生产与运作管理7

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,生产运作管理,工艺选择与设施布置,Chapter 7,1,学习目标,学习本章以后，你将能：,了解或描述：,常见的几种工艺类型,工艺选择的关键问题,设施布置的基本类型,产品原则布置的设计与工艺原则布置的设计的方法及其优缺点,能够进行一些简单的工艺原则布置设计,2,丰田的全球车身流水线,全球车身生产线,一个标准化的金属加工系统,新生产线的投资要比它所取代的那条节省,50%,在新生产线上生产一种不同的轿车，成本降低,70%,空间只有旧生产线所需场地空间的一半,同一车间可以生产,8,种车型，增强了灵活性,新制造体系大大节省制造多种车型的成本,思考,传统的汽车制造业属于哪种生产类型？,丰田的全球车身生产线与传统的汽车制造工艺有何区别之处？,在丰田的车间布置中，有什么是值得我们学习的？,3,工艺选择,企业选择何种生产工序的战略决策,工艺类型,工艺专门化,批量加工,重复性加工,连续性加工,项目方式,了解每种类型的特征、优缺点以及对工人、设备的要求,4,工艺选择continued,工艺选择的关键问题,产品和服务需求的性质,与市场需求相适应,自动化程度,优点：,完全一致的生产和服务,排除了人性化的情绪问题,减少了变动成本,缺点：,成本较高,不易轻易改变,在一定程度上对工人的心理和生产率产生负面影响,5,工艺选择continued,工艺选择的关键问题,自动化程度,分类,固定型,可编程型,柔性型,制造单元,柔性制造系统,(FMS),了解不同自动化类型的特征及优缺点,6,工艺选择continued,工艺选择工具,产品,工艺矩阵 （,Product-Process Matrix, PPM,）,1979,年，由海斯（,Robert H. Hayes,）、惠尔莱特（,Steven C. Wheelwright,）提出,解释,二维矩阵,横坐标：产品结构与产品生命周期，沿箭头方向从左向右表示从导入期到成长期到成熟期再到衰退,纵坐标：工艺结构与工艺生命周期，沿箭头方向从上向下表示工艺生命周期的发展,沿着,PPM,矩阵对角线选择和配置生产运作工艺，可以达到最优的水平,也有的企业适当采用偏离对角线的选择策略，出奇制胜,7,工艺选择continued,工艺选择工具,产品,工艺矩阵,工艺结构,/,工艺生命周期,产品结构,/,产品生命周期,高柔性,低效率,高单位成本,低柔性,高效率,低单位成本,工艺,专门化,批量,加工,重复性,加工,连续性,加工,客户化,（单件）,多品种,（中小批量）,主要产品,（中等批量）,标准化,（大批量）,工具模具厂,/,美容院,报纸印刷,/,讲座,传统的计算,机生产,/,快餐,炼钢厂,/,家庭供水,不可行,不可行,8,设施布置,设施布置的基本形式,根据工作流程布置,产品原则布置（,Product-oriented Layout,）,工艺原则布置（,Process-oriented Layout,）,定位布置（,Fixed-position Layout,）,混合布置（,Mixed Layout,）,根据生产系统功能布置,仓储布置,零售布置,办公室布置,9,设施布置continued,产品原则布置（,Product-oriented Layout,）,一种根据产品制造的步骤来安排设备或工作过程的方式,适用于标准化极高的产品或者服务,典型实例是生产线或装配线,关键问题是生产线的平衡,工作流程,原材料或顾客,制成品,工作地,1,工作地,2,工作地,3,10,设施布置continued,产品原则布置（,Product-oriented Layout,）,优点,产量高，单位成本低,增强了工人操作的熟练程度，减少了培训成本,简化了物料运输,人力和设备得到充分利用,缺点,工人缺少发展机会，容易导致厌倦情绪的产生,设备和工人对变化的适应能力较差，柔性较差,某个工人或者某个环节出现问题，将会影响整个生产系统,系统需要具备迅速修复的能力和备用件库存，增加了一定的成本,11,设施布置continued,产品原则布置（,Product-oriented Layout,）,U,型生产线提高柔性,物料流,物料流,不好，操作者被分开，没有机会进行交流！