第二章生产运营系统设计.docx
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第二章生产运营系统设计
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第二章生产运营系统的设计
第二章生产运营系统的设计
第一节产品设计与工艺设计
一、产品设计与工艺设计在企业经营中的地位
产品设计与工艺设计在企业经营中的地位
（一）
产品设计与工艺设计在企业经营中的地位
（二）
（一）产品设计与工艺设计处于企业生产运营各环节的中心位置。
（二）在企业各经营部门的工作中，产品设计与工艺设计是紧接于市场研究和产品决策之后，为其后的各项工作提供决策依据。
二、产品设计的程序和内容
功能设计——解决为用户提供的产品使用价值，即品
产品种、规格、花色、质量等问题；
设计
结构设计——解决产品功能的物质载体问题。
（一）初步设计（又称方案设计、草图设计、编制技术任务
书）——产品的选型阶段
目的任务：
主要是明确包括市场需求和生产运营条件在内的设计思想和技术原理，正确地进行产品的选型，确定新产品的基本结构和基本参数。
具体内容：
产品用途和使用条件；
工作原理及主要技术性能；
产品结构特点、尺寸、工作条件和重量；
产品概括总图（草图）。
◆进行初步的技术经济评价
◆设计部门、生产运营部门、使用部门共同进行审查
（二）技术设计——产品的定型阶段
目的任务：
在初步设计的基础上，对产品进行全面的技术规划，有根据地确定零件、部件的结构、尺寸、配合关系以及技术条件等，同时要确保产品结构的先进性、工艺性、适应性、经济性。
具体内容：
产品总图、重要零件部件图、传动系统、液压系统、电器系统图等；
部件、附件、通用件、标准件、外购件及特殊材料明细表；
设计说明书，包括各种计算数据和技术经济指标；
产品制造、装配、检验和交货的技术文件。
（三）工作图设计
目的任务：
是绘制产品试制、生产运营的全套图纸，提供有关生产运营工艺上所需的全部技术文件，为产品的制造和装配提供确切的依据。
具体内容：
全部零件的工作图，详细注明尺寸、公差配合、材料和技术条件；
在零件图的基础上绘制产品总图、部件装配图、包装图和安装图；
零部件明细表；
备件及易损件清单；
产品说明书和使用维护说明书。
三、工艺设计的程序和内容
产品设计解决的是生产什么的问题，工艺设计是解决如何生产的问题。
工艺设计的根本任务：
根据产品设计的要求，采用先进的工艺技术，保证产品的加工制造符合高效率、高质量、低消耗、安全和环保的要求，使产品达到预定的质量标准，以满足社会的需要。
（一）产品设计的工艺性分析与审查
目的：
是从工艺角度检查产品结构的合理性、可行性。
以便使所设计的产品符合本企业的制造条件，并利求达到最好的经济效益。
主要内容：
技术要求的合理性，例如，机械加工的精度、表面粗糟度是否适当；
结构关系是否合理，即零部件的继承性如何，
结构的规格化与标准化程度如何，应尽量提高已有零部件在新产品中的比例；
材料选择是否经济合理，加工性能是否良好；
在本企业现有设备上能否加工制造，有没有条件采用高效率的先进工艺和先进生产组织方式；
工艺装备系数是否合理，能否充分利用现有的工艺装备和标准工具。
（二）拟定工艺方案
目的：
为了保证工艺准备的质量和合理性，需要先拟定出工艺方案。
工艺方案是工艺设计和准备的指导文件，是工艺准备工作的纲。
它将指出产品制造的技术关键及其解决方法，并规定了工艺工作应遵循的基本原则。
主要内容：
规定新产品试制及过渡到成批或大量大批生产后应达到的生产指标，如质量、生产率、材料利用率等；
规定工艺制定的原则，例如，是采用专用设备还是采用通用设备、工序是集中还是分散，等等；
规定工艺装备的设计原则及工艺装备系数；
确定关键工艺的解决方案和试验研究问题；
工艺路线的安排及生产组织形式的确定；
工艺方案的经济分析；
工艺准备工作量的估计和工作进度的计划。
（三）编制工艺文件
主要内容：
工艺规程；
工艺装备图；
工时定额与材料消耗定额等。
工艺规程：
工艺过程卡
工艺卡片
工序卡片
工艺守则
（三）工艺装备的设计和制造
什么是工艺装备：
是指制造产品所用的各种刀具、量具、模具、夹具、辅助工具的总称。
