生产过程的规划要求和设计方法课件

生产过程的规划要求和设计方法生产过程的规划及设计系统生产过程的规划及设计系统输入过程规划与设计输出1产品信息性能技术特点、产品市场信息、竞争环境2、生产战略信息3、生产系统信息1、生产系统定位2、纵向集成度3、生产技术选择4、生产流程1、生产过程流程设计2、设备选定3、车间布置图4、人力需求预测盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院第一节 生产过程的类型连续性生产和离散性生产连续性生产和离散性生产 1.连续性生产是指物料连续均匀地按一定工艺顺序运动,在运动中不断改变形态和性能,最后形成产品的生产.化工炼油冶金食品造纸等.流程式生产.组织管理特点:产品工艺加工过程相似；按工艺流程布置生产设备；车间工段按工艺阶段划分。组织管理重点:保证原材料动力的连续不间断供应;加强维护保养;实时监控;保证安全生产.2.离散性生产是指物料离散地间断地按一定工艺顺序运动,在运动中不断改变形态和性能,最后形成产品的生产.轧钢汽车制造服装等.加工装配式生产.组织管理特点:零件加工彼此独立;通过部件装配和总装形成产品;协作关系复杂;管理难度大.组织管理重点:控制零部件的生产进度,保证生产的成套型.备货性生产和定货性生产备货性生产和定货性生产备货性生产(Make-To-Stock)和定货性生产(Make-TO-Order)1.备货性生产是指在没有接到用户订单时按已有的标准产品或产品系列进行的生产.补充和维持库存.轴承紧固件家电等.2.订货性生产是指按用户订单进行的生产.项目备货性生产定货性生产产品特点量大、标准、好预测量小、多变、难于测生产流程稳定、标准、均衡不稳定、无标准、难均衡库存连接生产和市场的纽带不设成品库存计划优化的标准计划不便详细，近细远粗设备专用高效设备通用设备人员专业化多种操作技能备货性生产和订货性生产的的主要区别大量生产、批量生产和单件生产大量生产、批量生产和单件生产1.大量生产 （1）特点：品种少、产量大、长期重复生产且条件稳定、专业化水平高。（2）优点:设计方面:简便标准工作量小 工艺方面:有利于编制详细的工艺规程提高工艺的先进性 生产组织方面:精细分工,专业化水平高,易于采用专用高效设备,机械化自动化水平高.生产管理方面:有利于相对集中的生产管理模式,理性管理多,例外管理少,计划调度简单,人员易熟悉加工工艺与技术,有利于机器设备的充分利用.大量生产、批量生产和单件生产大量生产、批量生产和单件生产2.成批生产 特点：品种较多，单产品产量较小；成批轮番生产。工作地或设备的有效工作时间短。机械化、自动化水平不高；对工人的技术要求较高。3.单件小批成产 特点:(1）品种繁多，每一品种的产量极少，生产重复率低。（2）设计方面：一品一设计，设计质量不高。（3）工艺方面：一品一工艺，工艺质量不高。（4）生产组织方面：粗略分工，专业化水平低。设备集群式布置，产品路线长。（5）生产管理方面：粗略工时定额；协作关系不稳定，质量和交货期不易保证。例行管理少，例外管理多。人员多。大规模定制生产模式大规模定制生产模式大规模定制方式：单件生产在当今环境下发展而单件生产在当今环境下发展而成的新生产方式，特征：成的新生产方式，特征：可客户化：大量用户选择他需要的产品；自适应产品：由产品去适应用户的需求。大规模定制生产关键技术：1.设计：标准化、模块化、可制造设计、CAD、PDM.2.采用敏捷制造：成组技术、可重组制造、柔性加工 3 对市场周密的调查，建立客户数据库。生产类型划分的相对性生产类型划分的相对性 注意企业和车间生产类型的划分不是绝对的，一个企业可能同时存在三种不同的生产类型。例如：1。