生产与运作管理第四章生产和服务设施选址与布置ppt课件.ppt

本章你将学到什么 生产过程的组织形式选址的意义和方法设施布置的方法流水线的平衡 第一节生产的组织形式对象专业化工艺专业化成组技术 单元式制造 1 对象专业化 连续式生产 将所有的被要求生产同一种产品 服务的生产运营都集中在一个生产部门 原材料零部件子装配线装配线产成品如 化工 塑料 药品 肥皂 肥料等 炼油 冶金 食品 造纸 原材料零部件 零部件子装配线原材料零部件子装配线装配线成品 购买的零部件和子装配线装配线 产品或者原材料流转生产运营 优点 生产周期短 运输路线短 降低运输成本 减少缺点品库存量 减少生产单位之间的协作 有利于质量管理 缺点 生产过程相对封闭 适应性差 不便于工艺管理 设备利用率低 2 工艺专业化 离散式生产 装配式生产 所有相似技术工艺的生产运营被集中在一起 形成一个生产部门 如 机床 汽车 船舶 电子设备 医院 机械厂 服装等 接收和原铸造粗加工设备构造绘图包装和运输材料的储存项目X 项目Y 剪切和完工设备修边装配钻孔 优点 产品的生产路径比较灵活 能适应不同产品需求 有利于提高设备利用率 有利于提高工人技术水技能 设备管理相对容易 缺点 生产周期长 运输路线长 生产单位之间协作往频繁 生产管理较复杂 两种生产方式的比较特征流程式生产加工装配式生产 连续式 离散式 产品品种数较少较多产品差别有较多标准产品按用户要求的产品资本 劳动力 材料密集资本密集劳动力 材料密集自动化程度较高较低设备的柔性较低较高生产能力可明确规定模糊在制品库存较低较高 对象专业化通常使用专用的机器 只生产几种产品 对技术 培训和监管要求不高 传统式生产方式 3 成组技术 单元式制造 适应多品种小批量的生产方式成组技术是一种以零件结构和工艺相似性为基础的生产和管理技术 二战以后 在大多数欧洲国家 印度 香港 日本和美国得到研究与运用 它用编码的方式将机械零件按种类 加工工序 加工参数 材料分类成组 便于产品设计 过程设计和生产管理 从而提高生产率 优点设备改变容易 员工培训时间缩短 物料处理成本降低 零件生产 运送更快捷 流程中库存小 生产自动化容易 第二节设施的选址选址的重要意义影响选址的步骤和因素 一 选址的重要意义人类祖先对居住的洞穴的选择问题以及始于中国古代的风水问题的研究 其本质都是选址问题 到了20世纪80和90年代 特别是随着经济全球化的发展 全球化范围的选址问题受到了人们的重视 投资资金 税率 周期 基础设施成本运输成本 劳动力成本职工员工士气 如何选址 国家决策 地点决策 区域决策 二 影响选址的因素 经济因素企业战略行业竞争产品特性 政治因素 社会因素 自然因素 1 经济因素原材料所在地原材料的可运输性 运输成本 需求量以及原材易料损坏性等 目标市场所在地制造业通常是因为运输 交货期的原因 选择靠近目标市场的位置 一般选择在人口众多 交通便利的地点 通过提供便利的产品和服务 吸引更多的顾客 劳动力因素年龄 工作态度 素质 薪资水平等 劳动密集型企业高新技术企业 2 其他因素政治因素政治环境在很大程度上影响和制约企业的经营行为 社会因素指企业所在的社会中居民的教育程度 文化水平 宗教信仰 风俗习惯 价值观念等因素 自然因素气候条件和水资源状况 麦当劳的选址麦当劳的成功在很大程度上是由于选址的成功 其选址的主要步骤如下 首先 市场调查和资料信息的收集 包括人口 经济水平 消费能力 发展规模和潜力 收入水平 以及前期研究商圈的等级和发展机会及成长空间 其次 对不同商圈中的物业进行评估 包括人流测试 顾客能力对比 可见度和方便性的考证等 以得到最佳的位置和合理选择 在了解市场价格 面积划分 工程物业配套条件及权属性质等方面的基础上进行营业额预估和财务分析 最终确定该位置是否有能力开设一家麦当劳餐厅 最后 商铺的投资是一个既有风险 又能够带来较高回报的决策 所以还要更多地关注市场定位和价格水平 既考虑投资回报的水平 也注重中长期的稳定收入 这样才能较好地控制风险 达到投资收益的目的 步骤 1 明确企业选址的目标 列出评价选址地点的标准2 列出影响选址决策的主要因素3 列出可供选择的方案 1 扩建现有的厂址 2 保留现有厂址 在其他地点增加新的厂址 3 放弃现有厂址 