工艺装备的分类：
标准
通用
专用
工艺装备系数：
专用工装种数
————————
专用零件种数
第二节生产流程设计与选择
一、生产流程分类
（一）按产品进行的生产流程（对象专业化）
（二）按加工路线进行的生产流程（工艺专业化）
（三）按项目进行的生产流程（单项目组织生产）
二、影响生产流程设计的因素
（一）产品/服务需求性质
从需求的品种、数量、季节波动性等方面考虑对生产能力的影响，从而决定选择哪种类型的生产流程。
（二）自制—外购决策
本企业的生产流程主要受自制件的影响。
自制件种类越多，批量越大，对生产系统的能力和规模要求越高，不仅投资高，生产准备周期也长。
只抓关键零件的生产和整机产品的装配。
（三）生产柔性
品种柔性是指生产系统从生产一种产品快速地转换为生产另一种产品的能力。
（在多品种中小批量生产情况下）。
产量柔性是指生产系统快速增加或减少所生产产品产量的能力。
（在产品需求量波动较大或产品不能依靠库存调节供需矛盾时）。
（四）产品/服务质量水平
（五）接触顾客的程度顾客是生产流程的一个部分
三、生产流程选择决策
（一）产品—流程矩阵
（二）生产流程选择与费用
第三节生产能力及其规划
一、生产能力的概念
指企业的生产性固定资产，在一定时期内（年、季、月，通常是一年），在一定的技术组织条件下，所能生产的一定种类和一定质量水平的产品的最大数量，它是反映生产可能性的指标.
二、影响生产能力的因素
（一）固定资产的数量
1．设备数量——指能用于生产的设备数
含：
①处于运行的机器设备；
②正在和准备安装、修理的设备；
③因生产任务不足或其他不正常原因暂停使用的设备。
不含：
①不能修复决定报废的设备；
②不配套的设备；
③企业留作备用的设备；
④封装待调的设备。
注意：
辅助车间与基本生产车间相同的设备，不参与企业基本生产车间生产能力的计算
2．生产面积数量——生产面积只含厂房和其他生产性建筑物面积，不含非生产性房屋、建筑物和厂地面积
（二）固定资产的有效工作时间
1．制度工作时间：
指在规定的工作制度下，计划期内的工作时间
年制度工作日数=全年日历日数365－全年节假日数114=251
年制度小时数＝年制度工作日数×每日制度工作小时数f
一班制：
f=8h（2008）
两班制：
f＝15.5h（3890.5）
三班制非连续设备：
f=22.5h（5647.5）
2．有效工作时间：
设备有效工作时间=制度工作时间扣除设备修理、停歇时间后的工作时间数
设备年有效年制度每日制度设备计划
工作时间＝工作日数×工作小时数×利用系数
生产面积有效工作时间＝制度工作时间
（三）固定资产的生产效率
产量定额：
单位设备、单位时间产的产品产量
设备的生产效率
时间定额：
制造单位产品耗用的设备时间
单位面积单位时间产量定额
生产面积的生产效率
单位产品生产面积占用额和占用时间
总之：
设备与生产面积越多，工作时间越长，生产效率越高，则生产能力越大
三、生产能力的种类
（一）设计能力：
指企业在基建设计时，设计任务书和技术设计文件中规定的生产能力。
（二）查定能力：
若企业没有设计能力；或企业有设计能力，但在投产一段时间后，原设计水平明显落后；或企业生产技术条件发生重大变化时，重新调查核定的生产能力。
（三）计划能力：
指企业在计划年度内依据现有生产技术条件，实际能达到的生产能力，为编制生产计划提供准确依据。
四、生产能力的计量单位
（一）具体产品法
——适用于：
产品品种单一的大量生产类型企业。
（二）代表产品法
——适用于：
产品结构、工艺相似、多品种生产的企业。
选择其中一种作为代表产品，以代表产品产量表示生产能力。
换算步骤：
①计算产量换算系数
Ki：
i产品产量换算系数
ti：
i产品工时定额
t代：
代表产品工时定额
②将i产品产量换算为代表产品产量
代表产品法例：
某厂车床组有车床10台，每台车床全年有效工作时间为4648小时。
在车床上加工A、B、C三种产品，其计划产量分别是：
280台、400台、220台，单位产品台时定额（台时/台）分别是45、50、55，试用代表产品法求车床组生产能力。
①确定B为代表产品
②以B产品为标准的车床组生产能力（见表）
产品名称
计划产量（台）
单位产品台时定额（台时/台）
