生产运营管理第四章生产运营系统及其工艺流程组织课件

2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院1第四章第四章 生产运营系统及其工艺流程组织生产运营系统及其工艺流程组织生产运营系统（过程）分类生产运营系统（过程）分类1.1服务系统及其分类服务系统及其分类1.2生产运营过程组织生产运营过程组织1.31.4客户订单与工艺流程关系分析客户订单与工艺流程关系分析1.5工艺流程物料流转方式工艺流程物料流转方式2023/7/31广东工业大学管理学院1第四章 生产运营系统2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院24.1 生产运营系统（过程）分类生产运营系统（过程）分类 按生产运营过程的连续程度分类按生产运营过程的连续程度分类流程式生产运营过程流程式生产运营过程流程式生产运营过程是指物流程式生产运营过程是指物料按预定的工艺流程连续地料按预定的工艺流程连续地通过各个环节，改变其形态通过各个环节，改变其形态和性能，最后形成产品的生和性能，最后形成产品的生产过程。产过程。离散式生产运营过程离散式生产运营过程离散式生产运营过程在时离散式生产运营过程在时间和空间上均可离散进行，间和空间上均可离散进行，即时间上可中断、空间上即时间上可中断、空间上可分布。可分布。制造企业的生产运营过程是指通过预定的工艺流程，将制造企业的生产运营过程是指通过预定的工艺流程，将有形资源转化为实物产品的过程。有形资源转化为实物产品的过程。2023/7/31广东工业大学管理学院24.1 生产运2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院3 4.1.2按生产运营系统响应需求变化的形式分类按生产运营系统响应需求变化的形式分类 预测生生产式式预测生产式是指根据市场需求预测来组织生产。流程如下：预测生产式是指根据市场需求预测来组织生产。流程如下：市场需求预测市场需求预测制定生产计划制定生产计划加工制造加工制造成品入库成品入库配送销售。配送销售。订单生生产式式订单生产式是指按客户的订单来组织和安排生产。流程如下：订单生产式是指按客户的订单来组织和安排生产。流程如下：接受客户订货接受客户订货(产品设计、样品试制、客户确认产品设计、样品试制、客户确认)确定生产计划确定生产计划人员、设备、原材料等准备人员、设备、原材料等准备投入生产投入生产成品检验和交货。成品检验和交货。2023/7/31广东工业大学管理学院3 4.1.2按生2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院4 4.1.2按生产运营系统响应需求变化的形式分类按生产运营系统响应需求变化的形式分类 订单-装配式装配式订单订单-装配式预先把各种不同产品中的通用零部装配式预先把各种不同产品中的通用零部件生产出来储存在仓库，当接到客户订单后，将相关件生产出来储存在仓库，当接到客户订单后，将相关零部件从库存中调出来装配成用户需要的产品。具体零部件从库存中调出来装配成用户需要的产品。具体流程如下：流程如下：总量需求预测总量需求预测通用件生产计划通用件生产计划零部件库存零部件库存客户订货客户订货装配计划装配计划产成品组装产成品组装成品交货。成品交货。2023/7/31广东工业大学管理学院4 4.1.2按生2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院5 预测式生产与订单式生产的主要区别预测式生产与订单式生产的主要区别项目项目预测式生产预测式生产（MTS）订单式生产（订单式生产（MTO）产品的特点产品的特点标准化产品标准化产品个性化产品个性化产品驱动生产的方式驱动生产的方式库存驱动库存驱动订单驱动订单驱动风险类别风险类别成品积压风险成品积压风险延期交货风险延期交货风险生产均衡性生产均衡性均衡均衡不均衡不均衡需求可预测性需求可预测性可以预测可以预测难以预测难以预测价格确定方式价格确定方式生产商家确定生产商家确定价格谈判确定价格谈判确定交货期交货期由库存随时供货由库存随时供货订货时确定订货时确定2023/7/31广东工业大学管理学院5 预测式生产与订单式2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院64.1.3 按生产运营过程专业化程度分类按生产运营过程专业化程度分类大量生产大量生产大量生产类型的大量生产类型的特征是品种少，特征是品种少，产量大，生产重产量大，生产重复程度高。生产复程度高。生产的是市场需求量的是市场需求量大的大众化标准大的大众化标准产品。产品。单件生产单件生产单件生产的特点单件生产的特点是生产的品种繁是生产的品种繁多，每种产品仅多，每种产品仅生产一件或几件，生产一件或几件，每种产品均属于每种产品均属于不重复生产，即不重复生产，即使日后可能再生使日后可能再生产也不确定是在产也不确定是在何时。何时。成批生产成批生产成批生产的产品品成批生产的产品品种较多，每种产品种较多，每种产品都有一定的产量，都有一定的产量，生产有一定的重复生产有一定的重复性。成批生产通常性。成批生产通常又可分为又可分为“大批生大批生产产”、“中批生产中批生产”、“小批生产小批生产”。