运营管理 第3版 课件 第4章 生产能力设计

第4章生产能力设计4.1流程分析4.2流程优化4.3生产流程设计与选择4.4生产能力设计14.1流程分析1.流程图的绘制2为了绘制流程图,首先要确定具体哪一部分流程,这就需要确定流程的边界和相关细节。流程边界的设定取决于研究流程的目的。流程图是由一系列符号来表示流程的细节,常用的符号有圆圈、三角、方框、菱形和箭头组成。具体内容如下:“○”:圆圈表示活动,是流程中有助于使原材料向产品方向转化的活动;“▽”:三角表示库存,是原材料、在制品和产成品的滞留与储存;“□”:方框表示检查,确认活动是否被有效地执行;“

”:菱形表示决策点,引导其后流程的不同路径;“→”或“⇨”:箭头表示物流方向;“”:虚线箭头表示信息流方向;“””:表示延迟符号,人员或物品等待下一个活动4.1流程分析1.流程图的绘制3两条平行的面包生产线流程图4.1流程分析2.流程绩效的指标4流程是把投入转化为产出的过程,可以把流程看作是一个转化器,它使用资源,将投入转化为产出。流程单位就是在整个流程中流动,从投入开始,最终转化为产出而结束流程。明确了流程的概念后,以下三个基本流程的度量指标就可以评价流程的绩效:库存流程中积累的流程单位的数量称为库存,在生产线上以在制品为表现形式。流程时间一个流程单位通过流程所需要的时间,流程时间包括该流程单位可能等待加工的时间,因为其他在同一道工序上的流程单位也在争夺同样的资源。单位时间产出或生产率即流程生产产品的速度,如每天或每小时的产出量。流程所能达到的最大生产率成为流程的能力。4.1流程分析3.流程的律特定律5律特定律(Little’sLaw)也称利特尔法则,是由美国麻省理工学院斯隆商学院(MITSloanSchoolofManagement)教授约翰·律特(JohnLittle)于1961年提出并加以证明。律特定律表明了流程绩效的三个指标内在的联系：

I=R×TI为平均库存;R为平均单位时间产出;T为平均流程时间4.1流程分析4.流程的主要参数62节拍(takttime)是指连续完成相同的两个产品(服务或两批产品)之间的间隔时间。3整体流程能力由生产设施中最小的生产设施能力决定,这个最小的生产设施能力被称为瓶颈(bottleneck)4空闲时间(idletime)是指在工作时间内,设备或人没有执行有效工作任务的闲置时间。5流程的平衡(processbalance)是把一个流程中各个工序的单位时间的产出基本调整相同的过程。1流程能力(processcapacity)是在给定的单位时间内能够生产多少产品或给多少顾客提供服务的指标。6生产周期(cycletime)是指要加工的产品从以原材料的状态进入一个生产运作流程,直至变换成完成品为止,在运作流程中度过的全部时间。4.1流程分析4.流程的主要参数7[例41]一个生产玩具熊的流水生产线共有6个不同的流程环节,每一个流程环节的特征如下:6人填充每个玩具熊(以下省略“每个玩具熊”四个字)耗时1.5分钟,9人缝制身体耗时2.4分钟,8人缝制外衣耗时1.6分钟,4人粘贴五官耗时0.8分钟,3人安装声音设备耗时0.75分钟,2人负责包装耗时0.33分钟;以上各流程环节完工后必须晾干2小时才能装箱,25只玩具熊一箱。工人每天在岗工作8小时,有效工作时间按7小时计算。每天可以销售玩具熊1500个。表4.2计算了每个流程环节的能力。根据瓶颈和流程能力的定义,可以确定缝制身体为生产玩具熊的瓶颈环节,为1575个/天。4.1流程分析4.流程的主要参数84.2玩具熊的每个流程环节的能力计算4.1流程分析5.流程利用率和生产设施利用率9从例4.1可以看出,若每天按照一个班次8小时工作时间计算,该生产线每天具备1575个玩具熊的生产能力,而市场需求每天只有1500个,因此,需求和潜在供应能力(流程能力)不匹配。流程利用率就是量化这个不匹配的度量指标,流程利用率表示:

