生产过程规划与设计培训课件

1、第四章 生产过程规划与设计教学要求 （1）了解生产技术选择、装配流程图、生产过程）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掌握生产过程类型、生产系统定位常用的方法、法、平衡点分析方法、自制或外购决策平衡点分析方法、自制或外购决策 n重点：重点： 生产组织类型种类及优缺点，生产组织类型种类及优缺点， 生产过程类型种类及异同、生产过程类型种类及异同、平衡点分析方法平衡点分析方法第四章 生产过程规划与设计输入信息输入信息过程规划与设计过程规划与设计输出信息输出信息1.生产系统定位生产系统定位2.确定纵向集成度确定纵向集成度

2、3.生产技术选择生产技术选择4.确定生产流程确定生产流程 1.产品信息产品信息 性能技术特点产品市场信息、竞争环境2.生产战略信息生产战略信息 竞争重点3.生产系统信息生产系统信息 生产要素来源、生产技术1.生产过程流程设计生产过程流程设计2.设备选定设备选定3.车间布置图车间布置图4.人力需求测算人力需求测算第一节 生产过程的类型对生产过程规划和设计有影响的分类：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一、生产过程的组织类型二、库存策略二、库存策略三、过程结构三、过程结构 一一、生产过程的组织类型、生产过程的组织类型 按产品或生产工艺来划分生产单位。按产品或生产工艺来划分生产

3、单位。1 1、对象原则（对象专业化、产品导向型）、对象原则（对象专业化、产品导向型） 生产过程分为：生产过程分为：n加工加工- -装配型生产装配型生产-生产线或装配线生产线或装配线n流程型生产流程型生产连续生产连续生产2 2、工艺原则（工艺专业化、工艺导向型）、工艺原则（工艺专业化、工艺导向型） 间歇生产间歇生产3 3、模块式生产、模块式生产 （成组生产单元、重复型生产）（成组生产单元、重复型生产）1 1、对象原则、对象原则 生产过程按产品的不同划分生产单位。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。工艺过程是封闭的，能独立地生产产品。 把加工对象的把加工对象的全部

4、或大部分全部或大部分工艺过程集中在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。件组为对象的专业化生产单位。特点特点：三：三“不同不同”一一“同同” 。不不同设备、不同工种的工人、同设备、不同工种的工人、不相同的工艺方法不相同的工艺方法，加工对象相同。加工对象相同。如：齿轮车间、如：齿轮车间、标准件车间、发动机车间。标准件车间、发动机车间。优点：优点：n缩短运输路线缩短运输路线n提高连续性，缩短周期，减少在制品提高连续性，缩短周期，减少在制品n专业化水平高专业化水平高n有利于按期、按量、按质、成套的完成生产有利于按

5、期、按量、按质、成套的完成生产n 便于生产管理便于生产管理缺点：缺点：n要求专用的设备和工装，需较高的初始投资。要求专用的设备和工装，需较高的初始投资。n对产品品种变化的适应能力较差。对产品品种变化的适应能力较差。2 2、工艺原则、工艺原则 生产过程按工艺来划分生产单位。生产过程按工艺来划分生产单位。n特点：三特点：三“同同”一一“不同不同” 。如：铸造车间、。如：铸造车间、机加机加 工车间、喷漆车间。工车间、喷漆车间。n同类设备、同工种的工人、相同的工艺方法同类设备、同工种的工人、相同的工艺方法， 只是加工对象不同只是加工对象不同图图3-2 工艺原则示意图工艺原则示意图优点：优点：n产品生产

6、具有柔性。产品生产具有柔性。n采用通用的设备和工装，初始投资较小。采用通用的设备和工装，初始投资较小。缺点：缺点：n运输路线长、运输工作量大、运输费用高。运输路线长、运输工作量大、运输费用高。n生产周期长，在制品积压占用流动资金较多。生产周期长，在制品积压占用流动资金较多。n生产率低生产率低管理工作复杂。管理工作复杂。3 3、模块式生产（重复型）、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。种新的生产组织形式。n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）