大量生产的企业：装配车间是大量流水生产；机加工车间是大量流水和部分成批生产；毛坯车间是明显的成批和大批生产；试制车间是单件成批生产。2。成批生产的企业：装配车间是成批或大批生产；机加工车间和毛坯车间是成批生产。3。单件生产的企业：基本车间均为单件生产。生产组织形式生产组织形式生产的组织形式与工厂的生产的组织形式与工厂的产品构成产品构成有关：有关：单件、大量、多品种小批量？要做两件事：（1）对本厂产品进行分类；（2）根据产品类型采用合理的组织形式。产品分类产品分类产产 品品 分分 类类工艺专业化原则工艺专业化原则生产过程组织一般划分成一些基本单位，如车间、工段和班组，这些单位按两种基本原则组织的：工工 艺艺 专专 业业 化化 原原 则则 即 按 生 产 工 艺 的 特 点 来 组 织 生产单位，在一个单位（如车间）集中同种类型的设备及工人。如：机械加工机械加工车间：车床工段、床工段、铣床工段、床工段、钻床工段床工段热处理理车间：淬火工段、退火工段：淬火工段、退火工段装配装配车间优点和缺点优点和缺点优点：优点：(1)(1)设备利用率高，个利用率高，个别设备出出现问题，影响不大，影响不大(2)(2)工人固定于一种工人固定于一种设备，有利于，有利于专业技技术的提高的提高(3)(3)可以比可以比较容易适容易适应不同不同类型型产品，柔性品，柔性较大大缺点：缺点：(1)产品（半成品）、原材料运品（半成品）、原材料运输路路线长(2)(2)产品在加工品在加工过程中停放、等待程中停放、等待时间长，延，延长了生了生产周期周期(3)(3)各生各生产单位之位之间协作、往来作、往来频繁，管理繁，管理较困困难对象专业化及优缺点对象专业化及优缺点对象对象(产品）专业化（汽车、家电、齿轮箱产品）专业化（汽车、家电、齿轮箱)以产品 或零部件）为对象来构筑生产单位的。一个生产单位基本 上可以完成一个产品或部件的生产。又称封闭式生产单位优点：优点：(1)可以大大缩减产品在加工过程中的运输距离(2)可以减少加工过程中的在制品库存(3)可以采用先进生产组织形式流水线生产(4)减少生产单位的协作关系，简化计划管理缺点：缺点：设备利用率低生产布置的形式生产布置的形式按按产产品品专专业业化化按按工工艺艺专专业业化化模块式生产模块式生产零部件分类：零部件分类：采用成组技术的方法，按照零部件加工采用成组技术的方法，按照零部件加工表面和加工工艺上的相似性，对零部件进行分组。表面和加工工艺上的相似性，对零部件进行分组。成组加工单元：成组加工单元：在一个加工单元内，配备某些不同类型在一个加工单元内，配备某些不同类型的加工设备，完成一族或几族零件的全部加工任务，而的加工设备，完成一族或几族零件的全部加工任务，而且加工顺序可以在单元内灵活安排。利用加工工艺上的且加工顺序可以在单元内灵活安排。利用加工工艺上的相似性，对零部件进行分组。相似性，对零部件进行分组。优点：优点：利用工艺上的相似性，增大了批量大小，利用工艺上的相似性，增大了批量大小，减少了减少了批量变更次数，大大降低批量变更引起的调整费用，降批量变更次数，大大降低批量变更引起的调整费用，降低在制品库存水平，提高生产率；低在制品库存水平，提高生产率；缺点：缺点：生产生产模块内可能出现重复的设备；生产生产模块内可能出现重复的设备；1.顺序移动方式 (1)特点:整批移动 (2)图示:0 20 40 60 80 100 120 140 160M1M2M3M4T顺n=4,t1=10,t2=5,t3=15,t4=10T顺=nti=4(10+5+15+10)=160时间组织形式时间组织形式i=1m 2.