流程利用率=单位时间产出/流程能力

流程利用率为1500/1575=95.2%一般地,以下原因造成流程没有达到100%的利用率:(1)需求小于供应,流程能力不能满负荷运转;(2)如果流程的输入不充足,流程也不能全力产出。(3)如果一个或几个流程环节只有有限的能力可得性,如设备检维修,流程在运转时有可能达到全力,但是有些工序不运转时,流程就进入不生产任何产出的阶段。4.1流程分析5.流程利用率和生产设施利用率10就像流程能力可以用整体流程的层面度量,也可以用构成流程的个别生产设施的层面度量一样,生产设施的利用率也可以用整体层面度量或以个别生产设施的层面度量。生产设施利用率可由式表示

生产设施利用率=单位时间产出/生产设施的能力4.1流程分析5.流程利用率和生产设施利用率11从以下计算过程中可以看出,提高流程中瓶颈环节的产出能力才是提高生产线产出能力的关键所在,公司的资源应该投入到瓶颈的流程环节。当然瓶颈环节是动态的,消除了某个瓶颈后,又会出现新的瓶颈环节。4.1流程分析6.流程分析步骤12分析流程是为了找出流程中的缺陷,从而找出优化流程的空间。一般地,流程分析包含六个环节:1)构建流程图根据生产工艺的实际情况,考察流程中原材料的投入,各道加工工序流程以及产出情况,绘制流程图4.1流程分析6.流程分析步骤132)确定每道工序流程的特征详细收集各道工序流程的信息,如每道工序的机器设备数量、人员安排、工序加工时间等信息,如图4.1流程分析6.流程分析步骤143)确定各工序间的特征信息流和物流连接着各道工序流程。需要确定相邻两道工序之间运转数量和运转时间以及流程特点,常见的流程有推动式(push)和拉动式(pull)两种,这两种方式的物料传递的方式不同。推动式是指每一道工序都都有产品库存,库存与紧后工序之间起到“缓冲器”的作用。4.1流程分析6.流程分析步骤154)确定流程瓶颈工序由于流程中各道工序的能力没有加以平衡,生产线一般不能到达100%的效率,所以流程中会不可避免地存在瓶颈工序。通过分析计算各工序的流程能力,找出瓶颈工序,即产能最小的那道工序。4.1流程分析6.流程分析步骤165)分析流程的产能及每道流程的效率根据瓶颈工序来分析流程的产能,计算出流程中其它工序的闲置等待时间、时间利用率以及在制品库存等绩效考核指标。玩具熊流程产能分析及每道流程环节的效率见表4.1流程分析6.流程分析步骤175)分析流程的产能及每道流程的效率确定了玩具熊制作流程的在制品的工序位置分析在制品库存如下:填充与缝制身体之间一个班次的在制品库存为:(7×60/0.25)-1575=105(个)缝制外衣与粘贴五官之间一个班次的在制品库存为:(7×60/0.2)-1575=525(个)添加声音设备与包装之间一个班次的运输在制存为:1575×2/7=450(个)4.1流程分析6.流程分析步骤186)流程改善的措施和建议解决问题办法和措施。2培训多能工3提高设备的效率4创建多工位共享的流水线布局(U形流水线)5通过平衡流水线等方式平衡各道工序的流程能力1为瓶颈工序增加设备或者为瓶颈工序增加人员6通过生产班次的调整或者通过某些关键工序的加班来平衡各道工序的流程能力4.1流程分析6.流程分析步骤196)流程改善的措施和建议对缝制外衣和包装工序的工人进行多技能培训,使其适应不同岗位的流程操作,采用U形流水线并且多工位共享的方式来改善流程绩效,其效果如图4.2流程优化1.