6、運營管理設(shè)施布置

DAVISAQUILANOCHASE主講：張維存FOURTHEDITIONFacilityDecisions:

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設(shè)施決策：設(shè)施布置?TheMcGraw-HillCompanies,Inc.,20031學(xué)習(xí)目的介紹了制造型與服務(wù)型企業(yè)的不同的設(shè)施布置方式；闡述了工藝原則布置（過程原則布置）設(shè)計方法；介紹了客戶需求率（節(jié)拍）的概念及其與產(chǎn)品原則（對象原則布置）的產(chǎn)出能力之間的關(guān)系；闡述了裝配線平衡的步驟及相關(guān)因素；討論了在當(dāng)今日趨縮短的產(chǎn)品生命周期與顧客日趨增加的定制化產(chǎn)品需求下設(shè)施布置的新趨勢。2管理主題對企業(yè)管理層來說，如何選擇最合適的布置方式需要綜合考慮很多因素，這對制造型企業(yè)與服務(wù)型企業(yè)都是一樣的。產(chǎn)品原則布置（對象原則布置）像裝配線，生產(chǎn)運營效率很高卻缺乏一定的柔性；相反，工藝原則布置（過程原則布置）具有很強的柔性，適合于多種產(chǎn)品（對象）需求，但會出現(xiàn)大量的在制品庫存（顧客等待），而且效率較低。因此，企業(yè)選擇何種布置方式一定不能草率，因為不論是從產(chǎn)品成本或是市場競爭能力的角度來看，企業(yè)內(nèi)部的設(shè)施布置是否合理，都將極大地影響公司的長期成功，即影響企業(yè)的運營效率、運營成本及長期運營戰(zhàn)略的實現(xiàn)。此外，設(shè)施布置不僅需要大量的固定成本投入，還需要耗用大量的時間。設(shè)施布置的目標(biāo)是確保企業(yè)內(nèi)部的暢通工作流或確保顧客與工作人員的流入與流出的便捷。31、制造型企業(yè)的基本布置方式工藝原則布置是一種將相同類型或功能相同的設(shè)備集中放在一起工作的方式。工藝原則布置方式適用于產(chǎn)品品種多、批量小的離散性制造企業(yè)。產(chǎn)品原則布置是一種根據(jù)完成產(chǎn)品的加工過程來布置設(shè)備或工作流程的方式。產(chǎn)品原則布置方式適用于重復(fù)型生產(chǎn)的企業(yè)。單元式布置是將不同的機器組成加工中心來對形狀和工藝要求相似的零件進(jìn)行加工。單元式布置通常采用U型布置，以方便操作工人從一個加工中心移動到另一個加工中心。定位布置：由于加工對象的體積或重量龐大，移動比較困難，產(chǎn)品須固定在一個位置，需要工作人員、設(shè)備等生產(chǎn)資源等移動到加工對象之前而不是加工對象本身移動。4制造型企業(yè)、服務(wù)后臺與服務(wù)前臺布置決策的不同依據(jù)的比較制造型企業(yè)與服務(wù)后臺服務(wù)前臺直線型（或進(jìn)行適當(dāng)變形）工作流程一目了然的服務(wù)流程工作流迂回往返最少合適的提供等待使用的設(shè)備生產(chǎn)時間可預(yù)先估計便于與顧客進(jìn)行溝通在制品少易于顧客監(jiān)督開放廠區(qū)便于每個人目視到廠區(qū)里工作動態(tài)擁有充足的服務(wù)窗口和明確的進(jìn)出口瓶頸作業(yè)可被控制服務(wù)部門與流程合理安排，以易于顧客看到想讓他們看到的東西工作站之間距離較近等待區(qū)和服務(wù)區(qū)之間的面積平衡物料搬運最少走動距離最少沒有不必要的物料重新處理物品擺放有序易于根據(jù)條件的變化進(jìn)行調(diào)整每平方英尺的設(shè)施有很強的盈利能力5車間布置實例假如一個玩具廠有6個車間，我們可以對其設(shè)施進(jìn)行規(guī)劃，以使車間之間的物流費最少。首先，我們先進(jìn)行一個簡單化的假設(shè)，假設(shè)所有的車間都有同樣大小的空間，假如為40X40英尺，這座建筑物有80英尺寬，120英尺長。我們想要知道的第一件事是部門之間的物流量以及物料是怎樣進(jìn)行運輸?shù)?。如果公司還有另外一家生產(chǎn)相似產(chǎn)品的工廠，那么有關(guān)物流特征的信息可以從檔案中得到。另一方面，如果這是一條新的產(chǎn)品線，上述信息就不得不從日常的物流單據(jù)中得出或者根據(jù)技術(shù)人員如工藝師或者工業(yè)工程師的估計得到。當(dāng)然，這些數(shù)據(jù)不論來源如何都必須加以修正，以反映出布置方案在項目壽命期內(nèi)的物流特征。我們假設(shè)一下信息是可以得到的。