三、产品开发绩效的评价产品开发绩效的评价目的有如下几个产品开发绩效的评价目的有如下几个方方 面：推出新产品的速度和频率、实践面：推出新产品的速度和频率、实践开开 发过程的效率、实践引入市场产品的发过程的效率、实践引入市场产品的质质 量如表量如表5.1所示。所示。综合起来说，时间、质量和消费率确综合起来说，时间、质量和消费率确定定 了开发

6、程度，且与其他活动了开发程度，且与其他活动销售、销售、制造、广告、客户效力制造、广告、客户效力共同决议共同决议了了 工程的市场影响和获利性。工程的市场影响和获利性。表表5.1 5.1 开发工程绩效评价开发工程绩效评价绩效指标绩效指标评价标准评价标准对竞争力的影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

7、；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5.2 新产品的设计新产品的设计一、面向顾客的产品设计一、面向顾客的产品设计1、产品创意、产品创意NPD流程开场于产品创意，新产品创流程开场于产品创意，新产品创意意 的来源有多种渠道。一种主要来源的来源有多种渠道。一种主要来源被称被称 为市场拉动型；另一个主要来源被为市场拉动型；另一个主要来源被称为称为 技术推进型。技术推进型。2 2、概念产品开发、概念产品开发如今的企业已认识到有必要在如今的企业已认识到有必要在NPDNPD各方各方 面都把顾客思索进去，如设计、制造、面都把顾客思索进去，如设计、制

8、造、产品和效力的交付，而过去并非如此。产品和效力的交付，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(Quality function deploymentdeployment，QFD)QFD)是一种将顾客需求转化为产品设是一种将顾客需求转化为产品设计计 规范的相当规范、准确的方法。这种方规范的相当规范、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。n顾客心声通常是指听取顾客对产品特性n 的反响信息。n顾客需求属性是指经过市场调查，找到n 顾客对产品的需求与偏好并加以分类。n如汽车制造业欲

9、改良车门的设计，经过n 顾客调查和访问，发现各类重要的有关n 车门的顾客需求属性是“汽车在坡道上n 也能翻开门和“从外面关门很方便。n顾客的需求信息可用特定的矩阵方式表n 示出来，此矩阵被称为质量屋(House of n quality)矩阵如图5.3所示。n经过构造个质量屋矩阵，交叉职能的n QFD团队可以利用顾客反响信息来进展n 工程、营销和设计的决策。n质量屋矩阵使得团队把顾客需求属性信n 息转化为详细运营或技术设计的目的。关车门关车门所需能量所需能量门密封门密封 阻力阻力程度路面程度路面 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

10、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1069623能量减至能量减至7.5ft/1b维持现维持现在程度在程度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=本人本人A(B)=竞争者竞争者A(B)(5(5分最优分最优)坚持翻开形状坚持翻开形状*不相关不相关91b维持现维持现在程度在程度维持现维持现在程度在程度目的价值目的价值 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7.5ft/1b54321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5.3 5.

11、3 汽车门改良的完好的质量屋矩阵汽车门改良的完好的质量屋矩阵ABABABABBABABABABABAn构造质量屋的第一步是列出顾客对产n 品的要求，并按照重要性将这些要求n 排序；第二步是请顾客将本公司的产n 品与竞争者的产品进展比较，最后确n 定开发产品的一系列与顾客的要求直n 接相关的技术特征。n对这些特征的评价应该是符合或不符n 合顾客对产品的要求。二、面向可制造与可装配性设计二、面向可制造与可装配性设计把一个功能性的产品设计转化为可制把一个功能性的产品设计转化为可制造造 的产品，产品设计师们必需思索许的产品，产品设计师们必需思索许多方多方 面。他们可以选择不同的方法和不面。他们可以选择

12、不同的方法和不同的同的 资料。资料。面向可制造与可装配性设计面向可制造与可装配性设计(DFMA)(DFMA)还还 要求把不可拆分的零部件数降到最要求把不可拆分的零部件数降到最低。低。n最终设计阶段要拿出产品的全套任务图n 纸和阐明书。在这一阶段，产品根本定n 型，紧接着就要开场进展工艺设计与流n 程选择。n最终设计阶段还要拿出产品详细设计说n 明书。产品详细设计阐明书是与产品生n 产相关决策的根底，如物料的采购，设n 备的选择、员工的分配以及消费设备的n 规模及其布置。n流程选择那么是指选择何种消费工序的战略决策。n一、流程类型n1、工程型(Project process)n工程型通常是指单件

13、产品的消费组织过n 程，如电影的制造或摩天大楼的建造。n工程型的优势是以其强大的柔性能充分n 满足顾客定制化的需求。5.3 流程选择流程选择n工程型通常运用互联网处理问题的方式n 进展分析。n工程型的可变本钱相对而言非常高；反n 过来说，固定本钱可以忽略甚至不存在。n工程型需求技艺熟练的员工，由于他们n 必需在最少的引导和监视下独立任务。n 此外，针对不同的定制化任务员工需求n 接受专门的培训。2 2、离散加工型、离散加工型(Intermittent process)(Intermittent process)离散加工型还可以进一步细分为工艺专业离散加工型还可以进一步细分为工艺专业化消费与批量

