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1、运营管理运营管理Operations Management授课人 王琛Email： 1第五讲第五讲 工艺选择和设施布置工艺选择和设施布置2学习目的学习目的 明确工艺选择、设施布置与运营能力的关系 明确工艺选择的定义、类型 了解设施布置的原则、类型 解决简单的生产线平衡问题3中国工业历史的记忆 上海大众：从上海大众：从5000到到600000 国内服装生产的模式：汉正街、石狮模式，到虎国内服装生产的模式：汉正街、石狮模式，到虎门模式。门模式。1983年04月11日第一辆桑塔纳轿车组装成功。1984年10月10日在人民大会堂举行上海大众汽车有限公司公司合营合同签字仪式。1984年10月12日李鹏同
2、志和联邦德国总理科尔为上海大众奠基。1985年02月16日国家工商行政管理局向上海大众颁发营业执照，上海大众汽车有限公司成立。1985年03月20日上海大众在上海召开第一次董事会会议，组成第一任执管会，负责公司日常业务。1985年03月21日上海大众汽车有限公司正式成立。4工艺选择、设施布置和运营能力规划工艺选择、设施布置和运营能力规划 运营能力运营能力规划规划工艺工艺选择选择 预测预测 产品和服务产品和服务设计设计 技术变化技术变化 设施和设备设施和设备 布置布置 工作设计工作设计投入投入产出产出设施设施布置布置5一、工艺选择解决什么样的问题之解决什么样的问题之后才能选取适当的方后才能选取适
3、当的方法来进行生产呢？法来进行生产呢？61主要问题主要问题72工艺类型工艺类型8工艺类型例工艺类型例单件生产：单件生产：l对于制造业来说单件生产如：订做鞋、订做服装、船舶、特制设对于制造业来说单件生产如：订做鞋、订做服装、船舶、特制设备等。对于服务业来说如备等。对于服务业来说如1对对1服务：诊疗，汽车修理，建筑设计，服务：诊疗，汽车修理，建筑设计，企业咨询，翻译等。企业咨询，翻译等。批量生产批量生产l批量生产如：金属，机器加工，锻造，服装，家具，瓷器等。在批量生产如：金属，机器加工，锻造，服装，家具，瓷器等。在服务业批量指的是提供标准化服务：旅游团，集体体检等。服务业批量指的是提供标准化服务：
4、旅游团，集体体检等。连续生产连续生产l连续型制造业分为连续型制造业分为 加工装配式连续生产（大量生产）如：电视，加工装配式连续生产（大量生产）如：电视，汽车，电工工具等；汽车，电工工具等； 流程式连续生产如：啤酒，肥料，石油，流程式连续生产如：啤酒，肥料，石油，纸张，水泥等。连续型提供服务如咖啡店，快餐店，洗衣店，银纸张，水泥等。连续型提供服务如咖啡店，快餐店，洗衣店，银行窗口服务，定线定期公汽服务，列车运行等。行窗口服务，定线定期公汽服务，列车运行等。9中国传统服中国传统服饰的生产饰的生产面包烘烤加面包烘烤加工工汽车制造、汽车制造、装配装配标准件产品标准件产品加工加工工艺专业化工艺专业化批量
5、批量重复性重复性连续性连续性10其它其它项目型项目型l项目型制造如：桥梁，堤坝，高速公路等大规模工程。项目型制造如：桥梁，堤坝，高速公路等大规模工程。l项目型服务如：导弹开发，可行性调查等。项目型服务如：导弹开发，可行性调查等。11二、二、 设施布置设施布置一、设施布置的基本概念一、设施布置的基本概念（一）设施布置（一）设施布置l设施布置就是确定各个部门、部门内部各工作设施布置就是确定各个部门、部门内部各工作地、机器设备等的相对空间位置。地、机器设备等的相对空间位置。1213l重要性重要性14（二）设施布置的目标（二）设施布置的目标l1、使企业内部的物流畅通、使企业内部的物流畅通l2、内部人员
6、和外部顾客出入便利、内部人员和外部顾客出入便利l3、提高工作效率、提高工作效率l4、减低运输成本、减低运输成本151 1、产品原则布置、产品原则布置（1）产品原则布置是一种根据产品制造的步）产品原则布置是一种根据产品制造的步骤来安排设备或工作过程的方式；骤来安排设备或工作过程的方式； （2）适用于标准化极高的产品或者服务）适用于标准化极高的产品或者服务 ；（3）典型实例是生产线或装配线；）典型实例是生产线或装配线； （4）关键问题是生产线的平衡。）关键问题是生产线的平衡。二、设施布置的基本形式二、设施布置的基本形式161 1、产品原则布置、产品原则布置1718产品布置原则的优点产品布置原则的优