2023/7/31广东工业大学管理学院64.1.3 按生产运2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院74.2 服务运作系统及其分类服务运作系统及其分类Text流程式服流程式服务系统务系统Text顾客参与服顾客参与服务式系统务式系统直接接触式直接接触式服务系统服务系统2023/7/31广东工业大学管理学院74.2 服务运作系统2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院84.3 生产运营过程组织生产运营过程组织 生产运营过程组织就是要合理组织好各种生产生产运营过程组织就是要合理组织好各种生产要素，处理好生产过程中人与人、人与物、物要素，处理好生产过程中人与人、人与物、物与物之间的关系，对生产过程的各个环节、工与物之间的关系，对生产过程的各个环节、工序在实践和空间上进行合理安排，使其成为一序在实践和空间上进行合理安排，使其成为一个系统整体。从而使生产系统运行过程达到时个系统整体。从而使生产系统运行过程达到时间最省、行程最短、成本耗费最少。间最省、行程最短、成本耗费最少。生产运营过程组织生产运营过程组织2023/7/31广东工业大学管理学院84.3 生产运2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院94.3.1 生产运营过程的构成生产运营过程的构成生产运营过程是指从生产技术准备开始生产运营过程是指从生产技术准备开始(或原材或原材料投产开始料投产开始)到产品完工为止的业务过程。到产品完工为止的业务过程。劳动过程劳动过程由人员利用劳动工具由人员利用劳动工具或设备作用于劳动对或设备作用于劳动对象，完成产品加工过象，完成产品加工过程的活动。程的活动。自然过程自然过程借助自然力改变加工借助自然力改变加工对象的物理或化学性对象的物理或化学性质的过程。质的过程。2023/7/31广东工业大学管理学院94.3.1 生产2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院101.生产过程的功能结构生产过程的功能结构生产技术准备过程生产技术准备过程是指正式投产前的各项技术准备工作，包括产品设计、是指正式投产前的各项技术准备工作，包括产品设计、样品试制、工艺设计、工艺装配设计与制造、材料与工时定样品试制、工艺设计、工艺装配设计与制造、材料与工时定额制定、生产组织确定等。额制定、生产组织确定等。基本生产过程基本生产过程 指直接完成产品加工制造、改变产品物理性质和化学性指直接完成产品加工制造、改变产品物理性质和化学性质的生产活动。如毛坯生产、零部件加工、热处理、电镀、质的生产活动。如毛坯生产、零部件加工、热处理、电镀、焊接、冲压、装配等活动。焊接、冲压、装配等活动。2023/7/31广东工业大学管理学院101.生产过程的功能2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院111.生产过程的功能结构生产过程的功能结构生产服务过程生产服务过程这是指为基本生产和辅助生产服务的各种服务活动，如这是指为基本生产和辅助生产服务的各种服务活动，如原材料、零部件的保管、运输、发放等。原材料、零部件的保管、运输、发放等。辅助生产过程辅助生产过程 指为保证基本生产过程的正常进行所从事的各种辅助性指为保证基本生产过程的正常进行所从事的各种辅助性生产活动，包括：设备维修、工具制造、压力空汽、蒸汽和生产活动，包括：设备维修、工具制造、压力空汽、蒸汽和动力等的生产和供应。动力等的生产和供应。2023/7/31广东工业大学管理学院111.生产过程的功能2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院121.生产过程的功能结构生产过程的功能结构附属生产过程附属生产过程 除了上述生产过程外，不少企业的生产系统还包括附属除了上述生产过程外，不少企业的生产系统还包括附属生产过程，设置附属生产过程的目的之一是充分利用生产过生产过程，设置附属生产过程的目的之一是充分利用生产过程的废渣、边角废料等，而配备相应的生产环节，生产相应程的废渣、边角废料等，而配备相应的生产环节，生产相应的附属产品；另一目的是为了充分利用企业剩余的人员、资的附属产品；另一目的是为了充分利用企业剩余的人员、资金、厂房、设备等资源，组织生产专业产品外的附属产品。金、厂房、设备等资源，组织生产专业产品外的附属产品。2023/7/31广东工业大学管理学院121.生产过程的功能2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院134.3.1 生产运营过程的构成生产运营过程的构成物流过程资金流过程信息流过程生产过程的要素结构生产过程的要素结构2023/7/31广东工业大学管理学院134.3.1 生2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院14 4.3.2 生产运营过程组织的基本要求生产运营过程组织的基本要求准准时性性比例性比例性平行性平行性均衡性均衡性适适应性性连续性性生产运营生产运营过程过程2023/7/31广东工业大学管理学院14 4.3.2 生2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院154.3.3 工艺流程分析方法工艺流程分析方法 工艺工艺(业务业务)流程是由一系列相互关联流程是由一系列相互关联的工序的工序(作业作业)所组成的过程。所组成的过程。