14、消费。化消费与批量消费。工艺专业化消费是指多种类小批量产品工艺专业化消费是指多种类小批量产品 的消费组织过程。一幅画的限量仿制、的消费组织过程。一幅画的限量仿制、音乐会的组织等都是工艺专业化消费方音乐会的组织等都是工艺专业化消费方 式的好例子。式的好例子。批量消费是指反复消费同一种类产品，批量消费是指反复消费同一种类产品，通常批量比较大，其本质上是规范的工通常批量比较大，其本质上是规范的工 艺专业化消费。艺专业化消费。3 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 消费方式与

15、流程式消费。消费方式与流程式消费。装配线消费方式是指按照一定速率，零部装配线消费方式是指按照一定速率，零部 件按装配顺序从一个任务地到另一个任务件按装配顺序从一个任务地到另一个任务 地进展装配消费。如录像机等电子产品、地进展装配消费。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。流程式消费是按照预先确定的步骤延续进流程式消费是按照预先确定的步骤延续进 行产品的消费。石油精炼与化工企业正是行产品的消费。石油精炼与化工企业正是 采用了流程式消费。采用了流程式消费。二、产品二、产品流程矩阵流程矩阵产品产出流程组织方式与产品构造性产品产出流程组织方式与产品构造性质质 之间的匹配关系通常用

16、海斯之间的匹配关系通常用海斯(Hayes)(Hayes)和惠和惠 尔莱特尔莱特(Wheelwright)(Wheelwright)提出的提出的 产产品品流流 程矩阵程矩阵(Product-process matrix(Product-process matrix，PPM)PPM)来来 表示，如图表示，如图5.45.4所示。所示。图图5.4 5.4 产品产品流程矩阵流程矩阵电影制片厂电影制片厂商业印刷厂商业印刷厂快餐店快餐店自动装配线自动装配线I化消费化消费批量消费批量消费装配线消费装配线消费流程式消费流程式消费产品构造；产品生命周期阶段产品构造；产品生命周期阶段低规范化；低规范化；单件定制单件

17、定制多种类；多种类；小批量小批量主要产品种类主要产品种类少；中等批量少；中等批量高规范化；商品高规范化；商品化产品；大批量化产品；大批量高时机本钱高时机本钱高可变本钱高可变本钱高现金支付本钱高现金支付本钱高固定本钱高固定本钱I II III IV石化企业石化企业工程型工程型II工艺专业工艺专业IIIIVV 流程类型流程类型流程构造；流程构造；周期周期流程生命流程生命柔性高柔性高单件本钱高单件本钱高柔性低柔性低单件本钱低单件本钱低n矩阵中的横坐标表示产品构造与产品生命n 周期。随着产品生命周期的演化，市场需n 求特性渐趋同一化，产品的产出量添加而n 产品构造(程度方向)变窄。n纵坐标表示流程构造

18、与流程生命周期。随n 着流程生命周期的开展，消费运营流程的n 规模效应与学习效应逐渐凸现，自动化程n 度很高的公用设备与规范物流(垂直方向)n 变得经济可行。n由矩阵的右上角演化到左下角往往是企n 业匹配战略的“雷区。n处于右上角的企业对市场的变化反响很n 慢。因此，假设企业又想在需求高产量、n 低本钱的行业中竞争，而运用的却是高n 可变本钱、定制化的工程型组织方式，n 那么一定会使企业损失市场的时机本钱n 相当高由于在工程型组织方式下的高n 价会让顾客流失而另谋他所。n处于左下角的企业可以消费出比实践需n 求还要多的产品。然而企业的现金支付n 本钱很高由于固定本钱过高，这与流n 程式消费需求

19、投入大型的资本密集型设n 备亲密相关。n假设把产品流程矩阵拆分开来，如n 图5.5所示，就比较容易了解其逻辑原理。图图5.5 5.5 产品与流程的生命周期产品与流程的生命周期产品销售量产品销售量流程变化频率流程变化频率(工艺道路、工艺道路、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、资料、设计、资料、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 生长期生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)n图5.5(a)显示的是传统的产品生命周期曲n 线，从产品创意产品概念的产生期n 到产品衰

20、退期。n图5.5(b)显示的是产品生命周期的不同阶n 段的产品变化频率。从逻辑上说，大多数产品的变化产生于 正式投产开场前的那段产品生命初期，也就是说工程型比较适宜这一阶段。在正式投产初期，产出流程变化频繁，由于这一阶段需做出许多有关消费规划、设备和工具等方面的调整改良。进入成熟期后，即开场全面消费时，产 品产出流程及产量都能坚持稳定。但到了衰退期又要进展一些改动，主要 是为了顺应产量的减少而采用不同的设 施设备。n图5.5(c)所表示的是产出流程变化频率。三、盈亏平衡分析三、盈亏平衡分析选择流程或设备的规范方法是盈亏平衡选择流程或设备的规范方法是盈亏平衡分分 析。一张盈亏平衡图实践上表示了基

21、析。一张盈亏平衡图实践上表示了基于不于不 同消费或销售数量的收益与损失。同消费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的流程与设备的选择当然要依赖于预测的需需 求量。当流程或设备占用了大量初始求量。当流程或设备占用了大量初始投资投资 和固定本钱，并且可变本钱与消费产和固定本钱，并且可变本钱与消费产品数品数 量比率合理时，采用这种方法最为适量比率合理时，采用这种方法最为适宜。宜。例例5.1 5.1 盈亏平衡分析盈亏平衡分析 假定一个制造商获得某一机加工零部件，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：以每件有三种方案可以选择：以每件200200美圆的美圆的 价钱购买

