生产与运营系统设计课时要点.ppt

第五章生产与运营系统设计,生产能力决策选址决策设备布置,本章内容指引,能力规划设施选址：区域，地点，方案评估设施选址的影响因素设施选址评价模型和方法设施布置方式,第1节能力规划,一、生产能力的概念生产能力是一个系统所输入的资源，在先进合理的技术组织条件下、在特定时间内可能达到的最高的产出数量生产能力概念中的关键点1）生产能力取决于所生产的产品2）所输入的一定数量的资源：数量、种类、比例、有效资源3）先进合理的生产组织条件：技术、管理4）一定的时间,生产能力概念的几个深层因素使其使用和理解有了定的难度。1、每天的不确定因素,例如,员工出勤率、设备故障、员工假期以及原料运输延迟等,使得设施的产出率不确定。2、不同产品和服务的生产率各不相同。3、不同的衡量标准有不同的生产能力。,生产能力的概念,生产能力的概念,美国联邦储备金监察小组(FederalReserveBoard)定义持续实际生产能力(SustainablePracticalCapacity)为“在现实的工作进度表框架下,考虑到正常的停工期(由于损坏、修理等原因造成的停机时间),并假定有足够的输入以保证机器和设备的正常运作,在这种条件下工厂所能维持的最高输出水平”。,影响生产能力的因素,设备的质量和数量：主要因素计划期内的有效工作时间产品的工艺特征劳动组织和生产组织条件,生产能力的概念,战略性能力计划企业资本密集型资源生产能力水平的选择，对企业的响应速度、成本结构、库存政策和管理方式产生关键影响按竞争力而不是规模规划生产能力,二、生产能力的计量,（1）用产出量计量。在大量生产情况下，生产品种单一，生产能力可用代表性的产品数表示。某化肥厂年产30万吨合成氨;（2）用原料处理量计量。有时候企业一种原料生产多个产品，这时候用原材料处理数量比产出量核准生产能力更为合适。炼油厂用1年加工处理的原油吨位作为生产能力的计量单位。（3）服务型企业常用投入量作为计量单位。例如，医院以病床数而不是以诊疗的病人数为计量单位，航空公司以飞机座位数量计量单位。,三、生产能力的分类,（1）设备能力、人员能力和管理能力（2）正常生产能力和最大生产能力（3）设计能力、核定能力和现实能力:设计能力是建厂或扩建后应该达到的最大生产能力;核定能力是指企业产品方向、协作关系、资源供应等内外部条件发生变化后，重新调查核定的生产能力;现实能力是企业在计划期内，充分考虑现有的生产技术条件，并考虑到计划年度内能够实现的各种技术组织措施的效果得出的实际生产能力.,四、生产能力计算,（一）工艺专业化工作中心生产能力的计算1、设备组的品种单一M=TeSP或者M=TeS/TM:某设备组的生产能力S:该设备组中设备数量Te:计划期内单台设备的有效工作时间。该时间取决于工作班次、每班工作时间、工作天数P:设备单位时间的产量定额T:单位产品台时,2、多品种产品情况,1）代表产品法基本思想：在一种设备可能要生产多种产品时，可以选用一种在产品结构、工艺方面具有代表性且产量与劳动量乘积最大的产品，将其它产品的生产定额换算成代表性产品的生产定额，从而计算出基于代表性产品的设备生产能力。a计算换算系数。设某设备组加工k种产品，年产量分别为ni（i=1，2，k），ti：为设备加工产品i的台时定额，to：代表产品的台时定额，Po:代表产品的单位时间工时定额则可得换算系数i=ti/to,b计算以代表产品表示的产量,N0i=以代表产品表示的生产能力为M0=FeS/T0C计算实际产品表示的生产能力计算代表产品表示的产量比重,各产品生产能力为,2）假定产品法：基本思想：构思一个不存在的假想产品，假想产品由多品种的产品构成，计算假定产品的生产能力，然后换算成各产品的生产能力,假定产品法的具体计算,计算各产品产量比重计算假定产品台时计算假定产品生产能力换算为各个产品能力Mi=M0i,例1,某车床组有10台车床，全年制度工作日为250天，平均工时利用率为90%。