第3章工业工程

第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 q3.1 生产系统生产系统 q3.2 生产率和生产率管理生产率和生产率管理 q3.3 成本预测和分析成本预测和分析 q3.4 生产质量控制和改进生产质量控制和改进 第第 3章章 生产系统及生产效率生产系统及生产效率 1 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 问题： 工业工程研究什么？ 生产系统？ 经营系统？ 更广义。？ 2 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 3 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 3.1生产系统 3.1.1生产系统概述 生产 是将各种生产要素（如资源、投入物等）转换成有形或无 形的生产财富，由此而产生附加价值的过程。 生产系统 就是将与生产过程有关的固有技术和计划、设计、加工 制造、控制、管理及有关信息处理技术等系统要素有机结合起来的 一个人造系统。 生产系统的基本构成图 。 4 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 5 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 图 3-2 生产系统各子系统 6 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 生产系统的设计与组织和产品的 性质、种类、数量 等关系极大。不同的产品性质、种类和数量可以形成不 同的生产形态，而不同的生产形态又有不同的设计和组 织生产系统的方式和方法。在生产企业中，可以按不同 分类标准将生产形态分成很多种类 （ 1） 计划生产和订货生产 根据计划期内产品销售预测或订货量等信息来进行的分 类。 （ 2） 大量生产、成批生产和单件生产 根据产品品种多少和产量大小等来进行分类的，也是 最基本的生产类型划分。 7 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 各种生产类型的技术经济特征 生产类型 大量生产 成批生产 单件生产 工作地的专业化程度 每台机床固定地加工 一个或几个零件 在同一台机床上轮番 地加工几种零件 同一台机床经常加工 各种不同的零件 采用的设备 广泛采用专用设备 通用设备为主，有个 别专用设备 通用设备 工艺装备 采用较多数量夹具和 自动化专用工具 较广泛地采用夹具和 专用工具 只在特殊情况下采用 夹具和专用工具 工人技术水平 工人技术等级较低 不同技术等级工人 工人技术等级很高 工序劳动量 不大 较大 很大 零件互换性 零件要求全部互换， 有部分选配，无修配 零件互换性高，保存 一部分钳工修配 广泛采用钳工修配 工时定额 采用精确地技术定额 对劳动量大的重要零 件制定技术定额 采用概略的工时定额 标准 产品品种 较少 较多 多 不定 产量 很大 较大 很小 单件 8 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 3.1.2 企业生产系统类型 1.离散型制造系统离散型制造系统 离散型制造是指以一个个单独的零部件离散型制造是指以一个个单独的零部件 组成最终成品的生产方式。组成最终成品的生产方式。 2.流程型制造系统流程型制造系统 流程型制造是指通过对一些原材料的加流程型制造是指通过对一些原材料的加 工，使其形状或化学属性发生变化，最终形成新形状或新材料的生工，使其形状或化学属性发生变化，最终形成新形状或新材料的生 产方式。产方式。 3.重入离散型制造系统重入离散型制造系统 重入型制造是指产品或零件在制造重入型制造是指产品或零件在制造 过程中被某些机器（至少一台）重复加工两次以上的制造过程。过程中被某些机器（至少一台）重复加工两次以上的制造过程。 4.制造服务型系统制造服务型系统 服务型企业不管是从事制服务型企业不管是从事制 造业还是从事服务行业，都必须以提供服务为中心来造业还是从事服务行业，都必须以提供服务为中心来 组织生产组织生产 。 9 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 3.2 生产率和生产率管理 工业工程研究的系统最关注什么？ 效率 宏观（国家）效率 中观（行业）效率 生产，服务 微观（企业）生产率 10 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 3.2 生产率和生产率管理 一、生产率的定义 生产率 产出 /投入； 产出 :产品或服务 投入 ：生产要素 衡量生产要素（资源）的利用程度或使用效率 。 IE工程师必须掌握的尺度 。 11 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 生产率管理模型图 12 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 生产率管理 就是对一个生产系统的生产率 进行规划、测定、评价、控制和改善的系统管 理过程。其实质是以不断提高生产率为目标和 动力，对生产系统进行积极的维护和改善。 