换算系数
换算为代表产品的量（台）
各种产品占全部产品的比重（％）
以代表产品为计算单位表示的生产能力（台）
换算为具体产品单位的生产能力
①
②
③
④
⑤＝②×④
⑥＝⑤/∑⑤
⑦
⑧＝⑦×⑥×1/④
A
280
45
0．9
252
28．19
930
291
B
400
50
1
400
44．74
416
C
220
55
1．1
242
27．07
229
合计
900
—
—
894
100
936
（三）假定产品法
——适用于：
产品结构、工艺不相似，多品种生产的企业。
换算步骤：
①将各种产品按其产品产量比重构成一种假定产品
假定产品的时间定额
i产品的时间定额
i产品的产量比重
产品品种数
②i产品的换算系数
③i产品产量换算为假定产品产量
假定产品法例：
某厂铣床组有铣床14台，每台铣床的年有效工作时间为4553小时，铣床组加工ABCD四种产品，其计划产量台时分别为200台、100台、140台、160台，单位产品台时定额分别为100台、60台、100台、120台。
试用假定产品法计算铣床组的计划产量和生产能力以及各具体产品表示的生产能力。
产品名称
计划产量（台）
各种产品占产量总数比重（%）
每种产品铣床组台时定额（台时/台）
假定产品台时定额
以假定产品为单位的生产能力（台）
铣床组各种计划产品的生产能力（台）
换算系数Ki
假定产品计划产量Qi→假
①
②
③=②/∑②
④
⑤=③×④
⑥
⑦=⑥×③
⑧=④/98
⑨=②×⑧
A
200
0.33
100
33
（4553×14）/98
=650
214.5
1.02
204
B
100
0.17
60
10
110.5
0.61
61
C
140
0.23
100
23
149.5
1.02
143
D
160
0.27
120
32
175.5
1.22
195
合计
600
1.00
-
98
650
650
603
五、生产能力的核算
（一）设备组生产能力的核算
①先将设备按其功能、生产率、功率、精度等分组
②设备组生产能力计算
M：
设备组生产能力
F：
计划期有效工作时间
S：
设备组设备数量
t：
产品的时间定额
q：
产品的产量定额
（二）工段（车间）生产能力的核算
①生产能力取决于设备组
工段（车间）生产能力以大多数设备组的能力或以主要设备组的生产能力作为车间生产能力综合平衡的依据。
②生产能力主要取决于生产面积（如装配车间）
M:
生产面积生产能力
F制:
计划期制度工时（h）
A:
生产面积（m2）
=F制×A×qa:
单位产品占用生产面积（m2/台）
t:
单位产品占用时间（h/台）
q:
单位时间、单位面积的产量定额
1。
以铣代刨2。
以车代镗3。
钻床组则技术革新或加班加点
（三）企业生产能力确定
①基本生产部门之间的能力平衡
②基本生产部门和辅助生产部门的能力平衡
六、生产任务与生产能力的平衡
①以实物单位进行生产任务和生产能力比较
②以台时为单位进行比较
:
j设备组生产任务所需台时
:
i产品计划产量
:
i产品在j设备组加工的台时消耗定额
:
i产品废品率
:
品种数
七、生产能力规划
企业对生产能力的规划，主要解决以下三个问题：
1．需要何种生产能力
2．需要多大生产能力
3．何时配备这些生产能力
生产能力规划是生产运营设计最重要的决策之一。
（一）合理确定生产能力应考虑的因素
1．市场需求——能力与需求要相匹配
2．工艺要求——设备的额定生产能力制约着生产能力的选择
3．经济性要求
如：
经济规模问题
增加投资
扩大——风险
增加运行费用
扩大生产能力问题
不扩大——产生机会成本
（二）选择生产能力的经济评价方法
1．盈亏平衡分析法
2．决策树分析法
3．投资效益分析法
根据以上方法选择的生产能力在最终决策时还要考虑以下问题：
1．根据未来市场需求的趋势，有无必要为以后扩大生产能力留有余地。
2．主体生产能力与辅助设施能力的配套、平衡。
3．按最终形成的生产能力分期建设的必要性与可能性。
4．学习效应。
5．应付需求波动引起的供需不平衡的措施，以提高生产能力的柔性。
第四节厂址选址决策
一、选址的重要性
（一）厂址选择是关于成本和效益的最重要的决策之一
1.投资——资本成本
目前成本
2.运行成本——