22、价钱购买(包括资料包括资料)；在数控半自动车床；在数控半自动车床 上加工，每件上加工，每件7575美圆美圆(包括资料包括资料)；在加工；在加工 中心加工，每件中心加工，每件1515美圆美圆(包括资料包括资料)。假设采。假设采 用购买方式，固定资产损耗可以忽略不计；用购买方式，固定资产损耗可以忽略不计；半自动车床价值半自动车床价值8 8万美圆；加工中心的成万美圆；加工中心的成 本为本为2020万美圆。万美圆。每项选择的总本钱为：购买本钱200美圆需求量；数控车床加工本钱80000美圆75美圆 需求量；加工中心加工本钱=200000美圆15美圆 需求量。解：图5.6列示了每个工艺的盈亏平衡点。图图

23、5.6 5.6 替代流程盈亏平衡图替代流程盈亏平衡图5001000150020002500100200300 本钱本钱(千美圆千美圆)产品数量产品数量ADCB300美圆美圆/件件的收益的收益的价钱购入的价钱购入以以200200美圆美圆/件件以以1515美圆美圆/件的成件的成本在加工中心制造本在加工中心制造以以7575美圆美圆/件的本钱件的本钱在半自动机床上制造在半自动机床上制造l盈亏平衡点A的计算：l 80000美圆75美圆需求量l 200000美圆15美圆需求量；l 需求量(点A)120000美圆60美圆/件 l 2000件。l盈亏平衡点B的计算：l 200美圆/件需求量l 80000美圆7

24、5美圆/件需求量；l 需求量(点B)80000美圆125美圆/件l 640件。n思索收入要素，假定每件产品卖300美圆，n 收益(或损失)是收入与替代流程本钱间的n 差值。例如1000件时，最大收益是收入30n 万美圆(点C)和数控车床本钱16万美圆(点n D)间的差值。在这种需求量下，半自动化n 车床是收益最大的备选方案。n按本钱最小化或收益最大化原那么选择，最n 优方案都是图线的最低部分：从原点至B，n 到A，再到图5.6的右侧的这条折线。5.4 制造流程设计制造流程设计一、常用的设计工具一、常用的设计工具制造流程的设计是重点思索原资料、零制造流程的设计是重点思索原资料、零 部件和半废品在

25、工厂中挪动的特定流部件和半废品在工厂中挪动的特定流程。程。流程方案中最常用的消费管理工具有流程方案中最常用的消费管理工具有装装 配图、装配程序图、加工道路单、装配图、装配程序图、加工道路单、装配配 流程图。流程图。n装配图是一种简单的组成产品各个部分n 的零部件分解表示图；n装配程序图利用装配图提供的信息确定n 装配零部件的方法和装配顺序，它也经n 常用于确定总的物流方式；n加工道路单是用来详细描画某一零部件n 的作业和流程道路，传送加工零部件所n 需的设备、工具和完成作业的有关信息。n装配流程图阐明了当产品经过消费设备n 时所发生的变化。n回想第三章所讲过的流程图；分析消费n 运作的焦点应该

26、是确认各种消费活动的n 最小化与最优化。例如，把运输和储存n 作为流程的一部分。通常而言，运输与n 延迟的次数和在制品存储越少，那么流程n 越好。二、制造流程分析二、制造流程分析 回想第三章，我们引入一个工序通回想第三章，我们引入一个工序通常包常包 括：括：(1)(1)一系列义务；一系列义务；(2)(2)联接义联接义务的物务的物 流和信息流；流和信息流；(3)(3)物料、信息的存物料、信息的存储。储。(1)(1)义务：工序中的每项活动在一定义务：工序中的每项活动在一定程度程度 上完成输入向期望输出的转换。上完成输入向期望输出的转换。(2)流：工序中的流由物流与信息流构成。物流指产品从一项义务到

27、下一项义务的 转换。信息流协助确定在前项任务中做 了多少转换，和当前义务终究还剩下什 么需求完成。(3)存储：当既无义务正在执行，又无零部 件转移时，零部件必需存储。等待下一 义务处置的存储物品常称为在制品。流程分析包括调流程分析包括调整消费才干和均整消费才干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本钱最小化。化或本钱最小化。例例5.2 5.2 制造流程分析制造流程分析假设一家公司为几家大型汽车厂提供部假设一家公司为几家大型汽车厂提供部 件。这种部件由件。这种部件由1515名工人在消费线上名工人在消费线上进进 行消费，他们每班任务行消费，他们

28、每班任务8 8小时，消费小时，消费线的线的 速率为每小时速率为每小时150150件。件。以团体计件制支付工人工资，每件合格以团体计件制支付工人工资，每件合格 的零部件报酬是的零部件报酬是3030美分。工人均分报美分。工人均分报酬。酬。管理者假设以为有必要，要再雇佣管理者假设以为有必要，要再雇佣1515名工名工 人，添加第二个班次。人，添加第二个班次。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，其他由外 部供应商提供。有11台机器能铸造部件 内的零件，但根据过去的阅历，必需假 定任何既定时间内都有一台机器在进展 维修。n每台机器需求一名全职操作工进展操作，n 每小时可消费25个

