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1 4生产过程的规划与设计 主要内容 4 1生产过程规划4 2生产系统定位4 3目标 理解产品与过程之间的相互配合 生产过程规划及设计系统 产品信息生产战略信息生产系统信息 生产系统定位纵向集成度生产技术选择生产流程 生产过程流程设计设备选定车间布置人力需求测算 输入 过程规划与设计 输出 3 生产过程规划 例子 一个洗车公司服务 高档 豪华轿车洗车服务流程 1 轿车外部清洗 自动化洗车机 130秒洗车时间 20秒洗完车离开 待洗车进入 2 轿车内部清洁 人工内部清洁中心 每洗一部车1个工人用6分钟 或2个工人用3分钟 以此类推 一个清洁中心最多配备3个工人 4 洗车过程的流程图 5 简单的计算 第1阶段 自动机器 资本密集型单台生产周期 130 20 150秒 2 5分单台生产能力 1 2 5 0 4车 分 24车 小时两台生产能力 2X24 48车 小时第2阶段 人工 劳力密集型n 2时 生产能力 2X60 6 2 40车 小时n 3时 生产能力 2X60 6 3 60车 小时则有 n 2时 第2阶段为瓶颈资源 整个过程生产能力为40车 小时 n 3时 第1阶段为瓶颈资源 整个过程生产能力为48车 小时 6 工人数量对洗车过程的影响 7 生产过程规划 续 生产过程规划和设计工作内容 生产系统过程规划和设计工作主要内容有 生产系统定位 选择生产过程类型 确定纵向集成度并作出 自制或外购 决策 选择适宜技术即确定自动化程度以及确定生产流程 8 4 1生产过程的类型 一 生产过程的组织类型1 产品导向型 按对象原则组织生产过程 将生产这种产品所需要的各种工序和设备装置集中在一个生产单位 特点 专用设备 工序紧密衔接 作业计划简化 对劳动技能要求不高 生产率高 对变化的适应能力差 加工 装配型生产 生产线或装配线流程型生产 processmanufacturing 也称连续生产 原材料连续流过各道工序 9 生产过程的组织类型 续 2 工艺导向型 按工艺原则组织生产过程 按生产工艺来划分生产单位 也可称为间歇生产 intermittentproduction 特点 通用设备 工序连续性差 周期长 在制品量大 生产率低 计划管理复杂 对变化有较强的适应能力 10 生产过程的组织类型 续 3 重复型 模块式生产 也称为混合型 可看成单件小批生产和大量生产的中间阶段 11 存货生产make to stock订单生产make to order订单装配assemble to order 二 成品库存类型 加工 装配 原材料库存 顾客 12 4 2产品设计和生产类型的关系 一 产品设计的基型客户产品 customproducts 按照个性化的客户需求来设计产品 产品品种多 批量小 对生产柔性及按时发货的要求高 标准产品 standardproducts 按一定标准生产的产品 产品品种少 大批大量生产 要求快速发送和低成本 13 二 生产过程的生命周期 海耶思和费乐赖特提出生产过程生命周期的概念 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 14 影响生产类型选择的因素 1 多产品从保持设备利用率的角度组合产品 15 确定生产类型应考虑的因素 续 2 生命周期阶段的过渡3 预测需求量和实际生产量之间的关系结论生产系统的柔性不仅是为了适应客户需求的变化 产品生命周期也引申出产品和产量柔性的要求 在产品经历它生命周期各阶段的过程中产量会有变化 生产能力的需求也会有变化 所以对于任何类型的生产系统都要考虑到它有可能的变型和生产能力的扩充或收缩 所选定的生产类型都应具备一定的能力弹性 capacitycushion 16 4 3生产系统的定位 一 定义生产系统定位是指产品设计类型 生产过程类型和产成品库存类型的组合选择 