流程优化201）流程优化的意义一个组织的流程不是一成不变的,要根据内外部条件的变化而适当做出调整。流程优化是一项通过不断发展、完善、优化现有产出过程,从而提高组织效率和顾客满意度的策略。2）流程优化的着眼点在进行流程分析与改进的时候,首先应该对流程考虑如下问题:现有流程中的各个环节是否都是必须的?有没有取消的可能?在剩下不能取消的环节中,有没有可以合并的环节?进行取消和合并需要具备什么条件?能否达到?在上述考虑之后,剩下的环节顺序可不可以进行重新排列,例如,能否将串行操作改变为并行操作等?有没有可能采用新方法、新技术使流程的每个环节操作得到简化?4.2流程优化2.流程优化的操作实例21[例42]某餐厅请管理学院的学生为其改进面条制作过程,学生们则打算利用流程表来进行分析。该过程从储物架开始。面条被取下来带到厨房,开始加工,先在锅台上的一个大锅内煮熟,然后放到一个大碗内,再送到水池边过水;过水后的大碗面条被送到操作台,分成六份并装入六个盘子,上面加上肉末和番茄酱,然后被送到加热器,使之保温,直到有人需要。该餐厅的现有流程表如表4.2流程优化2.流程优化的操作实例22[例4.2]学生们对该现有流程进行了优化,见表。可以看出,改进后的流程减少了“送大碗到水池边”和“将盘子送到加热器”2个活动,减少了“至少3个重复动作”,改进后的流程更加科学合理。4.2流程优化2.流程优化的操作实例23[例4.3]美国某州汽车驾照审核办公室目前的驾照审核流程如表所示,共6个步骤,采取流水线的方式进行。在审核高峰期,要求每小时处理120人的申请,并且,在目前的职员外可以增加一名临时办事员。4.2流程优化2.流程优化的操作实例24[例4.3]目前的作业流程见图,可以看出当前系统能力不超过60人/小时,瓶颈为作业3。其中下图为作业框图示意。4.2流程优化2.流程优化的操作实例25[例4.3]按照目前的流程方式,上述任务显然无法完成,那么增加一名办事员又如何呢?请设计一条合理的作业流程。对于上述问题,在增加一名办事员的前提下有三种不同的流程优化模式可以选择:模式一:增加一名办事员,与原作业3的办事员共同处理作业3的事务,如图410所示。可以看出当前系统能力不超过90人/小时,瓶颈为作业4。4.2流程优化2.流程优化的操作实例26[例4.3]模式二:在模式一的基础上合并作业1与作业4,形成流程优化的模式二。如图所示。可以看出当前系统能力已达到120人/小时,能够满足要求。4.2流程优化2.流程优化的操作实例27[例4.3]模式三:照作业,可能会对这个作业形成压力,造成新的瓶颈,如图。4.3生产流程设计与选择1.生产流程分类281这种生产流程就是以产品或提供的服务为对象,按照生产产品或提供服务的生产要求,组织相应的生产设备或设施,形成流水般的连续生产,又称为流水线生产。按产品(product-focused)进行的生产流程2对于多品种生产或服务情况,每一种产品的工艺路线都可能不同,因而不能像流水作业那样以产品为对象组织生产流程,只能以所要完成的加工工艺内容为依据来构成生产流程,而不管是何种产品或服务对象。按加工路线(process-focused)进行的生产流程3对有些任务,如拍一部电影、组织一场音乐会、生产等,每一项任务部没有重复。所有的工序或作业环节都按一定秩序进行,有些可以并行作业,有些工序则必须顺序作业。按项目(project-focused)进行的生产流程4.3生产流程设计与选择2.产品—流程矩阵29海耶斯(Hayes)和惠尔赖特(Wheelwright)提出产品流程矩阵(productprocessmatrix)的概念,说明了生产系统的组织系统与市场需求相适应的问题。