29、零件，每名操作工加n 工每件合格品的报酬为20美分。加班那么n 添加50%的工资，即加工每个合格品的n 工资为30美分。n铸造工人数不固定，目前仅有6名工人从n 事这项任务。另外4名可从公司内部挑选。n 铸造每个零件的原资料本钱是10美分。n经过财务部的详细分析，制造每个零n 件的电力本钱为2美分。从外部供应商n 购买每个零件的本钱是每件30美分。n整个消费场地租金为每周100美圆。管n 理人员、维修人员和办事员工资为每周n 1000美圆。财务部确定设备折旧费为每n 周50美圆。解：解：(1)(1)确定整个流程的消费才干确定整个流程的消费才干(每周每周消费零消费零 部件数量部件数量)，并确定一

30、切流程才干，并确定一切流程才干能否能否 平衡。平衡。铸造工序消费才干：铸造工序消费才干：仅有仅有6 6名工人从事铸造任务，每名工名工人从事铸造任务，每名工人都人都 是一台机器的专职操作员。故目前是一台机器的专职操作员。故目前1111台台 机器中只需机器中只需6 6台在运转。台在运转。铸造消费才干铸造消费才干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/周周装配工序消费才干：装配工序消费才干：装配消费才干装配消费才干150150件件/小时小时8 8小时小时/天天 5 5天天/周周 60006000件件/周周 由于两项义务的消费才干都是由

31、于两项义务的消费才干都是60006000件件/周，周，所以它们是平衡的。所以它们是平衡的。(2)假设铸造工序用10台机器而不是6台，最终装配义务不变，整个流程的消费能 力是多少？10台机器的铸造才干：铸造才干10台机器25件/台小时 8小时/天5天/周 10000件/周n既然最终装配义务没有变化，装配流程n 消费才干依然坚持在6000件/周，这样，n 即使铸造工序的消费才干是10000件/周，n 整个流程消费才干仍仅是6000件/周。因n 为在长期运转的过程中，整体消费才干n 不能够超越速度最慢的工序的作业才干。(3)假设公司在装配义务中启动第二个8小 时的班次，新的消费才干多少？装配义务的第

32、二个班次：装配才干150件/小时16小时/天 5天/周 12000件/周n这样，即使装配才干是12000件/周，整n 个流程消费才干也依然是10000件/周。n 因此，我们可以看出，流程才干并不是n 固定不变的，它取决于要素的可用性和n 作业的顺序。现实上，它还取决于这里n 未提到的其他一些要素。(4)确定每件产出品的本钱：(i)当周产量为6000时，确定每件产出品 的本钱(见表5.2)；(ii)当周产量10000件时，确定每件产出 品的本钱(见表5.3)。表表5.2 周产量为周产量为6000时的单件本钱时的单件本钱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

33、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/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单位本钱每周总本钱单位本钱每周总本钱/每周消费件数每周消费件数 6670/60006670/60001.111.11美圆美圆/件件表表5.3 周产量为周产量为10000时的单件本钱时的单件本钱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

34、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单位本钱每周总本钱单位本钱每周总本钱/每周消费件数每周消费件数 10350/1000010350/100001.041.04美圆美圆/件件n从上面分析可以看出，固定本钱分摊n 在更多数目的零部件上降低了单件产n 品的本钱。n这种流程

35、分析计算在本书讨论的许多n 消费决策中都会用到。n将产品由设计转移至顾客是管理。将产品由设计转移至顾客是管理。n消费产品是一门科学；消费产品是一门科学；n设计令顾客称心的产品是一门艺术；设计令顾客称心的产品是一门艺术；n在工厂内以何种方式来安排各部门的布n 置遭到任务流方式的限制。它有三种基n 本类型：n 和一种混合类型：流程原那么布置；产品原那么布置；定位布置。成组技术或单元布置。6.1 流程原那么布置流程原那么布置n流程原那么布置也称为车间布置或功能n 布置是一种将类似的设备或功能集中n 放在一同的方式，以使其相对位置到达n 最优。n在许多设备规划中，最优布置经常意味n 着将彼此之间物流量

36、较大的部门相邻布n 置。例例6.1 某家小批量玩具消费厂有八个部门及某家小批量玩具消费厂有八个部门及车间：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、小型玩具装配线车间、大型纫车间、小型玩具装配线车间、大型玩具装玩具装 配线车间、喷漆车间及机械装配线车配线车间、喷漆车间及机械装配线车间。间。我们可以对其设备进展规划，以使车间我们可以对其设备进展规划，以使车间之间之间 的物料搬运费用最少。的物料搬运费用最少。解：解：首先我们先进展一些简化的假设：首先我们先进展一些简化的假设：假设一切的车间有同样大的空间假设一切的车间有同样大的空间(如如4040英英

37、 尺尺4040英尺英尺)，这座建筑物有，这座建筑物有8080英尺宽，英尺宽，160 160英尺长英尺长(为了于与车间尺寸相一为了于与车间尺寸相一致致)。假设一切物料都被装进一个规范尺寸的假设一切物料都被装进一个规范尺寸的木木 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。假设在相邻的车间单位货物的运输本钱为 1美圆，每隔一个车间就添加1美圆。我们可以获得车间之间的物流量以及物料 是怎样进展搬运的。从其他消费类似产品的企业的档案中获得 有关物流特征的信息；假设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

