第3章生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計課件

運營管理研究領(lǐng)域：運營管理、供應(yīng)鏈管理講授課程：運營管理、供應(yīng)鏈管理、國際物流管理單位：

E-mail：學(xué)習(xí)要求了解生產(chǎn)系統(tǒng)的構(gòu)成要素及設(shè)計原則；掌握廠址選擇的影響因素及相關(guān)方法；學(xué)會生產(chǎn)單元的設(shè)計方法，能夠分析企業(yè)生產(chǎn)單元的設(shè)計；了解企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計和工藝選擇的流程，學(xué)會運用制造設(shè)計。2023/7/212上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院第三章生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計3第一講生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計原則第二講廠址選擇第三講設(shè)施布置第四講產(chǎn)品設(shè)計和工藝選擇2023/7/213上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院第一講生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計原則生產(chǎn)系統(tǒng)的構(gòu)成：生產(chǎn)系統(tǒng)是生產(chǎn)產(chǎn)品的制造企業(yè)的一種組織體，它具有銷售、設(shè)計、加工、交換等綜合功能，并有對其提供服務(wù)的研究開發(fā)功能。

生產(chǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)功能的實現(xiàn)。生產(chǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)構(gòu)成要素及其相互關(guān)系的表現(xiàn)形式。生產(chǎn)系統(tǒng)的構(gòu)成要素頗多，按性質(zhì)和作用來劃分，分為結(jié)構(gòu)化要素和非結(jié)構(gòu)化要素。2023/7/214上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院第一講生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計原則生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計原則：連續(xù)性：產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中始終處于運動狀態(tài)，盡量不發(fā)生不必要的停頓和等待時間。連續(xù)性包括時間上的連續(xù)性和空間上的連續(xù)性。比例性：產(chǎn)品加工時的各階段、各工序之間在生產(chǎn)能力上保持適當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系節(jié)奏性：是指產(chǎn)品從開始被加工到最后完工的各工藝階段，通過合理計劃使生產(chǎn)過程保持有節(jié)奏地均衡進行平行性：是指產(chǎn)品在生產(chǎn)各工藝階段、各工序?qū)嵭衅叫薪徊孀鳂I(yè)適應(yīng)性：是指產(chǎn)品的生產(chǎn)過程能夠適應(yīng)市場的變化，及時調(diào)整生產(chǎn)方式或生產(chǎn)能力來不斷滿足社會的需求。經(jīng)濟性：是指在生產(chǎn)過程中追求企業(yè)經(jīng)濟效益最大化為目的，利用最少的生產(chǎn)費用并占用最少的資金來進行產(chǎn)品的加工。2023/7/215上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院第一講生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計原則現(xiàn)代生產(chǎn)系統(tǒng)的新形式：自動化生產(chǎn)市場導(dǎo)向化生產(chǎn)創(chuàng)新型生產(chǎn)多樣化生產(chǎn)國際化生產(chǎn)只有了解了現(xiàn)代生產(chǎn)系統(tǒng)的新形式，才能建立起適應(yīng)市場需求和競爭環(huán)境的生產(chǎn)系統(tǒng)2023/7/216上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院第三章生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計7第一講生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計原則第二講廠址選擇第三講設(shè)施布置第四講產(chǎn)品設(shè)計和工藝選擇2023/7/217上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院廠址選擇的意義Location！Location！Location！這是誰的名言？廠址選擇影響生產(chǎn)系統(tǒng)的方方面面試舉一例說明請思考：在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，location還重要嗎？呈現(xiàn)出何種趨勢？2023/7/218上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院第二講廠址選擇影響廠址選擇的因素分析：接近顧客所在地勞動力狀況能源供應(yīng)自然條件與基礎(chǔ)設(shè)施土地和建筑成本環(huán)境因素還有嗎？2023/7/219上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院2023/7/2110第二講廠址選擇10上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院廠址選擇的方法1、加權(quán)評分法采用加權(quán)評分的方法可以客觀的將在幾種因素上各有長短的地點區(qū)分。在使用加權(quán)評分法進行決策時，所考慮的影響因素的數(shù)量不宜過多，這樣不至于使權(quán)數(shù)過于分散，有利于突出主要影響因素在方案評價中的作用。確定每個影響因素的分數(shù)列出相關(guān)因素規(guī)定統(tǒng)一度量標(biāo)準確定影響因素的權(quán)數(shù)確定候選方案的等級選擇得分最高的方案2023/7/2111第二講廠址選擇11上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院2、重心法重心法是一種布置單個設(shè)施的方法，這種方法要考慮現(xiàn)有設(shè)施之間的距離和要運輸?shù)呢浳锪?。它?jīng)常用于中間倉庫的選擇。在最簡單的情況下，這種方法假設(shè)運入和運出成本是相等的，它并未考慮在不滿載的情況下增加的特殊運輸費用。重心法首先要在坐標(biāo)系中標(biāo)出各個地點的位置，目的在于確定各點的相對距離。坐標(biāo)系可以隨便建立。重心法使用的公式為