长期（未来）成本——应特别重视，
特别是一些无形因素的影响，如：
当地官员和居民的态度
较差的当地运输设施
劳动力供应的短缺
目前可得的劳动类型
3.销售条件
（二）厂址选择是一项长期性的决策——改变艰难，作用深远
（三）厂址选择是一项整体性的决策——不只是一个工厂的成本最小化,要使工厂网络的联合生产和分配成本最小化
二、影响厂址选择的因素
成本因素
非成本因素
1.运输条件
2.原料供应条件
3.动力、能源供应条件
4.水力供应
5.劳动力条件
6.建筑成本和土地成本
7.税率、保险和利率
8.财务供应
9.各类服务和保养费用
……
1.社区情况
2.气候和地理环境
3.环境保护
4.政治稳定性
5.文化习俗
6.当地政府政策
7.扩展机会
8.当地竞争者
9.公众对工商业的态度
……
◆不同性质的企业侧重的因素不同（制造企业、服务企业）
◆提供不同性质产品的企业侧重的因素不同（家用电器企业、炼油企业）
三、选址的一般步骤（P52）
首先是地区选择，然后是选择适当地点。
（一）准备阶段
（二）现场调查
（三）方案评价
四、厂址选址的评价方法
（一）加权评分法（P58）
序号
影响因素
权数
可供选择的厂址
A
B
C
1
建设费用
0.2
100
50
80
2
交通运输
0.18
70
50
90
3
原料供应
0.16
85
85
60
4
动力供应
0.14
65
40
75
5
发展余地
0.10
80
100
50
6
环境保护
0.08
50
100
75
7
协作条件
0.08
90
60
80
8
政治因素
0.06
100
80
90
总分
80.5
65.8
75.1
排序
1
3
2
（二）重心法（P60）
（三）线性规划法
第五节设施布置决策
生产单位：
——企业中包含一定生产力要素，实现一定功能并占据一定空间位置的子系统即为生产单位。
典型制造企业的生产单位:
1.基本生产单位：
指直接从事基本产品生产，实现基本生产过程的生产单位。
如：
准备车间、加工车间、装配车间
2.辅助生产单位：
指为基本生产提供辅助产品和劳务，实现辅助生产过程的生产单位。
如：
辅助车间、动力部门
3.生产服务单位：
指为基本生产和辅助生产服务的单位。
如：
运输部门、仓库、试验与计量检验部门
4.生产技术准备部门：
指为企业生产提供技术保证与服务，并负责新产品试制工作的部门。
如：
研究所、设计科、工艺科、工具科、试制车间
5.附属生产单位：
生产企业附属产品的生产单位
一、设施布置决策
（P54）确定生产系统内各物质部分的最优安排。
具体说：
生产和服务设施布置是指合理安排企业或某一组织内部各个生产作业单位和辅助设施的相对位置与面积以及车间内部生产设备的布置。
（一）设施布置的目标
1.应满足工艺流程设计的要求,并有助于最大限度的提高生产率,尽量减少迂回、停顿和搬运。
2.保持灵活性,具有适应变化和满足未来需求的能力。
3.有效地利用人力和占地面积。
4.有利于员工的健康和安全，有助于提高士气，便于员工相互沟通。
5.为良好的设施管理和维护保养提供方便。
（二）影响企业生产单位构成的因素
1.产品结构和工艺特点
2.企业的专业化和协作化水平
3.生产单位的专业化原则见（P55—2.2、P57图）
4.企业的生产规模
（三）设施布置应考虑的因素
1.满足生产过程的要求,避免相互交叉、迂回运输。
2.生产联系和关系密切的单位应靠近布置。
3.充分利用现有运输条件。
4.按生产性质、防火和环保要求合理划分厂区。
5.力求占地面积小。
6.有扩建的余地。
二、厂区布置的常用方法
1.物料运量图法
（1）统计车间间物料流量，绘制物料运量表。
01
02
03
04
05
总计
01
7
2
1
4
14
02
6
2
8
03
4
5
1
10
04
6
2
8
05
2
2
总计
0
11
14
10
7
（2）优先安排运量最大的车间，然后将与它流量最大的靠近布置，以此类推。
（3）最后，考虑其它因素进行改正和调整。
2.作业相关图法
根据关系密切的原因确定出各单位密切程度。
关系密切原因关系密切程度分类表
代号
密切程度
A
绝对重要
E
特别重要
I
重要
O
一般
U
不重要
X
不予考虑