7、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。 模块式生产是按模块式生产是按成组技术成组技术原理，将不同的产品中原理，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特征相似的零件集合成组，建立以零件组为对象对象专业化单位，即成组生产单元。对象专业化单位，即成组生产单元。优点：优点： 批量变更引起的调整费用减少，降低在制品数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。量，提高劳动生产率。缺点：缺点： 生产模块内会有重复设备。生产模块外的零件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。加工效率不高。二、二、成品库存类型

8、成品库存类型 实质是按生产任务的来源分类。实质是按生产任务的来源分类。1 1、存货生产、存货生产 按预测组织生产，适用于批量较大的消费品生产。按预测组织生产，适用于批量较大的消费品生产。2 2、订货生产、订货生产 按订单组织生产，适用于规格品种多，个性要求按订单组织生产，适用于规格品种多，个性要求较多的工业产品。较多的工业产品。 销售销售部门部门库存库存管理管理需求量需求量生产计划部门生产计划部门核实库存核实库存充足充足缺货缺货客户客户库房库房存货生产存货生产三、三、生产过程结构类型生产过程结构类型 按企业生产过程的按企业生产过程的设备专业化程度设备专业化程度以及以及物流物流的标准化程度的标准

9、化程度和和产品重复程度产品重复程度划分为：划分为： 1 1、连续生产、连续生产2 2、大量生产、大量生产3 3、成批生产、成批生产 （1 1）大批生产）大批生产 （2 2）中批生产（）中批生产（3 3）小批生产）小批生产4 4、单件生产、单件生产5 5、大量客户化大量客户化生产生产6 6、项目生产、项目生产第二节 产品设计和生产类型关系 产品设计客户产品标准产品生产类型单件小批生产大批大量生产时间销售额引入期引入期成长期成长期成熟期成熟期衰退期衰退期产品寿命周期曲线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，开始总是单件生从生产结构

10、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，最后是大产，然后是小批量、大批量生产，最后是大量生产量生产,这也是生命周期中的不同阶段。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：影响生产类型选择的重要因素：1、产量和品种、产量和品种2、多产品、多产品3、生命周期阶段的过渡、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、预测需求量与实际生产量之间的关系n说明生产系统柔性的重要性。说明生产系统柔性的重要性。n能力弹性能力弹性是指生产系统具有应付偏离设计要求是指生产系统具有应付偏离设计要求的能力。的能力。第三节 生产系统定位生产系统定位：生产系统定位： 是指产品设

11、计类型、生产过程类型和库存是指产品设计类型、生产过程类型和库存类型的组合选择。类型的组合选择。产品设计和生产过程类型组合策略产品设计和生产过程类型组合策略策略产品设计类型生产组织类型库存类型生产流程类型纯策略1客户产品工艺原则订单生产单件小批生产纯策略2标准产品对象原则存货生产大量大批生产一、产品一、产品生产过程生产过程( (工艺）矩阵工艺）矩阵n构成：构成：横坐标：产品生命周期阶段横坐标：产品生命周期阶段(A(A、B B、C C、D D四级四级) )纵坐标：生产过程生命周期（纵坐标：生产过程生命周期（1 1、2 2、3 3、4 4四级）四级）绩效指标：成本和柔性两项绩效指标：成本和柔性两项生

12、产柔性：快速响应用户需求的能力，并适应产品和生产过生产柔性：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。程生命周期阶段变化。 n产品柔性：生产系统从生产某种产品快速转变到生产另产品柔性：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。一种产品或品种的能力。 n产量柔性：快速增加或减少生产数量的能力。产量柔性：快速增加或减少生产数量的能力。 n矩阵图的作用：矩阵图的作用：1 1、可从理论上分析某类行业和企业的、可从理论上分析某类行业和企业的“理论定位理论定位”2 2、规划产品生命周期内生产系统定位的变化轨迹。、规划产品生命周期内生产系统定位的变化轨迹。3 3、可用来