图图4-1 4-1 工艺流程图组成元素工艺流程图组成元素 工艺流程分析的目的是分析工艺流程结构的合理性和有效性，包括组成工艺流程的各项活动的必要性、工艺流程顺序的合理性，以便发现问题，进而进行工艺流程改进和优化。2023/7/31广东工业大学管理学院154.3.3 工艺流2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院164.3.4 工艺流程组织模式工艺流程组织模式多工序多工序(刚性刚性)直接连接直接连接采用这种衔接形式组成的生产线，上下道工序之间的采用这种衔接形式组成的生产线，上下道工序之间的速度相互直接影响，当上道工序速度比下道工序速度快的速度相互直接影响，当上道工序速度比下道工序速度快的情况下，上下道工序之间将产生产品等待情况下，上下道工序之间将产生产品等待-称之为称之为“阻塞阻塞”现象，随着时间的延长等待现象，随着时间的延长等待(或阻塞或阻塞)的产品越多；相反，的产品越多；相反，当上道工序的速度比下道工序慢的情况下，则该两道工序当上道工序的速度比下道工序慢的情况下，则该两道工序之间后道工序的设备和人员将出现等待之间后道工序的设备和人员将出现等待-称为称为“饥饿饥饿”现现象，象，“饥饿饥饿”现象导致设备和人员能力的浪费；现象导致设备和人员能力的浪费；图图4-2 工序之间刚性连接工序之间刚性连接2023/7/31广东工业大学管理学院164.3.4 2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院174.3.4 工艺流程组织模式工艺流程组织模式多工序多工序(刚性刚性)直接连接直接连接当整条生产线由多道工序所组成，生产线的整体效率当整条生产线由多道工序所组成，生产线的整体效率将由速度最慢的工序决定，此时，速度最慢的工序也称为将由速度最慢的工序决定，此时，速度最慢的工序也称为瓶颈工序。工序之间采用这种连接形式也称为瓶颈工序。工序之间采用这种连接形式也称为“刚性刚性”连连接。为了减少或避免接。为了减少或避免“阻塞阻塞”和和“饥饿饥饿”现象，要求严格现象，要求严格设计和平衡生产线各工序的能力，确保各工序的速度基本设计和平衡生产线各工序的能力，确保各工序的速度基本一致。一致。图图4-2 工序之间刚性连接工序之间刚性连接2023/7/31广东工业大学管理学院174.3.4 2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院18多工序之间设置缓冲区多工序之间设置缓冲区 各工序速度不相等的生产线，为了减少系统运行过程各工序速度不相等的生产线，为了减少系统运行过程“饥饥饿饿”现象导致的设备和人员使用率下降以及现象导致的设备和人员使用率下降以及“阻塞阻塞”导致的导致的工序再制品积压，工序之间可设置一定数量的在制品缓冲，工序再制品积压，工序之间可设置一定数量的在制品缓冲，以减轻或消除由工序之间速度差产生的影响。以减轻或消除由工序之间速度差产生的影响。2023/7/31广东工业大学管理学院18多工序之间设置缓冲2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院19多工序并行连接多工序并行连接 在生产线同期化组织过程中，某工序单件时间是生产线在生产线同期化组织过程中，某工序单件时间是生产线节拍的两倍或多倍时，在该工序可同时配置多个岗位同时工节拍的两倍或多倍时，在该工序可同时配置多个岗位同时工作，从而确保该工序的综合时间达到生产线的速度要求。作，从而确保该工序的综合时间达到生产线的速度要求。图图4-4 某环节并行工序结构某环节并行工序结构2023/7/31广东工业大学管理学院19多工序并行连接 2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院20多条工艺路线并行连接多条工艺路线并行连接图图4-5 工艺过程分解与合并结构工艺过程分解与合并结构 这种工艺过程组成结构的前提条件是产品的某工序完成这种工艺过程组成结构的前提条件是产品的某工序完成后的多项工作可以同步进行。为了缩短生产周期，在大型产后的多项工作可以同步进行。为了缩短生产周期，在大型产品装配、建筑工程项目等生产过程中，常采用多项工作同步品装配、建筑工程项目等生产过程中，常采用多项工作同步进行的形式，形成多条工艺路线并行的链接模式。如造船、进行的形式，形成多条工艺路线并行的链接模式。如造船、汽车装配、摩托车装配、飞机装配、建筑工程等，常采用这汽车装配、摩托车装配、飞机装配、建筑工程等，常采用这种工艺组织形式。种工艺组织形式。2023/7/31广东工业大学管理学院20多条工艺路线并行连2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院21工艺流程分解出多条产品线工艺流程分解出多条产品线 工艺流程当某工序完成后，按生产不同产品的要求分解工艺流程当某工序完成后，按生产不同产品的要求分解成多条不同工艺路线，分别生产出多种不同的产品或半成品。成多条不同工艺路线，分别生产出多种不同的产品或半成品。图图4-6 工艺过程分解成多条工艺路线工艺过程分解成多条工艺路线2023/7/31广东工业大学管理学院21工艺流程分解出多条2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院22 4.4客户订单与工艺流程关系分析客户订单与工艺流程关系分析客户订单在工艺流程末端客户订单在工艺流程末端客户订单在工艺流程末端，产品在用户下单前就已生产客户订单在工艺流程末端，产品在用户下单前就已生产出来，客户对品种规格的可选择性较小，成品库存量较大，出来，客户对品种规格的可选择性较小，成品库存量较大，但利于生产方的计划安排，提升资源的利用效率。