第4章_生产过程规划与设计.ppt

生产计划与控制 主讲教师 吴紫建 第四章生产过程规划与设计 本章教学要求 1 了解生产技术选择 装配流程图 生产过程流程图内容和方法 2 掌握生产过程类型 生产系统定位常用的方法 平衡点分析方法 自制或外购决策本章重点 生产组织类型种类及优缺点 生产过程类型种类及异同 平衡点分析方法 第四章生产过程规划与设计 输入信息 过程规划与设计 输出信息 1 生产系统定位2 确定纵向集成度3 生产技术选择4 确定生产流程 1 产品信息性能技术特点产品市场信息竞争环境2 生产战略信息竞争重点3 生产系统信息生产要素来源生产技术 1 生产过程流程设计2 设备选定3 车间布置图4 人力需求测算 生产过程的规划及设计系统 新产品试行 经济和技术可行性研究 生产过程规划及设计 产品设计 新产品生产及销售 第一节生产过程的类型 对生产过程规划和设计有影响的分类 一 生产过程的组织类型二 库存策略三 过程结构 一 生产过程的组织类型按产品或生产工艺来划分生产单位 1 对象原则 对象专业化 产品导向型 生产过程分为 加工 装配型生产 生产线或装配线流程型生产 连续生产2 工艺原则 工艺专业化 工艺导向型 间歇生产3 模块式生产 成组生产单元 重复型生产 1 对象原则生产过程按产品的不同划分生产单位 工艺过程是封闭的 能独立地生产产品 把加工对象的全部或大部分工艺过程集中在一个生产单位中 组成以产品或零件 部件 零件组为对象的专业化生产单位 特点 三 不同 一 同 不同设备 不同工种的工人 不相同的工艺方法 加工对象相同 如 底盘生产线 发动机装配线 食品生产线 造纸生产线等 优点 缩短运输路线提高连续性 缩短周期 减少在制品专业化水平高有利于按期 按量 按质 成套的完成生产便于生产管理缺点 要求专用的设备和工装 需较高的初始投资 对产品品种变化的适应能力较差 工艺专业化原则 生产过程组织一般划分成一些基本单位 如车间 工段和班组 这些单位按两种基本原则组织的 工艺专业化原则 即按生产工艺的特点来组织生产单位 在一个单位 如车间 集中同种类型的设备及工人 如 机械加工车间 车床工段 铣床工段 钻床工段热处理车间 淬火工段 退火工段装配车间 2 工艺原则生产过程按工艺来划分生产单位 特点 三 同 一 不同 同类设备 同工种的工人 相同的工艺方法 只是加工对象不同 如 铸造车间 机加工车间 喷漆车间 图3 2工艺原则示意图 优点 产品生产具有柔性 采用通用的设备和工装 初始投资较小 缺点 运输路线长 运输工作量大 运输费用高 生产周期长 在制品积压占用流动资金较多 生产率低管理工作复杂 生产布置的形式 3 模块式生产 重复型 将对象原则和工艺原则结合 而形成的一种新的生产组织形式 它主要有两种形式 1 在对象专业化基础上 采用工艺专业化原则建立生产单位 如齿轮车间又分车工工段 磨工工段等 2 在工艺专业化基础上 采用对象专业化原则建立生产单位 如装配车间又分变速箱工段和总装工段等 模块式生产是按成组技术 GT 原理 将不同的产品中特征相似的零件集合成组 建立以零件组为对象专业化单位 即成组生产单元 优点 批量变更引起的调整费用减少 降低在制品数量 提高劳动生产率 缺点 生产模块内会有重复设备 生产模块外的零件加工效率不高 生产过程时间组织 生产过程的时间组织 是指产品在生产过程各工序之间的移动方式 工业产品的生产过程 必需经历一定的时间 经历的时间越短 越有利于企业提高经济效益 生产过程时间组织的目标 就是节约时间 缩短产品的生产周期 一批工件在工序间存在着三种移动方式 主要有顺序移动 平行移动和平行顺序移动三种 1 顺序移动方式 1 特点 整批移动 2 图示 020406080100120140160 M1M2M3M4 T顺 n 4 t1 10 t2 5 t3 15 t4 10T顺 n ti 4 10 5 15 10 160 时间组织形式 i 1 m 2 平行移动 1 特点 单件移动 2 图示 020406080100120140160 M1M2M3M4 T平 n 4 t1 10 t2 