生产与运营系统设计课时要点实用教案

1、本章内容(nirng)指引 能力规划(guhu) 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页/共90页第一页，共90页。第1节 能力(nngl)规划 一、生产(shngchn)能力的概念 生产(shngchn)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(shngchn)能力概念中的关键点 1）生产(shngchn)能力取决于所生产(shngchn)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(shngchn)组织条件：技术、管理 4）一定的时间第2页

2、/共90页第二页，共90页。 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(jiq)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(shn chn nn l)的概念第3页/共90页第三页，共90页。生产能力(shn chn nn l)(shn chn nn l)的概念美国联邦储备金监察小组(Federal Reserve Board) 定义持续实际生产能力(Sustainable Practical Capacity)为“在现实的工作进度表框架

3、下,考虑到正常的停工期(由于损坏、修理等原因(yunyn)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”。第4页/共90页第四页，共90页。影响(yngxing)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(gngy)特征 劳动组织和生产组织条件第5页/共90页第五页，共90页。生产能力(shn chn nn l)(shn chn nn l)的概念 战略性能力计划 企业资本密集型资源生产能力(shn chn nn l)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

4、规模规划生产能力(shn chn nn l)第6页/共90页第六页，共90页。二、生产能力(shn chn nn l)的计量 （1）用产出量计量(jling)。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(jling)。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(jling)单位。 （3）服务型企业常用投入量作为计量(jling)单位。例如，医院以病床数而不是以诊疗的病人数为计量(jling)单位，航空公司以飞机座位数量计量(jlin

5、g)单位。第7页/共90页第七页，共90页。三、生产能力(shn chn nn l)的分类 （1）设备能力(nngl)、人员能力(nngl)和管理能力(nngl) （2）正常生产能力(nngl)和最大生产能力(nngl) （3）设计能力(nngl)、核定能力(nngl)和现实能力(nngl): 设计能力(nngl)是建厂或扩建后应该达到的最大生产能力(nngl);核定能力(nngl)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(nngl);现实能力(nngl)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

6、出的实际生产能力(nngl). 第8页/共90页第八页，共90页。四、生产能力(shn chn nn l)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=Te S P或者M=Te S/T M: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(dnwi)时间的产量定额 T: 单位(dnwi)产品台时pSTMe第9页/共90页第九页，共90页。2、多品种(pnzhng)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

7、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(xsh)。 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(xsh)i= ti / to 第10页/共90页第十页，共90页。 b 计算以代表产品(chnpn)表示的产量iiN N0i = 以代表(dibio)产品表示的生产能力为 M0 = Fe S/T0 C 计算实际产品表示的生产能力 计算代表(dibio)产品表示的产量比重iiiNN00第

8、11页/共90页第十一页，共90页。 iiiMM/0 各产品(chnpn)生产能力为2）假定产品法：基本思想：构思一个不存在(cnzi)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第12页/共90页第十二页，共90页。 假定产品(chnpn)法的具体计算iiiNNiiTT0 计算各产品(chnpn)产量比重 计算假定产品(chnpn)台时 计算假定产品(chnpn)生产能力 换算为各个产品(chnpn)能力 Mi = M0 i00/TSFMe第13页/共90页第十三页，共90页。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

9、90%。计划年度内生产ABCD四种产品，各产品的台时定额(dng )及产量见下表产品产品计划产量计划产量单位产品台时单位产品台时A100200B80270C160100D6040第14页/共90页第十四页，共90页。 分别用代表产品法和假定产品法计算该车床(chchung)组的生产能力 解：1、代表(dibio)产品法 选择代表(dibio)产品c。 计算换算系数 A = 200/100=2.0, B=270/100=2.7 C = 100/100=1.0, D = 40/100=0.4 换算为代表(dibio)产品的产量为 A: 2.0*100=200,B:2.7*80=216 C:1.0*