迁到新的地点 作出此种决策的原因一是选择靠近原材料供应地 二是出于环保的考虑 或者是由于行业环境 自然条件 政府政策等影响 4 采用适当的评价方法 评估不同方案 作出选址决策 思考 城市与农村的选择 城市设厂优点 人口稠密 人才集中 交通便利 通讯发达 企业聚集 协作方便 动力供应便利 资金容易筹集 基础设施齐备缺点 高楼林立 地价昂贵 生活水平高 对环境保护要求高适合 工厂规模不大 需大量受过良好教育和培训的员工 农村设厂优缺点与城市相反 适合 工厂规模大 需占用大量土地 生产对环境污染较大 需大量非技术性粗工 有高度制造机密 需与周围隔离 目前设施选址的发展趋势 1 工业园区和工业中心 2 企业群体布局 靠近仓储设施和服务设施 3 从全球范围考虑 4 向郊区发展 5 有利于生态环境的控制 6 从动态 长期 均衡的发展出发 6 应用多目标规划和计算机技术 三 选址的方法量 本 利法重心法评分法 金额销售收入总成本单位变动成本CV固定成本CF产量 盈亏平衡分析法 P47 公式推倒利润 收入 成本即 R P Q FC Q Va 当R 0 Q F P R Va 当R 0 Q 称为保本点 盈亏平衡点 Q FC R Va 例1 工厂修建大 中 小三种投资规模选择 各自的固定成本 可变成本和产出能力如表 工厂规模年固定成本单位可变成本年最大产出能力 万元 元 吨 万吨 小5000100010中900090025大1600070040产品市场销售单价是1500元 吨 1 确定大 中 小三种投资规模的盈亏平衡点 2 如果年需求是20万吨 应该选择哪种工厂规模 解 保本点Q F P Cv Q 小 5000 1500 1000 10 万吨 Q 中 9000 1500 900 15 万吨 Q 大 16000 1500 700 20 万吨 当年需求是20万吨时 应选择建大厂规模的方案 思考 市场需求与工厂规模的关系 例2 已知修理站每年营业260天 固定成本为初期投资的19 可变成本为修理收入的60 选哪个站址较好 选址因素站址1站址2站址费 元 135000164000建筑费 元 125000125000预计日平均修理收入 元 天 2500031000年运行费 工资 维修费5000050000保险 税收 水电费等 元 年 2 评分法全面比较不同选址方案 是一个多目标或多准则的决策问题 由于不同的目标对选址决策的后果要程度不同 就要对不同的目标分配不同的权重 例 有一家汽车制造企业 为了扩大生产规模 需要选择一个新的生产基地生产轿车 考虑的因素有10个 其权重选择如下表 1 出口外运的条件 2 水 电 汽的供应 3 加工协作半径 4 交通 通讯 5 技术协作水平 6 相关产业水平 7 国内市场 8 厂址的条件 9 离总部的距离 10 融资渠道 因素12345678910合计权重0 1540 0770 0850 0920 0920 0920 1070 1230 0850 0921 方案甲107108 589 59108 58 59 02乙88 5998 5999998 75丙9 5981098 5109 59 589 14810 0 154 7 0 077 10 0 085 8 5 0 092 8 0 092 9 5 0 092 9 0 107 10 0 123 8 5 0 085 8 5 0 092 9 02根据得分 选择方案丙 3 重心法基本思想 根据物流系统中不同设施之间的路程与运输量大小 选择一个使得各个需求点与供应点之间路程与运量乘积最小的地点 数学模型 minP x y Px dix Vi ViPY diy Vi ViVi 第i个供应点 或需求点 的运输量 dix diy 第i个供应点 或需求点 与选择的配送中心的距离 Px Py 待确定的配送中心的地理坐标 基本步骤 建立反映地理位置的坐标系 确定各供应点 或需求点 与待配送中心之间的运输量 计算待确定位置的坐标 选择总运量最小的地点 确定的 例 某公司由于业务发展的需要 计划在某地建立一个配送中心 以解决货物的供应问题 现有四个销售点 其每月的销售量以及它们的地理坐标如表 根据这个表的数据确定一个最佳的配送中心位置 销售点地理位置每月销售量甲 10 50 100乙 20 80 120丙 