38、艺 工程师或工业工程师的估计得到。175500302002025010075908090088125991802050250180 187374 10371234567812345678n第一年运作所需的运输量列在表6.1中。表表6.1 6.1 车间之间的流动表车间之间的流动表车间之间的流动挪动次数车间之间的流动挪动次数车间车间活动活动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n第一年运作可提供的工厂空间在图6.1中n 列出。留意在本例中，对角线之间允许移n 动，所以车间2和车间3，车间3

39、和车间6可n 以以为是相邻的。图图6.1 6.1 建筑面积和车间建筑面积和车间1357246880160装货处装货处n有了这些信息后，我们可以以图6.1作为初n 始的布置方案，然后对其进展改良。n第一步，将每两个部门间的运输量与根本n 运费相乘，得出这种布置方式的本钱。n 计算结果列于表6.2中：车间1和车间2之间n 的年物流本钱是175美圆(1美圆175次搬n 运)；车间1和车间7之间的本钱是60美圆(3n 美圆20次搬运)；对角线上的车间2和车间n 7之间的本钱是240美圆(3美圆80次搬运)。表表6.2 6.2 本钱矩阵本钱矩阵第一个方案第一个方案总本钱：总本钱：34743474美圆美圆

40、17550060400607501001501802402701788125198360205050018018737410371234567812345678美圆美圆第二步，就是要研讨如何改动车间的布置 以降低本钱。在本钱矩阵的根底上，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 额搬运本钱。然而这将会改动其他几个车 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 近一些的总本钱。l图6.2列出的是车间6和它的一个临近车间l 重新布置后的情况选择车间4进展调整l 是带有客观性的。图图6.2 6.2 修正后的车间布置图修正后的车间布置图135726488

41、0160装货处装货处表表6.3 6.3 本钱矩阵本钱矩阵第二个方案第二个方案总本钱：总本钱：37363736美圆美圆-200(美圆美圆)+10(美圆美圆)-25(美圆美圆)+374+103(美圆美圆)+262(美圆美圆)l表6.3中列出的是重新布置后的本钱矩阵。17550060(200)60750(200)150(90)24027017881251983602050(25)0180187(748)(206)71234567812345678美圆美圆l第二方案的总本钱比初始方案的总本钱高l 262美圆。显然，车间6和7之间的间隔增l 大一倍是导致本钱添加的主要缘由。l 这就阐明了一个现实，即使对

42、于一个很小l 的问题，也几乎不能够经过简单的察看就l 得出正确的，“重新布置。l实践上对一个有八个车间需求布置的工厂l 来说。有8!(即40320)种能够的布置。n除此之外，仍需思索其他问题。n 假设我们根据物料搬动本钱确实得到一n 个好的布置方案(如图6.3所示，总本钱n 为3244美圆。图图6.3 6.3 一种可行的布置方案一种可行的布置方案5816324780160装货处装货处首先我们会留意到：把收发部门(1)布置在工厂的中心是不能 接受的；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；l小型玩具装配线(5)和大型玩具装配线(6)l 布置在厂

43、房的两头，这样会添加装配工来l 回走动的时间一天当中他们能够要在不l 同的时间到不同的车间任务。也会添加l 主管人员的时间能够同时要监控两个车l 间。l 总之，除了物料搬运本钱之外的要素也需l 要在设备布置时加以思索。一、计算机辅助设备布置技术一、计算机辅助设备布置技术 CRAFT CRAFT 自自2020世纪世纪7070年代以来，在流程布置的设年代以来，在流程布置的设计计 中，运用最广泛的就是计算机辅中，运用最广泛的就是计算机辅助设备布助设备布 置技术置技术Computerized Relative Computerized Relative Allocation Allocation of

44、 Facilities Technique of Facilities Technique，CRAFTCRAFT。CRAFTCRAFT方法服从我们在例方法服从我们在例6.16.1中提出的基中提出的基 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。nCRAFT方法的根本思想。n首先，需求有一个物流矩阵和一个间隔矩n 阵作为最初的输入；n另外，还要知道单位间隔运输本钱，如移n 动每英尺10美圆。n从这些输入和最初布置方案开场，CRAFTn 方法试图用布置方案的总物流本钱来衡量n 方案的优劣，并不断地进展改良。车间之间的物流本钱物流量车间中心 间的直线间隔单位间隔运输本钱。CR

45、AFT方法是以迭代的方式不断交换两个 车间的位置来改良布置，直到所得布置方 案的物流本钱不能再降低为止。也就是说，CRAFT方法要求不断计算两个 车间位置交换后对总本钱的影响，假设成 本降低，那么确定下来，这就是迭代的方法。二、系统布置设计二、系统布置设计对于某些类型的设备问题，车间之间的对于某些类型的设备问题，车间之间的流流 量实践上是不能够得到的，有时不易量实践上是不能够得到的，有时不易提示提示 的定性要素对布置决策起了决议性作的定性要素对布置决策起了决议性作用。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