10、160=160,D: 0.4*60=24产量(chnling)总和为600第15页/共90页第十五页，共90页。以代表产品表示的产量(chnling)比重如下： A: 200/600=0.333,B:216/600=0.36 C: 160/600=0.267,D:24/600=0.04以代以代表产品(chnpn)表示的生产能力为 （台） 换算后的生产能力如下： A: 349*0.333/2.0=58 其它分别为：B: 47 C:93 D:35 请大家用假定产品(chnpn)计算。第16页/共90页第十六页，共90页。 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

11、力计算工作中心的能力 M = Fe S/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(shj)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。第17页/共90页第十七页，共90页。 （四）以劳动(lodng)计算的生产能力计算tNTMe/t:单位(dnwi)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）第18页/共90页第十八页，共90页。当作业组的生产能力(shn chn nn l)取决于作业场地面积时，生产能力(shn chn nn l)可由下

12、式计算： taATMeA:作业面积数量（平方米）a:制造(zhzo)单位产品所需的生产面积（平方米）t:制造(zhzo)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(chngd)计算的生产能力第19页/共90页第十九页，共90页。 五、生产能力(shn chn nn l)的评价第20页/共90页第二十页，共90页。生产能力评价(pngji)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(chny)：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 第21页/共90页第二

13、十一页，共90页。生产能力缓冲(hunchng)(Capacity Cushion)的意义1）需求(xqi)量大于预期值时,有额外的生产力。2）有能力满足需求(xqi)高峰季节的需求(xqi)。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。 第22页/共90页第二十二页，共90页。六、生产能力(shn chn nn l)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(gj)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

14、能力资源中进行选择。第23页/共90页第二十三页，共90页。（二）能力(nngl)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(guhu)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(guhu)。第四,能力规划(guhu)成为许多其他POM决策的约束条件。第24页/共90页第二十四页，共90页。（三）影响生产能力(shn chn nn l)的因素 1、规模经济(Economies of Scale) 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

15、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(zn sh)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 (Experience Curve) 产品符合顾客需要 足够大的需求第25页/共90页第二十五页，共90页。3）规模经济(jngj)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(p lin)，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

16、的提高，降低成本。第26页/共90页第二十六页，共90页。4）规模(gum)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(shngshng) 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第27页/共90页第二十七页，共90页。 规模(gum)经济图示 产量(chnling)平均(pngjn)成本最佳规模第28页/共90页第二十八页，共90页。 2、范围经济性 (Economies of Scope)与战略柔性(ru xn) 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(ru xn)的途径；也可能是采取延伸主导产品

17、产业链的模式。 大规模定制试图实现二者的结合第29页/共90页第二十九页，共90页。 3、学习曲线（经验曲线） 个人(grn)学习与组织学习 绘制学习曲线生产第 x单位(dnwi)产品所需的直接工时xnkYbbnKYxKxYxxnxlogloglog, 2log/log产品单位数生产第一件产品所需的直接工时学习率 基于(jy)学习曲线改进个人绩效目标 第30页/共90页第三十页，共90页。（四）生产能力(shn chn nn l)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(gnbn)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：

18、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。第31页/共90页第三十一页，共90页。（五）生产能力(shn chn nn l)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(hngy)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。第32页/共90页第三十二页，共90页。2、生产能力决策(juc)方法 1）盈亏(yngku)平衡分析；

19、2）现值分析； 3）计算机模拟； 4）线性规划； 5）决策树分析。第33页/共90页第三十三页，共90页。决策树的应用(yngyng)例 10年内某企业产品销售向好的概率(gil)为0.7，不好的概率(gil)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。投产后收益见下表方案方案好好0.7差差0.3甲80-30乙4010第34页/共90页第三十四页，共90页。问应如何(rh)决策？ 画出决策树123好0.7差0.3好0.7差0.380-304010第35页/共90页第三十五页，共90页。 计算两个(lin )方案的期望收益： E2 =

20、80*0.7+(-30&0.3)*10-220=250 E3 =40*0.7+10*0.3*10-80=230 决策：选择(xunz)甲方案。第36页/共90页第三十六页，共90页。（六）能力(nngl)策略 积极策略 中间(zhngjin)策略 消极策略预测(yc)能力积极策略消极策略中间策略第37页/共90页第三十七页，共90页。（七）改变生产能力(shn chn nn l)的方法第38页/共90页第三十八页，共90页。改变生产能力(shn chn nn l)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(biyng)设施。 二、收缩： 1