我們會發(fā)現(xiàn)所有的物料都被裝進(jìn)一個標(biāo)準(zhǔn)尺寸的木箱利用叉車進(jìn)行運輸，叉車每次運輸一項物料。現(xiàn)在，我們假設(shè)在相鄰的車間之間每箱的運輸成本為1美元，每隔一個車間就增加1美元。6車間布置實例第一年運作所需的運輸量已在圖6-1中列出。圖6-1車間之間的流量表7車間布置實例Exhibit8.3可提供的工廠建筑空間在圖6-2中列出。圖6-2建筑面積和車間8車間布置實例有了這些信息之后，第一步就是用一個模型表示出車間之間的物流，如圖6-3所示。這就提供了基本的布置方案，下面我們就要對其進(jìn)行改進(jìn)。圖6-3用年運輸量表示的車間流程圖9車間布置實例第二步將每兩各部門間的運輸量與基本運費相乘來得出這種布置方式的物流成本。圖6-4提供了以下信息：車間1和車間2之間的年物流成本是175，車間1和車間5之間的成本是460美元，依次類推。（距離是從圖6-2或圖6-3中，而不是6-1得到的）圖6-4成本矩陣—第一個方案10車間布置實例第三步就是要研究如何改變車間的布置以降低成本。在流程圖和成本矩陣的基礎(chǔ)上，將車間1和車間5布置得更近一些似乎能減少他們之間的高額的運輸成本。然而這將會改變其他幾個車間的布置，并因此而影響他們之間的運輸成本和第二種方案的總成本。圖6-5列出的是車間5和它的一個臨近車間重新布置后的情況。圖6-5調(diào)整后的車間流程圖11車間布置實例圖6-6中列出的是重新布置后的成本矩陣，顯示出了成本的變化。注意總成本比初始方案的總成本低了345美元，盡管在本例中，采用了試算法得出了更低的總成本，但即使對于一個很小的問題，通常也很難通過簡單的觀察就得出正確的“重新布置”。調(diào)整后的布置方案如圖6-7所示。圖6-6成本矩陣—第二個方案12車間布置實例到目前為止，在許多可能的調(diào)整方案中，我們僅僅交換了兩個車間的位置。實際上，對一個有6個車間需要布置的工廠來說，有6?。?20）種可能的布置。因此，使用這種方法必須經(jīng)過大量的試算才能得到一個最有的布置方案。問題到這兒并沒有結(jié)束，還有其他因素必須考慮。圖6-7調(diào)整后的布置方案13車間布置實例假如我們根據(jù)物料運輸成本確實試算得到了一個好的布置方案，在本玩具廠的案例中，縫紉車間和噴漆車間相鄰，噴漆車間的產(chǎn)品噴漆未干之前，縫紉車間的絨布、線頭和碎布顆?？赡茱h到漆品上，從而影響玩具質(zhì)量。總之，像這些物料運輸成本之外的因素也需要在設(shè)施布置時加以考慮。14產(chǎn)品原則布置AssemblyLines裝配線Aprogressivepacedassemblylinkedbysomesortofmaterialhandlingdevice.由一些物料運輸設(shè)備連接起來的連續(xù)生產(chǎn)線。AssemblyLineTypeDifferences不同裝配線的差別Materialhandlingdevices物料搬運設(shè)備（皮帶、傳送器、天車）Lineconfiguration裝配線平面布置類型（U型、直線型、分支型）Pacing(machineorhuman)節(jié)拍控制形式（機動、人動）Productmix裝配品種（單一或多種產(chǎn)品）Workstationcharacteristic工作站特性（工人可以坐、站、跟著裝配線走或隨裝配線一起移動等）Lengthofline裝配線的長度（幾個或許多工作站）15產(chǎn)品原則布置：關(guān)鍵術(shù)語ProductIntervalTime生產(chǎn)間隔時間（節(jié)拍）Thetimebetweenproductsbeingcompleted(processedthrough)atasinglestation(processstep).Alsocycletimeortakttime.在一個工作站上完成相鄰兩個產(chǎn)品的實際時間，通常稱節(jié)拍。ProductDuration(Throughput)Time.總成時間（產(chǎn)出周期）Theoveralltimerequiredtoentirelycompleteanindividualproduct.完成一個產(chǎn)品的總時間。AssemblyLineBalancing裝配線平衡Assignmentoftaskstoworkstationswithinagivencycletimeandwithminimumidleworkertime.將所有作業(yè)分派到各個工作站，以使每個工作站在節(jié)拍內(nèi)都處于工作狀態(tài)，完成最多的工作量，從而使各工作站的未工作時間（閑置時間）最少。