但利于生产方的计划安排，提升资源的利用效率。图图4-7客户订单在工艺流程末端介入客户订单在工艺流程末端介入2023/7/31广东工业大学管理学院22 4.4客户订单2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院23 4.4客户订单与工艺流程关系分析客户订单与工艺流程关系分析客户订单在工艺流程始端客户订单在工艺流程始端 客户订单在工艺流程始点，完全按客户的要求组织生产。客户订单在工艺流程始点，完全按客户的要求组织生产。可以较好地满足不同客户的个性化要求。可以较好地满足不同客户的个性化要求。图图4-8客户订单在工艺流程始端介入客户订单在工艺流程始端介入2023/7/31广东工业大学管理学院23 4.4客户订单2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院24 4.4客户订单与工艺流程关系分析客户订单与工艺流程关系分析客户订单在工艺流程中间某环节客户订单在工艺流程中间某环节 客户订单在工艺流程中间某环节，是指工艺流程完成到客户订单在工艺流程中间某环节，是指工艺流程完成到某一阶段后以半成品的形式储存起来，待接到客户订单后，某一阶段后以半成品的形式储存起来，待接到客户订单后，再按客户要求进一步完成后续的加工。再按客户要求进一步完成后续的加工。图图4-9客户订单在工艺流程中段某环节介入客户订单在工艺流程中段某环节介入2023/7/31广东工业大学管理学院24 4.4客户订单与2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院254.5 工艺流程物料流转方式工艺流程物料流转方式 在批量生产的条件下，如何组织产品在工序间的流转，在批量生产的条件下，如何组织产品在工序间的流转，将直接影响到效率、成本和加工周期等绩效指标。产品流转将直接影响到效率、成本和加工周期等绩效指标。产品流转方式有顺序流转方式，平行流转方式，平行方式有顺序流转方式，平行流转方式，平行-顺序流转方式。顺序流转方式。例：某客户定单产品，一批共例：某客户定单产品，一批共5 5件，需经过件，需经过4 4道工序加工，各道工序加工，各工序单件时间分别为工序单件时间分别为=10=10分钟，分钟，=8=8分钟，分钟，=12=12分钟，分钟，=10=10分钟，分钟，不同流转方式下的特点和总加工周期如下：不同流转方式下的特点和总加工周期如下：2023/7/31广东工业大学管理学院254.5 工艺流程物2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院264.5.1 顺序流转方式顺序流转方式 产品批在上道工序全部完工后，整批地转移到下产品批在上道工序全部完工后，整批地转移到下道工序接着加工，见图道工序接着加工，见图(4-10,4-11).图图4-10 产品批在工序之间整批流转产品批在工序之间整批流转工序时间/min 图图4-11.产品批整批流转时的加工周期产品批整批流转时的加工周期2023/7/31广东工业大学管理学院264.5.1 2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院274.5.1 顺序流转方式顺序流转方式由图由图4-11可见，顺序流转方式下，批加工周期等于各工序时间之和。可见，顺序流转方式下，批加工周期等于各工序时间之和。式中：式中：n 产品批量；产品批量；m 生产线中总工序数；生产线中总工序数；i工序单件工时；工序单件工时；2023/7/31广东工业大学管理学院274.5.1 2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院284.5.2 平行流转方式平行流转方式 平行流转方式是指一批产品中的每一件在上道工序完工后，立即转平行流转方式是指一批产品中的每一件在上道工序完工后，立即转到下道工序去接着加工，即产品在工序间逐件流转。见图到下道工序去接着加工，即产品在工序间逐件流转。见图4-12和图和图4-13图图4-12.工序之间整批流转时的加工周期工序之间整批流转时的加工周期工序时间图图4-13.产品批平行流转时的加工周期图产品批平行流转时的加工周期图2023/7/31广东工业大学管理学院284.5.2 2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院294.5.2 平行流转方式平行流转方式 平行流转方式是指一批产品中的每一件在上道工序完工后，立即转平行流转方式是指一批产品中的每一件在上道工序完工后，立即转到下道工序去接着加工，即产品在工序间逐件流转。见图到下道工序去接着加工，即产品在工序间逐件流转。见图4-12和图和图4-13图图4-12.工序之间整批流转时的加工周期工序之间整批流转时的加工周期工序时间图图4-13.