21、、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39页/共90页第三十九页，共90页。第二节 制造(zhzo)设施选址设施(shsh)选址（Facility Location）:在何处建厂和建立服务设施(shsh)。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第40页/共90页第四十页，共90页。一、选址(xun zh)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(zngji) 寻求新的原材料或资源供应地 降低成本第41页/共90页第四十一页，共90页。二、选址(xun zh)的分类 单地址决策( juc) 多地址决策( juc) 竞争性零售店

22、决策( juc) 紧急服务选址决策( juc)第42页/共90页第四十二页，共90页。三、选址(xun zh)的目标和程序 1、目标(mbio) 选址的目标(mbio)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(mbio)：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。第43页/共90页第四十三页，共90页。四、选址考虑(kol)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(chngbn) 劳动力条件：素质，成本(chngbn)，可得性。 自然条件 与基础设施

23、 总成本(chngbn) 社区因素 政府政策 供应商 环保 可扩展条件第44页/共90页第四十四页，共90页。 选址决策( juc)的影响因素第45页/共90页第四十五页，共90页。第46页/共90页第四十六页，共90页。Comparison of 1995 Hourly Wages for Manufacturing Workers(mm)Source: Bureau of Labor Statistics, September 7, 2000.第47页/共90页第四十七页，共90页。五、选址(xun zh)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

24、个工厂制造，每个工厂向市场供应产品。 重量增加型：目标(mbio)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 第48页/共90页第四十八页，共90页。 2、服务业选址(xun zh) 交通便利，方便顾客 3、搬迁企业：依据搬迁目的 4、扩建(kujin)企业：不能与原来企业相距太远。第49页/共90页第四十九页，共90页。六、设施(shsh)选址定量分析法 1、因素(yn s)评分法 2、重心法 3、线性规划法 4、盈亏平衡法第50页/共90页第五十页，共90页。因素(yn s)评分法1.列出选址决策所需考虑的具体标准或因素2.根据每个因素之间的

25、相对重要性，赋予和确定权重，各因素权重之和等于13.给每个因素选取(xunq)一个统一的取值范围4.给每个备选地址的每个因素评分5.计算每个因素的加权分值6.计算每个备选地址的总得分，并择优确定最终选址方案第51页/共90页第五十一页，共90页。 重心(zhngxn)法第52页/共90页第五十二页，共90页。重心(zhngxn)法的计算公式iiiyyiiixxvvdCvvdC;第53页/共90页第五十三页，共90页。线性规划(xin xn u hu)法运输模型；略盈亏(yngku)平衡法适用于产品单一的企业，图示如下：收入(shur)TC2TC1V0V1第54页/共90页第五十四页，共90页。

26、 例：有三个选址方案：x方案：年固定(gdng)费用60万元，单位变动成本44元/件；y方案：年固定(gdng)费用130万元，单位变动费用27元/件；z方案：年固定(gdng)方案250万元，单件变动费用15元/件。决策 第55页/共90页第五十五页，共90页。 图示xyz第56页/共90页第五十六页，共90页。 求得几个方案(fng n)的成本相等时的点12. 4xyq10yzQ决策：小于4.12万件选择(xunz)x方案，规模在4.12-10万件之间选择(xunz)y方案；大于10万件选择(xunz)z方案第57页/共90页第五十七页，共90页。七、服务(fw)机构选址的考虑因素服务机构

27、的类型服务机构的类型举例举例选址特点选址特点与顾客直接接触的与顾客直接接触的服务机构服务机构餐馆、宾馆、银行餐馆、宾馆、银行分支机构、医院、分支机构、医院、超市、商场、服装超市、商场、服装店店预测模型预测模型与顾客间接接触的与顾客间接接触的服务机构服务机构呼叫中心、经纪人呼叫中心、经纪人业务、金融服务、业务、金融服务、邮件业务邮件业务规模效应考虑规模效应考虑与顾客没有接触的与顾客没有接触的服务机构服务机构商品的加工和配送、商品的加工和配送、信息的处理和传递信息的处理和传递成本、流程成本、流程第58页/共90页第五十八页，共90页。服务机构选址(xun zh)的考虑因素 平均家庭( jitng)