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
7
做类似的工作
8
共用设备
9
其它
[例]一快餐店欲布置其生产和服务设施。
该快餐店共分6个部分，计划布置在2×3的区域内。
1。
列出关系密切程度（A、X）
A：
1---2，1---3，2---6，
3---5，4---6，5---6。
X：
1---4，3---6，3---4。
2。
编制主联系簇（如图1）
3。
考虑其它有A联系的部门
三、车间布置
所谓车间布置就是按一定的原则、正确地确定车间内部各组成单位（工段、班组）及工作地，设备机床之间的相互位置，从而使它能组成一个有机整体，实现车间的具体功能和任务。
（一）车间总体布置
1.基本生产部分3.仓库部分5.车间管理部分
2.辅助生产部分4.过道部分6.生活福利部分
（三）设备布置的形式及原则
形式：
1.工艺专业化布置
2.对象专业化布置
3.成组单元布置
原则:
1.尽量使产品通过各设备的加工路线最短。
多设备看管时，工人在设备之间的行走距离最短。
2.便于运输。
3.创造安全、良好的工作环境。
4.便于工人操作和工作地（工具、图纸、工位器具）的布置。
5.充分利用车间面积。
6.充分考虑机床精度和工作特点。
第六节工作设计和工作测量
一、工作设计
（一）、工作设计的内涵
（P102）工作设计就是设置生产系统中的工作岗位并规定各工作岗位的工作内容。
其目的在于使工作分配一方面满足组织、技术的要求，另一方面满足员工个人生理、心理的需求。
从亚当.斯密时代以后,确定“工作内容”的主要原则一直是“劳动分工”
确定“工作内容”
（主要原则）
“劳动分工”
亚当.斯密并未而这一原则一直被用
对分工的具体作取得作业设计最大
程度给任何限定效果的唯一手段
分工过细，使得工人对其所
要完成的工作毫无兴起
近些年出现反对的趋势
克服了分工过细工作合并但目前尚未有人提出
带来的一些缺点指导性的原则来防止
走向另一个极端
（但毕竟使人们认识到
衡量工作设计是否成功的主要标准之一是）
工作设计的内容
1.明确生产任务的作业过程。
2.通过分工确定工作内容。
3.明确每个工作者的工作职责。
4.以组织形式规定分工后的协调。
影响以上决策的因素：
1。
作为员工工作一部分的质量控制。
源头质量授权
2。
交叉培训工人以使其能熟练地从事多种工作。
3。
工作设计与组织的员工参与及团队工作方式。
这是全面质量管理和持续改进的最重要的特征
4。
让一般工作人员信息化，扩展他们的工作种类和工作能力。
5。
重体力劳动工作被自动化设备代替的程度。
6。
对所有员工提供有意义的工作和奖酬的组织承诺。
这是最重要的。
（二）工作设计中的心理及生理因素
1.工作设计中的心理因素
专业化分工的利与弊（P104）
管理方面
工人方面
专
业
化
的
好
处
1.培养员工简单
2.容易招到新工人
3.工作效率高
4.工人容易替代,工资低
5.工作过程容易控制
1.对产品所负的责任少
2.不需要过多的脑力劳动
3.所接受的教育少
专
业
化
的
弊
端
1.质量责任难以分清
2.因工人不满存在损失
1.工作单调工人容易疲劳
2.工人难以得到满足感
3.学习机会少,水平难提高
4.限制了工人的创造性
（1）工作扩大化（Jobenlargement）是指工作的横向扩大，即增加每个人工作任务的种类，从而使他能够完成一项完整工作的大部分程序，感受工作的意义和挑战，提高工作积极性。
（2）工作职务轮换（Jobrotation）是指允许员工定期轮换自己的工作。
为员工提供更丰富、更多样化的工作内容，增加工作的新鲜感。
（3）工作丰富化（Jobenrichment）是指工作的纵向扩大，增大工人在工作计划、决策参与、进度控制乃至考评奖励方面的内容，使其介入到工作的管理之中，增大其工作自主性，以获得成就感、责任感和得到认可的满足感。
2.团队工作方式（Teamwork）
是指由数人组成一个工作小组或团队，共同负责和完成某项工作。
基本思想：
全员参与，调动每个职工的积极性、主动性和创造性，使工作效果尽可能好。
泰勒制与团队工作方式的比较
泰勒制工作方式
团队工作方式
最大分工和简单工作
最少的智能工作内容
众多的从属关系
工作人员高素质、多技能
升级会员 