平行移动 (1)特点:单件移动 (2)图示:0 20 40 60 80 100 120 140 160M1M2M3M4T平n=4,t1=10,t2=5,t3=15,t4=10T平=ti+(n-1)tL =(10+5+15+10)+(4-1)15 =85时间组织形式时间组织形式i=1m0 20 40 60 80 100 120 140 160M1M2M3M4T平顺n=4,t1=10,t2=5,t3=15,t4=10T平顺=nti(n-1)min(tj,tj+1)=4(10+5+15+10)(4-1)(5+5+10)=100 3.平行顺序移动 (1)特点:两者结合,扬长避短。(2)图示:时间组织形式时间组织形式i=1mj=1m-1 4.三种移动方式的比较移动方式顺序移动平行移动平行顺序移动优缺点（1）管理简单，设备不停歇，可充分负荷。（2）有等待现象，加工周期长。（1）周期最短，（2）零件等待少，设备有停歇。（3）运输频繁，管理复杂。两者结合,扬长避短选择策略小而轻；单件小批；加工时间短，调整时间长；工艺专业化。大且重；大量大批；加工时间长，调整时间短；对象专业化。小而轻；大量大批；加工时间长，调整时间短；对象专业化。时间组织形式时间组织形式影响企业竞争力的因素影响企业竞争力的因素 价格质量品种时间信誉环保主要竞争因素的变化消费水平的变化低高企业竞争优势的确立企业竞争优势的确立 V对顾客的价值P价格V-P顾客的剩余P-C企业的利润C成本V-C企业创造的价值战略选择战略选择 1.市场竞争战略的类型 (1)成本领先战略 (2)别具一格战略 (3)集中一点战略 2.市场竞争战略对产品和服务的要求 (1)品种 (2)质量 (3)价格 (4)可获性(数量交货期)(5)服务 3.产品和服务对生产系统的要求 (1)成本效率 (2)质量 (3)可靠性 (4)柔性 生产战略的内容生产战略的内容1.总体战略 (1)自制或购买 (2)低成本和大批量 (3)多品种和小批量 (4)高质量 (5)混合策略2.产品或服务的选择、开发和设计 (1)选择(考虑的因素)市场需求的不确定性.外部需求与内部能力的关系.原材料外购件的供应.内部各部门工作目标上的差异.(2)开发和设计 做跟随者还是领导者.自己设计还是请外单位设计.花钱买技术或专利.作基础研究还是应用研究.盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院第二节 产品设计与生产类型的关系产品设计的基型和特点产品设计的基型和特点u1、客户产品 品种多、批量少，对生产柔性和及时发货要求高u2、标准产品 品种少，大批大量生产，要求快速发送和低成本u3、对应于生命周期不同的阶段 引入期 成长期 成熟期 衰退期客户产品低标准化标准化高标准化销售额产品生命周期的应用产品生命周期的应用u1、预测；u2、分析。从图可知，对于新产品，重点应放在B-C-D区间，对于正常产品，重点应放在C-D-E区间，对老产品重点应放在F点，并尽力延缓产品的衰退。产品生命周期的应用产品生命周期的应用u3、控制。产品更新换代时，B，B、B分别是产品的1、2、3代形成大量生产的起点，是产品进入成长期的转折点。何时将新产品第2代、第3代投放市场，是一项重要的产品策略，也是控制产品更新换代的关键问题。盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院第三节 生产系统定位生产系统定位策略生产系统定位策略策略产品设计类型生产组织类型库存类型 生产流程类型纯策略客户产品工艺原则定单生产单件小批纯策略标准产品对象原则存货生产大量大批对象专业：大量对象专业：批量成组生产单元工艺专业化形式ABCD品种批量品种-产量与生产形式的关系定性分析定性分析D点代表单件生产的情况，采用工艺专业化的形式较为合适A点对应的是单一品种的大量生产采用高效自动化专业设备组成的流水线效益高成本低柔性差B点对应的是几个品种的成批生产品种可以在有限范围内变化系统具备一定的柔性操作难度大C点表示多品种中小批量生产，采用成组生产单元和工艺专业化混合的形式产品产品-生产过程矩阵生产过程矩阵正确地选择生产方式（配置工艺过程）是生产与管理战正确地选择生产方式（配置工艺过程）是生产与管理战略的核心；略的核心；工艺过程的选择只有与产品的结构的性质相匹配，才能工艺过程的选择只有与产品的结构的性质相匹配，才能获得最好的技术经济性能与效益。