7、点产量高，单位成本低；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；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；简化了物料运输；人力和设备得到充分利用。人力和设备得到充分利用。产品布置的缺点产品布置的缺点工人缺少发展机会，容易导致厌倦情绪的产生；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；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；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，增加了一定的成本系统需要具备迅速修复的能力和备用件库存
8、，增加了一定的成本 。19钢铁生产过程钢铁生产过程2013245办公室办公室办公室办公室传送带传送带传送带传送带流水生产的现场布置流水生产的现场布置21BCADE3 3 分分分分办公室办公室办公室办公室6 6 分分分分5 5 分分分分2 2 分分分分4 4 分分分分每每每每6 6 6 6分钟分钟分钟分钟生产生产生产生产1 1 1 1件件件件分分 派派 结结 果果 现现 场场 演演 示示22柔性布置柔性布置23生产线外生产线外形的选择形的选择曲线形曲线形(U形、半圆形形、半圆形或蛇形或蛇形)布置的优点：布置的优点：人员配置灵活，人员配置灵活，便于平衡；便于平衡；便于返工；便于返工；便于搬运；便于
9、搬运；通路顺畅；通路顺畅；便于团队协作。便于团队协作。Bad:工人被分开，工人被分开，没有机会交换工作要素。没有机会交换工作要素。Better:工人可交换工作要素；工人可交换工作要素；可增减工人；经培训的工人几可增减工人；经培训的工人几乎可以自己平衡生产进度。乎可以自己平衡生产进度。Bad:没有机会同其他工人合没有机会同其他工人合作，增加产量。作，增加产量。Better:工人可相互工人可相互帮助，便于第三人帮助，便于第三人插手插手Bad:直线形难以平衡。直线形难以平衡。Better: 便于协作与帮助。便于协作与帮助。24l（1）工艺原则布置是将相似的设备或功）工艺原则布置是将相似的设备或功能集
10、中放在同一个部门，使其相对位置达能集中放在同一个部门，使其相对位置达到最优的一种布置。到最优的一种布置。 2 2、工艺原则布置、工艺原则布置25l（2 2）最优的布置）最优的布置l将彼此之间物流量较大的部门相邻布置，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。以减少物料的搬运费用。l（3 3）工艺原则布置的关键问题）工艺原则布置的关键问题l如何安排好工作部门之间的相对位置。如何安排好工作部门之间的相对位置。 26银行银行 1995 Corel Corp.机工车间机工车间 1995 Corel Corp.医院医院 1995 Corel Corp.工艺原则布置举例工艺原则布置举例27
11、电锯和电钻的生产工序图示电锯和电钻的生产工序图示钻孔机钻孔机车床车床研磨机研磨机存储存储电锯零件电锯零件电钻零件电钻零件上漆上漆搬运搬运检查检查装配装配28LLLLLLLLLL车工班车工班LLLLLLLLLLMMMMDDDDDDDDGGGGGGPPAAA发货和收货发货和收货装配装配涂漆班涂漆班车工班车工班磨工班磨工班钻工班钻工班碾磨班碾磨班工工 艺艺 布布 置置 示示 意意 图图29工艺原则布置的优点工艺原则布置的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；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；上下工序之间的相互依赖性较小；设备
