POM-S2-生产运作系统设计-第1讲

《生产与运作管理》《ProductionandOperationsManagement》主讲：钟生成[e-mail]第二章生产运作系统设计第一节新产品开发第二节并行工程第三节生产流程的设计与选择第四节企业选址第五节制造业设施布置第六节非制造业的设施布置第七节工作分析第一节新产品开发与企业的R&D一、产品开发的原因产品开发对一个组织能够实现其目标的程度有战略性的作用。它是影响顾客满意度、产品质量及生产成本的主要因素。1、组织开发产品或服务的内部原因：•通过提供新产品或服务加强竞争力；•增加营业额和提高利润；•增加工作岗位。2、组织开发产品或服务的外部原因：由于技术进步、竞争全球化和需求个性化、多样化的发展导致：•产品周期越来越短；•产品品种飞速膨胀；•客户对交货期的要求越来越高；•客户对服务的要求越来越高。二、现代企业的研究与开发（R&D）主要包括：基础研究：探索新的规律、创建基础性知识的研究工作；应用研究：将基础理论研究中开发的新知识、新理论应用于具体领域；技术开发研究：是将应用研究的成果经设计、试验而发展为新产品、新系统和新工程的科研活动。表2-1三、新产品开发面临的压力1.新产品开发面临压力：费用高、风险大、成功率低、回报下降等；2.失败原因：无潜在需求、新产品与当前需求不匹配、营销不利；3.开发动力：市场牵引、技术推动、同行竞争；4.新产品开发的关键：发现需求，用技术实现需求；5.开发原则：技术与市场匹配。3000原始想法300提议125小项目9项开发4项重大1.7启动1成功1234567**产品死亡率：98.2%图2-1产品开发的成功曲线四、企业技术系统活动1、产品开发步骤产品构思构思筛选概念的测试形成新产品开发方案商业分析新产品研发市场试销商业化2、企业技术系统的构成企业技术系统是承担技术开发任务的子系统，属R&D中的技术开发范畴。“Y”模型中右边是工程链和左边是管理链。产品开发过程主要体现在“Y”模型中的工程链的前段。订货控制成本估计主生产计划物料管理能力需求计划能力调整任务投放MRPⅡJITOPT生产控制工况数据收集库存控制生产数量、时间及成本检查作业分派NC、CNC和DNC机床及机器人控制传送控制装配控制设备维修质量保证产品构思产品设计工艺设计NC编程CADCAPPCAQ计划与控制的管理职能设计与制造的工程职能计划执行计划执行数据库图3企业系统结构模型CAM五、产品开发对生产运作的影响1.产品开发的时间构成：据统计，产品设计时间占产品开发时间的近60%（如图）。因此，为缩短产品上市时间，必须缩短产品设计时间，产品设计和工艺设计影响着产品的创新速度。产品开发时间100%设计时间55%制造22%装配23%图2-2产品开发的时间构成示意图0510152025行业化妆品玩具机床食品药品50年前现在时间(年)2.产品寿命周期缩短的压力：产品的寿命周期越来越短，革新换代越来越快（如图）。实践证明：若产品寿命周期为5年，产品开发时间每延长6个月，利润就损失1/3。AT&T:电话2年1年HP公司：打印机4.5年22个月图2-3不同行业产品寿命周期3.产品成本的决定:一般产品成本的70%以上由设计阶段决定,而这一阶段本身所占用的费用仅为产品成本的6%以下(如图)。70%6%20%36%7%40%3%18%设计阶段制造阶段材料采购其它阶段成本的决定因素费用图2-4产品成本的决定因素构成及实际成本消耗构成示意图实际成本消耗4.效率与质量的影响：（1）产品制造效率的70%—80%是在设计和工艺阶段决定的；（2）所有质量的40%可以归因于低劣的设计和工艺。图2-5产品开发过程-成本曲线（波音）5.结论：企业的技术活动影响着产品的成本、质量和制造的效率。尤其产品设计和工艺设计在产品开发中作用重大，它几乎占用了60%的开发时间，决定了70%的成本。