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1、第三讲， 生产与作业系统的配置,张志英 工业工程与管理系 上海交通大学 2006年11月,2019/9/6,主讲：张志英,第 2 页,主要内容,生产能力决策 选址决策 设备管理 流水线的组织和平面布置,2019/9/6,主讲：张志英,第 3 页,生产能力决策,定义：一定时间内企业所能生产一定种类和一定质量的产品或服务的最大数量。 制造企业 一定的时间通常是一年 生产能力取决于固定资产及其技术组织条件 服务企业 一定的时间是指天或一个轮班 取决于设施、设备、人力,2019/9/6,主讲：张志英,第 4 页,生产能力与生产规模,生产能力决定生产规模 炼铁厂高炉容积 生铁产量 处于经营场所的商场，营
2、业面积决定销售额 旅馆客房数量决定接待能力 餐厅营业面积，影响营业额和服务质量,2019/9/6,主讲：张志英,第 5 页,企业生产成本,如何降低成本？(中西方观点差异) 节约原材料和费用？ 提高生产能力利用率？,2019/9/6,主讲：张志英,第 6 页,生产能力,提高生产效率,提高生产能 力利用率,降低费用和 劳动力支出,2019/9/6,主讲：张志英,第 7 页,生产能力决策,市场需求决定能力 预测需求（长期的需求、前瞻性的需求） 例子 94、95年空调企业 丰田摩托生产 1958年，送货的轻型摩托车生产 新工厂月产30,000量，是当时市场需求能力的10倍，进军美国,2019/9/6,
3、主讲：张志英,第 8 页,规模经济性,规模经济性：单位成本或单位产出的成本随规模增大而下降的性质。 如何确定规模才能取得最大的经济性？（不同行业有不同的规模经济指标） 经验曲线法：单位产品成本随产量单位（规模单位）的增大而呈下降趋势的特征。 学习曲线法：单位产品成本随操作工人重复生产该种产品的次数增加而下降的趋势。（针对手工操作）,2019/9/6,主讲：张志英,第 9 页,经验曲线法(Experience Curve),2019/9/6,主讲：张志英,第 10 页,经验曲线公式,y(x) : 产量为x时的单位产品成本； x-产量,经验曲线百分率，描述成本随产量下降的幅度,工人的熟练程度,20
4、19/9/6,主讲：张志英,第 11 页,经验曲线公式,2019/9/6,主讲：张志英,第 12 页,经验曲线法(Experience Curve),EC可以刻画 规模增大 生产成本下降 工人熟练 生产成本下降 百分率越高，规模变化对单位成本的影响越小。,2019/9/6,主讲：张志英,第 13 页,经验曲线的对数形式,指数形式,对数形式,2019/9/6,主讲：张志英,第 14 页,经验曲线的对数形式,2019/9/6,主讲：张志英,第 15 页,例子：核发电厂的规模经济性,在美国，发电行业规模经济性,y: 美元/千瓦 K:常数 R：规模 A：规模指数：通过规模-成本数据的曲线拟合来确定。,
5、2019/9/6,主讲：张志英,第 16 页,例子：核发电厂的规模经济性(Contd),规模与利用系数有关 利用系数,规模大容易导致利用系数下降，如图,2019/9/6,主讲：张志英,第 17 页,例子：核发电厂的规模经济性(Contd),综合考虑,2019/9/6,主讲：张志英,第 18 页,生产能力决策的几种观点,除了规模经济性外，其它因素仍需考虑 W.斯金纳认为， 聚焦工厂 有效管理 生产能力超过预测水平（柔性）,2019/9/6,主讲：张志英,第 19 页,决策树法,建厂的三种考虑 方案一：建大厂，投资2500万元，销路好，每年获利1100万元，不好亏损100万元，服务期限10年 方案