46、planning,SLP)。n这种方法要建立一个相关图用来表示各n 个部门彼此之间的亲密程度。活动相关n 图类似于解释车间之间的物流图。活动n 相关图要用试算法进展调整，直到得到n 称心的方案为止。n表6.4和图6.4经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 时的运用。表表6.4(a)相关表相关表(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：关系亲密程度字母：关系亲密程度数字：关

47、系亲密程度的缘由数字：关系亲密程度的缘由代号代号原因原因*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*其他缘由也可以其他缘由也可以*仅供本例运用仅供本例运用表表6.4(b)表表6.4(c)132545AIIUEU23142145320ft.50ft.图图6.4(a)初始相关图初始相关图(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

48、布置的初始布置(忽略空间忽略空间和楼房限制和楼房限制)图图6.4(c)用面积和建筑用面积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展得系统布置设计对百货大楼得某层进展得系统布置设计n产品原那么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或任务n 过程的方式。n实践上，每种产品的加工途径都是直线n 型的。鞋、化工设备和汽车清洗剂的生n 产都是按照产品原那么布置的。6.2 产品原那么布置产品原那么布置 n产品原那么布置与流程原那么布置之间最根本n 的区别就是任务流程的道路不同。n流程原那么布置中的物流道路是高度变化的，n 由于用于既定义务的物料在其消

49、费周期中n 要多次送往同一加工车间。n产品原那么布置中，设备或车间效力于专门n 的产品线，采用一样的设备能防止物料迂n 回，实现物料的直线运动。只需当给定产n 品或零件的批量远大于所消费的产品或零n 件的种类时，采用产品原那么布置才有意义。一、装配线一、装配线装配线是一种特殊的产品原那么布置方装配线是一种特殊的产品原那么布置方式。式。普通地说，普通地说，“装配线一词指的是由一装配线一词指的是由一些些 物料搬运设备衔接起来的延续消费线。物料搬运设备衔接起来的延续消费线。通通 常假定装配线的节拍一定，并且一切常假定装配线的节拍一定，并且一切任务任务 站的加工时间根本相等。站的加工时间根本相等。n不

50、同类型装配线的差别主要表达在：物料n 搬运设备保送带或传送器、天车，生n 产线平面布置的类型U型、直线型、分n 支型，节拍控制方式机动、人动，n 装配种类单一产品或多种产品，任务n 站的特性工人可以坐、站、跟着装配线n 走或随装配线一同挪动等，装配线的长n 度几个或许多个工人等方面。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装配线平衡问题虽然主要是一个时间问题，问题，但它也是一个与设备规划相牵连的问但它也是一个与设备规划相牵连的问题。题。当为了平衡装配线而调整任务站的多当为了平衡装配线而调整任务站的多少和少和 工人的数量时，就出现了设备规划问工人的数量时，就出现了设备规划问

51、题。题。最常用的装配线是以一样的时间间隔依最常用的装配线是以一样的时间间隔依次次 经过各个任务站的挪动保送消费线。经过各个任务站的挪动保送消费线。这种这种 时间间隔称为任务站周期即相邻两时间间隔称为任务站周期即相邻两产品产品 经过装配线尾端的间隔时间。经过装配线尾端的间隔时间。n在每一任务站中，需求完成的操作由许多n 操作单元组成，这些操作元被称为义务、n 要素或根本任务单元。这些义务可以用动n 作时间分析来进展描画。n 普通来说，这些动作都是由消费线上不能n 再被分解的动作组成，如再分解，就会产n 生多余动作。n一个任务站要完成的任务总量与分配到该n 项任务站的根本任务单元总数是一致的。n装

52、配线平衡问题就是将一切根本任务单元n 分派到各个任务站，使每个任务站在任务n 站周期内都处于忙碌形状，从而使每个工n 作站的未任务时间闲置时间最少。n这个问题被产品设计和工艺技术中所规定n 的各根本任务单元的关系弄得复杂了，各n 根本任务单元的这种关系称为作业先后关n 系，它决议了装配过程中操作的先后次序。n装配线平衡的步骤依次如下：n(1)运用一个流程图表示作业先后关系。流n 程图由圆圈和箭头组成：圆圈代表单个n 作业，箭头表示作业操作顺序。n(2)求出消费所要求的任务站周期C，n 所用公式为：每天的计划产量每天的生产时间C(3)求出满足任务站周期要求的最少任务站 实际值结果要用不少于原值的

53、最小整 数来表示：(4)选用将一切作业分配到各任务站的第一 规那么按后续作业数量的多少来安排作 业，假设该规那么遇到问题，那么采用第二 规那么按作业时间最长规那么安排作业。)()(CTNt工作站周期完成作业所需的总时间(5)向第一个任务站分配作业，一次一项，逐项添加，直至作业完成所需时间等于 任务站周期，或者由于时间或操作次序 的限制而使其他作业不能再添加为止。反复该过程，向任务站2分配作业，然 后是任务站3，直至一切作业分配终了。(6)由下面的公式评价装配线平衡之后的 效率：(7)假设结果不如人意，用其他决策准那么 重新对装配线进展平衡。)()()(CNaT工作站周期实际工作站数目完成作业所