16裝配線平衡步驟Specifythesequentialrelationshipsamongtasksusingaprecedencediagram.使用一個流程圖表示作業(yè)先后次序關(guān)系（流程圖由圓圈和箭頭組成。圓圈代表各個作業(yè)，箭頭表示作業(yè)先后次序）。Determinetherequiredtakt(T)time.確定生產(chǎn)所要求的節(jié)拍（T）（計算公式：T=每天的生產(chǎn)時間/每天的計劃產(chǎn)出量）。Determinethetheoreticalminimumnumberofworkstations(Nt)requiredtosatisfythetakttimeconstraint.用下面的公式確定滿足要求節(jié)拍的工作站的理論最小數(shù)量（Nt）（Nt=完成作業(yè)所需的總時間/節(jié)拍）。Selectaprimaryrulebywhichtasksaretobeassignedtoworkstationsandasecondaryruletobreakties.選用將所有作業(yè)分配到各工作站的第一規(guī)則，若該規(guī)則遇到問題，則采用第二規(guī)則。17裝配線平衡步驟Assigntasks,oneatatime,tothefirstworkstationuntilthesumofthetasktimesisequaltothetakttime.Continueassigningtaskstootherworkstationsuntilalltasksareassigned.向第一個工作站分配作業(yè)，一次一項，逐項增加，直至作業(yè)完成所需時間等于節(jié)拍，或者由于時間或操作次序的限制其他作業(yè)不能再行增加為止。重復(fù)該過程向工作站2分配作業(yè)，然后是工作站3，直至所有作業(yè)分配完畢。Evaluatetheefficiencyoftheresultingassemblyline.用下面的公式評估裝配線平衡后的效率：效率=完成作業(yè)所需的總時間/實際工作站數(shù)目（Na）×節(jié)拍。Ifefficiencyisunsatisfactory,rebalancethelineusingadifferentdecisionrule.如果結(jié)果不如人意，用其他決策準(zhǔn)則重新對裝配線進(jìn)行平衡。18裝配線平衡實例一家玩具公司要在一個傳送帶上組裝J型玩具車，每天需產(chǎn)出500輛。目前公司采用一個班次、每天工作8小時制，其中1小時為午餐午休時間（即凈生產(chǎn)時間為7小時），表6-2流出了J型玩具車的組裝步驟及其作業(yè)時間。作業(yè)時間（秒）描述緊前的作業(yè)A45按轉(zhuǎn)后軸支架，擰緊4個螺母-B11插入后軸AC9擰緊后軸支架螺栓BD50按轉(zhuǎn)前軸，用手?jǐn)Q緊4個螺母-E15擰緊前軸螺栓DF12安裝1#后車輪，擰緊輪軸蓋CG12安裝2#后車輪，擰緊輪軸蓋CH12安裝1#前車輪，擰緊輪軸蓋EI12安裝2#前車輪，擰緊輪軸蓋EJ8安裝前軸上的車把手，擰緊螺栓和螺釘F，G，H，IK9上緊全部螺栓和螺釘J195圖6-2J型玩具車的轉(zhuǎn)配步驟及其作業(yè)時間19裝配線平衡實例解答：（1）畫出流程圖，如圖6-9所示，圖中列出了表6-2中的次序關(guān)系（箭頭長度無實際意義）。圖6-9J型玩具車的流程圖20裝配線平衡實例（2）計算節(jié)拍，這里必須把時間單位換算為秒，因為作業(yè)時間是以秒表示的：T=每天的工作時間/每天的產(chǎn)量=7×60×60/500=25200/500=50.4（秒/輛）（3）工作站數(shù)量的理論要求最小值（實際數(shù)量可能會大一些）：

Nt=完成作業(yè)所需的總時間/節(jié)拍=195秒/50.4秒=3.87→4（取整）（4）選擇作業(yè)分配規(guī)則。研究表明，對于特定的問題，有些規(guī)則會優(yōu)于其他規(guī)則。一般來說，首先安排有許多后續(xù)作業(yè)或者持續(xù)時間很長的作業(yè)，因為它們會限制裝配線平衡的實現(xiàn)。在這種情況下，我們使用如下規(guī)則：1）按后續(xù)作業(yè)數(shù)量的多少來安排作業(yè)。2）按作業(yè)時間最長規(guī)則安排作業(yè)。在第一規(guī)則遇到問題時，采用第二規(guī)則。21裝配線平衡實例作業(yè)后續(xù)作業(yè)數(shù)量后續(xù)作業(yè)A6B，C，F(xiàn)，G，J，KB或D5C，F(xiàn)，G，J，K（對于B）C或E4H，I，J，K（對于E）F，G，H或I2J，KJ1KK0-（5）給工作站1、2安排作業(yè)，依此類推直至所有作業(yè)安排完畢。