产品批平行流转时的加工周期图产品批平行流转时的加工周期图2023/7/31广东工业大学管理学院294.5.2 2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院304.5.2 平行流转方式平行流转方式 在平行流转方式下，由图在平行流转方式下，由图4-13可得到产品批加工周期计算公式如下：可得到产品批加工周期计算公式如下：平行流转的优点是加工周期短，在制品占用量少；缺点是平行流转的优点是加工周期短，在制品占用量少；缺点是运输次数多，当前工序速度比后工序速度慢时，后工序设备将运输次数多，当前工序速度比后工序速度慢时，后工序设备将出现中断等待的情况，导致设备和人员利用率降低。反之，当出现中断等待的情况，导致设备和人员利用率降低。反之，当前工序速度比后工序速度快时，将出现产品等待的情况。前工序速度比后工序速度快时，将出现产品等待的情况。平行流转方式的适用条件是各工序的单件时间基本相等，且平行流转方式的适用条件是各工序的单件时间基本相等，且工序工序(岗位岗位)之间的距离较小的情况。之间的距离较小的情况。2023/7/31广东工业大学管理学院304.5.2 2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院314.5.3 平行平行-顺序流转方式顺序流转方式当前工序比后工序快时，产品批在工序间逐件流转，当前工序比后工序快时，产品批在工序间逐件流转，当前工序比后工序慢时，后工序推迟开工，开始时间以当前工序比后工序慢时，后工序推迟开工，开始时间以后工序能连续工作为基准。见图后工序能连续工作为基准。见图4-14。图图4-14.产品批平行产品批平行-顺序流转方式的加工周期顺序流转方式的加工周期2023/7/31广东工业大学管理学院314.5.3 平行-2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院324.5.3 平行平行-顺序流转方式顺序流转方式由图由图4-14，可得到产品批平行，可得到产品批平行-顺序流转方式下的加顺序流转方式下的加工周期计算公式：工周期计算公式：代入数据：代入数据：2023/7/31广东工业大学管理学院324.5.3 平行-2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院334.5.4 考虑产品运输时间的最优流转批量考虑产品运输时间的最优流转批量 在工序或岗位之间有一定的距离条件下，产品在上下道在工序或岗位之间有一定的距离条件下，产品在上下道工序之间的流转运输时间就不可忽略，相对于较小的工序加工序之间的流转运输时间就不可忽略，相对于较小的工序加工时间来说，运输时间有时甚至是决定加工周期主要因素。工时间来说，运输时间有时甚至是决定加工周期主要因素。当产品总批量一定的条件下，工序间的流转批量越小，则流当产品总批量一定的条件下，工序间的流转批量越小，则流转次数越多，消耗于工序间运输的总时间也就越多；反之，转次数越多，消耗于工序间运输的总时间也就越多；反之，工序间的流转批量越大，则产品在工序间的转移次数越少，工序间的流转批量越大，则产品在工序间的转移次数越少，用于工序之间转移的总时间也就越小。在生产批量一定的条用于工序之间转移的总时间也就越小。在生产批量一定的条件下，如何确定合理的工序间流转批量是如下所要分析和解件下，如何确定合理的工序间流转批量是如下所要分析和解决的问题。决的问题。2023/7/31广东工业大学管理学院334.5.4 考虑产2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院344.5.4 考虑产品运输时间的最优流转批量考虑产品运输时间的最优流转批量2023/7/31广东工业大学管理学院344.5.4 考虑产2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院354.5.4 考虑产品运输时间的最优流转批量考虑产品运输时间的最优流转批量2023/7/31广东工业大学管理学院354.5.4 考虑产2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院364.5.4 考虑产品运输时间的最优流转批量考虑产品运输时间的最优流转批量最短加工周期为：最短加工周期为：单件流转下的加工周期：单件流转下的加工周期：可见，按可见，按4 4件为流转批的加工周期小于单件流转的总加工周期。加工周期缩短量：件为流转批的加工周期小于单件流转的总加工周期。加工周期缩短量：2023/7/31广东工业大学管理学院364.5.4 考虑产2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院374.5.5 手工作业生产线的产品流转方式手工作业生产线的产品流转方式与设备工序作业相比，人工作业系统具有高度与设备工序作业相比，人工作业系统具有高度的灵活性和加工时间不确定等特征。设各工序作业的灵活性和加工时间不确定等特征。设各工序作业均可由工人独立完成，由于不同工人的操作存在差均可由工人独立完成，由于不同工人的操作存在差异，因而不同工人的作业时间存在一定的差异，同异，因而不同工人的作业时间存在一定的差异，同一工人的作业速度也会变化，实践中，可通过人员一工人的作业速度也会变化，实践中，可通过人员的合理配置达到初步工序同期化，进而根据生产线的合理配置达到初步工序同期化，进而根据生产线各工序的实际运行状况，动态调配人员，使各工序各工序的实际运行状况，动态调配人员，使各工序间的效率保持一致，从而避免工序等待而带来时间间的效率保持一致，从而避免工序等待而带来时间损失。