13、分析和发现新的、可用来分析和发现新的“理论定位点理论定位点”。n生产系统定位还应考虑：生产系统定位还应考虑：公司的竞争优势和弱点公司的竞争优势和弱点行业性质行业性质二、经济分析二、经济分析 经济分析主要考虑因素是投资和成本。经济分析主要考虑因素是投资和成本。 资金来源和数量是选择生产过程类型的首要资金来源和数量是选择生产过程类型的首要 因素。因素。 年生产成本固定成本可变成年生产成本固定成本可变成=F+QV25万件年成本5011122510万件年产量单件生产模块生产自动线年销售收入模块生产自动线年产量年销售收入，成本E1E2P运作杠杆运作杠杆运作杠杆 运作杠杆作用小，则角度小，利润增长缓慢，反

14、之运作杠杆作用小，则角度小，利润增长缓慢，反之运作运作杠杆度大，夹角大，杠杆度大，夹角大， 利润或亏损变化迅速。利润或亏损变化迅速。三、平衡点分析三、平衡点分析 主要考虑成本和产量两个因素，用来分析比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。较不同生产类型方案。例：设有自动装配线例：设有自动装配线,模块式生产和单件生产三模块式生产和单件生产三个方案个方案,其成本如下表其成本如下表. 类型固定成本（F）单位可变成本（V）A (自动线）1100002C（模块式）800004J（单件生产）750005年成本（ 千元）7580110500015000年产量单件生产J模块生产C自动线A平

15、衡点分析10000解：年总成本计算公式解：年总成本计算公式 C = F + VQ C = F + VQ当当Q=10000Q=10000件时，件时，C CA A=130000 =130000 （元）（元） C CC C=120000=120000（元）（元） C CJ J=125000 =125000 （元）（元） 选方案选方案C C 在模块式生产和单件生产的交点（平衡点），在模块式生产和单件生产的交点（平衡点）， C CC C= C= CJ J 即即 80000+4Q = 75000+5Q 80000+4Q = 75000+5Q Q=5000 Q=5000 件件 选方案选方案J J 同理：模块

16、式生产和自动线的平衡点同理：模块式生产和自动线的平衡点 C CC C= C= CA A Q=15000 Q=15000 件件 选方案选方案A A盈亏平衡分析盈亏平衡分析n盈亏平衡分析是通过盈亏平衡点（盈亏平衡分析是通过盈亏平衡点（BEP）分析项）分析项目成本与收益的平衡关系的一种方法。目成本与收益的平衡关系的一种方法。n各种不确定因素（如投资、成本、销售量、产品各种不确定因素（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，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

17、亏平衡分析的目的就是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，即盈亏平衡点找出这种临界值，即盈亏平衡点(BEP)，判断投，判断投资方案对不确定因素变化的承受能力，为决策提资方案对不确定因素变化的承受能力，为决策提供依据。供依据。n因为盈亏平衡分析是分析产量因为盈亏平衡分析是分析产量(销量销量)、成本与利、成本与利润的关系，所以称量本利分析。润的关系，所以称量本利分析。 EVQFPQRVPFQ*例：某企业生产某产品，每年固定成本为例：某企业生产某产品，每年固定成本为10万元，万元，单位可变成本单位可变成本40元，售价为元，售价为60元元/件，试求：件，试求： (1)盈亏平衡点的产

18、量。盈亏平衡点的产量。（2）若企业希望取得）若企业希望取得6万元利润求其应达到的产量。万元利润求其应达到的产量。（3）若产品预测需求量仅为）若产品预测需求量仅为6000件，求该产量下的件，求该产量下的利润。利润。（4）若产品）若产品 需求量只达到需求量只达到6000件，而企业利润指件，而企业利润指标为标为6万元，销售价格不变，则应将单件可变成本降万元，销售价格不变，则应将单件可变成本降为多少？为多少？ 解：（解：（1 1）设盈亏平衡点的产量为）设盈亏平衡点的产量为Q Q* *, ,则则 （ 2 2）已知）已知E=60000E=60000元元 80002060000100000VPEFQ5000