5 t3 15 t4 10T平 ti n 1 tL 10 5 15 10 4 1 15 85 时间组织形式 i 1 m 3 平行顺序移动 1 当前道工序加工时间小于或等于后道工序加工时间时 按平行移动的方式移送 2 当前道工序加工时间大于后道工序时间时 后道工序开始加工第一件在制品的时间 比前道工序加工完第一件制品的时间要往后移 后移时间的长短 以保证该工序能够连续加工该批制品为原则 020406080100120140160 M1M2M3M4 T平顺 3 平行顺序移动 1 特点 两者结合 扬长避短 2 图示 时间组织形式 n 4 t1 10 t2 5 t3 15 t4 10T平顺 n ti n 1 min tj tj 1 4 10 5 15 10 4 1 5 5 10 100 4 三种移动方式的比较 时间组织形式 影响企业竞争力的因素 企业竞争优势的确立 二 成品库存类型实质是按生产任务的来源分类 1 存货生产按预测组织生产 适用于批量较大的消费品生产 2 订货生产按订单组织生产 适用于规格品种多 个性要求较多的工业产品 三 生产过程结构类型按企业生产过程的设备专业化程度以及物流的标准化程度和产品重复程度划分为 1 连续生产2 大量生产3 成批生产 1 大批生产 2 中批生产 3 小批生产4 单件生产5 大量客户化生产6 项目生产 第二节产品设计和生产类型关系 产品寿命周期曲线 第二节产品设计和生产类型关系 生产过程生命周期 从生产结构发展阶段来看 开始总是单件生产 然后是小批量 大批量生产 最后是大量生产 这也是生命周期中的不同阶段 影响生产类型选择的重要因素 1 产量和品种2 多产品3 生命周期阶段的过渡4 预测需求量与实际生产量之间的关系说明生产系统柔性的重要性 能力弹性是指生产系统具有应付偏离设计要求的能力 产品生命周期的应用 1 预测 2 分析 从图可知 对于新产品 重点应放在B C D区间 对于正常产品 重点应放在C D E区间 对老产品重点应放在F点 并尽力延缓产品的衰退 产品生命周期的应用 3 控制 产品更新换代时 B B B 分别是产品的1 2 3代形成大量生产的起点 是产品进入成长期的转折点 何时将新产品第2代 第3代投放市场 是一项重要的产品策略 也是控制产品更新换代的关键问题 第三节生产系统定位 品种 产量与生产形式的关系 定性分析A点对应的是单一品种的大量生产 采用高效自动化专业设备组成的流水线效益高成本低柔性差 B点对应的是几个品种的成批生产品种可以在有限范围内变化系统具备一定的柔性操作难度大C点表示多品种中小批量生产 采用成组生产单元和工艺专业化混合的形式D点代表单件生产的情况 采用工艺专业化的形式较为合适 第三节生产系统定位 生产系统定位 指产品设计类型 生产过程类型和库存类型的组合选择 产品设计和生产过程类型组合策略 一 产品 生产过程 工艺 矩阵构成 横坐标 产品生命周期阶段 A B C D四级 纵坐标 生产过程生命周期 1 2 3 4四级 绩效指标 成本和柔性两项生产柔性 快速响应用户需求的能力 并适应产品和生产过程生命周期阶段变化 产品柔性 生产系统从生产某种产品快速转变到生产另一种产品或品种的能力 产量柔性 快速增加或减少生产数量的能力 产品 生产过程矩阵 产品生命周期 生产过程生命周期 矩阵图的作用 1 可从理论上分析某类行业和企业的 理论定位 2 规划产品生命周期内生产系统定位的变化轨迹 3 可用来分析和发现新的 理论定位点 生产系统定位还应考虑 公司的竞争优势和弱点 行业性质 11 机床设备生产企业可定位在产品 生产过程矩阵的 坐标位置上 A A 1 B B 2 C C 3 D D 4 12 大量客户化生产企业可定位在产品 生产过程矩阵的 坐标位置上 A B 1 B A 2 C A 3 D C 4 13 快餐店可定位在产品 生产过程矩阵的 坐标位置上 A A 1 B B 2 C C 3 D D 4 14 炼钢生产企业可定位在产品 生产过程矩阵的 坐标位置上 A A 1 B B 2 C C 3 D D 4 B C C D 二 