获得最好的技术经济性能与效益。R.H.海斯与海斯与S.C.惠尔赖特惠尔赖特1979年提出了产品年提出了产品-工艺矩阵，工艺矩阵，描述产品结构与工艺过程的匹配关系。描述产品结构与工艺过程的匹配关系。2点要点：点要点：如何就产品的结构性质，选择最佳的工艺过程；如何就产品的结构性质，选择最佳的工艺过程；不仅根据市场变化调整产品结构的战略，而且相应地不仅根据市场变化调整产品结构的战略，而且相应地调整工艺过程；调整工艺过程；产品产品-生产过程矩阵生产过程矩阵 柔性单位成本连续生产大量生产成批生产单件生产大批量标准化（）有限品种大批（）多品种小批量（）单件非标准化（）产品结构生产流程单一项目重型机器食品加工自动装配流水线化工、造纸制糖、面粉高低损失应变能力丧失高效率产品生命周期生产过程生命周期工艺式生产流程选择与费用生产流程选择与费用产量（万件）费用（万元）225111500 10 25对象式成组式销售收入经营杠杆经营杠杆经营杠杆1。EP时经营杠杆越大，收益越大；2。经营杠杆的作用越大，未来预期利润的不确定性越大。3。销售预测的不确定越高，经营杠杆作用大的生产系统的风险越高。费用（万元）0 BE1 BE2 EP自动线成组式ab产量（万件）盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院第四节 生产技术选择自动化技术自动化技术u观念的发展u目的u类型机器替代人集成提高质量、扩大生产能力、提高生产柔性、降低成本自动化附件数控机器机器人技术自动质量控制和检验系统自动识别系统自动过程控制生产技术选择实质就是自动化程度的选择自动线和柔性制造自动线和柔性制造u加工自动线u装配自动线u柔性制造特点：初始投资大，单位成本低，产品质量高柔性程度大市场竞争优势：接到定单能和顾客及时签单；能快速响应需求的变化；快速引入新产品u计算机辅助设计u计算机辅助制造u计算机集成制造装配流程图装配流程图符号：圆形表示工序；矩形表示检验代码：SA-n表示组装；A-n表示总装;I-n表示检验代码排列：由上而下，先右后左工序流动用垂直线表示；材料流动用水平线表示作用：显示产品的层次结构和装配顺序，帮助操作人员和 管理人员掌握装配过程，给自制和外购决策作参考方法：找到主装件，其他零件按照先后顺序由右向左排列在一定地点进行的加工作业工序在一定地点进行的加工作业工序检验（数量与质量）工序检验（数量与质量）工序装配流程图示例装配流程图示例 风衣衬里加工过程的作业流程图风衣衬里加工过程的作业流程图衣身料镶边料拉链料衣袖料剪裁缝袖子检验裁截剪裁剪裁缝镶边缝拉锁检验拉链是否对齐上袖子完工清理终检发货A-1A-2A-3A-4I-1A-5I-3A-6SA-3SA-2SA-1I-2SA-4盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院第五节 自制和外购决策集成的概念集成的概念集成：将尽可能多的不同事物集中到一起信息集成：将各种信息统一考虑，做到数据共享功能集成：将多种功能集中在一种工具或机器上业务流程重构（BPR):将不同的活动按照过程集中到一起供应链（Supply chain):将供需关系不同的企业组织到一起MRP：计划功能的集成敏捷制造：是企业间的集成集成的作用：提高应变能力，提高效率和资源利用CIMS：是通过计算机将不同资源集成的制造系统纵向集成纵向集成u纵向集成 拓延企业边界（通过企业并购或企业新建）后向一体化 可提高物料供应的稳定性和质量，降低交易成本。