因此，根据管理学中的ABC分类思想，企业技术活动，尤其是企业的产品设计和工艺设计是企业快速响应客户要求的瓶颈，是提高企业竞争力的关键。六、服务设计1、服务设计与产品设计的区别服务设计更重视不触摸因素。服务的设计、生产、提供很多是同时进行的，这时抢在顾客之前发现和改正服务中的错误更难。因此，员工培训、流程设计及与顾客的关系显得特别重要。服务不能有存货，这限制了它的柔性，并使生产能力设计显得非常重要。服务的高度可见性，给流程设计增加了额外要求。有些服务业进退阻力小，这给服务设计增加了额外压力，必须进行创新并考虑成本效果。便利性是服务设计的一个主要因素。2、服务设计法则服务策略决定服务的性质和重点及目标市场，也决定了服务设计。服务设计者应根据组织提供服务的能力、目标市场顾客的要求和期望等信息设计服务传递系统（即工具、流程、提供服务所需的全体人员）。•遵循一条简单、统一的主题，如便利性或速度，有助于全体人员共同协作。•确定系统能够处理服务要求中的任何预期变化。•要有设计特征，进行检查确保服务是可靠和始终优质的。•系统设计要方便用户，这对自我服务系统更有用。•服务要求的变化程度；•与顾客接触程度。它们会影响到服务的标准化或必须定制的程度。服务设计的两个关键点：没有或很低有一些高度接触邮购机器化电话销售面对面高程序化面对面低程序化面对面顾客化对员工要求文秘技能帮助技能语言能力程序化能力交易能力诊断技能运作焦点文字处理需求管理电话描述流程控制能力管理客户组合技术创新办公自动化程序方法计算机数据库电子化辅助装备自我服务装备客户/员工小组销售机会生产效益第二节并行工程一、并行工程的概念并行工程是对产品及其相关过程(包括制造和支持过程)进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。这种方法要求产品开发人员从产品设计开始就考虑产品整个生命周期（从概念构思到产品报废）的各个阶段的所有因素，它强调产品设计、工艺设计、分析、制造、装配、市场销售和其他各种活动之间的信息集成与功能集成。二、并行工程的基本思想与原则（一）并行工程的基本思想1、设计时同时考虑产品生命周期的所有因素。2、设计过程中各种活动并行交叉进行。3、与产品生命周期有关的不同领域的技术人员的全面参与。（二）并行工程的基本原则1、用短的信息反馈取代长信息反馈。2、用并行渐进取代串行渐进。3、用系统的思考方法取代孤立的思考方法。三、并行工程的团队人员构成开发小组质量人员装配人员营销人员环保人员设计人员供应商顾客制造人员并行工程产品开发团队小组成员构成四、并行工程的支撑技术（1）计算机辅助设计与工艺CAD/CAPP（2）产品数据管理PDMPDM是对工程数据管理EDM、文档管理DM、产品信息管理PIM、技术信息管理TIM、图像管理IM的一种概括。它统一管理开发过程的数据与信息。（3）产品系列化，零部件的标准化、通用化（4）成组技术（5）减少变化方案第三节生产流程设计与选择一、生产流程分类二、产品-流程矩阵三、影响生产流程设计的主要因素四、生产流程选择决策一、产品流程的分类（一）按产品布置（Productlayout）即按对象专业化原则布置企业的生产方式的形式。1、在这种布置下，设备是按照某一种或某几种产品的加工路线或加工顺序顺次排列（常称为生产线）。输入输出加工设备加工设备2、生产线布置不一定按直线布置，可以是I型、L型、O型、S型、U型等多种，或这几种形状的组合。3、这种布置下的主要课题：如何使每一单元的操作时间都大致相等。否则，整个生产线的产出速度只能是费时最多的单元的产出速度。-----生产线的平衡问题。I形L形S形O形U形山字形它是按工艺专业化原则布置生产方式的形式。