一般美国工厂采用配件流水线,好，可交流，或增减操作人员，经训练的人几乎可自动平衡不同生产速度,不好，操作者被围起来，没机会与第一个操作者一起工作以增加产量,物料,好，操作者可互相帮助，可与第三个人一起工作以提高产量,不好，直线形很难平衡,好，,U,形生产线的一个特点就是操作者容易进入，,5,个操作者可减为,4,个,12,设施布置continued,工艺原则布置（,Process-oriented Layout,）,将相似的设备或功能集中放在同一个部门，使其相对位置达到最优,最优的布置：将彼此之间物流量较大的部门相邻布置，以减少物料的搬运费用,关键：如何安排好工作部门之间的相对位置,13,设施布置continued,Bank, 1995 Corel Corp.,Machine Shop, 1995 Corel Corp.,Hospital, 1995 Corel Corp.,14,设施布置continued,工艺原则布置（,Process-oriented Layout,）,优点,个别设备出了故障或个别工人缺席对整个生产系统的影响较小,上下工序之间的相互依赖性较小,设备维修费用较低，投资于备用件上的成本也较低,缺点,如果批量加工，在制品库存量会很大,要经常进行工艺路线选择及进度安排,设备利用率低,加工的多样性要求频繁地调整设备，造成工作流的不连续性，形成间歇加工,物料传输慢，效率低，单位运输成本较高,15,设施布置continued,定位布置（,Fixed-position Layout,）,生产设备需要移到要加工的产品处，而不是产品移到设备处,广泛应用于耕种、消防、筑路、建筑、钻探石油、医院中的手术室等方面,混合布置（,Mixed Layout,）,企业同时存在两种或两种以上形式的布置,医院,科室按照工艺原则布置,手术室按照定位布置设置,16,设施布置continued,仓储布置,在仓库中安排物资的存放,原则：最大限度地利用仓储空间，以最低成本保管、处理物资,要考虑的因素：订货次数、物品间的相关性、走道的数量和宽度等,17,设施布置continued,零售布置,原则：使单位面积的净收益达到最大，同时，为顾客提供最便捷的、最赏心悦目的店铺布局,办公室布置,趋势：开放式，为员工提供了更多的交流和团队合作的机会和空间,18,生产线的平衡,决定如何将工作分配到工作地的一过程,目标：使分配到各个工作地的作业所需要的时间大致相等，从而使生产线上各活动同步进行，实现工人和设备的最大利用,可能遇到的困难,设备问题,基本作业的时间差异不能通过分配作业组而解决,生产或装配所要求的技术顺序，对理想的分配有约束力,19,生产线的平衡continued,工作地数量的确定,节拍,各工作地完成分配给它的作业直到工作地可以往下进行所容许的最长时间,产出能力,=OT/CT,式中,OT,每天运转时间；,CT,节拍,可能最小的节拍：等于最长的那个作业时间,可能最大的节拍：等于各工作时间之和,生产线节拍的确定取决于使用几个工作地,20,生产线的平衡continued,工作地数量的确定,节拍,可能最小节拍和可能最大节拍的作用,确定生产线产量范围,帮助调整计划期产量,CT=OT/,D,式中,D,计划期的产量,如果计划期产量已定，而计算出来的节拍没有处于最大和最小节拍之间，那么就必须对计划期的产量做出修改,21,生产线的平衡continued,工作地数量的确定,工作地数量的计算,工作地数的理论最小值,N,min=,t,/CT,式中,N,min,工作地数的理论最小值；,t,各作业时间之和,22,生产线的平衡continued,作业分配的启发式算法,作业顺序图的概念,a,b,c,d,0.1,分钟,1.0,分钟,0.4,分钟,0.5,分钟,这个作业顺序图表明，作业,b,开始的前提是,a,已完成；而,d,要开始，前提是,b,和,c,都已经完成,23,生产线的平衡continued,作业分配的启发式算法,先分配后续作业数最多的作业的原则,各工作地最初的“剩余时间”等于节拍,先行作业已经被分配完、作业时间不超过该工作地的剩余时间的作业才够资格被分配,如果出现多个作业的后续作业数一样多的情况时，首先分配所需时间最长的作业,24,生产线的平衡continued,作业分配的启发式算法,先分配后续作业数最多的作业 算例,a,b,c,d,0.2,分钟,1.0,分钟,0.5,分钟,0.4,分钟,将图中的作业分配到三个工作地。