28、收入 平均家庭( jitng)人口 人口密度 交通便利第59页/共90页第五十九页，共90页。第三节、设施布置设备、设施是一种特殊(tsh)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(qy)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。第60页/共90页第六十页，共90页。 设施(shsh)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

29、场地(chngd)有效总数第61页/共90页第六十一页，共90页。部门布置(bzh)的方法 1 流量(liling)法 1）统计出流量(liling)往来表 部门部门部门部门12341262241834第62页/共90页第六十二页，共90页。 2）统计流量(liling)级别所有部门流量不相邻部门流量 统计部门之间的物流总量并按流量(liling)大小排序，做出流量(liling)级别表或者流量(liling)相关线图。见p83 3）具体布置 确定相互位置，流量(liling)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= 第63页/共90页第六十三页，共90页。

30、2、接近性评级法（相关(xinggun)图法） 部门之间的关系无定量(dngling)关系。 1）画出各部门间的关系矩阵图关系重要程度关系重要程度关系符号关系符号绝对必要a很重要e重要i一般o不重要u不可接近x关系(gun x)重要度表第64页/共90页第六十四页，共90页。 重要程度(chngd)原因代码表原因代码原因代码重要程度原因重要程度原因1共用人员2共用设备3共用场地4共用信息5工艺过程相联6做类似工作7人员接触第65页/共90页第六十五页，共90页。部门(bmn)关系矩阵图 部门(bmn)1部门(bmn)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第66页/共90页第六十

31、六页，共90页。 2）统计各部门与其他(qt)部门发生关系的等级数据 部门(bmn)1A-4,E-3,U-2,4.第67页/共90页第六十七页，共90页。3）具体(jt)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(shj)面积调整 4）评估第68页/共90页第六十八页，共90页。部门内布置(bzh)形式 1、工艺原则布置； 2、产品(chnpn)原则布置； 3、定位布置 4、混合布置第69页/共90页第六十九页，共90页。 一、工艺(gngy)原则布置切割(qig)钻铣磨切割(qig)铣铣铣磨钻钻切割 第70页/共90页第七十页，共90页。 工艺(gngy)专业化布置的优

32、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(liwng)频繁，生产周期长。 工艺专业化布置的方法 零件从至表法第71页/共90页第七十一页，共90页。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(csh)汇总表 分析和改进初始 的从至表1 2 3 4 5 6 7 823457861175 50 0 30 200 20 25 0 100 75 90 80 90 17 88 125 99 180 20 5 0 25 0 180 187374 103 71234561 3 5 72

33、4 6 8ijL规则： 使从至表中从至数越大的设备(shbi)，排列在越靠近对角线的位置 例: 原方案(fng n) L= 6917 第72页/共90页第七十二页，共90页。1 2 4 3 6 5 7 824367851175 0 50 200 30 20 25100 0 90 75 80 90 17 5 20 0 25125 88 99 180 0 374 103 180 187 71 4 6 7 2 3 5 8 12 34567 改进(gijn)方案 L= 6382 计算机化的设备 相对配置(pizh)方法 ( CRAFT )第73页/共90页第七十三页，共90页。例2 某企业的设施基本(

34、jbn)资料如下建筑面积和车间new相邻车间单位(dnwi)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。第74页/共90页第七十四页，共90页。用年运输量表示(biosh)的车间流程图第75页/共90页第七十五页，共90页。 做出初始(ch sh)从至表如下 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(kol)方向。第76页/共90页第七十六页，共90页。调整(tiozhng)后的布置方案：从新计算各车间之间的运输成本第77页/共90页第七十七页，共90页。流水线（对象(duxing)专业化原则）二、产品(chnpn)原则布置mmM1M2M3M4第78页/共90页第