19、40-60100000*VPFQ（3）已知已知Q=6000Q=6000，则，则 E=(P-V)Q-F=20 E=(P-V)Q-F=206000-10000=200006000-10000=20000 （4 4）已知）已知Q=6000Q=6000，E=60000E=60000元，则元，则元3 .3360006000010000060QEFPV第四节 生产技术选择n产品设计及生产过程类型选定以后，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。生产技术选择便是后续的重要决策。n自动化意味着将先进的信息技术和生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，成为产技术及生

20、产过程集成与一体，成为综合提高产品质量、扩大生产能力、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提高生产柔性和降低成本的主要手段和途径。和途径。n生产技术选择实质上是自动化程度的生产技术选择实质上是自动化程度的选择。选择。第四节 生产技术选择l单机自动化 1、机器自动化附件 2、数控机床 3、机器人 4、自动质量控制和检验系统 5、自动识别系统 6、自动过程控制系统 |自动化系统1.自动化系统类型n 加工自动线（刚性自动化）n装配自动线n柔性制造系统（FMS）n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(CIM

21、S) 第五节 装配流程图n生产过程流程设计属于运作决策问题生产过程流程设计属于运作决策问题n生产过程流程规划要确定产品制造程序和路线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。以及操作顺序。n作用是生产管理部门人员可据以组织生产，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采购、供应部门和仓库管理人员据以 确定采购任务。确定采购任务。n通常用流程图来表示装配过程。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，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。产品的层次结构和装配顺序。 两种符号：两种符号： 表示

22、工序表示工序 表示检验表示检验 编号：编号： SA-X 组装代码组装代码 A-X 总装代码总装代码 I-X 检验代码检验代码 A-101 底座A-2A-3A-4A-502 垫板垫板安装03 面板04 TR-405 TR-506 Cap-6SA-1面板安装I-107 显示嚣屏08 显示器底板09 芯片10 电路板SA-2I-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n纵向集成纵向集成 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，构成生产和配送链。在此产品生产和配送链中，企业享

23、有自主权的所有环节构成产品的纵向集成。企业享有自主权的所有环节构成产品的纵向集成。n纵向集成度纵向集成度 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。配送链中所占比重。自制或外购决策影响因素：自制或外购决策影响因素：1、成本、成本2、资金、资金3、技术能力、技术能力4、外购零件产品质量、外购零件产品质量5、供应商是否会成为竞争对手、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A CA=100000+1000075=85（万元）方案B CB=300000+1000070=100（万元）方案C CC=1000080

24、=80（万元）方案自制A自制B外购C年产（件）年产（件）100001000010000不变成本（元不变成本（元/年）年）100000300000可变成本（元可变成本（元/件）件）757080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。5W1H现有方法现有方法提问提问分析分析改进改进目的做什么（What）是否必要有无其他更合适的对象E or C原因为何做（Why）为何要这样做是否不需要做时间何时做（When）为何要此时做有无其他更合适的时间R地点何处做（Where）为何要此处做有无其他更合适的地点人员何人做（Who）为何要此人做

25、有无其他更合适的人方法如何做（How）为何要这样做有无其他更合适的方法与工具S作业作业 一、名词解释一、名词解释1.生产过程生命周期生产过程生命周期2.生产系统定位生产系统定位3.纵向集成度纵向集成度二、简答题二、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、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？输出是什么？2、试比较对象原则和工艺原则的优缺点。、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、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？么关联？三、计算题三、计算题1.有一毛衣编织厂有三种生产方案：手工编

26、织、手摇编织机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。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。目前该厂年产锅炉料如下表。目前该厂年产锅炉50台，问何种方案最经济？台，问何种方案最经济？方方 案案固定费用固定费用单位可变成本（元）单位可变成本（元）1、手工编织、手工编织2、手摇编织机、