包括选定客户产品或标准产品 按产品导向或过程导向组织生产 按存货生产或订单生产等 产品设计和生产过程类型组合可归纳为两种典型方式 策略产品设计类型生产组织类型库存类型生产过程类型纯策略 客户产品工艺原则订单生产单件 小批生产纯策略 标准产品对象原则存货生产大量 大批生产 17 二 产品 过程矩阵 Productprocessmatrix PPM 18 生产系统的 理论定位 产品生命周期内生产系统的变化发现新的 理论定位 点 产品 过程矩阵 续 19 案例 霍尔公司 罗伯特 霍尔是一位马拉松爱好者 在他跑步生涯的早期 常因跑步引起脚部不适 经医生诊断 他的症状需要穿特制的运动鞋才能消除 于是他开始为自己制作运动鞋 随后也为几位朋友缝制运动鞋 最初的几年 他在父母的汽车房里有他们的缝纫机缝制运动鞋 后来为降低成本也添置了一些其他设备 他的制造方法是 凡能买的就外购 买不到的就自制 他采购整张或整卷的原料皮子 用剪刀剪出所需的样式 他自己做一些木制的鞋楦 然后在鞋楦上把裁制的鞋料拼在一起 他把一部老式的干衣机改装成烘干炉 用来烘干黏结鞋片的粘胶 很快 慢跑热潮 席卷美国 20 目前 他租下了2000平方英尺的厂房 运动鞋的制造作业与他在父母的汽车房里制作时的方法没有多大的区别 所不同的是生产批量加大了 采用了一些重型设备 如两台工业缝纫机 车间布置如图所示 他雇了一位有经验的全日制制衣工人 还雇了5位经过培训的临时工 他开发出三种主流款式 一种是为在街道上跑步设计的 一种是为在乡间道路上跑步设计的 还有一种是竞赛用运动鞋 每种鞋都有多种尺码供选择 为了简化作业计划 同样尺码和款式的鞋是批量生产的 他注意到 越来越多的人把运动鞋作为便装或每天经常穿的鞋 从这种趋势看有必要为此开发不同的款式和颜色 他感到高质量运动鞋市场潜力巨大 他打算扩大他的生产能力 一 案例 霍尔公司 续 21 案例 霍尔公司 续 要求 可讨论一下有关生产过程特征 对应的产品特征 以及产品 过程相互作用和演进的概念 22 三 经济分析 品种 产量变化与生产单位形式的关系 品种 23 经济分析 续 过程方案设计成本 自动线条件下投入很高单件生产 固定成本相对最小 可变成本最高模块式生产则居中生产量小于10万件 单件生产形式合理 10万 25万件之间模块式生产合理 产量大于25万件则可采用自动线 24 经济分析 续 运作杠杆 用于度量年生产成本和年销售收入之间的关联 产量为E1时 模块式生产的年生产成本等于年销售总额 阴影部分左边为亏损 右边为利润 运作杠杆作用可从两条线的夹角反映 如运作杠杆作用小 则角度小 利润增长缓慢 反之杠杆度大 夹角大 利润或亏损变化迅速 25 经济分析 续 平衡点分析 26 经济分析 续 设有自动装配线 A 模块式生产 c 和单件生产 J 三个方案 其成本结构如表所示 如产量为10000件 则各种类型生产的年总成本TC FC V Q 故 TCA FCA VA 10000 110000 2x10000 130000TCc FCc Vc 10000 80000 10000 x4 120000TCj FCJ VJ 10000 75000 10000 x5 125000 27 4 4装配流程图 产品设计阶段的产出是蓝图 包括产品总装配图 部件装配图 组件图和零件图 生产过程流程设计一般先画出装配流程图 它形象地表示组 部件及产品装配过程 描述产品的整个装配路线 对于复杂的产品 这种图能帮助生产管理计划和控制人员理解和掌握装配过程 装配流程图亦称为gozinto图 表示产品装配过程中零件的走向 28 O表示工序 表示检验 29 4 5自制或外购决策 一个企业所需要的各种零部件不可能全部由本企业生产 例如对汽车制造公司来说 汽车的零部件多达两三万个 涉及到机械 电子 橡胶 玻璃 精密仪器等不同行业 其生产不可能全部集中在汽车公司 其中有些本企业无法生产 只能外购 