12、维修费用较低，投资于备用件上的成本也较低。设备维修费用较低，投资于备用件上的成本也较低。工艺原则布置的缺点工艺原则布置的缺点如果批量加工，在制品库存量会很大；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；要经常进行工艺路线选择及进度安排；设备利用率低；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，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；形成间歇加工；物料传输慢，效率低，单位运输成本较高。物料传输慢，效率低，单位运输成本较高。30产品原则布置的齿轮车间产品原则布置的齿轮车间热处理热处理走走 道道车间门车间门车间门车间门锯锯床
13、床车车 床床滚滚 床床 车车 床床磨床磨床包包装装A齿轮齿轮B齿轮齿轮锯锯床床车床车床滚床滚床车床车床磨床磨床包包装装C齿轮生产线齿轮生产线D齿轮生产线齿轮生产线A齿轮齿轮B齿轮齿轮车间门车间门两种布置类型的比较两种布置类型的比较31 锯床组锯床组包装组包装组 车床组车床组滚齿组滚齿组热处理热处理磨床组磨床组12345678走走 道道车车间间门门车间门车间门工艺原则布置的齿轮车间工艺原则布置的齿轮车间两种布置类型的比较两种布置类型的比较32（1）生产设备需要移到要加工的产品处，）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。而不是产品移到设备处。 （2）广泛应用于耕种、消防、筑路、建筑
14、、）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。钻探石油、医院中的手术室等方面。3 3、定位布置、定位布置33定位布置示意图定位布置示意图制造对象制造对象制造对象制造对象制造场所制造场所完成品完成品完成品完成品物料物料物料物料人人人人工具、设备工具、设备工具、设备工具、设备3435 定位布置定位布置建筑建筑36l（1）混合布置是指企业同时存在两种或）混合布置是指企业同时存在两种或两种以上形式的布置。两种以上形式的布置。 l（2）比如：医院的布置）比如：医院的布置科室按照工艺原则布置科室按照工艺原则布置 手术室按照定位布置设置手术室按照定位布置设置 4 4、混合布置、混合布
15、置375、单元布置、单元布置38例：国际机场分为国内航班和国例：国际机场分为国内航班和国例：国际机场分为国内航班和国例：国际机场分为国内航班和国际航班；火车站，根据车次目的际航班；火车站，根据车次目的际航班；火车站，根据车次目的际航班；火车站，根据车次目的地的不同方向来布置候车厅等地的不同方向来布置候车厅等地的不同方向来布置候车厅等地的不同方向来布置候车厅等39比较比较40缺点：缺点：1、需要较高的生产控制水平以平衡、需要较高的生产控制水平以平衡各单元之间的生产流程各单元之间的生产流程2、若单元间流程不平衡，需中间储、若单元间流程不平衡，需中间储存，增加了物料搬运存，增加了物料搬运3、班组成员
16、需掌握所有作业技能、班组成员需掌握所有作业技能4、减少了使用专用设备的机会、减少了使用专用设备的机会5、兼有产品原则布置和工艺原则布、兼有产品原则布置和工艺原则布置的缺点置的缺点41比较比较42仓仓储储布布置置其他布置其他布置43零售布置零售布置（1）使单位面积的净收益达到最大。）使单位面积的净收益达到最大。（2）为顾客提供最便捷的、最赏心悦目的）为顾客提供最便捷的、最赏心悦目的店铺布局。店铺布局。44453 3、对产品原则布置进行设计：生、对产品原则布置进行设计：生产线平衡产线平衡一、生产线平衡的基本概述一、生产线平衡的基本概述1 1、生产线平衡、生产线平衡l按照产品生产的工艺顺序布置工作地
17、，使产品连续、按照产品生产的工艺顺序布置工作地，使产品连续、协调、均衡地在各个工作地加工和装配直到生产出协调、均衡地在各个工作地加工和装配直到生产出成品的过程。成品的过程。2 2、生产线平衡的实质、生产线平衡的实质l决定如何将工作分配到工作地的过程决定如何将工作分配到工作地的过程3 3、生产线平衡的目标、生产线平衡的目标l使分配到各个工作地的作业所需要的时间大致相等，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。的最大利用。46l4 4、生产线平衡可能遇到的困难、生产线平衡可能遇到的困难l（1