式中，CX——中心的x坐標(biāo)；

CY——中心的y坐標(biāo)；

Dix——第i個地點的x坐標(biāo)；

Diy——第i個地點的y坐標(biāo)；

Qi——運到第i個地點或從第i個地點運出的貨物量。2023/7/2112第二講廠址選擇12上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院3、本量利分析法本量利分析法通過分析在不同地點設(shè)廠的產(chǎn)量與成本和利潤的關(guān)系進行經(jīng)濟分析，從而找出利潤最大的設(shè)廠地點。本量利分析法有利于對可供選擇的地點在經(jīng)濟上進行對比，它的分析過程包括以下步驟：1、確定每一備選地址的固定成本和可變成本。2、在同一張圖表上繪出各地點的總成本線。3、確定在某一預(yù)定的產(chǎn)量水平上，哪一地點的成本最少或哪一地點的利潤最高。每一地點的總成本TC公式：

式中：FC——固定成本；

VC——單位的可變成本；

Q——產(chǎn)出產(chǎn)品的數(shù)量或體積。

2023/7/2113第二講廠址選擇13上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院4、線性規(guī)劃法線性規(guī)劃是一種使用廣泛的物流戰(zhàn)略計劃工具。線性規(guī)劃在考慮特定約束條件下，從可選范圍中找出最佳方法。對于物流問題，最為廣泛使用的線性規(guī)劃形式是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。運輸法的數(shù)學(xué)模型如下。目標(biāo)函數(shù)為約束條件為式中，m——工廠數(shù)；

n——銷售點數(shù)；

ai——工廠i的生產(chǎn)能力，i=1,2,…,m;bj——銷售點j的需求，j=1,2,…,n;cij——在工廠i生產(chǎn)的單位產(chǎn)品運到銷售點j的生產(chǎn)運輸費用；

xij——從工廠i運到銷售點j的產(chǎn)品數(shù)量。第三章生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計14第一講生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計原則第二講廠址選擇第三講設(shè)施布置第四講產(chǎn)品設(shè)計和工藝選擇2023/7/2114上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院2023/7/2115第三講設(shè)施布置15上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院制造型企業(yè)設(shè)施布置1、工藝原則布置：工藝原則布置（processlayout）也稱為車間布置或功能布置，將相同類型或功能相同的設(shè)備集中放在一起工作。如此，將待加工產(chǎn)品根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的工藝流程順序進行轉(zhuǎn)移。工藝原則布置適合產(chǎn)品品種多、單件小批量的離散型制造企業(yè)。銑床鉆床磨床車床切齒熱處理裝配ABBBBBAAAAAA工藝流程B工藝流程2023/7/2116第三講設(shè)施布置16上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院制造型企業(yè)設(shè)施布置2、產(chǎn)品原則布置（productlayout）：又稱對象原則布置，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)品原則布置適用于市場需求量大、重復(fù)性生產(chǎn)和標(biāo)準化的產(chǎn)品，這樣更具有成本有效性。流水線生產(chǎn)方式多采用產(chǎn)品原則布置。