1）生产率的改进和管理不仅需要 分析、评 价、控制 这类技术性方法，而且更应该注重对 组织的系统性和创新性思考，进而围绕技术效 率、资源配置效率及组织效率三层结构，以组 织变革为重点，以过程为导向，用创新方法来 提高生产率。 2）生产率管理就是 创新生产率改善技术、 手段和过程 ，以及创造性解决生产率管理问题 的模式、方式和方法，是工业工程的基本内容 和方法。 生产率管理 13 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 影响生产率的因素 14 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 生产率测定和评价 u生产率测定与评价 ：对某一生产和服务系统（组织）或 社会经济系统的生产率进行测定、评价及分析的活动和 过程。 u生产率测定 （ productivity measurement）主要是根据 生产率的定义，比较客观地度量和计算对象系统或组织 当前生产率的实际水平，为生产率分析提供基本素材和 数量依据。 u生产率评价 （ productivity evaluation）是在将对象 系统生产率实际水平的测算结果与既定目标、历史发展 状况或同类系统水平进行比较的基础上，对生产率状况 及存在的问题等所进行的系统评价和分析，它能为生产 率的改善与提高提供比较全面、系统和有实用价值的信 息。 15 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 生产率有多种分类方法 ： 1.按投入 资源或元素 范围分类 2.按生产系统 运作结果 分类 3.按生产率测评 层次和对象 分类 4.按生产率测评 方式 分类 16 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 按投入资源或要素范围分类： 17 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 生产率测定的基本关系和测算公式 全要素生产率 部分要素生产率 （ 1）静态生产率 18 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 （ 1）动态生产率 19 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 提高生产率的方法 影响生产率提高的因素 ： 外部要素 和 内部要素 外部要素 提高方法： 1.提高全社会管理者和职工对生产率的重视程度 2.提高生产率的经济和环境方面的要素 市场规模及稳定性 ; 产 (行 )业结构 ; 社会服务功能及政策环境； 生产要素的品质及可用性 ; 有效的培训设施 ; 研究信息交换与技术革新 ; 原材料的质量和适用性 ; 资金和信贷的可利用性 ; 税收结构。 20 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 提高生产率的方法 内部要素 提高方法： 1) 工厂布置、机器和设备 产品系统结构 ; 物料搬运 ; 设备水平及机器的维修保养 ; 工厂布置 ; 人 机 环境系统设计 2) 成本的控制。 3）生产的组织、计划和控制 企业及生产系统合理组织 ; 生产计划和控制 ; 简化、标准化和专业化 (包括更好的产 品系统设计 ); 作业研究 ; 库存控制 ; 质量控制 ; 开发信息系统 ; 利用其他方法：如运筹学、抽样、模 拟、排队、网络技术。 4） 人力资源开发 管理者与工人的合作 ; 工人的选择与安排 ; 职业培训 ; 职务分析、功绩评价和晋升 ; 督促与纪律 ; 工资激励和利润分成计划 ; 工作条件和福利 ; 劳动方法 ; 作业时间 ; 轮班数。 由此可见，提高生产率是一项系统性 工作，其要素和方法几乎涉及工业工程的所 有内容。 21 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 3.3 成本预测和分析 3.3.1 成本和费用几个概念： 支出： 企业的一切开支及耗费都属于支出，因此支出是耗费的最大概 念。 费用： 支出中凡是与本企业的生产经营有关的部分称为费用。 成本： 是为实现某一特定目标而发生或将要发生的以货币计量的代价 。 费用中符合规定的部分才构成成本。 支出，费用与成本之间的关系图 支出与费用的关系 22 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 1）费用和成本的联系 费用是企业生产经营过程中发生的各种耗费，成本是企业为了取得 某项资产所作出的价值牺牲。 费用与成本都是企业在生产经营过程中所发生的耗费 ,费用是计算 成本的前提和基础。成本是一种对象化的费用。 2）费用和成本的区别在于： 费用强调的是一定利益主体（如企业、集团等）的耗费，成本强调 的是为特定目的（如某件或某批产品等）所发生的耗费。 费用按时期来归集计算，成本按对象来归集计算。 费用不一定记入成本，要看是否列入成本开支范围 生产费用不包括期初在产品成本，也不剔除期末在产品成本，而产 品成本计算刚好相反。 先有费用发生，后有成本计算。成本计算是费用核算过程中的一个 环节。 费用和成本的联系与区别 23 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 3.3.2 成本的分类 1.