表6-3列出了實際的平衡的結(jié)果，并用圖6-10表示出來了。22裝配線平衡實例工作站作業(yè)作業(yè)時間（秒）剩余時間（秒）可安排的緊后作業(yè)緊后作業(yè)最多的作業(yè)時間最長的作業(yè)1A455.4空閑無2D500.4空閑無3BECF111591239.424.415.43.4空閑C，EC，H，JF，G，H，I無C，ECF，G，H，IEF，G，H，I4GHIJ121212838.426.414.46.4空閑H，IIJ無H，IH，I5K941.4空閑無表6-3根據(jù)后續(xù)作業(yè)最多規(guī)則來平衡裝配線注：若最長時間相等，任選其一作業(yè)。23裝配線平衡實例圖6-10J型玩具車的流程圖24裝配線平衡實例(6)計算效率：效率=完成作業(yè)所需的總時間/實際工作站數(shù)目（Na）×節(jié)拍=195/5×50.4=77%（7）評估平衡方案：效率為77%意味著裝配線不平衡或閑置時間達(dá)23%（1-77%=23%）。從表6-3中我們可以看到，有57秒的閑置時間，最輕松的工作站是工作站5。能不能得到一個更好的平衡方案呢？在本例中，答案是肯定的。用規(guī)則2）平衡裝配線，并用規(guī)則2）作為第二規(guī)則，就會得到一個更好的平衡方案。25裝配線平衡實例縮短瓶頸工作站加工時間的方法：（1）作業(yè)分解；（2）增加工作站；（3）作業(yè)共享；（4）聘用操作技能高的工人；（5）加班；（6）重新設(shè)計；（7）柔性和U型生產(chǎn)線布置。26柔性生產(chǎn)線布置劣：操作者被分開，沒有機會進(jìn)行交流劣：操作者被圍起來，沒有機會與第三個操作者一起工作以提高產(chǎn)量劣：直線型很難平衡優(yōu)：操作者可交換，操作人員可增減，經(jīng)培訓(xùn)后可自動平衡不同的生產(chǎn)速度優(yōu)：操作者可相互幫助，可第三個操作者一起工作以提高產(chǎn)量優(yōu)：U型的一個特點就是操作者容易進(jìn)入，這里5個操作者可減至4人27成組技術(shù)（單元式）布置成組技術(shù)（單元式）布置是將不同的機器分成單元來生產(chǎn)具有相似重量、形狀和工藝要求的產(chǎn)品。Benefits優(yōu)勢Betterhumanrelationsinsmallworkteams.小型工作團(tuán)隊內(nèi)，構(gòu)建更和諧的人際關(guān)系。Improvedoperatorexpertisefromthelimitednumberofpartsandquickproductioncycle.在一個有限的生產(chǎn)周期內(nèi)，工人只能加工有限數(shù)量的不同零件，重復(fù)程度高，有利于工人快速學(xué)習(xí)和熟練掌握生產(chǎn)技能。Lesswork-in-processinventoryandmaterialhandlingduetoreducednumberofproductionstages.減少在制品和物料運輸。Fasterproductionsetupfromfastertoolingchanges.縮短生產(chǎn)調(diào)整時間。28成組技術(shù)布置得開發(fā)步驟DevelopingaGTLayout建立成組技術(shù)布局Groupingpartsintofamiliesthatfollowacommonsequenceofsteps.按照一個通用步驟地順序?qū)⒘慵M(jìn)行分類。Identifyingdominantflowpatternsofparts-familiesforlocationofprocesses.識別零件族的物流類型，依此作為工藝布置和重新調(diào)整的基礎(chǔ)。Physicallygroupingmachinesandprocessesintocells.將機器和工藝組成工作單元。（在此過程中經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)，有一些零件由于與其他零件聯(lián)系不明顯而不能分組，還有的專用設(shè)備由于在各個加工單元都通用，而不能具體分組到任意單元中去。這些無法分組的零件和專用設(shè)備都放到“剩余單元”中。292、服務(wù)型企業(yè)布置GoalsofServiceFacilityLayouts服務(wù)設(shè)施布局的目標(biāo)Minimizetraveltimeforworkersandcustomers最小化員工的空