产品—流程矩阵解释了生产组织与产品需求特征之间的关系,即生产过程与产品特征呈一种对应关系,管理者应该遵循一定的原则来进行生产系统的决策。产品流程矩阵见图4.3生产流程设计与选择3.影响生产流程设计的主要因素3001生产系统要有足够的能力满足用户需求。首先要了解产品/服务需求的特点,从需求的数量、品种、季节波动性等方面考虑对生产系统能力的影响,从而决定选择哪种类型的生产流程。产品/服务需求性质02从产品成本、质量、生产周期、生产能力和生产技术等几个方面综合考虑,企业通常要考虑构成产品所有零件的自制外购问题,本企业的生产流程主要受自制件的影响。企业自己加工的零件种类越多,批量越大,对生产系统的能力和规模要求越高。自制外购决策03生产柔性是指生产系统对用户需求变化的响应速度,是对生产系统适应市场变化能力的一种度量。生产柔性04产品质量无论过去还是现在,而且将来都将是市场竞争的有力武器。生产流程设计与产品质量水平有着密切关系。产品/服务质量水平05绝大多数的服务业企业和某些制造业企业,顾客是生产流程的一个组成部分。因此,顾客对生产的参与程度也影响看生产流程设计。接触顾客的程度4.3生产流程设计与选择4.生产流程选择决策311）根据品种特点与产量大小的选择适宜的生产流程方案在进行生产流程设计的过程中,确定具体的生产单位形式时,影响最大的是品种数的多少和每种产品产量的大小。图给出了不同品种—产量水平下生产单位形式的选择方案。4.3生产流程设计与选择4.生产流程选择决策321）对生产流程方案进行成本分析在对生产流程方案进行成本分析的时候,盈亏平衡分析法最有用,这个方法对不同生产流程方案的固定成本和变动成本进行分析比较,以确定最佳的产品—流程组合,见图图表示生产流程方案盈亏平衡分析过程,图中字母含义如下:Q表示产品年销量;F表示某生产流程方案的年固定成本;P表示产品售价;C表示产品单位变动成本;Q*表示生产流程方案盈亏平衡时的产量。可以推导出:PQ=F+CQQ=F/(P-C)4.4生产能力设计1.生产能力的定义33生产能力(productioncapacity)是指在一定时期内(通常是一年),企业的全部生产性固定资产,在先进合理的技术组织条件下,经过综合平衡后,所能生产的一定种类合格产品的最大数量,或者能够加工处理的一定原材料的最大数量。生产能力是在企业可能达到的技术组织条件下确定,不考虑劳动力不足和物质供应中断等不正常现象。以实物指标产出为计量单位,一般以最大产品数量来表示,有时也以加工的原材料的最大数表示。4.4生产能力设计2.生产能力设计与核定的意义34生产能力设计与核定是企业拟准备形成的生产能力或摸清现有生产能力的过程,这是一项基础性工作,是企业经营决策的前提,是实现企业经营目标的物质基础。它有利于发现生产中的薄弱环节和富余环节,做到心中有数,是企业管理中“知己知彼”的“知己”环节。生产能力的计算核定始于基层,是自下而上核定的。确定设备和设备组的生产能力后才能计算生产线和工段的生产能力,之后才能确定车间的生产能力和企业的生产能力。4.4生产能力设计3.生产能力的种类35生产能力有以下三种常见种类:1）设计能力(designcapacity):是指工业企业基本建设时,设计任务书与设计文件中所规定的生产能力。它是企业新建、改建和扩建后应该达到的最大年产量。2）查定能力(checkedproductioncapacity):是指企业生产了一段时间以后,重新调查核定的生产能力。企业的产品方向、固定资产、协作关系、资源条件、劳动状况等方面发生了重大变化,在这种新的条件下可能实现的最大生产能力。3）现实能力,又称为计划能力(plancapacity):是指企业在年度内依据现有的生产技术组织条件,实际能够达到的生产能力。