已知节拍为,1.0,分钟。,e,0.2,分钟,25,生产线的平衡continued,解答,作业分配分析表,26,生产线的平衡continued,生产线平衡的一些相关因素及指导原则,作业分配的一般程序,确定节拍，求出所需最小工作地数,从第一个工作地开始，按顺序给工作地分配作业，一直分配到所有作业都已被分配,作业分配的效率测量,生产线闲置时间百分比,=,每节拍内的闲置时间,/,（,N,实际,节拍）,100%,生产线的效率,100%,生产线闲置时间百分比,27,生产线的平衡continued,生产线平衡的一些相关因素及指导原则,产量问题,运用各种方法解决问题,制约因素 ：技术约束、人力因素、设备约束、空间约束、产量约束,促进生产线平衡的其他一些方法,培养多面手,设计混合型生产线,28,对工艺原则布置的设计,布置方法,从至表法（单行布置法）,部门内部工作地成单行排列，且工作地之间往来密切程度的关系能定量表示时使用,零件的综合往来路线图,初始零件从至表,最终零件从至表,从至数代表工作地之间的流量的大小,数据距对角线的格数是工作地之间的距离单位数,L,零件总的移动距离 ；,i,两个工作地之间的距离；,j,这两个工作地的从至数,29,对工艺原则布置的设计,continued,算例,已知某厂有,6,个部门，部门之间的初始物流流量如表所示，做出修改后的最终零件从至表,i=2,i=1,30,对工艺原则布置的设计,continued,解答,修改后的从至表,31,对工艺原则布置的设计,continued,解答,布置改进前后的零件总移动距离,32,对工艺原则布置的设计,continued,布置方法,双行布置法,当部门内部成双行布置时，采用双行布置法,具体方法,根据从至表，整理出零件移动次数的排序表，从大到小排列,根据排列作出调整，把移动次数多的相关工作地相邻安排，直至把全部工作地安排完为止,几个概念,相邻从至线：处于相邻位置的工作地之间的从至线,超邻从至线：处于不相邻位置的工作地之间的从至线,33,对工艺原则布置的设计,continued,布置方法,双行布置法,几个概念,极限标准：当追求总移动距离为最短时，就要使所有有流量往来关系的工作地处于相邻位置，这时，总移动距离为最短，此时的总距离称为极限标准。,超极限标准数：即方案的总移动距离与极限标准之间的差额,式中,x,i j,i,j,两个工作地之间的距离；,y,i j,i,j,两个工作地之间的从至数,34,对工艺原则布置的设计,continued,算例,根据上例的从至表，做双行布置,零件移动次数排序表,35,对工艺原则布置的设计,continued,解答,相邻从至线：,10,条；,超邻从至线：,1,条；,=(2,1),1=1,36,对工艺原则布置的设计,continued,布置方法,计算机分析,计算机辅助设施布置技术（,CRAFT,）,利用搜寻技术，调整部门之间的位置，以使总物料运输成本为最低,结合实际情况，对计算机分析出来的结果作一定的调整,37,对工艺原则布置的设计,continued,布置方法,计算机辅助设施布置技术运算原理,从第,1,行第,1,列开始循环，计算两两交换工件地位置后的运输费用之差，并将此数据保存。在全部计算完以后，取运输费用降低最多的方案并将所对应的两个工件地交换位置，作为第一次改进后的方案,重复上述步骤，直到运输费用不再降低为至,几点说明,不能确保得到最优方案，它的最优方案依赖于初始状态,最好提出几种不同的初始方案，以得到不同的结果，从而得到较理想的方案,最多能解决,40,个部门的布置问题，迭代不到,10,次就可以得到最终结果,是用来解决两维的平面布置问题,38,小结,常见的工艺类型：工艺专门化、批量加工、重复性加工、连续性加工,工艺选择的基本原理,产品,工艺矩阵,设施布置的方法：,产品原则布置、工艺原则布置、定位布置及混合布置,仓储布置、零售布置以及办公室布置,生产线平衡,从至法和双行布置法,本章学习了：,39,