50 100 150丁 100 50 200 Px Xi Vi Vi 10 100 20 120 50 150 100 200 100 120 150 200 54 2 公里 PY Yi Vi Vi 50 100 80 100 100 150 50 200 100 120 150 200 66 7 公里 第二节设施的布置设施布局从制造业来说包括厂区的划分 设备的布局 服务业是指顾客服务区域 办公区域 休息室 餐厅等 一 厂区布置的基本要求 P151 1 厂房的布置应满足生产过程的要求 尽可能使厂区内物件运输路线最短 减少交叉和迂回路线 从而缩短生产周期 减少生产费用 2 充分利用厂区平面 在安全 卫生的前提下紧凑布置 生产和协作关系密切的单位就近布置 减少占地面积 节约投资和生产费用 3 充分利用现有的条件 如充分利用城市现有的运输条件 公路 铁路 港口及供电 供水等公共设施 4 按照生产过程的要求合理划分厂区 如 生产区 生活区 设置休息区并使厂区环境 建筑布置和式样与周围社区的环境相协调 5 在考虑防火和卫生和条件下 总平面布置力求占地面积小 6 厂区布置要充分考虑企业发展的需要 预留发展余地 二 设施的布置形式1 固定式布置加工对象位置固定 生产工人和设备都要随加工产品所在的某一位置而转移 如 大型飞机 船舶 重型机床等 2 按对象专业化布置按照产品 部件 零件 的不同来设置生产单位 产品原则布置适合重复度较高的生产活动 生产的品种较少或几种加工对象相似 使复杂的工作被分解成一系列标准化的作业 如 汽车制造厂的发动机 底盘车间 3 按工艺专业化布置按照工艺专业化原则将同类机器集中在一起 完成相同工艺加工任务 如 汽车生产厂的铸造车间 机加工车间 锻造车间 物料按照预定的加工程序进入这些车间 不同的加工对象可能代表着完全不同的工艺要求和操作程序 这样零部件加工往返路线变长了 设备的用途较广 需要技术较高的工人来操作 4 混合布置运动队基本上是按工艺原则布置 但对一些运动员采用定位布置 配有教练 队医 专门设备 医院也是典型的按工艺原则布置 但对病人采用定位布置 按成组制造单元布置根据一定的标准将结构和工艺相似的零件组成一个零件级 确定出零件级的典型工艺流程 再根据典型工艺流程的加工内容选择设备和工人 由这些设备和工人组成一个生产单元 一人多机 U型布置 如果生产量不足以使1个人看管一台机器就足够忙的话 可以设置一人可看管的小生产线 在这个所谓的小生产线 1个工人同时看管几台机器 既充分利用人力 又可在这种小生产线内使物流流向有一定秩序 如 作为丰田汽车公司生产配件的小松公司采用U型装配线 一般每条线拥有5 6台设备 由1 2个工人操作 5 仓库布局 仓库类似于制造业的工厂 因为物品也需要在不同地点 单元 之间移动 一般的仓库布置问题都是寻找一种布置方案 使得总搬运量最小 可以借助于类似负荷距离法等方法 原则 以物料的快速存储和出库为目的 例 有一个家电用品仓库 共有14个货区 分别储存7种家电 仓库有一个出入口 进出仓库的货物都要经过该口 假设该仓库每种物品每周的存取次数如表所示 应该如何布置不同物品的货区 使搬运量最小 出口 存储物品搬运次数所需货区1 电烤箱28012 空调16023 微波炉36014 音响37535 电视80046 收音机15017 其它1002 思路 各种物品所需区面积不同 需要首先计算某物品的搬运次数与所需货区数量之比 取该比值最大者靠近出入口 依次往下排列 各种物品的比值如下 3 微波炉360 1 电烤箱280 5 电视机200 6 收音机150 4 音响125 2 空调80 7 其它50 根据排列作出布置方案 货区7246553通道出口7244551 6 店面布置的原则思考 超市 百货商店等零售店面布置如何影响销售额和顾客态度 6 店面布置的原则引导顾客在商店里转一圈 购买比事先计划更多的商品 给予顾客足够的空间进行购物与运用有限珍贵的空间放置更多的商品之间取得平衡 考虑残疾人的特殊需求 7 办公室布置封闭式办公室布置办公楼里有若干办公室 门前是长长的走廊 一间办公室作为一个部门 中层领导往往与员工在一起工作 信息交流和传递较方便 但员工会产生压抑感 缺乏独立思考的空间 不同部门彼此相互独立 