计划年度内生产ABCD四种产品，各产品的台时定额及产量见下表,分别用代表产品法和假定产品法计算该车床组的生产能力,解：1、代表产品法选择代表产品c。计算换算系数A=200/100=2.0,B=270/100=2.7C=100/100=1.0,D=40/100=0.4换算为代表产品的产量为A:2.0*100=200,B:2.7*80=216C:1.0*160=160,D:0.4*60=24,产量总和为600,以代表产品表示的产量比重如下：,A:200/600=0.333,B:216/600=0.36C:160/600=0.267,D:24/600=0.04以代以代表产品表示的生产能力为250*15.5*0.9*10/100=349（台）换算后的生产能力如下：A:349*0.333/2.0=58其它分别为：B:47C:93D:35请大家用假定产品计算。,例2。P110,（二）产品专业化的工作中心的生产能力核算选择关键设备的能力计算工作中心的能力M=FeS/T0。S，T0为关键设备机床数和单位产品台时。（三）系统的生产能力的确定瓶颈环节的生产能力即为系统的生产能力。瓶颈环节：实际生产能力小于或这等于生产负荷的资源。这类资源限制了系统的产出率。,（四）以劳动计算的生产能力计算,t:单位产品的工时定额（小时/件）N:作业组的工人数Te:计划期内每个工人的有效工作时间（小时）,当作业组的生产能力取决于作业场地面积时，生产能力可由下式计算：,A:作业面积数量（平方米）a:制造单位产品所需的生产面积（平方米）t:制造单位产品所需时间（小时/件）Te:作业面积的有效利用时间（小时）,（五）以作业场地计算的生产能力,五、生产能力的评价,生产能力评价的指标,1、能力利用率计算=平均产出率/生产能力2、能力缓冲=1-能力利用率能力缓冲的设置：资本密集型产业：生产能力缓冲较小服务业：适当设置能力缓冲制造业：能力缓冲较小,生产能力缓冲(CapacityCushion)的意义,1）需求量大于预期值时,有额外的生产力。2）有能力满足需求高峰季节的需求。3）更低的生产成本。4）产品和批量的柔性。5）产品和服务质量的提高。,六、生产能力规划,生产能力规划：确定需要的生产能力，主要明确的问题为需要何种能力，需要多大能力，何时需要。（一）生产能力规划的步骤1.估计现行设备的生产能力:2.预测产品和服务的生产能力的长期需求;3.识别和分析生产能力资源以适应未来生产能力需求;4.从候选生产能力资源中进行选择。,（二）能力规划的重要性,第一,为生产产品和服务而进行的机械、技术、土地和建筑的资本投资是巨大的。第二,能力规划包含在公司的长期战略中，影响着公司的战略计划地实现。第三,运营效率、成本依赖于能力规划。第四,能力规划成为许多其他POM决策的约束条件。,（三）影响生产能力的因素,1、规模经济(EconomiesofScale)1）规模经济的含义：随着工厂的规模和产量的增长，单位产出平均成本趋向下降“现代化的大量生产与现代化的大量分配以及现代化的运输和通讯一样，其经济性主要是来自速度，而非规模。生产率的提高和单位成本的降低（通常总是把它等同于规模的经济性），主要是来自通过能力在数量上和速度上的增加，而不是由于工厂或设备在规模上的扩大。”-小艾尔弗雷德D钱德勒：看得见的手2）形成规模经济的条件(ExperienceCurve)产品符合顾客需要足够大的需求,3）规模经济的好处,规模增加，资源充分利用，单位产品分摊的固定成本下降，单位产品总成本下降。增加批量，单位产品分摊的设备调整时间和费用下降劳动力和设备专业化水平的提高，降低成本。