6、二：建小厂，投资1300万元，销路好，每年获利400万元，不好时，仍可获利300万元，服务期限10年 方案三：先建小厂，1年后销路好再扩建，追加1600万元，服务期限9年，每年获利950元,生产能力决策方法：探索式决策过程,2019/9/6,主讲：张志英,第 20 页,2019/9/6,主讲：张志英,第 21 页,决策树法,i: 根据银行贷款利息率和投资风险率综合确定的折现率,2019/9/6,主讲：张志英,第 22 页,方案一的NPV,建厂需要一年,成功的概率,2019/9/6,主讲：张志英,第 23 页,方案二的NPV,2019/9/6,主讲：张志英,第 24 页,方案三的NPV,2019
7、/9/6,主讲：张志英,第 25 页,决策树法(Contd),综合比较应该选方案三,2019/9/6,主讲：张志英,第 26 页,选址决策,产品销售条件：方便购物或订货 提供服务条件：方便享受服务 交通条件：便于运输、及时送货等 劳动力条件 资源供给条件 基础设施条件 地价和税收条件 环境保护法规 政治和文化条件 扩展条件,影响因素,工业企业（企业的产品特点） 商业企业 服务业（饭店、银行、学校）,2019/9/6,主讲：张志英,第 27 页,加权评分法,影响因素等级：把有关的影响因素列成一个清单，并对每一因素规定统一的度量等级标度。 确定每一影响因素的权数 分别对每一个影响因素确定每个候选方
8、案的标度等级和分数。 将每个候选方案在每种影响因素下的分数，乘以该影响因素的权数，然后汇总起来，得到每个候选方案的总得分 选择总分最高的候选方案为最佳方案,2019/9/6,主讲：张志英,第 28 页,加权评分法,2019/9/6,主讲：张志英,第 29 页,线性规划法,例 多点布局问题 东风制氧公司在某市建有A，B，C三个制氧厂，分别向10个单位供氧，相关生产能力以及运费见下表。 问怎样安排运输，在满足用户要求的同时使得费用最少？,2019/9/6,主讲：张志英,第 32 页,线性规划模型,设备布置,类型及原则 工艺布置 产品布置 定位布置,研究在生产场所或工作场所，如何合理地布置各种设备和
9、设施，使得物流和业务流能够以尽可能短的时间通过系统，缩短运输距离，减少在制品存放，提高生产效率和服务效率。,2019/9/6,主讲：张志英,第 34 页,工艺布置,医院 依据是专业化分工原则：同一类型的设备和同工种的操作人员集中在一起。 优点： 有利于提高操作人员的专业技能 提高设备利用率 适应面广 缺点： 在制品，运输时间长，交流频繁,2019/9/6,主讲：张志英,第 35 页,产品布置,汽车、食品加工、家用电器、玩具等 对象专业化：按照某种产品或零件，或者是某种业务的加工顺序来排列有关的设备和加工中心。 市场需求量大、重复性生产和标准化的产品 优点： 减少在制品、交流少、运输距离短 缺点
10、： 可靠性低 柔性差（适应性）,2019/9/6,主讲：张志英,第 36 页,定位布置,飞机或造船 优点： 加工对象移动较少，节省费用 工序易于设计 易于管理 缺点： 不适应于大批量生产 不易于用科学的管理方法,2019/9/6,主讲：张志英,第 37 页,活动相关图法,调查或估计各功能部门或功能区之间的流量 绘制活动相关图（反映紧密程度和原因） 活动相关图：反映各种活动或功能部门之间相互关系及其紧密程度的矩阵图表，字符表示相关的紧密程度，数字表示紧密程度的原因。 采用关系图法进行平面布置,2019/9/6,主讲：张志英,第 38 页,例：社区诊所的平面布置,2019/9/6,主讲：张志英,第
11、 39 页,相关程度分类,相关程度分类,2019/9/6,主讲：张志英,第 40 页,相关程度原因及代码,2019/9/6,主讲：张志英,第 41 页,关系卡,1。确定各功能部门的相对位置，建立关系卡 ,然后，选出“A”关系数量最多的样板。然后，取一块与已选用的样板有一个A 关系，而与其他样板A关系最多。,2019/9/6,主讲：张志英,第 42 页,排列方案,2。把各部门的具体面积反映到具体位置图中，然后结合实际的建筑物平面图进行布置,2019/9/6,主讲：张志英,第 43 页,实际排列,3。结合实际的建筑物平面图进行布置,2019/9/6,主讲：张志英,第 44 页,从至表法（From-