它是以现有生产条件,并考虑到在年度内能够实现的各种技术的、组织的措施的效果来确定的。4.4生产能力设计4.生产能力的影响因素361）生产中的固定资产的数量生产中的固定资产的数量是指企业在查定时期内所拥有的全部能够用于生产的机器设备、厂房和其他生产性建筑物的面积。生产中的固定资产的数量包括正在运转的机器设备、正在修理安装或正等待修理安装的机器设备和因生产任务不足、变化或其他非正常原因暂时停止不用的机器设备。2）固定资产的工作时间固定资产的工作时间是指机器设备的全部有效工作时间和生产面积的全部利用时间。制度工作时间T制=(全部日历日数-节假日数)×每日制度工作小时数有效工作时间T效=制度工作时间×(1-设备修理停工率)3）固定资产的生产效率对于设备来说,它是指单位机器设备的产量定额或单位产品的台时定额;对于生产面积来说,是指单位产品占用生产面积的大小及占用时间的长短。4.4生产能力设计5.生产能力及其度量371）度量生产能力的基本方法还没有一种方法可以适用于所有情境下生产能力的度量。表列出了一些常用的度量生产能力的方法,它们的使用取决于实践中所应用的对象。4.4生产能力设计5.生产能力及其度量381）度量生产能力的基本方法一般生产能力的度量可以用产出或输入的形式来表示。产出表达方式。以产出形式来度量生产能力常见于产品专业化流水式生产方式。在这种情况下,非标准化成度低,产出率的高低更能体现生产能力的大小。但在多品种生产情况下,生产能力的度量应能够反映多种产品混合生产的综合产出水平。例如某个餐饮店每小时可以提供100份外卖或50份顾客就餐,或者同时提供50份外卖和25份顾客就餐,或者其他形式的外卖与顾客就餐的组合。输入表达方式。以输入形式来度量生产能力常见于工艺专业化加工装配型生产方式。例如工厂所拥有的机器数量或所能提供的机器小时数可作为度量生产能力的标准。4.4生产能力设计5.生产能力及其度量392）生产能力利用率制定生产能力计划需要了解当前生产能力水平和生产能力的利用程度,通常是以设备、生产空间和人力利用程度来反映生产能力的利用情况,采用统计调查的结果来衡量生产能力的平均利用率,可表示为公式式中,u为生产能力平均利用率(百分比);p为平均产出率;pc为生产能力。另一个相关的概念是生产能力的使用效率。生产能力使用效率取决于生产设施的使用和管理方式,通常很难或不可能达到100%的水平。一般生产能力使用效率可以表示为公式式中,e为生产能力使用效率;q为实际产出率;u为生产能力平均利用率。4.4生产能力设计5.生产能力及其度量403）可持续性生产能力当生产能力的度量是就生产设备而言时,常以额定生产能力(RatedCapacity)来衡量。额定生产能力是指从工程角度进行测算,在扣除了正常维修时间条件下,生产设备连续运转所能达到的最大年产出量。额定生产能力计算公式为Cu=Cdue式中,Cu为额定生产能力;Cd为设计生产能力;u为生产能力平均利用率;e为生产能力使用效率。4.4生产能力设计6.生产能力与公司运营的经济性411）生产能力设计的基本原则公司的实物生产设施是生产能力的外在表现，它以生产线和厂房等为主要载体，是资金物化的结果。通常产能建设不但资金投入大，而且建设周期长，产能的形成从立项到具备生产能力通常需要几年的时间。产能建设的上述特点使得产能投资决策者必须树立风险管控意识，因为产能建设周期长，待生产能力形成后市场环境可能时过境迁，之前前景看好的产品可能出现滞销，滞销的结果将导致新建产能开工不足，产能利用率低，新建产能的固定资产折旧将成为新上项目的沉重包袱，这将直接导致新产品销售缺乏竞争力，从而使得新