,4）规模不经济,规模过大的不利之处：运输费用的提高组织结构臃肿，协调困难，管理成本迅速上升经营风险较大：容易过量生产，造成积压，不得不降低价格销售,规模经济图示,产量,平均成本,最佳规模,2、范围经济性(EconomiesofScope)与战略柔性以比单独生产成本更低的方式生产多种产品的组合。它可能是采取提高系统柔性的途径；也可能是采取延伸主导产品产业链的模式。大规模定制试图实现二者的结合,3、学习曲线（经验曲线）个人学习与组织学习绘制学习曲线,生产第x单位产品所需的直接工时,基于学习曲线改进个人绩效目标,（四）生产能力计划,长期能力计划：研究影响生产能力的长期因素如建设新厂，扩建，技术改造，购置大型成套设备，根本上改变了运营系统状态，大幅度提高运营能力。中期能力计划：新工艺装备，小规模技术改造，解聘增聘工人，外包，库存等，在现有能力基础上的局部扩充。短期能力计划：加班，增加临时工，降低废品率，减少设备故障，合理选择批量等，主要是改善现有设施。,（五）生产能力决策,1、产品或者服务的生产能力预测1）估计某种产品服务的行业总需求;2）估计公司所占的市场份额(在总需求中的比例);3）将公司市场份额乘以总需求,得到公司的需求估计值;4）将产品或服的需求转换为生产能力的需求。,2、生产能力决策方法,1）盈亏平衡分析；2）现值分析；3）计算机模拟；4）线性规划；5）决策树分析。,决策树的应用例,10年内某企业产品销售向好的概率为0.7，不好的概率为0.3。有两个方案可供选择：甲：投资220万元，新建流水线乙：投资80万元，对原生产线新技术改造。投产后收益见下表,问应如何决策？,画出决策树,1,2,3,好0.7,差0.3,好0.7,差0.3,80,-30,40,10,计算两个方案的期望收益：,E2=80*0.7+(-30&0.3)*10-220=250E3=40*0.7+10*0.3*10-80=230决策：选择甲方案。,（六）能力策略,积极策略中间策略消极策略,预测能力,积极策略,消极策略,中间策略,（七）改变生产能力的方法,改变生产能力的方法,一、扩张：1、转包业务；2、收购其他公司；3、改扩建现有设施；4、使用备用设施。二、收缩：1、出售现有设备；2、封存现有设施；3、解雇或调任员工；4、开发新产品。,第二节制造设施选址,设施选址（FacilityLocation）:在何处建厂和建立服务设施。选址是一个多目标、多准则的决策问题选址的重要性和难度,一、选址的原因新的,新建企业寻求扩大市场空间满足市场需求的增加寻求新的原材料或资源供应地降低成本,二、选址的分类,单地址决策多地址决策竞争性零售店决策紧急服务选址决策,三、选址的目标和程序,1、目标选址的目标是使企业或者组织的利益最大化2、程序明确选址的优化目标：成本最小？靠近原材料基地，靠近市场？列出选址考虑的因素和要求选择地址：按照国家、地区、社区，最后选自地点，找出可选方案，对方案评价。,四、选址考虑因素,顾客或者市场原料、动力、能源供应及位置：必要性，易损坏性，运输成本劳动力条件：素质，成本，可得性。自然条件与基础设施总成本社区因素政府政策供应商环保可扩展条件,选址决策的影响因素,Comparisonof1995HourlyWagesforManufacturingWorkers(mm),Exhibit7.1,Source:BureauofLaborStatistics,September7,2000.,五、选址原则,1、多工厂制造业选址原则1）产品型工厂选址原则产品型工厂：产品或生产线在一个工厂制造，每个工厂向市场供应产品。重量增加型：目标市场指向重量减少型：原材料指向市场区域型工厂：市场指向生产过程型工厂：靠近上下游工厂,2、服务业选址,交通便利，方便顾客3、搬迁企业：依据搬迁目的4、扩建企业：不能与原来企业相距太远。