有些本企业有能力生产 但有其他企业生产或供应商提供这类产品 且成本 质量和送货时间均能满足要求 也需要外购 生产管理部门要和采购部门一道进行产品的 自制或外购 makeorbuy 决策 30 一 纵向集成度 纵向集成度 degreeofverticalintegration 是和自制或外购决策相关联的概念 在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 纵向集成度表示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 小企业和初创企业 资金和生产能力短缺 一般选用的纵向集成度很低 当产品处于引入期 产品的许多生产环节将由其他企业或供应商完成 而产品配送将由运输和配送公司承担 然而 产品达到成熟期以后 出于降低成本和加强生产能力的原因 可能有更多的生产过程和配送业务回归到由企业内部完成 31 纵向集成度 续 大型企业传统上都倾向于纵向集成度高的方向发展 自主掌握大部分制造和装配设施 外购项目主要是原材料 现在的发展趋势则强调生产柔性 满足客户个性化需求和核心竞争优势 这些因素都促使企业扩大外购 纵向集成度降低 外购的内容不断扩充 不仅是原材料和零部件 还包括生产配送链中的许多服务环节 如设备维护 人员培训 产品设计 计算机编程 会计和合同管理等 生产过程中的某些功能包给其他企业去完成 这已超出外购原本的含义 所以 自制或外购 决策发展成为 自制或外购 外包 决策 在20世纪90年代 企业信息系统以及CAD CAM系统等项目 世界的每年外包总额达500亿美元 并在快速增长 32 二 向前集成和向后集成 纵向集成可以分为向前集成和向后集成两种 向后集成 企业从目前所从事的生产阶段进一步向生产的前一阶段发展 即供应链的上游 考虑向后集成的主要目的 通常是为了保持原材料 零部件供应的安定性 保证供应质量 按时交货以及低成本等 向前集成 指企业从目前所从事的生产阶段向接近最终消费市场的方向发展 也就是说 向供应链的下游发展 制定向前集成的运作战略时 企业可能主要考虑的是技术的积累 生产能力比较充足 以及原有产品已在市场上具有了一定影响力等 企业也有可能考虑同时向前和向后集成 实现供应链的高度集成控制 33 纵向集成度 续 纵向集成度 34 三 零部件自制 外购与分包 寻找一个量 在该处自制和外购的总成本相等 这个点就是损益平衡点 35 自制 外购决策的损益平衡点 计算方法 Fb 外购方案的固定成本核算Fm 自制方案的固定成本Cb 外购方案的变动成本Cm 自制方案的变动成本 36 例子 例3 1一个油井油泵制造企业生产一种新型高压油泵 需确定该油泵由电子控制的输入阀门是自制还是 外购 几种方案的有关数据如表所示 按生产成本分析 在产量为10000件的条件下各方案的年总成本为 CA 100000 10000 75 850000CB 300000 10000 70 1000000C外购 0 10000 80 800000此时 外购方案为优 37 4 6生产运作流程的具体设计 一 流程的节拍 瓶颈与空闲时间流程的 节拍 cycletime 是指连续完成相同的两个产品 或两次服务 或两批产品 之间的间隔时间 换句话说 即指完成一个产品所需的平均时间 节拍通常只是用于定义一个流程中某一具体工序或环节的单位产出时间 如果产品必须是成批制作的 则节拍指两批产品之间的间隔时间 在流程设计中 如果预先给定了一个流程每天 或其他单位时间段 必须的产出 就可以计算出流程的节拍 节拍计算 如 客户产品需求为1200件 天 生产线排班8h 班 那么单小时需要的产量为 1200 8 150件确定生产节拍为 39 例子 设面包是以每批100个的批量制作的 各工序的节拍如图所示 面包生产线各工序的节拍 每批100个 40 例子 续 从该图可以看出 如果不考虑包装工序的节拍 生产线上混合 