按职能分类 24 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 2.按与收益相配比的时间分类 25 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 3.按性态分类 固定成本和单位固定成本示意图 26 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 变动成本和单位变动成本的示意图 27 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 办变动成本 半固定成本 延期变动成本 28 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 3.3.3 成本预测与成本预算 u成本预测的 主要 内容 有： 新建和扩建企业的成本预测； 确定技术措施方案的成本预测； 新产品的成本预测； 在新的条件下对原有产品的成本预测。 u成本预测的 步骤： 提出一个目标成本草案。 采用各种专门方法，预测本企业在当前实际情况下成本可能达到的 水平，算出预测成本与目标成本的差距 动员企业内部一切潜力，拟定出降低成本的各种可行性方案，力求 缩小预算成本与目标成本的差距。 对降低成本的各种可行性方案进行技术经济分析，从中选出经济效 益最佳的降低成本方案，并制定正式的目标成本，做出成本的最优 决策。 29 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 对成本进行预测分析一般都是根据成本的历史数据，并按照成本的 习性运用数理统计的方法来预测成本发展的趋势。主要有以下三种 方法： 高低点法 加权平均法 回归分析法。 高低点法 ：选用一定时期历史资料中的最高业务量与最低业 务量的总成本之差（ y）与两者业务量之差（ x）进行对比，先 求出单位变动成本 b，然后再求得固定成本总额 a的方法。其计算公 式如下： y=a+bx； y=bx ； b= y/x 预测计划期产品总成本 ：（ yp=a+bxp） 预测计划期产品单位成本 ： zp=yp/xp 30 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 例 3-1 假如华中公司只生产一种产品，从它最近一年的历 史成本数据中获悉该公司产量最高的月份为 12月，共生产 10 000件，其总成本为 370 000元，公司产量最低的月份 为 4月份，共生产 6 000件 ，其总成本为 250 000元。若计 划年度一月份的产量为 20 000件，预测其总成本与单位成 本各为多少？ 解 将上述有关资料列表 3-3如下。 31 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 摘要 高点（ 12月份） 低点（ 4月份） 差异（ ） 业务量（ x）件 10000件 6000件 x=4000件 总成本（ y） 370000元 250000元 y=120000元 b=y/x=30 元 代入高点： a=yH-bxH=370000-(3010000)=70000 元 代入低点： a=yL-bxL=250000-(306000) =70000 元 预测计划年度一月份产品的总成本 =a+bxp=70000+(3020000)=670000 元 预测计划年度一月份产品的单位成本 =33.50元 32 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 (1)成本预算分 制造费用预算 和 期间费用预算 。 (2)制造费用预算 是指除直接材料和直接人工预算以外的一切生产费用 的预算，列示了所有间接制造项目的成本。 (3)期间费用 包括企业行政管理部门为组织和管理生产经营活动而发生 的管理费用，为筹集资金而发生的财务费用，以及为销售产品或提 供劳务而发生的销售费用等。 下表为某公司 2004年直接人工预算表 项 目 /时间 第 1季度 第 2季 度 第 3季 度 第 4季度 年度 合 计 生 产 量 单 位 产 品直接人工小 时 总 需用小 时 数 每小 时 平均工 资 人工成本合 计 2400 0.015 36 10 360 6000 0.015 90 10 900 5600 0.015 84 10 840 2000 0.015 30 10 300 16000 0.015 240 10 2400 成本预算 33 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 3.3.4 成本控制与成本分析 成本控制 是指在企业生产经营过程中，按照既定的 成本目标 ,对构成产品成本费用的一切耗费进行严格的 计算、调节和监督，及时揭示偏差，并采取有效措施纠 正不利差异，发展有利差异，使产品实际成本被限制在 预定的目标范围之内。 （ 1）成本控制基本 程序 制定成本控制标准，并据以制定各项节约措施； 执行标准，即对成本的形成过程进行具体的监督； 确定差异； 消除差异。 34 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 （ 2）成本控制的 标准 目标成本 计划指标 消耗定额 费用预算 （ 3）成本控制的 手段 凭证控制 厂币控制 制度控制 （ 4）成本 分级分口管理责任制 。 