不利于不同部门之间的信息交流和传递 部门之间合作差 相互推诿扯皮的事多 这种布置也不利于上下级之间的沟通 而且几乎没有调整和改变布局的余地 开放式办公室布置这是近20多年来发展起来的办公室布置的方法 在一间很大的办公室内 可同时容纳一个或几个部门的人共同工作 这种布置方式方便了同事之间的交流 部门领导可以及时了解工作中存在的问题 并且增强领导与一般员工的交流 在某种程度上消除了等级的隔阂 但缺点是可能造成员工工作的相互干扰 也会带来员工之间的闲聊 影响工作效率 远程办公20世纪90年代以来 随着信息技术的迅猛发展 一种更加新型的办公形式 远程 办公也正在从根本上冲击着传统的办公室布置方式 如 教师上完课后可以在家里做科研 写专著 通过学校网站随时了解学校教学 科研动态 当然人们可以在飞机 火车上办公 三 设施布局的方法 P156 1 从 至 From to 表法从 至表是一种常用的生产和服务设施布置方法 它是利用设备之间零件的移动次数 运输量 大小关系 把运输次数多或运输成本大的设备布置在相邻位置 并使整体车间的运输成本最小化 这种方法比较适合于多品种 小批量生产和情况 步骤 1 根据车间生产的零件情况 选择典型的零件工艺路线 做出综合工艺路线表 2 根据零件工艺路线表 统计不同设备之间的零件移动次数 得到一个车间的设备之间零件移动次数从 至表 矩阵表 3 分析与改进从 至表 把运输次数多的放在相邻位置 通过不断试探 选择使车间内零件的加工过程中总运输次数最少 或者总运输成本最小的布置 2 物料流量法 往来分析法 通过分析设施之间流量的大小 把流量大的安排在靠近的位置 往来分析适合于工艺专业化的设施布置 其步骤为 1 根据设施之间的业务过程 初步确定各设施的相对位置 2 统计各设施之间的流量 3 根据流量的大小 将流量大的安排在相邻的位置 4 根据其他因素进行调整 因为部门01与02 部门02与03 部门03与04之间的运量较大 所以应该相邻布置 合计最后的结果如图 2吨1吨 3 相关作业图法 P154 除了考虑物流关系 还需考虑其他因素的影响 在企业中生产部门与辅助生产部门 办公室与其他部门 通常没有固定的物流关系 作业相关图法 穆德提出的 可以根据各个部门之间的活动关系密切程度布置其相互位置 这个方法在服务业也有较多的应用 如 医院 通常就医有不同的步骤 挂号 外科 内科 化验 药房 住院等以及管理部门 医院可以根据就医的流程安排 但部门之间的关系比较复杂 步骤 1 将部门关系密切程度划分为A E I O U X 或1 2 3 4 5 6 六个等级 说明让一个部门接近另一个部门的愿望 A 绝对重要E 特别重要I 重要O 轻度重要 一般 U 不重要X 无关紧要 关系密切原因代号关系密切原因1使用共同的原始记录2共用人员3共用场地4人员接触频繁5文件交换频繁6工作流程连续做类似的工作共用设备9其它 上半格表示相互关系的重要程度部门1部门2部门3部门4部门5部门6下半格表示相互关系的原因 部门1部门2部门3部门4部门5部门6 A X A A A A A X U U U U I U U 2 将待布置的部门一一确定出相互关系 根据相互关系重要程度 按重要等级高的部门相邻布置的原则 安排出最合理的布置方案 例 部门A部门B部门C部门D部门E部门F A X A A A A A X U U U U I U U 运用作业相关图法将六个部门安排在一个3 2的矩形建筑中 解 1 首先写出接近度为A的成对部门 A C A E A F C E C F和E F 即它们必须相邻 第一次尝试 将A C E和F靠近 以下布局可以满足每对部门的接近度为A的要求 C E F A 2 注意接近度为X 无关紧要 的成对部门是A B D E A不与B相邻 D不与E相邻 将E和D放到两个剩下的位置 以下布局完全满足这两对部门的接近度要求 ACEF3 注意满足接近度X的同时要满足接近度A B D 思考 如果你第一次尝试是这样的 最终的布置是怎样的 A C E F 例2 已知8个部门位置 图1 用作业相关图法判定是否恰当 图2 试改进其位置使符合部门接近度关系 部门1X254部门2A186图2O73部门3XOOE部门4AEXAAAA部门5IEOA部门6AAA图1部门7AE部门8 