18、1）设备问题；）设备问题；l（2 2）基本作业的时间差异不能通过分配）基本作业的时间差异不能通过分配作业组而解决；作业组而解决； l（3 3）生产或装配所要求的技术顺序对理）生产或装配所要求的技术顺序对理想的分配有约束力。想的分配有约束力。47二、生产线平衡的方法二、生产线平衡的方法1 1、计算生产线的节拍、计算生产线的节拍（1 1）节拍的概念）节拍的概念l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。用许的最长时间。用CT来表示。即，每一个工作中心完成所分来表示。即，每一个工作中心完成所分配的系列任务配的系列任务(作业作
19、业)所允许的最大时间所允许的最大时间（2 2）可能最小的节拍）可能最小的节拍l等于最长的那个作业时间等于最长的那个作业时间（3 3）可能最大的节拍）可能最大的节拍l等于各作业时间之和等于各作业时间之和l生产线节拍的确定取决于使用几个工作地生产线节拍的确定取决于使用几个工作地可能最小节拍和可能最大节拍的作用可能最小节拍和可能最大节拍的作用1）确定生产线产能范围）确定生产线产能范围 2）帮助调整计划期产能）帮助调整计划期产能48生产节拍生产节拍 节拍是指将完成单位产品所需要的作业分节拍是指将完成单位产品所需要的作业分配到各工作地，各个工作地完成其上作业配到各工作地，各个工作地完成其上作业所容许的最
20、大时间，如果节拍是所容许的最大时间，如果节拍是2分钟，分钟，那么该生产线将每两分钟完成一个产品。那么该生产线将每两分钟完成一个产品。49生产节拍生产节拍例如：有一套工序，可能最小的节拍等于最长的那个作业时例如：有一套工序，可能最小的节拍等于最长的那个作业时间（间（1分），可能最大作业时间等与各作业时间之和分），可能最大作业时间等与各作业时间之和（0.1+0.7+1.0+0.5+0.2=2.5）。很明显，最大节拍是所）。很明显，最大节拍是所有的作业在一个工作地上完成时出现的，最小作业节拍有的作业在一个工作地上完成时出现的，最小作业节拍是分别在五个工作地上完成时出现的。是分别在五个工作地上完成时出
21、现的。0.1分0.7分1.0分0.5分0.2分50生产节拍生产节拍l最小和最大节拍确定了生产线可能的产量范围，产量最小和最大节拍确定了生产线可能的产量范围，产量=OT/CT（最小节拍决定最大产出率）（最小节拍决定最大产出率）lOT=计划期有效工作时间计划期有效工作时间lCT=节拍节拍l假定一生产线一天运转假定一生产线一天运转8小时（小时（480分），节拍为一分钟，分），节拍为一分钟，则产量为则产量为OT/CT=480单位，当节拍为单位，当节拍为2.5分时，产量分时，产量= OT/CT=192单位，假如无平行活动（两条生产线），那么单位，假如无平行活动（两条生产线），那么产量必定介于产量必定介于
22、192和和480之间。若计划期产量确定后，可计之间。若计划期产量确定后，可计算出节拍。算出节拍。l CT=OT/D D计划期产量计划期产量l例如，产量是每天例如，产量是每天480单位，节拍是每天单位，节拍是每天480分分/每天每天480单单位位=1.0分分51（4 4）产出能力计算）产出能力计算l产出能力产出能力=OT/CT 其中，其中，OT每日运转时间；每日运转时间；CT节拍。节拍。 如果计划期产量已定，而计算出来的节拍没有处于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。量做出修改。52（5 5）
23、计算节拍的公式）计算节拍的公式lCT=OT/D l其中：其中： OT每日运转时间；每日运转时间；D计划期的产量。计划期的产量。 53例例作业作业时间时间(分分)描描 述述紧前作业紧前作业A2装配框架装配框架NoneB1安装开关安装开关AC3.25装配电动机装配电动机NoneD1.2安装电动机安装电动机A, CE0.5配电扇叶片配电扇叶片DF1安装安全护罩安装安全护罩EG1接上电线接上电线BH1.4测试测试F, G54生产线平衡举例生产线平衡举例: 画流程图画流程图ACBDEFGH23.2511.20.511.4155作业作业时间时间(分分)描描 述述紧前作业紧前作业A2装配框架装配框架None