厂部成本管理 车间成本管理 班组成本管理 35 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 标准成本 是指以在产品设计阶段所选定的最优设计 和工艺方案为基础，根据料、工、费的合理耗费，在企 业现有的生产工艺技术水平条件下，进行经营应该发生 的成本。 标准成本控制的运作程序为： 制定单位产品的标准成本 ：单位产品标准成本 =直接材 料标准成本 +直接人工标准成本 +制造费用标准成本 计算某种产品的标准成本 ：某种产品标准成本 =产品的 实际产量 单位产品标准成本 汇总计算实际成本 计算成本差异 ：成本差异 =实际成本一标准成本 分析成本差异 标准成本控制 36 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 l成本分析评价 是对企业成本水平和成本管理工 作的总结和鉴定。 l成本分析评价要通过一定的经济指标进行， 目 前常用的 指标 有： 主要产品单位成本 可比产品成本降低率 全部产品成本降低额 百元产值成本 行业平均先进成本 成本分析 37 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 3.3.5 作业成本法 传统成本法是一种通用的解决方案，不考虑企业的目标，会带 来后果。 1、产品成本计算不准 在新制造环境下，机器和电脑辅助生产系统在某些工作上已经 取代了人工（人工成本由 20和 40 -下降 5）。但制造费用剧 增并呈多样化，其分摊标准只用人工小时已难于正确反映各种产品 的成本。 2、成本控制可能产生负功能行为 传统成本会计中将预算与实际业绩编成差异报告，即将实际发 生的成本与标准成本相比较。但在新制造环境下，这一控制系统将 产生负功能的行为， 例如为获得有利的效率差异，可能导致企业片 面追求大量生产，造成存货的增加；另外，为获得有利价格差异， 采购部门可能购买低质量的原材料，或进行大宗采购，造成质量问 题或材料库存积压等等。 新兴的作业成本从一开始就考虑企业的实施目标和范围，结合 企业的实际情况实施，并把 成本核算与成本信息分析 和应用结合起 来，直至采取改善行动，为企业提供一个整体的解决方案。 38 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 直接追溯 直接材料 产品 直接人工 间接费用 直接追溯 部门间接费用分配率 传统成本计算法 39 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 直接追溯 直接材料 产品 作业 直接人工 间接费用 直接追溯 资源动因 作业动因 作业成本计算法（ ABC） 40 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 3.3.5 作业成本法 作业成本法（ Activity-Based Costing）， 是一种 通过对所有作业活动进行追踪动态反映，计量作业和成 本对象的成本，评价作业业绩和资源的利用情况的成本 计算和管理方法。 ABC以作业为中心，根据作业对 资源耗费的情况 将资 源的成本分配到作业中，然后根据产品和服务所耗用的 作业量，最终将成本分配到产品与服务。 ABC是将企业一般管理费用按照 更现实的基础进行分 摊 而非按照直接劳动工时或机械工时 。达成该目标的工 具是作业成本法（ ABC）会计系统，首先基于实施的作 业累加成本，然后按成本动因分摊成本到产品或其他要 素，如客户、市场或项目。 41 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 3.3.5 作业成本法 作业 是指企业生产经营过程中相互联系、各自独立的 活动。它可以作为企业划分控制和管理的单元。企业经 营过程中的每个环节或生产过程中的每道工序都可以视 为一项工作。 在 作业成本法 下， 成本被定义为资源的耗用 ， 而不是 为获得资源而发生的支出 。 作业成本法计量的是资源耗费水平的变动，而不是支 出水平的变化 。前者取决于对资源的需求，后者则取决 于现有的资源状况。 作业成本系统大致由两部分组成： （ 1） 作业成本计算法 （ activity-based costing， ABC） ，分两步：一步是将耗费的资源按资源动因计入作业并 计算作业成本，另一步是将作业成本按作业动因计入产 品并计算产品成本。 （ 2） 作业管理 （ activity-based management， ABM）。 包括流程优化和对流程当事人业绩考核。 42 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 3.3.5 作业成本法 ABC方法的计算步骤 ： 确认和计量各类资源，将资源耗费价值归集到各资源库 。 将企业经营过程划分为各项工作。 确定 “ 资源动因 ” 。 根据各项作业所消耗的资源动因数，将各资源库汇集的 价值根据资 源动因逐项分配到各作业成本库中去， 将每个作业成本库中转入的各项资源价值相加就形成了 作业成本库价值。 确认各作业的成本动因，再根据每个成本动因计算相应 的作业动因分配率。 