广泛用于制造企业、学校、银行、飞机场、图书馆等。（二）间歇型工艺过程的布置（Processlayout）工作中心1工作中心3工作中心21、不同的产品流或客流沿不同的路径通过设施，所以其流程模式很复杂；3、布置决定了加工中心（部门）的相对位置，以保证在特定的布置限制下达到设定的决策标准（物料处理成本最小化，相关部门的接近程度最大化，客户通过距离最小化等）；4、这种布置下的一个主要课题是：如何设置各个不同的生产单位，使本来无序的物料稍加有序。2、对产品的适应性较强，设备的利用率也较高，但产品的物料比较复杂、无序；间歇型工艺过程的布置的特点锯床组包装组磨床组车床组滚齿组热处理车间门车间门126534走道78工艺专业化原则布置的齿轮车间锯床锯床车床磨床滚床车床滚床车床车床磨床包装包装热处理A齿轮车间门B齿轮A齿轮B齿轮车间门车间门走道C齿轮生产线D齿轮生产线产品专业化原则布置的齿轮车间（三）按成组制造单元布置（Grouptechnologylayouts）成组单元布置的基本步骤：1、将零件分类（利用相似性原理，扩大批量）；2、识别零件组的物流类型，以此作为工艺布置的基础；3、将机器和工艺分组，组成工作单元。单元1LGLLGLGDDP原材料成品库单元3单元2成组原则应用的目的是要在工艺专业化生产车间中获得产品布置的好处：1、改善人际关系（工人组成团队来完成任务）；2、提高操作技能；3、减少在制品和物料搬运（在单元内完成多个加工步骤）；4、缩短生产准备时间（加工种类的减少意味着磨具的减少,因而可以提高磨具的更换速度）。结论：按成组单元布置的实质是构造虚拟生产线。（四）固定布置（Fixedlayout）加工对象位置固定，生产工人和设备都随加工产品所在的某一位置而转移。固定布置难点：1、空间限制；2、不同阶段需要不同材料；3、材料需求量是动态的。制造对象材料工具、设备人完成品制造对象材料工具、设备人完成品1、建设项目：如建造房屋、高速公路、大坝等主要的考虑问题：材料处理成本——重视材料的有效布置和阶段性技术的先后顺序——材料根据使用顺序分阶段供应2、固定位置制造：大型产品同心圆规则——材料定位在同心圆上，产品在中心。在内环上是经常使用的配件，而非常用件在离中心较远的地方。二、产品-流程矩阵不同的需求特征，产生不同的产品，与其匹配的生产过程也不同，从而构成产品—流程矩阵。1、企业往往处在矩阵的对角线上；2、沿对角线选择和配置生产流程，可达到最好的技术经济性；3、并不是一个行业的所有企业都必须同时沿对角线下移；4、符合左下角和右上角特点的企业几乎没有；5、新的灵活的自动化技术可能会使产品-流程矩阵产生一些变化；6、它反映了生产流程战略与产品战略的相互关系。三、影响生产流程设计的主要因素1、产品/服务的需求性质2、自制——外购决策3、生产柔性（品种柔性、产量柔性）4、产品/服务质量水平5、接触顾客的程度四、生产流程选择决策按不同生产流程构造的生产单位形式有不同的特点，企业应根据具体情况选择最为恰当的一种。在选择生产单位形式时，影响最大的是品种数的多少和每种产品产量的大小。经营杠杆:成本函数与收入函数之间的夹角。1．产品产量达到一定水平（盈利）后，如图4－16中的EP1点，经营杠杆作用越大，从生产系统获得的长期收益越大。2．如果产量没有达到盈亏平衡点（亏损，如图4－16中的EP2点），经营杠杆作用越大，则长期损失越大。3．经营杠杆作用越大，未来预期利润的不确定性也越大。4．销售预测的不确定性越高，经营杠杆作用大的生产系统产生损失的风险越高。提示：经营杠杆概念对生产过程设计的作用是：如果对所要生产的产品预测的不确定性很大，则以选用经营杠杆作用小的生产过程方式为佳。作业1、说明产品—流程矩阵在生产流程选择决策中的作用。2、如何选择制造流程？3、什么是并行工程？其基本思想和原则是什么？