经济分析经济分析主要考虑因素是投资和成本 资金来源和生产数量是选择生产过程类型的首要因素 年生产成本 固定成本 可变成 F QV 年销售收入 模块生产 自动线 年产量 年销售收入 成本 E1 E2 P 运作杠杆 运作杠杆反映销售和盈利的杠杆关系 指在企业生产经营中由于存在固定成本而使利润变动率大于产销量变动率的规律 运作杠杆作用小 则角度小 利润增长缓慢 反之运作杠杆度大 夹角大 利润或亏损变化迅速 三 平衡点分析主要考虑成本和产量两个因素 用来分析比较不同生产类型方案 例 设有自动装配线 模块式生产和单件生产三个方案 其成本如下表 平衡点分析 10000 解 年总成本计算公式C F VQ当Q 10000件时 CA 130000 元 CC 120000 元 CJ 125000 元 选方案C在模块式生产和单件生产的交点 平衡点 CC CJ即80000 4Q 75000 5QQ 5000件选方案J同理 模块式生产和自动线的平衡点CC CAQ 15000件选方案A 2 加工某种零件有两种工艺方案可供选择 第一种方案的设备与工具购置成本为3000元 材料与工时的单价成本为20元 第二种方案技术比较先进 设备与工具购置成本为14000元 而材料与工时的单件成本为10元 试确定在何种产量下应选择何种方案为有利 解 设产量为Q 则 3000 20Q 14000 10QQ 1100 件 故当产量小于1100件时 选第一种方案有利 但产量大于等于1100件时 选第二种方案有利 3 某物流中心原来基本上以手工操作为主 现在随着生产规模逐渐扩大 正准备采用以机械操作为主的工作方式 有关成本数据如下 1 手工操作 固定成本 15000元 年 材料35元 人工35元 其余12元 2 机械操作 固定成本 800000元 年 材料35元 人工11元 其余10元 如何确定应该采用何种操作方式 解 手工操作 可变成本 35元 35元 12元 82元机械操作 可变成本 35元 11元 10元 57元手工操作与机械操作的平衡点产量为Q 当工操作与机械操作处于的平衡点时两方案总成本相等 则15000 82 Q 800000 57 QQ 31400件当产量在31400件以下时 采用手工操作 当产量大于31400件时 则应采用机械操作 盈亏平衡分析breakevenpoint 盈亏平衡分析是通过盈亏平衡点 BEP 分析项目成本与收益的平衡关系的一种方法 各种不确定因素 如投资 成本 销售量 产品价格 项目寿命期等 的变化会影响投资方案的经济效果 当这些因素的变化达到某一临界值时 就会影响方案的取舍 盈亏平衡分析的目的就是找出这种临界值 即盈亏平衡点 BEP 判断投资方案对不确定因素变化的承受能力 为决策提供依据 因为盈亏平衡分析是分析产量 销量 成本与利润的关系 所以称量本利分析 生产量 销售量 成本销售收入 固定成本 可变成本 总成本 销售收入 Q 盈利 例 某企业生产某产品 每年固定成本为10万元 单位可变成本40元 售价为60元 件 试求 1 盈亏平衡点的产量 2 若企业希望取得6万元利润求其应达到的产量 3 若产品预测需求量仅为6000件 求该产量下的利润 4 若产品需求量只达到6000件 而企业利润指标为6万元 销售价格不变 则应将单件可变成本降为多少 解 1 设盈亏平衡点的产量为Q 则 2 已知E 60000元 3 已知Q 6000 则E P V Q F 20 6000 10000 20000 4 已知Q 6000 E 60000元 则 三 计算题1 有一毛衣编织厂有三种生产方案 手工编织 手摇编织机和电动编织机 各方案成本资料如下表 试确定在何种产量下用何方案有利 2 某锅炉厂生产一种名叫封板的零件 每台锅炉下要用10块封板 现有两种加工方案可供选择 不同方案的成本资料如下表 目前该厂年产锅炉50台 问何种方案最经济 练习一 单项选择题1 下列产品生产的类型属于大量生产的是 A 汽车B 重型机床C 工业锅炉D 设备修理2 产品 生产过程 工艺 矩阵 主要考虑 等指标 A 投资和成本B 成本和产量C 成本和柔性D 投资和产量3 产品寿命周期中 