54、需的总时间效率例例6.2 装配线平衡问题装配线平衡问题 J型玩具马车在一个传送带上组装，型玩具马车在一个传送带上组装，每天每天 需消费需消费500辆。每天的消费时间为辆。每天的消费时间为420分分 钟，在表钟，在表6.5中，列出了玩马车的组中，列出了玩马车的组装步装步 骤及其时间。请根据任务站周期和骤及其时间。请根据任务站周期和作业作业 次序的限制，求任务站数量最少时次序的限制，求任务站数量最少时的平的平 衡方式。衡方式。表表6.5 J型玩具马车的装配步骤及其时间型玩具马车的装配步骤及其时间作业作业时间时间(秒秒)描描 述述必须提前的必须提前的作业作业A45安装后轴支架，拧紧四个螺母安装后轴支

55、架，拧紧四个螺母B11插入后轴插入后轴AC9拧紧后轴支架螺栓拧紧后轴支架螺栓BD50安装前轴，用手拧紧四个螺母安装前轴，用手拧紧四个螺母E15拧紧前轴螺栓拧紧前轴螺栓DF12安装安装1 1#后车轮，拧紧轮轴盖后车轮，拧紧轮轴盖CG12安装安装2 2#后车轮，拧紧轮轴盖后车轮，拧紧轮轴盖CH12安装安装1 1#前车轮，拧紧轮轴盖前车轮，拧紧轮轴盖EL12安装安装2 2#前车轮，拧紧轮轴盖前车轮，拧紧轮轴盖EJ8安装前轴上的车把手，拧紧螺螺栓和螺钉安装前轴上的车把手，拧紧螺螺栓和螺钉F,G,H,IK9上紧全部螺栓和螺钉上紧全部螺栓和螺钉195解：解：(1)画出流程图。图画出流程图。图6.5列出了表

56、列出了表6.5中中 的次序关系箭头长度无实践意的次序关系箭头长度无实践意义。义。图图6.5 J6.5 J型玩具马车的流程图型玩具马车的流程图ACBDEFGHIJK秒45秒05秒11秒51秒21秒21秒8秒21秒21秒9秒9(2)计算任务站周期。我们必需把时间单位换 算为秒，由于作业时间是以秒表示的。(3)任务站数量的实际要求最小值实践数量 能够会大一些：)/(4.50500/25200)(500420)(60辆秒辆秒每天的产量每天的工作时间C)(487.34.50/195/取整秒秒CTNt(4)选择作业分配规那么。对于特定的问题有 些规那么会优于其他规那么。普通来说，首 先安排有许多后续作业或

57、者继续时间很 长的作业，由于它们会限制装配线平衡 的实现。在这种情况下，我们运用第一 规那么，即按后续作业数量的多少来安排 作业：作业作业后续作业数量后续作业数量A6B 或或 D5C 或或 E4F,G,H 或或 I2J1K0表表6.6 每个作业的后续作业数量每个作业的后续作业数量(5)给任务站 安排作业，依此类推，直至一切作业安排终了。表6.7列出了 实践的安排。，21表表6.7 根据后续作业最多规那么来平衡装配线根据后续作业最多规那么来平衡装配线作业作业作业时间作业时间(秒秒)剩余时间剩余时间(秒秒)可安排的可安排的紧后作业紧后作业紧后作业紧后作业最多的作业最多的作业时间最长时间最长的作业的

58、作业工作站工作站1 A455.4空闲空闲无无工作站工作站2 D500.4空闲空闲无无工作站工作站3工作站工作站4 工作站工作站5K941.4空闲空闲无无B11 39.4 C,E C,E EE15 24.4 C,H,I C C 9 15.4 F,G,H,I F,G,H,I F,G,H,I123.4空闲空闲 无无G12 38.4 H,I H,I H,I12 26.4 I I12 14.4 JJ 8 6.4空闲 无)1(F)1(H(1)假设最长时间相等，任选其一作业假设最长时间相等，任选其一作业(6)计算效率：(7)评价装配线平衡方案。装配线平衡之后 的效率为77%，这意味着装配线不平衡 或闲置时间

59、达23%。从表6.7中我们可以 看到，有57秒的闲置时间，最轻松的工 作站是任务站5。%7777.04.505195或效率CNTan能不能得到一个更好的平衡方案呢？答n 案是一定的。n假设先用第二规那么，即按作业时间最长规n 那么安排作业，来平衡装配线，就会得到n 一个更好的平衡方案，它将给出一个可n 行的四个任务站的平衡。三、柔性和三、柔性和U形消费线布置形消费线布置装配线平衡经常会导致各任务站操作装配线平衡经常会导致各任务站操作时时 间不等。图间不等。图6.6列出的柔性消费布置列出的柔性消费布置是解是解 决该问题的一个方法。在玩具公司决该问题的一个方法。在玩具公司布置布置 的例子中，底部共

60、享工序的例子中，底部共享工序U形消费线形消费线可可 以协助处理不平衡问题。以协助处理不平衡问题。不好：操作者被分开，没不好：操作者被分开，没 有时机进展交流有时机进展交流 普通美国工厂采普通美国工厂采 用的配件流水线。用的配件流水线。好：操作者可交换，或增好：操作者可交换，或增 减操作人员，经过训减操作人员，经过训 练的工人几乎可自动练的工人几乎可自动 平衡不同的消费速度。平衡不同的消费速度。图图6.6(a)柔性装配线布置柔性装配线布置不好：操作者被围起来，不好：操作者被围起来，没有时机与第三个没有时机与第三个 操作着一同任务，操作着一同任务，以添加产量。以添加产量。好：操作者可相互协助，好：