成形和烘烤三个工序的节拍并不相同 这样整个生产线 不包括包装工序 的产出节拍取决于三个工序中的最慢节拍 即整条生产线的产出节拍是每100个60分钟 瓶颈 bottleneck 通常把一个流程中生产节拍最慢的环节叫做瓶颈 例如上例中的成形工序 流程中存在的瓶颈不仅限制了一个流程的产出速度 而且影响了其他环节生产能力的发挥 例如 在上例中 由于成形环节的节拍是每100个60分钟 因此限制了其他两个环节的节拍也只能是每100个60分钟 41 三 生产过程流程图 processcharts 生产过程流程图能为生产规划人员提供比装配流程图更详细的信息 以工序为基础环节 描述产品或单项零部件的生产过程 形象地显示各工序之间的联系 物流的方向和路径 说明作业人员操作内容和方法 42 四 运用过程流程图的目的及作用 生产过程规划中运用过程流程图的目的 是用来分析并选择出合理的生产过程流程 即使对于新产品也需要从若干种可能的方案中选择一种最好的流程 流程图的分析改进技术可归结为 八字诀 即 取消 合并 重排 简化 亦即称 ECRS 原则 因为此四项措施的英文名词为Eliminate Combine Rearrange Simplify 而实现此八字诀可通过一系列提问来达到 即 6W 或 5w1H 技术 对于流程图中的每项内容 连续提出这些问题 追问某项工序为什么做 看是否能得出取消或合并的结论 对于工序运作的时间顺序 地点及操作人员提出疑问 会使工序更合理的安排 怎样做的问题目的在于简化操作 20世纪90年代初海默尔提出经营过程重组的概念 生产过程流程图是生产过程重组的分析工具之一 43 5W1H分析法 如果有很充分 合理的理由回答上述这些问题 则一个流程是比较令人满意的 如果找不出充分的理由回答上述问题 则说明一个流程的现有运行方式存在问题 因此通过不断地追问这些问题 有助于找到造成这些现状的问题 44 VA NVA分析 如果仔细考察构成一个流程的各项活动 它们可以大致分为三类 增值活动 valueadded VA 指能够使产品或服务的附加值得到提高的活动 例如 面包制作过程中的烘烤 汽车修理厂的毛病诊断 非增值活动 nonvalueadded NVA 其本身不增加附加值 但是为了完成增值活动 这些活动是必须的 它是将流程各项增值活动有机连接起来的 连接剂 例如 在制品从一个工序向另一个工序的移动 汽车修理过程中填写的配件申请单 浪费 waste 本身既不增值也不会有助于增值的活动 例如 等待搬运 重复性的检查 45 VA NVA分析 续 不言而喻 在流程分析和改进中 浪费 是要去除的对象 非增值活动虽然是必要的 但是由于它本身不增值 所以应该越少越好 此外 它是最容易产生错误 延迟等使成本大量发生的地方 因此非增值活动是流程分析中需要重点改进的对象 增值活动本身不是要去除的对象 但是它也有可能被改进 例如 进一步缩短工作时间 进一步提高质量等 这种方法可以用来帮助找出改进的重点 对流程所做的这种分析还可以用下图所示的VA NVA图来表示 它可以清楚地表示出增值活动在一个流程的全部活动中所占的比重 46 4 7业务流程重构 BPR 一 什么是BPR业务流程重构 busimessproeessreengineering BPR 是20世纪90年代由美国教授哈默 Hammer 和管理顾问公司董事长钱皮 champy 提出来的 其基本思想必须彻底改变传统的业务流程 BPR的定义 为了飞跃性地改进成本 质量 服务 速度等现代企业的主要运营基准 对业务流程进行根本性的重新思考并彻底改革 这里的 业务流程 的含义很广 它可以指一个企业的整个投入产出流程 也可以一项具体业务的运作流程 47 BPR实践的例子 福特汽车公司北美财会部运用 重构 的例子福特汽车公司北美财会部原有500多人负责账务与付款事项 改革之初 管理部门准备通过工作合理化和安装新的计算机系统将人员减少20 