销售量迅速增长的阶段是 A 投入期B 成长期C 成熟期D 衰退期4 下列产品生产的类型属于成批生产的是 A 汽车B 机床设备C 造船D 炼糖5 工艺原则适用于的生产类型是 A 连续生产B 大量生产C 大批生产D 小批生产6 对象专业化适用于的生产类型是 A 连续生产B 项目生产C 小批生产D 单件生产 A C B B D C 7 产品寿命周期中 竞争最激烈的阶段是 A 投入期B 成长期C 成熟期D 衰退期8 产品寿命周期中 销售量小且增长缓慢的阶段是 A 投入期B 成长期C 成熟期D 衰退期9 成批生产的特点中不包括 A 产品品种多B 对交货期有严格要求C 产量不大D 工序按节拍完成10 流水生产的特点中不包括 A 产品品种多B 封闭的工艺过程C 生产对象在工序间单向移动D 工序按节拍完成 C A D A 第四节生产技术选择 产品设计及生产过程类型选定以后 生产技术选择便是后续的重要决策 自动化意味着将先进的信息技术和生产技术及生产过程集成与一体 成为综合提高产品质量 扩大生产能力 提高生产柔性和降低成本的主要手段和途径 生产技术选择实质上是自动化程度的选择 自动化技术 观念的发展目的类型 机器替代人 集成 提高质量 扩大生产能力 提高生产柔性 降低成本 自动化附件数控机器机器人技术自动质量控制和检验系统自动识别系统自动过程控制 生产技术选择实质就是自动化程度的选择 自动线和柔性制造 加工自动线装配自动线柔性制造 特点 初始投资大 单位成本低 产品质量高柔性程度大 市场竞争优势 接到定单能和顾客及时签单 能快速响应需求的变化 快速引入新产品 计算机辅助设计计算机辅助制造计算机集成制造 自动化系统1 自动化系统类型加工自动线 刚性自动化 装配自动线柔性制造系统 FMS 自动存贮和检索系统2 自动化技术的发展 计算机辅助设计 CAD 计算机辅助制造 CAM 计算机集成制造系统 CIMS 第五节装配流程图 生产过程流程设计属于运作决策问题生产过程流程规划要确定产品制造程序和路线以及操作顺序 作用是生产管理部门人员可据以组织生产 采购 供应部门和仓库管理人员据以确定采购任务 通常用流程图来表示装配过程 装配流程图 表示产品装配过程中零件的走向 产品的层次结构和装配顺序 两种符号 表示工序表示检验编号 SA X组装代码A X总装代码I X检验代码 组装 Assemble检验 inspection A 1 01底座 A 2 A 3 A 4 A 5 02垫板 垫板安装 03面板04TR 405TR 506Cap 6 SA 1 面板安装 I 1 07显示器屏08显示器底板09芯片10电路板 SA 2 I 2 电路检验 显示器安装 显示器检验 SA 3 键盘安装 面板 显示器 键盘 第六节自制或外购决策 纵向集成从零件的原材料供应开始到产品发送至用户为止构成生产和配送链 在此产品生产和配送链中 企业享有自主权的所有环节构成产品的纵向集成 纵向集成度企业凭自己的生产能力承担的生产环节在生产和配送链中所占比重 自制或外购决策影响因素 1 成本2 资金3 技术能力4 外购零件产品质量5 供应商是否会成为竞争对手 例3 1 总成本 固定成本 产量 可变成本方案ACA 100000 10000 75 85 万元 方案BCB 300000 10000 70 100 万元 方案CCC 10000 80 80 万元 第七节生产过程流程图 流程图的改进分析技术是 ECRS 四大原则 实现四大原则可通过 5W1H 提问技术来实现 Eliminate取消combine合并Rearrange重排Simplify简化 作业 一 名词解释1 生产过程生命周期2 生产系统定位3 纵向集成度二 简答题1 生产过程规划和设计的主要内容有哪几项 其主要输入 输出是什么 2 试比较对象原则和工艺原则的优缺点 3 产品生命周期和生产过程生命周期两者各阶段之间有什么关联 11 机床设备生产企业可定位在产品 生产过程矩阵的 B 坐标位置上 A A 1 B B 2 C C 3 D D 4 12 大量客户化生产企业可定位在产品 生产过程矩阵的 C 坐标位置上