磨床熱處理鉆床車床車床切齒熱處理鉆床銑床裝配AABB2023/7/2117第三講設(shè)施布置17上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院產(chǎn)品原則布置的形式：裝配線（assembly-line）是一種特殊的產(chǎn)品原則布置形式。它是指按照完成產(chǎn)品的生產(chǎn)流程順序來安排生產(chǎn)資源。裝配線平衡（assembly-linebalancing），就是根據(jù)裝配線節(jié)拍的要求，采取各種技術(shù)的或組織的措施來調(diào)整各個工作站的單件作業(yè)時間，使它們大致相等，最理想的狀況是等于節(jié)拍。組織裝配線平衡的基本方法：將整個工作任務(wù)細分為許多小的作業(yè)元素將有關(guān)的作業(yè)元素組合成大工序（將基本作業(yè)元素打包成可控制的作業(yè)包）分配給某個工作站使這些大工序的單件作業(yè)時間相等或接近等于節(jié)拍。2023/7/2118第三講設(shè)施布置18上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院裝配線平衡的步驟如下：1）為生產(chǎn)活動建立流程圖；2）計算產(chǎn)品在每個工作站停留的時間，即生產(chǎn)節(jié)拍：

3）求出滿足節(jié)拍的工作站的理論最小數(shù)量：

4）選用作業(yè)分配規(guī)則。確定給每個工作站分配工作的主要規(guī)則5）給工作站分配作業(yè)。向第一個工作站分配作業(yè)，一次一項，逐項增加，直至該工作站的作業(yè)完成所需時間等于或接近節(jié)拍，或由于操作次序的限制，不能再安排其他任務(wù)。重復(fù)該過程，直至所有的作業(yè)分配完成。6）作業(yè)分配的效率評價：

7）如果效率不能滿足要求，則用其他的決策標(biāo)準再次進行平衡。2023/7/2119第三講設(shè)施布置19上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院裝配線平衡實例3-1：一家玩具公司要在一個傳送帶上組裝M型玩具車，每天需要生產(chǎn)500輛。M型玩具車的組裝步驟及其作業(yè)時間如下。請根據(jù)節(jié)拍和作業(yè)次序的限制，找出裝配線平衡的方案。作業(yè)時間（s秒）描述緊前作業(yè)A45安裝后軸支架，擰緊4個螺母—B11插入后軸AC9擰緊后軸支架螺栓BD50安裝前軸，用手擰緊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#后車輪，擰緊輪軸蓋EI12安裝2#后車輪，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J1952023/7/2120第三講設(shè)施布置20上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院解：1）畫出流程圖，圖中列出了表中的次序關(guān)系（箭頭長度無實際意義）

2）計算節(jié)拍

3）滿足節(jié)拍的工作站的理論最小數(shù)量ABCFGJDKIHE45s11s9s12s12s50s15s8s9s2023/7/2121第三講設(shè)施布置21上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院解：4）作業(yè)分配。先分配后續(xù)作業(yè)數(shù)最多的作業(yè)，再分配作業(yè)時間較長的作業(yè)。第一規(guī)則，按后續(xù)作業(yè)數(shù)量的多少來安排作業(yè)，見下表。在第一規(guī)則遇到問題時，采用第二規(guī)則。第二規(guī)則，按作業(yè)時間最長規(guī)則安排作業(yè)。作業(yè)后續(xù)作業(yè)數(shù)量后續(xù)作業(yè)A6B,C,F,G,J,KB或D5C,F,G,J,K（對于B）C或E4H,I,J,K（對于E）F,G,H或J2J,KJ1KK0—2023/7/2122第三講設(shè)施布置22上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院解：5）給工作站分配作業(yè)。下表列出了使裝配線平衡的結(jié)果，并用圖表示出來。作業(yè)作業(yè)時間（s秒）剩余時間（s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)工作站1A455.4空閑無工作站2D500.4空閑無工作站3B1139.4C,EC,EEE1524.4C,H,ICC915.4F,G,H,IF,G,H,IF,G,H,IF123.4空閑無工作站4G1238.4H,IH,IH,IH1226.4II1214.4JJ86.4空閑無工作站5K941.4空閑無2023/7/2123第三講設(shè)施布置23上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院解：5）給工作站分配作業(yè)。下表列出了使裝配線平衡的結(jié)果，并用圖表示出來。ABCFGJDKIHE12s12s12s8s9s12s45s11sSS9s50s15sWS1WS2WS4WS52023/7/2124第三講設(shè)施布置24上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院解：（6）作業(yè)分配的效率評價：