前向一体化 可变被动为主动 考虑因素：考虑因素：经济性、技术可行性、管理可行性铁矿铁矿钢钢汽车汽车分销系统分销系统交易商交易商硅硅集成电路集成电路电路板电路板计算机计算机手表手表计算器计算器农业农业面粉加工业面粉加工业原材料原材料(供应商供应商)后向联合后向联合当前的变化当前的变化前向联合前向联合制成品制成品(客户客户)烤制品烤制品u虚拟公司保持各自独立性对外体现出整体性靠技术相互连接PC,传真,互联网 等.每个公司都发挥其优势利益共享，风险共担短期性 合作基础合作基础：共同利益基础上的相互信任u 现代通信与网络技术的支持 电子商务电子商务虚拟公司虚拟公司u成本：总成本最低的原则例(P97)影响自制外购决策的因素影响自制外购决策的因素收入总成本固定成本成本产量u其他影响因素：资金是否足够扩充生产；是否具有生产的技术能力；供应商产品的质量；供应商是否会成为竞争对手等 采用自制或购买的理由采用自制或购买的理由u生产成本低u无合适的供应商u保证充足的供应u利用过剩的劳动力，发挥边际效用u获得需要的数量u排除供应商间的勾结u在不对供应商作禁止性许诺的情况下获得特殊的产品u维持组织的才能u保护专利设计，保证质量u增加/维持公司的规模u采购成本低u保留供应商的许诺u获得技术或管理能力u生产能力不足u降低存货成本u保证供应的灵活性和可替代性u互惠性u产品受到专利或商业秘密的保护u在重要的商业环节中享有免费管理 自制的理由自制的理由 采购的理由采购的理由盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院第六节 生产过程流程图概念和符号概念和符号流程程序图流程程序图(Flow Process Chart)：用一组标准化的图形符号描述生产产品的某项工作通过产品生产过程的情况。存储符号。表示存储材料、零件或产品，未经批准不得擅自取用。延迟符号。表示人或物料等或进入下一个计划的活动（加工）。重叠符号。表示加工与检验活动同时进行。运输符号。表示人或物料在工作地点之间的移动。表示操作或检验流程的类型流程的类型流程分析的基本观点：流程分析的基本观点：将所有活动分为附加价值和不附将所有活动分为附加价值和不附加价值加价值(浪费）活动。浪费）活动。浪费活动浪费活动是指只出费用和时间，不是指只出费用和时间，不向产品中附加价值的活动。只有加工作业附加价值，而向产品中附加价值的活动。只有加工作业附加价值，而其他活动不附加价值，应尽可能精简。其他活动不附加价值，应尽可能精简。流程类型：流程类型：（1）直线型（如零件加工线）；）直线型（如零件加工线）；（2）装配型；）装配型；（3）分解型（拆卸过程）分解型（拆卸过程）流程分析方法：流程分析方法：（1）主体分析）主体分析（2）辅助分析）辅助分析分析方法分析方法主体分析：主体分析：对生产过程整体性分析。通过对现场观察与调研，采用相应的符号对事实进行记录，然后采用四大技巧（ECRS)进行分析与改造。特别要重视不附加价值的活动，采取措施尽可能减少，是生产流程更加合理，缩短产品生产周期，降低生产成本辅助分析：辅助分析：（1）产品分析：）产品分析：对产品结构、功能、加工顺序及各部分的配合程度进行分析，改进或简化结构，减少零件数量，节约原材料，使生产加工更容易进行。在主体分析前或同步进行。（2）原材料、零部件分析：）原材料、零部件分析：价值分析。