24、B1安装开关安装开关AC3.25装配电动机装配电动机NoneD1.2安装电动机安装电动机A, CE0.5配电扇叶片配电扇叶片DF1安装安全护罩安装安全护罩EG1接上电线接上电线BH1.4测试测试F, G56确定节拍确定节拍Question: 假定每天（工作假定每天（工作7小时）组装小时）组装100台台. 该布置的节拍是多少（每隔多该布置的节拍是多少（每隔多长时间组装一台）长时间组装一台）? 57l2 2、计算工作地数的理论最小值、计算工作地数的理论最小值l工作地数的理论最小值工作地数的理论最小值 Nmin=t/CT式中式中 Nmin工作地数的理论最小值；工作地数的理论最小值； t各作业时间之和
25、。各作业时间之和。 58l3 3、作业分配、作业分配生产线平衡的工具生产线平衡的工具作业顺序图作业顺序图59作业分配的启发式算法作业分配的启发式算法（1 1）作业分配的启发式方法）作业分配的启发式方法l1 1）先分配后续作业最多的作业）先分配后续作业最多的作业l2 2）先分配位置权数最大的作业）先分配位置权数最大的作业60（2 2）工作站的作业分配原则）工作站的作业分配原则）工作站的作业分配原则）工作站的作业分配原则先分配后续作业数最多的作业的原则先分配后续作业数最多的作业的原则先分配后续作业数最多的作业的原则先分配后续作业数最多的作业的原则1.首先分配后续作业数量最多的作业进入工作站首先分配
26、后续作业数量最多的作业进入工作站12.在先行作业都已分配完毕的作业中选择后续作业数在先行作业都已分配完毕的作业中选择后续作业数量最多的作业进入工作站量最多的作业进入工作站1（在工作站（在工作站1空闲时间范空闲时间范围内）围内）3.在在2规则出现问题时，分配作业时间最长的作业规则出现问题时，分配作业时间最长的作业4.其余工作站的选择按其余工作站的选择按2、3规则。规则。5.各工作的作用时间应该尽量接近或等于节拍各工作的作用时间应该尽量接近或等于节拍61ACBDEFGH23.2511.2.511.41Station 1Station 2Station 3作业作业后续作业数后续作业数Time (Mi
27、ns)A62C43.25D31.2B2 1E20.5F11G11H01.462ACBDEFGH23.2511.2.511.41C (4.2-3.25)=.95空闲时间空闲时间 = .95D (4.2-1.2)=3E (3-.5)=2.5F (2.5-1)=1.5H (1.5-1.4)=.1空闲时间空闲时间 = .1作业作业后续作业数后续作业数Time (Mins)A62C43.25D31.2B2 1E20.5F11G11H01.4A (4.2-2=2.2)B (2.2-1=1.2)G (1.2-1= .2)空闲时间空闲时间= .2Station 1Station 2Station 363生产线
28、平衡举例生产线平衡举例: 计算装配线效率与平计算装配线效率与平衡损失衡损失64生产线平衡举例生产线平衡举例: 计算装配线效率与平衡损失计算装配线效率与平衡损失65练习：练习：产品流水生产线产品流水生产线作业工序操作顺序流程图作业工序操作顺序流程图l根据所给出的产品流水生产线作业工序操作顺序流程图和根据所给出的产品流水生产线作业工序操作顺序流程图和各作业工序的操作时间各作业工序的操作时间, 给出该流水生产线的平衡结果。每给出该流水生产线的平衡结果。每天可供作业的时间是天可供作业的时间是480分钟分钟, 要求装配流水线每天的产出要求装配流水线每天的产出率为率为40件产品。件产品。A10B11C5D
29、4E12F3G7H11I366l解解: 首先计算生产节拍和最小工作单元数首先计算生产节拍和最小工作单元数: l生产节拍生产节拍(分钟分钟) = 每日可供作业时间每日可供作业时间/每日产出量每日产出量 = 480/40 = 12分钟分钟/件件l最小工作单元数最小工作单元数(U) = 总操作时间总操作时间/生产节拍生产节拍 = 66/12 = 5.5 或或6l见图见图l该产品流水生产线的效率该产品流水生产线的效率(%) = 66分钟分钟/(6 12分钟分钟) = 66/72 = 91.7%67A10B11C5D4E12F3G7H11I368生产线平衡生产线平衡: 装配线的效率装配线的效率4.269思考思考l生产节拍的概念生产节拍的概念l工艺的基本类型工艺的基本类型l设施布置的原则及内容设施布置的原则及内容l生产线平衡原则生产线平衡原则l设施布置的方法设施布置的方法70