解 将部门接近度A与X的部门列示出来 A 1 31 82 73 53 63 84 54 85 75 86 8X 1 21 72 4原有位置 违反1 21 7的关系254863调整为 调整结果 45178623 部门1E作业 根据作业相关图将8个部门部门2A 部门1必须在确定位置 AE布置在如图的位置 部门3AE1UEX部门4AXAUXAU部门5IXOXAX部门6OAEU部门7AA部门8 第三节装配线平衡 一 流水线概述 一 几个概念流水线是指生产对象按照一定的工艺路线顺序通过每道工序的各个工作站 并按照一定节拍连续或重复完成生产过程的生产组织形式 如 机械 电工 化工 服装 食品行业 工作站 地 完成一系列特殊任务的有形场所 通常有两种类型 一种是人工工作站 拥有一个操作机器和 或者工具的工人 另种是无人工作站 拥有无看管设备 如机器人 节拍指流水线上连续出产两件相同制品的时间间隔 用r表示 r 计划期有效工作时间 Fe 计划期内计划产量 N 流水生产的分类 1 按生产对象是否移动 分为固定流水线和移动流水线 2 按生产品种数量的多少 分为单一品种流水线和多品种流水线 3 按生产的连续性 分为连续性和间断性流水线 4 按节拍的形式 分为强制节拍和自由节拍流水线 5 按生产对象的轮换方式 分为不变流水线 可变流水线和混合流水线 6 按机械化程度 分为自动 机械化和手工流水线 丰田汽车公司采用混合型生产线丰田公司决定在美国生产小型厢式载货汽车 一款颇具传统风格的多功能商务用车 为尽快投产 丰田公司在它位于美国肯塔基州乔治敦的制造厂做出惊人之举 它决定在生产Camry 佳美 的工作地上同时生产第一代Sienna车 尽管Camry与Sienna用的是同样的底盘 但两者差别很大 Sienna比Camry车长5英寸 高1英尺 每辆Sienna在装配线上占有更大的空间 需要更多更大的零件 别的汽车制造商可能要将制造厂关停几个月以进行此类调整 但丰田公司需要行动迅速 迟缓会给Camry车旺盛的销售势头带来不利影响 装配线上的300个工作地中 Sienna车需要求6个工作地加工其零部件 但仅需要7个新的在生产工序 为节约时间 丰田公司决定不再增加工作地 它挑选了两组工人 每组一个轮班 在原生产线的七个工作地上只负责加工Sienna的零部件 同时 工程师与工人协同工作 设计出辅助设备 丰田公司通过对装配线采取革新措施 即采用了混合生产线 使投产所需要的时间可能缩短了3年 1998年上市 2003年初在北美车展展出了第二代产品 同年4月正式在市场上推出 市场反映良好 例 某流水线计划日产量为 件 采用两班制 每班规定有 分钟停歇时间 计划不合格品率为 计算该流水线的节拍 r Fe N 0 02 6 分 件 注意节拍的单位 二 流水线的特征连续性劳动对象在各个工作站之间平行移动或平顺移动 流水般地在工序间移动 生产过程具有高度的连续性 减少了设备的加工间歇时间 专业化流水线通常只生产一种或少数几种产品或零件 工作站专业化程度高 节奏性生产对象在各道工序按一定节拍进行生产 两批相同制品之间按一定的时间间隔投入流水线或产出流水线 具有明显的节奏性 二 流水线的特征顺序性按生产对象的工艺顺序将工作站排列成链条形式 劳动对象在工序间单向移动 一致性工序工作站 设备 数量与各工件单件加工时间的比值相一致 二 流水线的特征顺序性按生产对象的工艺顺序将工作站排列成链条形式 劳动对象在工序间单向移动 一致性工序工作站 设备 数量与各工件单件加工时间的比值相一致 二 装配线平衡 工序同期化 为什么要进行装配线平衡 例 某装配线有 道工序 其作业顺序和工序作业时间如图所示 假定节拍为 分钟 件 计算每道工序负荷率 也称利用率 负荷率 作业时间 流水线节拍 231 5 工序负荷率最高为 第 道 2 831 r 5分钟 件 工序负荷率过低 会导致资源浪费 忙闲不均 引起矛盾 必须对装配线的工序进行新的组合分析 重新组织工作站 即流水线的平衡 三 装配线平衡的方法 P95 最大后继作业数优先分配法 最长任务时间直观推断法 一 装配线平衡的原则保证各工序之间原来的先后顺序不变 分配给予每个工作站的工序加工时间不能大于节拍 各工作站的单件作业时间尽量接近于节拍 使工作站数量尽量地少