27、手摇编织机3、电动编织机、电动编织机0300014000502010方案方案单位可变成本（元）单位可变成本（元）模具制造费用（元）模具制造费用（元）专用模具专用模具通用模具通用模具1124400n练习练习一、单项选择题一、单项选择题1、下列产品生产的类型属于大量生产的是、下列产品生产的类型属于大量生产的是 。 A、汽车汽车 B、重型机床、重型机床 C、工业锅炉、工业锅炉 D、设备修理、设备修理2、产品生产过程、产品生产过程(工艺工艺)矩阵，主要考虑矩阵，主要考虑 等指标。等指标。 A、投资和成本、投资和成本 B、成本和产量、成本和产量 C、成本和柔性、成本和柔性 D、投资和产量、投资和产量3、

28、产品寿命周期中，销售量迅速增长的阶段是、产品寿命周期中，销售量迅速增长的阶段是 。 A、投入期、投入期 B、成长期、成长期 C、成熟期、成熟期 D、衰退期、衰退期4、下列产品生产的类型属于成批生产的是、下列产品生产的类型属于成批生产的是 。 A、汽车、汽车 B、机床设备、机床设备 C、造船、造船 D、炼糖、炼糖5、工艺原则适用于的生产类型是、工艺原则适用于的生产类型是 A、连续生产、连续生产 B、大量生产、大量生产 C、大批生产、大批生产 D、小批生产、小批生产 6、对象专业化适用于的生产类型是、对象专业化适用于的生产类型是 。 A、连续生产、连续生产 B、项目生产、项目生产 C、小批生产、小

29、批生产 D、单件生产、单件生产7、产品寿命周期中，竞争最激烈的阶段是、产品寿命周期中，竞争最激烈的阶段是 。 A、投入期、投入期 B、成长期、成长期 C、成熟期、成熟期 D、衰退期、衰退期8、产品寿命周期中，销售量小且增长缓慢的阶段是、产品寿命周期中，销售量小且增长缓慢的阶段是 。 A、投入期、投入期 B、成长期、成长期 C、成熟期、成熟期 D、衰退期、衰退期9、成批生产的特点中不包括、成批生产的特点中不包括 。 A、产品品种多、产品品种多 B、对交货期有严格要求、对交货期有严格要求 C、产量不大、产量不大 D、工序按节拍完成、工序按节拍完成10、流水生产的特点中不包括、流水生产的特点中不包括

30、 。 A、产品品种多、产品品种多 B、封闭的工艺过程、封闭的工艺过程 C、生产对象在工序间单向移动、生产对象在工序间单向移动 D、工序按、工序按 节拍完成节拍完成11.机床设备生产企业可定位在产品机床设备生产企业可定位在产品-生产过程矩阵的生产过程矩阵的 坐标位置上。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大量客户化生产企业可定位在产品-生产过程矩阵的生产过程矩阵的 坐标位置上。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快餐店可定位在产品-生产过程矩

31、阵的生产过程矩阵的 坐标位置上。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炼钢生产企业可定位在产品-生产过程矩阵的生产过程矩阵的 坐标坐标位置上。位置上。 A、(A,1) B、（、（B,2） C、（、（C,3） D、（D,4）二、判断题二、判断题n生产技术的选择实质上是自动化程度的选择。生产技术的选择实质上是自动化程度的选择。 n自制或外购决策属于长期计划决策的内容。自制或外购决策属于长期计划决策的内容。 n单一品种大批量生产是适应市场需求的必然趋势。单一品种大批量生产是适应市场需求的必然趋势。 n模块式生产将相似零件集中为零件族，使得加工批量增模块式生产将相似零件集中为零件族，使得加工批量增大。大。 n铸造车间是按对象专业化原则进行组织的。铸造车间是按对象专业化原则进行组织的。 n产品