效率為77意味著整個裝配線閑置時間為23，從表3-3看出，閑置時間為57秒，最空閑的工作站是工作站5。2023/7/2125第三講設(shè)施布置25上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院制造型企業(yè)設(shè)施布置3、定位布置（fixed-positionlayout）將產(chǎn)品或作業(yè)對象固定不動，設(shè)備和使用的原材料按加工順序以及移動的困難程度環(huán)繞其做同心圓的布置。這種布置形式適用于產(chǎn)品（或作業(yè)對象）難以移動、加工件數(shù)少、工序時間長的情況。其優(yōu)點：加工對象的移動較少，節(jié)省運輸費用，工作程序易于設(shè)計和調(diào)整。其缺點：不適應(yīng)大批量生產(chǎn)，作業(yè)的程序化和標(biāo)準化程度較低。

2023/7/2126第三講設(shè)施布置26上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院制造型企業(yè)設(shè)施布置4、成組技術(shù)布置（grouptechnology）：根據(jù)待加工零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸和工藝特征進行系統(tǒng)分類，將相似零件組成零件組，對一組零件找出集中加工的科學(xué)形式，從而擴大加工批量，減少調(diào)整、裝配時間，降低制造成本，使多品種小批生產(chǎn)可以節(jié)約成本，甚至達到和大量生產(chǎn)相近的經(jīng)濟效果。成組技術(shù)是成組加工和成組工藝的進一步發(fā)展，是一種有效地組織多品種中小批生產(chǎn)的方法。成組技術(shù)布置廣泛應(yīng)用于金屬加工、計算機芯片制造領(lǐng)域。

2023/7/2127第三講設(shè)施布置27上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院制造型企業(yè)設(shè)施布置5、四種方法比較：

特征產(chǎn)品原則布置工藝原則布置定位布置成組技術(shù)布置需求量高低中等程度很低設(shè)備利用高低中等程度中等程度自動化潛力高中等程度高中等程度準備/更換需求高中等程度中等程度高柔性低高中等程度中等程度設(shè)備種類高度專業(yè)化一般目的中等專業(yè)化中等專業(yè)化2023/7/2128第三講設(shè)施布置28上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院服務(wù)型企業(yè)設(shè)施布置1、過程原則布置：過程原則布置適用于顧客需求差異化較大、顧客化程度較高的服務(wù)型企業(yè)。如醫(yī)院里的急求病房，放射科、血液化驗科、藥房分別位于醫(yī)院的特定區(qū)域，需要這些服務(wù)的病人必須分別走到提供相應(yīng)服務(wù)的區(qū)域。

2023/7/2129第三講設(shè)施布置29上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院服務(wù)型企業(yè)設(shè)施布置2、對象原則布置：能夠很好地說明按照服務(wù)對象原則布置方式的例子是自助餐流水線：各種食品（如熱菜、冷菜、甜品、飲料等）按照特定的順序放在不同的餐臺上，顧客在沿自助餐流水線走動時，可以按照自己的喜好到相應(yīng)的餐臺上選取食品。對象原則布置在金融企業(yè)、郵政企業(yè)、機場服務(wù)、快餐業(yè)等有著廣泛應(yīng)用，實現(xiàn)流水線作業(yè)，可以大大提高服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)效率等。2023/7/2130第三講設(shè)施布置30上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院服務(wù)型企業(yè)設(shè)施布置3、定位布置：