损失。2023/7/31广东工业大学管理学院374.5.5 手工作2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院382023/7/31广东工业大学管理学院382024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院391、生产线加工方式、生产线加工方式在生产线加工方式下，每道工序安排在生产线加工方式下，每道工序安排5人一起生产，人一起生产，4道工序共道工序共20人；再设完成相同工序中，不同个体员工人；再设完成相同工序中，不同个体员工的工作效率相等，按平行流转方式计算加工周期，设的工作效率相等，按平行流转方式计算加工周期，设Pi为参与工序为参与工序i工作的人数，工作的人数，N为产品批量，则：为产品批量，则：2023/7/31广东工业大学管理学院391、生产线加工方式2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院402、小组集中加工方式、小组集中加工方式在小组集中加工方式下，在小组集中加工方式下，20人同时从第一道工序开人同时从第一道工序开始，顺序加工到最后一道工序。设始，顺序加工到最后一道工序。设P为参与工作的人数，为参与工作的人数，则产品批的加工周期计算如下：则产品批的加工周期计算如下：可见，小组集中加工方式的加工周期比平行流转方式可见，小组集中加工方式的加工周期比平行流转方式的加工周期短。原因是小组集中加工方式避免了由工序之的加工周期短。原因是小组集中加工方式避免了由工序之间速度差导致的工人等待，使工人工时得到了最大的利用。间速度差导致的工人等待，使工人工时得到了最大的利用。2023/7/31广东工业大学管理学院402、小组集中加工方2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院413、流水线同期化方式、流水线同期化方式在流水线同期化方式下，通过合理调配各工序人数，或在流水线同期化方式下，通过合理调配各工序人数，或根据各工序运行状况进行动态平衡，以达到工序完全同期化根据各工序运行状况进行动态平衡，以达到工序完全同期化的要求，从而避免人员工时的浪费。满足工序同期化要求的的要求，从而避免人员工时的浪费。满足工序同期化要求的条件下，相当于各工序的单件时间相等，如图条件下，相当于各工序的单件时间相等，如图4-15：图图4-15 工序同期化后的生产线等效于各工序单件加工时间相等工序同期化后的生产线等效于各工序单件加工时间相等2023/7/31广东工业大学管理学院413、流水线同期化方2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院42工序平均单件工时：各工序人数等效于工人总数在各工序间平均配置：总加工周期计算公式如下：可见，当各工序速度保持基本一致时，工序等待时间损失达到最小，产品批的加工周期接近最短。上述组织模式均不考虑工人的学习率，即工序单件工时与工人操作重复次数无关。2023/7/31广东工业大学管理学院42工序平均单件工时：2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院434.5.6 考虑员工学习率的产品批流转方式考虑员工学习率的产品批流转方式 在手工作业系统中，随着工人执行相同操作的重复次数增加，其在手工作业系统中，随着工人执行相同操作的重复次数增加，其熟练程度将逐步提高，工作效率也将得到提升。在考虑工人学习率的熟练程度将逐步提高，工作效率也将得到提升。在考虑工人学习率的确条件下，我们重新分析流转方式与加工周期的关系。确条件下，我们重新分析流转方式与加工周期的关系。例例4-4：产品批量为：产品批量为1000件，需经件，需经5道工序加工，生产线工人数道工序加工，生产线工人数共共5人，具体资料如表人，具体资料如表4-2所示。试分析在考虑工人学习率的条所示。试分析在考虑工人学习率的条件下，流转方式与加工周期的关系：件下，流转方式与加工周期的关系：工 序T1T2T3T4T5单件工时tj(min/人.件)35453批量n/(件)10002023/7/31广东工业大学管理学院434.5.6 考虑员2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院444.5.6 考虑员工学习率的产品批流转方式考虑员工学习率的产品批流转方式1.工人学习率与工序单件工时的关系工人学习率与工序单件工时的关系根据工人学习率原理，操作重复次数越多，工人熟练程度越高，完成单件产品所需工时就越短。产品单件工时与工人操作重复次数的关系如下：2023/7/31广东工业大学管理学院444.5.6 考虑员2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院454.5.6 考虑员工学习率的产品批流转方式考虑员工学习率的产品批流转方式 图图4-16.单件工时与操作重复次数的关系单件工时与操作重复次数的关系2023/7/31广东工业大学管理学院454.5.6 考虑员2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院464.5.6 考虑员工学习率的产品批流转方式考虑员工学习率的产品批流转方式2.