12、To Table）,定义：从至表法是一种根据零件或作业在各种设备或工作中心之间移动的次数，合理地安排设备布置方案尝试法 主要用于车间内的设备布置或是工作场所的设备布置,2019/9/6,主讲：张志英,第 45 页,机械加工的设备布置,工艺表（见P81）,2019/9/6,主讲：张志英,第 46 页,初始至从表,初始零件至从表 根据零件的工艺路线图编制零件从至表。 从至表：零件从一个工作中心（设备）至另一个工作中心（设备）移动次数的汇总表。 按工作中心数n 作的一个n*n矩阵 直列为起始的工序，横行为终至的工序 对角线的右上方表示按箭头方向前进的移动次数 对角线的左下方表示按箭头方向后退的移动次
13、数 分析和改进初始的零件从至表，获得满意的布置方案,2019/9/6,主讲：张志英,第 47 页,修改后的至从表,改进后的初始零件至从表 使从至数最大的设备排列在越靠近对角线位置上。,2019/9/6,主讲：张志英,第 48 页,至从表,移动总距离计算 编号i的斜线穿过的从至数j,2019/9/6,主讲：张志英,第 49 页,流水线的组织和平面布置,基本特征 固定生产一种或少数几种产品，生产过程是连续重复进行的，最大限度地减少了制品的等候时间和设备的加工间歇时间 工作中心专业化程度高 节拍：流水线上相继出产两件相同产品之间的时间间隔 生产能力是平衡的 工艺过程是封闭的：连续性、平行性、比例性、
14、节奏性高，,工序的单件工作时间,工作中心数,2019/9/6,主讲：张志英,第 50 页,流水线分类,固定和移动（产品） 固定：生产对象固定，工人按顺序流动，船舶的装配（虚拟流水线） 移动：生产对象移动，工人、设备不懂，如汽车装配线 单一对象和多对象 单一对象：只生产一种产品，适于大量生产 多对象：生产两种或以上产品。可变流水线和混流生产线 连续和间断 连续：生产过程完全连续 间断：生产对象在各工序之间出现停放等待 强制性节拍和自由节拍（工作中心之间）（设安全在制品库存） 无专用运输和有专有运输（有无运输设备） 手工、机械、自动化（机械化程度）,2019/9/6,主讲：张志英,第 51 页,固
15、定和移动（产品）,固定，例如船等重型设备 移动，汽车、电视机的装配,2019/9/6,主讲：张志英,第 52 页,单一对象和多对象,多产品 可变流水线（成批轮番） 混合流水线（物料的组织和配送）,2019/9/6,主讲：张志英,第 53 页,连续和间断,生产过程中间是否有停顿？ 生产能力不均衡,2019/9/6,主讲：张志英,第 54 页,强制性节拍和自由节拍,工作中心的时间可以调节与否 设备控制？操作者自行控制？,2019/9/6,主讲：张志英,第 55 页,装配线的平衡问题,给定流水线节拍，求出使装配线所需的工作中心数量或人工数量最少 给定工作中心数量，求流水线节拍最小的配置 使各工作中心
16、的单件作业时间尽可能等于节拍或节拍的倍数，使每个工作中心或工人的作业空闲时间最少,2019/9/6,主讲：张志英,第 56 页,装配线的几个基本概念,N，工作中心数量 C，节拍，工作中心的最大允许作业时间 ti 第i个作业的时间,2019/9/6,主讲：张志英,第 57 页,装配线的基本平衡方法,细分：将整个任务细分为许多小工序 合并：将相邻的小工序合并成大工序，使大工序的单件作业时间接近于节拍或节拍的倍数。,2019/9/6,主讲：张志英,第 58 页,装配平衡的基本步骤（一）,确定装配线的节拍,某产品装配线计划日产量为150件，采用两班生产（8hr），每班21分钟的停歇时间，计划不合格率为2%,2019/9/6,主讲：张志英,第 59 页,装配平衡的基本步骤（二）,计算装配线上需要的最少工作站(工作中心)数量,2019/9/6,主讲：张志英,第 60 页,装配平衡的基本步骤（三）,组织工作中心 先后序 每个工作中心时间之和不大于节拍 各工作地的单件工序时间相等或接近节拍 应使工作中心数目尽量少 启发式方法和分枝定界法,2019/9/6,主讲：张志英,第 61 页,