根据各项作业所消耗的成本动因数将各作业成本库价值 分配计入有关产品或劳务成本计算单，计算完工产品或 劳务成本。 43 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 间接制造费 生产现场检 查材料采购设 计 A产品 B产品 直接材料费 直接人工费 设计 次数 零部 件数 检查 数 组装时间 机械时间 作业中心 作业动因 作业成本分配 资源 根据资源 动因分配 3.3.5 作业成本法 44 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 3.4 生产质量控制和改进 质量： 一组固有特性满足要求的程度。 （ ISO9000： 2000质量管理体 系中给出的定义） 质量管理的内涵 ：按 ISO9000的定义， “ 质量管理是指导和控制一个组 织的与质量有关的相互协调的活动 ” ，这些活动包括： 质量方针、 质量策划、质量控制、质量保证、持续改进 。 何谓质量？ ISO9000推荐的质量管理体系模式 45 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 企业质量管理组织结构图 46 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 质量成本的分类 47 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 质量成本曲线图 控制区域分类质量 质量成本图是 预防成本，鉴定成本、内部损失成本 和 外部损失成本 四种质量成本之间的关系曲线。可以看到，质量成本曲线在最低点 A点的时候为最佳质量水平。 48 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 3.4.3 质量控制的改进 1 设计和开发 设计和开发策划 组织应对产品的设计和开发进行策划和控制 设计和开发输入 应确定与产品要求有关的输入，并保持记录 设计和开发输出 设计和开发的输出应以能够针对设计和开发的输 入进行验证的方式提出，并应在放行前得到批准。 设计和开发评审 在适宜的阶段，应依据所策划的安排设计和开发 进行系统评审，评价设计和开发的结果是否满足要求，识别任何问 题并提出必要的措施。 设计和开发验证 为确保设计和开发输出能满足输入的要求，应依 据所策划的安排对设计和开发进行验证，验证结果及任何必要措施 的记录应予保留。 设计和开发确认 为确保产品能够满足规定的使用要求或已知预期 用途的要求，应依据所策划的安排对设计和开发进行确认。 设计和开发更改的控制 应识别设计和开发的更改，并保留记录， 在适当的时候，应对设计和开发的更改进行评审、验证和确认。 49 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 2 采购 （ 1） 采购过程 组织应确保采购的产品符合规定的采购要求，对 供方及采购的产品控制的类型和程度应取决于采购的产品对随后的 产品实现或最终产品的影响。 （ 2） 采购信息 采购信息应表述拟采购的产品，其内容包括：产 品、程序、过程和设备的批准的要求；人员资格的要求；质量管理 体系的要求。在与供方沟通前，组织应确保规定的采购要求是充分 与适宜的。 （ 3） 采购产品的验证 组织应建立并实施检验或其他必要的活动 ，以确保采购的产品满足规定的采购要求。 50 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 3 生产和服务提供 （ 1）生产和服务提供的控制 (2) 生产和服务提供过 程的确认 （ 3） 标识和可追溯性 （ 4） 顾客财产 （ 5 ） 产品防护 （ 6） 监视和测量装置的控制 4 不合格品控制 组织应确保不符合产品要求的产品得到识别和控制，以防止非预 期的使用或交付，对于不合格品控制及不合格品处置的有关职责和 权限应在文件中做出规定。 5 改进 （ 1） 持续改进 （ 2） 纠正措施 （ 3） 预防措施 51 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 3.4.4 质量控制与改进的常用方法 1 PDCA循环管理法 2 质量管理图表法 3 抽样检验 4 统计过程控制 5 6质量计划 52 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 PDCA循环 是由美国统计学家戴明博士提出来的，它反 映了质量管理活动的规律。 P（ Plan） 表示计划 ； D（ Do） 表示执行 ； C（ Check） 表示检查 ； A（ Action） 表 示处理 。 PDCA循环管理图 53 第三章 生产系统及生产效率 武汉科技大学工业工程基础 直方图 是质量管理中应用很广泛的一种工具。它以频率的形式提供 数据的分布状况，找出其统计规律以便对总体的分布特性进行推 断。 工厂生产的产品规格分布情况 对应的直方图 尺寸 /mm 39.89 39.91 39.93 39.95 39.97 39.99 40.01 40.03 40.05 40.07 40.09 39.91 39.93 39.95 39.97 39.99 40.01 40.03 40.05 40.07 40.09 40.11 分布 a 1 1 3 6 20 39 19 7 2 1