小组集中加工方式下的加工周期小组集中加工方式下的加工周期每个工人在每个工序上的操作重复次数均为n/p，设不同工人的学习率均相等，可建立产品批加工周期计算公式：2023/7/31广东工业大学管理学院464.5.6 考虑员2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院474.5.6 考虑员工学习率的产品批流转方式考虑员工学习率的产品批流转方式2.小组集中加工方式下的加工周期小组集中加工方式下的加工周期代入数据，计算小组加工-顺序流转下该产品批的加工周期为：不考虑工人学习效应，小组加工不考虑工人学习效应，小组加工-顺序流转下该产品批的加工周期顺序流转下该产品批的加工周期T T的计算公式为：的计算公式为：2023/7/31广东工业大学管理学院474.5.6 考虑员2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院484.5.6 考虑员工学习率的产品批流转方式考虑员工学习率的产品批流转方式3、按生产线流程加工、按生产线流程加工-平行流转方式的加工周期平行流转方式的加工周期 把小组工人分配到各工序，组成一条生产线。设各工序分别配备1名工人，即每个工人固定一道工序的工作，此时，工人在工序上的操作重复次数为n次。参考平行流转下的加工周期计算公式，可建立生产线模式-平行流转方式下的加工周期计算公式：式中：第一项为单件工时最大工序之前的各工序第一件单件工时之和；第二式中：第一项为单件工时最大工序之前的各工序第一件单件工时之和；第二项为产品批在单件工时最大工序上扣除第一件时间后的加工时间；第三项为项为产品批在单件工时最大工序上扣除第一件时间后的加工时间；第三项为单件工时最大工序的各后续工序的最后一件产品加工时间之和。单件工时最大工序的各后续工序的最后一件产品加工时间之和。k k为单件工时最大的工序号，当该工序为生产线末工序时，式中第三项为为单件工时最大的工序号，当该工序为生产线末工序时，式中第三项为0 0；2023/7/31广东工业大学管理学院484.5.6 考虑员2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院494.5.6 考虑员工学习率的产品批流转方式考虑员工学习率的产品批流转方式3、按生产线流程加工、按生产线流程加工-平行流转方式的加工周期平行流转方式的加工周期代入数据代入数据：不考虑工人学习效应的加工周期：不考虑工人学习效应的加工周期：2023/7/31广东工业大学管理学院494.5.6 考虑员2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院50 生产线各工序分别配备1人，产品按平行-顺序移动，工人操作重复次数仍为次，计算产品批的加工周期，参考平行顺序流转下的加工周期公式，可建立生产线模式-平行顺序移动方式下产品批的加工周期计算式：4.按生产线流程加工平行按生产线流程加工平行-顺序流转方式的加工周期顺序流转方式的加工周期 式中第一项为该产品批按生产线式中第一项为该产品批按生产线-顺序移动方式下的加工周期；第二顺序移动方式下的加工周期；第二项为前后工序两两相比，前工序工时较短时的前工序重叠工时；第三项项为前后工序两两相比，前工序工时较短时的前工序重叠工时；第三项为后工序工时较短时的后工序重叠工时。为后工序工时较短时的后工序重叠工时。2023/7/31广东工业大学管理学院50 生产线各工序分2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院51不考虑学习率的加工周期为：不考虑学习率的加工周期为：代入数据4.按生产线流程加工平行按生产线流程加工平行-顺序流转方式的加工周期顺序流转方式的加工周期代入数据：代入数据：2023/7/31广东工业大学管理学院51不考虑学习率的加工2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院524.5.6 考虑员工学习率的产品批流转方式考虑员工学习率的产品批流转方式5.三种模式下的学习效应分析三种模式下的学习效应分析 考虑工人学习率时的加工周期比较：三种组织模式考虑工人学习率时的加工周期比较：三种组织模式的加工周期分别为：的加工周期分别为：3273min，3812min，4570min。结。结果可见，尽管后两种组织模式下工人具有小组模式果可见，尽管后两种组织模式下工人具有小组模式5倍倍的操作重复次数，但由于工序等待时间损失大于由学习的操作重复次数，但由于工序等待时间损失大于由学习率节省的时间，因而产品批的加工周期较长。率节省的时间，因而产品批的加工周期较长。2023/7/31广东工业大学管理学院524.5.6 考虑员2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院534.5.6 考虑员工学习率的产品批流转方式考虑员工学习率的产品批流转方式5.三种模式下的学习效应分析三种模式下的学习效应分析设学习效应为k，则T Tx x=考虑学习率下的产品批加工周期；考虑学习率下的产品批加工周期；T=不考虑学习率下的产品批加工周期；不考虑学习率下的产品批加工周期；那么小组集中加工方式、生产线流程加工那么小组集中加工方式、生产线流程加工-平行流转方式、生产线流程加工平行流转方式、生产线流程加工-平行平行-顺序流转方式等三种流转方式下的学习效应分别计算如下：顺序流转方式等三种流转方式下的学习效应分别计算如下：k k1 1=(4000-3272)/4000=18.2%=18.2%；k2=(5015-3812)/5015=0.24%=0.24%；k3=(6014-4570)/6014=24%=24%；可见，小组集中加工方式由于工人操作重复性较小，因而学习效应较低；而可见，小组集中加工方式由于工人操作重复性较小，因而学习效应较低；而生产线平行和平行生产线平行和平行-顺序流转方式由于操作重复性大，因而学习效应也较高。