61、操作者可相互协助，可与第三个人一同可与第三个人一同 任务，以提高产量。任务，以提高产量。图图6.6(b)柔性装配线布置柔性装配线布置好：好：U型消费线的一个特型消费线的一个特 点就是操作者容易进点就是操作者容易进 入，这里入，这里 5 个操作者个操作者 可减为可减为 4 人。人。图图6.6(c)柔性装配线布置柔性装配线布置不好：直线型很难平衡。不好：直线型很难平衡。四、混合型装配线平衡四、混合型装配线平衡 实施准时化消费的制造商如丰田汽车实施准时化消费的制造商如丰田汽车公公 司经常采用混合型装配线进展消费。司经常采用混合型装配线进展消费。其其 目的就是要满足顾客对产品多样化的需目的就是要满足顾

62、客对产品多样化的需求，求，并防止出现很高的库存。并防止出现很高的库存。混合型装配线平衡要处理产品的消费排混合型装配线平衡要处理产品的消费排序序 问题，从而使同一消费线在指定的时间问题，从而使同一消费线在指定的时间内内 日或周消费不同型号的产品，即实日或周消费不同型号的产品，即实现现 多种产品循环消费。多种产品循环消费。例例6.3 混合型装配线平衡混合型装配线平衡假设玩具公司有一条为假设玩具公司有一条为J型和型和K型的小车型的小车支支 架打孔的消费线。不同类型的小车所需架打孔的消费线。不同类型的小车所需的钻的钻 孔时间不同。最后的组装线要求有一样孔时间不同。最后的组装线要求有一样数量数量 的的J

63、型和型和K型小车支架。型小车支架。我们想要找到我们想要找到装配线装配线 的周期，使得消费线消费一样数量的的周期，使得消费线消费一样数量的J型和型和K 型小车支架。当然，我们可以先消费型小车支架。当然，我们可以先消费J型小车型小车 支架，然后再消费一样数量的支架，然后再消费一样数量的K型车支型车支架，架，然而，这会导致不用要的库存。然而，这会导致不用要的库存。n假设我们想要减少在制品的数量，可以建n 立一条混合型装配线来消费这两种支架，n 这既可以大大减少在制品的数量，又可满n 足使J型和K型支架数量相等的要求。n 加工时间：J型车6分钟/个；n K型车4分钟/个。n一天的任务时间为480分钟(

64、860分钟)。解：解：由于要消费相等数量的由于要消费相等数量的J型和型和K型小车支型小车支 架，即架，即J=K，所以，由，所以，由 6J+4K=480 可知可知 每天要消费每天要消费48个个J型支架和型支架和48个个K型支架，型支架，或每小时消费或每小时消费6个个J型支架和型支架和6个个K型支架。型支架。n表6.8为J型和K型的一种平衡方案。n 表6.8 平衡的混合产品消费次序(每天反复8次)n 该消费线以最小周期12分钟、每小时消费n 两种支架各6个来实现平衡。产品次序产品次序J,JK,K,KJ,JJ,JK,K,K操作时间操作时间6,64,4,46,66,64,4,4最小周期最小周期1212

65、121212总循环时间总循环时间60n表6.9为J型和K型的另一种平衡方案。n表6.9 平衡的混合产品消费次序(每天反复16次)n 该消费线以最小周期10分钟、每30分钟生n 产3个J型支架和3个K型支架来实现平衡。产品次序产品次序J,KK,JK,J操作时间操作时间6,44,64,6最小周期最小周期101010总循环时间总循环时间30n混合型平衡的简单性在消费方案稳定的条n 件下可以参见门田安弘(Yasuhiro Mondon)n 对丰田汽车公司运营的描画：n丰田的总装线是混合型产品线。每天的消费n 数量都是用月消费方案表中的各型号的汽车n 总量除以任务天数得出的平均数。n为了与每天的消费方案

66、相顺应，每天要根据n 不同的产品组合计算相应的消费周期。为了n 保证按周期消费，各种产品要按照规定的次n 序进展消费。6.3 成组技术成组技术(单元式单元式)布置布置n成组技术(单元式)布置是将不同的机器组n 成加工中心(或任务单元)来对外形和工艺n 要求类似的产品或零件进展加工。n成组技术布置如今被广泛运用于金属加工、n 计算机芯片制造和装配作业。n 成组技术布置和流程原那么布置的类似之处n 在于加工中心用来完成特定的工艺过程，n 加工中心消费的产品种类有限。一、成组技术布置的步骤一、成组技术布置的步骤流程原那么布置转换为成组技术布置可流程原那么布置转换为成组技术布置可通通 过以下三个步骤来实现：过以下三个步骤来实现：(1)将零件进展分类。建立并维护计算将零件进展分类。建立并维护计算机化机化 的零件分类与编码系统。虽然许多公的零件分类与编码系统。虽然许多公司司 都已开发了简便程序来对零件进展分都已开发了简便程序来对零件进展分组，组，但这种系统的支出依然很大。但这种系统的支出依然很大。(2)识别零件组的物流类型。以零件组的物 流类型作为流程布置和再布置的根底。(3)将机器的流程分组，组