服務(wù)型企業(yè)采用定位布置的例子有：1）汽車維修部（所有的流程如剎車維修、加油等汽車都固定在一個位置進行）；2）醫(yī)院的手術(shù)室（做手術(shù)的病人無法移動，需要固定在手術(shù)臺上，醫(yī)生、護士以及手術(shù)用的設(shè)施及器材圍繞著病人布置）；3）中式餐館，顧客需要的所有不同的菜都按照桌位送到顧客面前（有時甚至需要在顧客面前的桌子上準備）。第三章生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計31第一講生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計原則第二講廠址選擇第三講設(shè)施布置第四講產(chǎn)品設(shè)計和工藝選擇2023/7/2131上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院2023/7/2132第四講產(chǎn)品設(shè)計和工藝選擇32上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院一、產(chǎn)品設(shè)計步驟1、確定產(chǎn)品設(shè)計流程2、編制設(shè)計任務(wù)書3、進行技術(shù)設(shè)計4、工作圖設(shè)計2023/7/2133第四講產(chǎn)品設(shè)計和工藝選擇33上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院二、產(chǎn)品設(shè)計要求1、系列化2、標(biāo)準化3、通用化2023/7/2134第四講產(chǎn)品設(shè)計和工藝選擇34上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院三、產(chǎn)品設(shè)計方法1、穩(wěn)健設(shè)計2、模塊設(shè)計3、計算機輔助設(shè)計4、環(huán)保設(shè)計2023/7/2135第四講產(chǎn)品設(shè)計和工藝選擇35上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院四、工藝的選擇（一）工藝類型1、轉(zhuǎn)化工藝2、制造工藝3、裝配工藝（二）工藝流程結(jié)構(gòu)1、工藝專業(yè)化生產(chǎn)2、批量生產(chǎn)3、裝配線生產(chǎn)4、連續(xù)流程生產(chǎn)2023/7/2136第四講產(chǎn)品設(shè)計和工藝選擇36上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院四、工藝的選擇（三）產(chǎn)品—工藝矩陣海斯（RobertH.Hayes）和惠爾萊特（StevenC.Wheelwright）在1979年提出了產(chǎn)品—工藝矩陣用以對產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝結(jié)構(gòu)進行具體分析。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)產(chǎn)品生命周期階段啤酒生產(chǎn)汽車、電腦裝配機器工具廠飛機制造廠電子產(chǎn)品制造快餐店連續(xù)流程裝配線生產(chǎn)批量生產(chǎn)工藝專業(yè)化生產(chǎn)高產(chǎn)量—高標(biāo)準，商品產(chǎn)品主要產(chǎn)品較少，高產(chǎn)量多品種、小批量低產(chǎn)量-低標(biāo)準，常為單件生產(chǎn)工藝結(jié)構(gòu)柔性、單位成本高低（不可行）無（不可行）無工藝生命周期2023/7/2137第四講產(chǎn)品設(shè)計和工藝選擇37上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院五、產(chǎn)品設(shè)計與制造工藝的結(jié)合1、制造設(shè)計的基本原則基本思想：從制造角度出發(fā)進行產(chǎn)品設(shè)計?；驹瓌t：提高生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)效果?；驹瓌t的具體表現(xiàn)：使產(chǎn)品零部件數(shù)量盡量少；進行模塊化設(shè)計；盡量使一種零件有多重用途；盡量使用標(biāo)準件；盡量使操作簡單化；使零件具有可替代性；盡量使裝配流程簡單化；使用可重復(fù)、易懂的工藝流程2023/7/2138第四講產(chǎn)品設(shè)計和工藝選擇38上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院五、產(chǎn)品設(shè)計與制造工藝的結(jié)合2、裝配設(shè)計（designforassembly，DFA）：DFA是制造設(shè)計的一個重要工具DFA可以用來減少產(chǎn)品裝配所需要零部件的數(shù)量和決定裝配順序。DFA提供了一種根據(jù)裝配方法和所需裝配時間來分類的通用零部件產(chǎn)品目錄。這些