顺序流转方式由于操作重复性大，因而学习效应也较高。2023/7/31广东工业大学管理学院534.5.6 考虑员2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院54从上述分析和计算结果可见，影响产品批加工周期的要素主要有：工人学习率、生产组织模式、工序之间的单件工时差异、产品批量等因素，其中产品流转方式是决策变量。在工序单件工时一定条件下，主要的影响因素是学习率，以下对决策变量进行敏感性分析。6.产品流转方式决策影响因素及敏感性分析产品流转方式决策影响因素及敏感性分析（1）产品流转方式对学习率的敏感性分析。产品流转方式对学习率的敏感性分析。应用例4-4数据:a=3，m=5,n=1000，改变学习率b值，其余参数不变，用MATH CAD计算并画出本文分析的三种组织方式的加工周期曲线，如图4-17所示。图图4-17 4-17 产品批加工周期与学习率的关系曲线产品批加工周期与学习率的关系曲线加工周期/min学习率图图4-14中：中：F(b)为生产线为生产线模式平行模式平行-顺序流转的加顺序流转的加工周期曲线；工周期曲线；U(b)为小为小组集中方式的加工周期组集中方式的加工周期曲线；曲线；W(b)为生产线为生产线-平平行流转方式的加工周期行流转方式的加工周期曲线曲线2023/7/31广东工业大学管理学院54从上述分析和计2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院556.产品流转方式决策影响因素及敏感性分析产品流转方式决策影响因素及敏感性分析由计算结果和图可见，曲由计算结果和图可见，曲线线W(b)W(b)和和U(b)U(b)相交于一点，相交于一点，该点对应的学习率值为该点对应的学习率值为0.85350.8535，当工人学习率值小，当工人学习率值小于于0.85350.8535时，生产线时，生产线-平性平性流转较优；当学习率值大于流转较优；当学习率值大于0.85350.8535时，小组集中加工方时，小组集中加工方式较优；式较优；曲线曲线F(b)F(b)和和U(b)U(b)也交于一点，但也交于一点，但F(b)F(b)曲线上曲线上各点的加工周期均不如各点的加工周期均不如W(b),W(b),因因而不可能较优。而不可能较优。图图4-17 4-17 产品批加工周期与学习率的关系曲线产品批加工周期与学习率的关系曲线加工周期/min学习率4.5.6 考虑员工学习率的产品批流转方式考虑员工学习率的产品批流转方式2023/7/31广东工业大学管理学院556.产品流转方2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院564.5.6 考虑员工学习率的产品批流转方式考虑员工学习率的产品批流转方式6.产品流转方式决策影响因素及敏感性分析产品流转方式决策影响因素及敏感性分析（2 2）产品流转方式决策对工序时间差的敏感性分析）产品流转方式决策对工序时间差的敏感性分析 分别设最大工序时间为分别设最大工序时间为t tmaxmax=6min=6min（时间差扩大）和（时间差扩大）和 t tmaxmax=4.5min4.5min（时间差缩小），其他参数不变，用（时间差缩小），其他参数不变，用MATH CADMATH CAD软件计算并软件计算并画出三种组织方式加工周期曲线，如图画出三种组织方式加工周期曲线，如图4-184-18和图和图4-194-19所示。所示。图图4-18.t tmaxmax=6=6时时的加工周期曲线时时的加工周期曲线 图图4-19.4-19.t tmaxmax=4.54.5时的加工周期曲线时的加工周期曲线2023/7/31广东工业大学管理学院564.5.6 考虑员2024/8/5广东工业大学管理学院广东工业大学管理学院576.产品流转方式决策影响因素及敏感性分析产品流转方式决策影响因素及敏感性分析计算结果可见，当最大工序时间计算结果可见，当最大工序时间tmax=6tmax=6时，时，曲线曲线U(n)U(n)和和W(n)W(n)在在b=0.7767b=0.7767处相交，处相交，U(n)=W(n)=1599U(n)=W(n)=1599；而当最大工序时间；而当最大工序时间tmax=4.5tmax=4.5时，曲线时，曲线U(n)U(n)和和W(n)W(n)在在b=8865b=8865处相交，处相交，U(n)=W(n)=2381U(n)=W(n)=2381。表明：工。表明：工序时间差较大时，小组作业模式更有利；而工序时间差较小时，生序时间差较大时，小组作业模式更有利；而工序时间差较小时，生产线模式产线模式-平行移动更有利。平行移动更有利。4.5.6 考虑员工学习率的产品批流转方式考虑员工学习率的产品批流转方式图图4-18.t tmaxmax=6=6时时的加工周期曲线时时的加工周期曲线 图图4-19.4-19.t tmaxmax=4.54.5时的加工周期曲线时的加工周期曲线2023/7/31广东工业大学管理学院576.产品流转方