后来 当他们发现日本一家汽车公司的财会部只有5个人时 就决定采取更大的改革动作 他们分析并重新设计了付款流程 原付款流程 如图 当采购部的采购单 接收部的到货单和供应商的发票 三张单据验明一致后 财会部才予以付款 财会部要花费大量时间查对采购单 接收单 发票上共14个数据项是否相符 重新设计付款流程后 由计算机将采购部 接收部和财会部联成网络 采购部每发出一张采购单 就将其送入联网的实时数据库中 无须向财会部递送采购单复印件 当货物到达接收部后 由接收人员对照检查货单号和数据库中的采购单号 相符后也送入数据库 最后由计算机自动检查采购记录和接收记录 自动生成付款单据 实施新流程后 财会部的人员减少了75 提高了准确性 48 49 二 业务流程重构的几个问题 1 从整体上把握工作流程重新设计 一切从 零 开始 从企业整体来考虑流程的再设计 2 确定首要的企业流程重构的项目 首先选择一些关键性的作业流程作为实施BPR的项目 以关键流程带动一般流程的重构 3 分析和评价现行作业流程 分析现行作业流程是为了找出存在的问题 以免在将来的流程中重新出现 4 选择合适的信息技术手段 现行的作业流程都是在传统管理模式下设计出来的 因而企业在工作流程上并没有与供应链管理及其信息支持体系有多大的关系 5 设计和建立作业流程的原型系统 在对作业流程进行分析的基础上 用现代计算机辅助软件工程工具建立原型系统 6 取得合作伙伴的支持和配合 在理想的情况下 供应链管理业务流程重构应该从整个系统出发 所有节点企业同步进行重构 50 三 BPR的基本原则 1 以企业目标为导向调整组织结构BPR打破了职能部门的界限 由一个人或一个工作组来完成业务的所有步骤 随着市场竞争的加剧 企业需要通过重构为顾客提供更好的服务 并将BPR作为发展业务和拓宽市场的机会 2 让执行工作者有决策的权力在ERP系统的支持下 让执行者有工作上所需的决策权 可消除信息传输过程中的延时和误差 并对执行者有激励作用 3 取得高层领导的参与和支持高层领导持续性的参与和明确的支持能明显提高BPR成功的几率 51 BPR的基本原则 续 4 选择适当的流程进行重构在一般情况下 企业有许多不同的业务部门 一次性重构所有业务会导致其超出企业的承受能力 所以 在实施BPR之前 要选择好重构的对象 循序渐进 应该选择那些可能获得阶段性收益或者是对实现企业战略目标有重要影响的关键流程作为重构对象 步步为营 阶段考核 使企业全体员工尽早地看到成果 在企业中营造乐观 积极参与变革的气氛 减少人们的恐惧心理 以促进BPR在企业中的推广与成功 5 建立通畅的交流渠道从企业决定实施BPR开始 企业管理层与员工之间就要不断进行交流 要向职工宣传BPR带来的机会 52 BPR案例一 美国联邦货车公司在旧流程下 公司销售代表首先拜访客户 获取零件的规格 然后交工程师 接着需要按这一规格设计制造样品 接到设计图纸 工厂将图纸交给模具车间 由其设计和制造出模具 然后 模具交给制造车间 在这里进行金属翻砂 橡胶浇制和零件组装 最后 由销售代表将成品交给客户 汽车制造商 这个流程一般需要20个星期的时间 而联邦货车公司的竞争者中最差的也能用10周完成同一工作 最好的仅需6周 显然 联邦货车公司得到的订单不会多 针对这一不利局面 联邦货车公司对整个流程做了再造 53 BPR案例一 续 现在 一位销售代表和一位工程师组成一个小组一起拜访客户 这样工程师直接从客户那里得到零件规格和要求 避免了以往销售代表转达时的误解和含糊 然后 该工程师进行设计 原来 每次设计都从零开始 现在他首先查阅电脑数据库 以便找出相似的设计 只需调整参数就完成了设计 这样 以前要花几天的设计工作现在只需几分钟 设计图纸通过电脑网络传递 这样 设计工程师和负责模具的工程师 负责制造的工程师可以进行充分的交流 而且 进行零件设计的工程师可以随时监控模具生产和零件的生产情况 并就出现的问题及