,六、设施选址定量分析法,1、因素评分法2、重心法3、线性规划法4、盈亏平衡法,因素评分法,列出选址决策所需考虑的具体标准或因素根据每个因素之间的相对重要性，赋予和确定权重，各因素权重之和等于1给每个因素选取一个统一的取值范围给每个备选地址的每个因素评分计算每个因素的加权分值计算每个备选地址的总得分，并择优确定最终选址方案,重心法,重心法的计算公式,线性规划法,运输模型；略盈亏平衡法适用于产品单一的企业，图示如下：,收入,TC2,TC1,V0,V1,例：有三个选址方案：x方案：年固定费用60万元，单位变动成本44元/件；y方案：年固定费用130万元，单位变动费用27元/件；z方案：年固定方案250万元，单件变动费用15元/件。决策,图示,x,y,z,求得几个方案的成本相等时的点,决策：小于4.12万件选择x方案，规模在4.12-10万件之间选择y方案；大于10万件选择z方案,七、服务机构选址的考虑因素,服务机构选址的考虑因素,平均家庭收入平均家庭人口人口密度交通便利,第三节、设施布置设备、设施是一种特殊的工具，使企业进行生产的物质基础，是企业生产能力得以实现的保证。,设施布置的重要性：1、设施布置要花大量时间，有相当难度，费用高；2、设施布置决定着企业内部人、物的流动形式，设施布置不当会增加系统的运作成本；3、设施一旦布置完成，不宜调整。,设施布置的决策依据,1、生产系统的目标2、生产需求量的预测如需求量及其稳定性影响系统的布置，系统是要求连续性、效率还是柔性。3、工艺要求4、建筑物总数或场地有效总数,部门布置的方法,1流量法1）统计出流量往来表,2）统计流量级别,统计部门之间的物流总量并按流量大小排序，做出流量级别表或者流量相关线图。见p833）具体布置确定相互位置，流量级别最高的相邻。按实际面积调整评估。评估的依据：总失效率。总失效率=,2、接近性评级法（相关图法）,部门之间的关系无定量关系。1）画出各部门间的关系矩阵图,关系重要度表,重要程度原因代码表,部门关系矩阵图,部门1,部门2,部门4,部门5,部门3,部门6,部门7,关系重要度,重要度的原因,2）统计各部门与其他部门发生关系的等级数据,部门1A-4,E-3,U-2,4.,3）具体布置,按级别密切程度和发生级别关系的频率多少布置相对位置按实际面积调整4）评估,部门内布置形式,1、工艺原则布置；2、产品原则布置；3、定位布置4、混合布置,一、工艺原则布置,切割,钻,铣,磨,切割,铣,铣,铣,磨,钻,钻,切割,工艺专业化布置的优缺点,优点：有利于提高人员操作水平；有利于提高设备利用率，系统柔性好。缺点：运输距离长，在制品周转时间长，各工作中心之间来往频繁，生产周期长。工艺专业化布置的方法零件从至表法,例1。,工艺布置问题的复杂性n!个备择方案从至表法编制从至表移动次数汇总表分析和改进初始的从至表,12345678,2,3,4,5,7,8,6,1,175500302002025,010075908090,178812599180,205025,0180187,374103,7,1,2,3,4,5,6,1357,2468,规则：使从至表中从至数越大的设备，排列在越靠近对角线的位置,例:原方案L=6917,12436578,2,4,3,6,7,8,5,1,175050200302025,100090758090,17520025,1258899180,0374103,180187,7,1467,2358,1,2,3,4,5,6,7,改进方案L=6382,计算机化的设备相对配置方法(CRAFT),例2某企业的设施基本资料如下建筑面积和车间new,Exhibit8.3,相邻车间单位货物的运输成本是5元；每隔一个车间成本增加5元；对角线之间允许移动。,用年运输量表示的车间流程图,Exhibit8.4,做出初始从至表如下,Exhibit8.2,内部物流流量表(从至图)，表示全年各车间之间运输次数，不考虑方向。,