分析采用的材料、零部件是否合适；是否有价格低廉的代用品；外构件的质量是否能保证；原材料的利用率；贮存方式是否何以改进。（3）检验分析：检验工具与仪器精度是否合理？检验项目是否合理？（4）加工工具分析：设备精度是否合理？加工要求是否明确？（尽可能不购置使用率不高但昂贵的设备）（5）搬运分析：研究现有过程中物料的搬运情况，收集分析现有情况的数据，研究是否可以合理的安排场所，使用适当的搬运设备，更恰当地安放物品，以减少搬运距离和费用。搬运费用比率：生产过程中搬运费用占产品总成本之比分析方法分析方法搬运重量比率：生产过程中累计搬运重量与产品总重量之比流程图的分析和改进流程图的分析和改进由谁做由谁做操作者怎样做怎样做方法为何做为何做必要性何时做何时做时间何处做何处做地点 做什么做什么内容原则：ECRS 取消、合并、重排、简化方法：6W或5W1H能否取消或者合并工 序 是 否 合 理（四种技巧）（6何分析法）能否简化盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院第七节 企业业务流程重组传统的组织结构传统的组织结构v传统的组织结构是以劳动分工和职能专业化为基础的，部门划分细致，专业程度高总经理销售部经理制造部经理财务部经理用户需求定单落实这种组织适合于稳定的环境、大规模的生产、以产品为导向的时代，以部门的简单重复劳动赢得效率的提高，代价是工作时间的延长BPR的基本内涵的基本内涵核心思想：打破企业按照职能设置部门的管理方式，代之以业务流程为中心，重新设计企业管理过程。提出：美国麻省理工学院M.哈默教授发现传统的企业工作流程计算机化后，并没有给企业带来预期的效益，主要的原因之一是没有触及传统的管理模式三年后在Reengineering the Corporation提出了该概念采购部供应商接收部财会部采购单货物付款采购部供应商接收部财会部采购单采购单货物付款发票到货单数据库福特汽车公司北美财会部付款流程的重构基于基于BPR的企业组织结构的企业组织结构流程型组织：以关键流程为主干彻底打破按职能分工的组织结构流程经理：项目的召集人，协调者职能部门：应该存在，不再占主导地位，主要为激励、协调、培训等人力资源部门：对人员的素质要求更高信息技术：支持作用，BPR就是“以信息技术使企业再生”企业战略决策层人力资源职能1职能m流程1流程2流程n信息技术案例说明案例说明韦尔奇：“去除藩篱，管理越少越好”“通用能够如此突出，不是管理的好而是管理的少”作法：去除水平壁垒（内部部门之间、和顾客之间、和供应商 之间）和垂直壁垒（大公司衍生出来的阶层组织）1993年，韦尔奇借助互联网，发动“摧毁你的业务”运动，将所有的业务流程e化韦尔奇：“电子商务给GE内部官僚主义的棺材钉上了最后 一颗钉子”该过程的实质就是以流程化的扁平管理组织取代职能化的层级管理组织美国通用流程化的扁平管理重构的原则重构的原则以企业目标为导向调整组织结构：传统的一个部门只能完成某项业务的部分工作；BPR由一个人或一个工作组完成全部的工作让执行者有决策的权力：消除信息传输过程中的误差，对执行者有激励作用取得高层领导的参与和支持：提高成功的几率选择适当的流程进行重组：选择能够获得阶段性收益或是对实现企业战略目标有重要影响的关键流程（循序渐进，步步为营，阶段考核），让员工看到成果建立通畅的交流渠道：管理层要和员工加强交流，说明BPR带来的机会和给工作方式带来的影响重构的方法重构的方法u转变观念，改造企业文化u借助外部力量（如管理咨询公司）u借助信息技术u选择关键流程作为突破口作业作业P58:3-6、3-71、已知m=5,n=4,n=4,t1=10,t2=4,t3=8,t4=12,t5=6分别求在顺序移动、平行移动和平行顺序移动方式下，这批零件的加工周期The end