第四章 生产过程的规划与设计(生产计划与控制)

第四章生产过程的规划与设计一、教学目标：能够掌握基本的生产过程的概念；了解生产系统的规划过程。二、教学重点：生产过程的组织类型；产品生命周期的概念；产品设计和生产类型的关系。本章的框架结构补充内容第一节生产过程的类型第二节产品设计和生产类型关系第三节生产系统定位第四节生产技术选择第五节装配流程图第六节自制或外购决策第七节生产过程流程图补充内容由于观察的角度与考虑的范围不同，生产过程可分为两种，一是产品的生产过程，二是企业的生产过程。一、产品的生产过程产品的生产过程是指从原材料投入生产开始，到产品制造出来的全过程。这个过程要消耗人的劳动，故可按人的劳动消耗不同情况进一步分解为劳动过程、自然过程和等候过程。1、劳动过程就是劳动者直接参与的那部分过程。劳动过程是产品生产过程的主要部分，它可以分为：（1）工艺过程：这是直接使劳动对象的形状、尺寸、性质以及相互位置发生预定变化的那部分劳动过程。（2）检验过程这是对原材料、半成品的物理和化学的性质进行测量、分析和判断的过程。（3）运输过程这是指劳动对象从一个地方搬到另一个地方的劳动过程。2、自然过程劳动对象向产品变化的过程，主要是人的劳动的力量推进的，除此之外，也可能有部分过程是借助自然界的力量完成的。由自然界力量完成的那部分生产过程就叫自然过程，如冷却、干燥、发酵等。3、等候过程在实际生产过程中，劳动对象并不总是连续不断地处在加工状态中，常常由于生产技术或生产管理的原因，需要停下来等候下一步加工或检验、运输，这便是等候过程。二、企业的生产过程企业的生产过程是在企业范围内各种产品的生产过程和与其直接相连的准备、服务过程的总和，包括：1、生产技术的准备过程。在产品正式生产之前，需要准备好技术与生产的条件。具体的工作有：产品设计、样机实验鉴定、工艺设计、工艺装备的设计、试制与调整、材料与工时定额的制定、设备布置、劳动组织等。2、基本生产过程这是企业的基本产品在企业内进行的那部分生产过程。企业的基本产品是代表企业生产发展方向的产品，通常这类产品的产量或产值相对较大、生产实际较长。3、辅助生产过程这是为基本生产过程提供产品与劳务的过程。辅助产品就是基本生产过程需要消耗的产品。4、生产服务过程这是为基本生产和辅助生产提供各种服务性活动的过程，如提供生产所需各类物资的供应、运输与保管等。5、附属生产过程这是利用企业生产基本产品的边角余料，其他资源、技术能力等，生产市场所需的不属于企业专业方向的产品的生产过程，如电机厂利用边角余料生产小电器制品的生产过程。第一节生产过程的类型生产过程分类：按设备的先进程度分：技术密集型和劳动密集型；按产品形成技术特点分：装配型、分解型和调制型。一、生产过程的组织类型1、按对象原则的生产过程组织（产品导向型）产品导向型的生产过程按某种产品来组织生产单位、将生产这种产品所需要的各种工序和设备装置集中在一个生产单位。产品导向型生产过程视产品不同可分为两大类。一类是加工—装配型生产(discreteunitemanufacturing)，制造单台(件)产品，如汽车、冰棍可以成批地生产，但各批产品轮换制造时需要调整生产过程，这类生产组织常称之为生产线或装配线，如汽车制造厂中的底盘生产线、发动机装配线和总装线等。另一类是流程型生产(processmanufacturing)，原材料连续流过各道工序，如筛选、破碎、搅拌、分离、掺合、裂化、合成、蒸发等。食品、酿造、炼油、化工、造纸、塑料等行业的产品属于此类。这类生产组织常称之为连续生产(continuousproduction)，顾名思义，这些液态或粉状的原材料在生产过程中按线性方式无间断地流动。2、按工艺原则的生产过程组织（工艺导向型）按生产工艺来划分生产单位，一个生产单位汇集同类（或类似）工艺所需要的各种设备和装置对企业的各种产品（零件）进行相同的工艺加工。3、模块式生产（重复型）重复型生产过程的产品导向和工艺导向是按传统组织生产的两种基本途径进行的。（1）模块式生产的基础：成组技术成组技术要建立零件的代码系统，用多位数码来表示每个零件的物理特性(材料和尺寸等)。这套零件代码系统组成数据库，供设计工艺路线并辨识相似零件之用。具有相似特性的零件归并为一组形成零件族(partfamilies)，一个零件族可以在同一机器上使用相似的工具和工序来完成，相应的加工设备和工艺路线形成一个模块或制造单元(manufacturingcell)。车间按此模块或制造单元组织生产便是模块式生产组织。（2）模块式生产系统模块式生产系统在生产单元内部流动可有不同的形式，单元A和单元B完全是产品导向型生产组织，所有零件都在同样的机器上直线流动。单元C和单元D中的零件则有不同的工艺路线，由于每个生产单元内部的零件都有很高的相似性，零件流动接近产品导向型组织，既吸取了按对象原则组织生产的优点，又兼顾零件之间的差异，零件可流过不同的设备。（3）模块式生产和单件小批生产的比较模块式生产和单件小批生产比较起来，由于零件族在一个生产模块中用同样的机器和类似工具进行生产，带来许多好处。批量变更所引起的调整费用大减，降低在制品数量，提高劳动生产率。这种组织方式也有缺点，为了减少零件在模块之间传送，生产模块内会出现重复的设备。另外，单件小批生产车间所生产的零件不可能全都由生产模块完成，剩下的零件加工效率就不高。尽管模块式生产过程组织未来很有发展潜力，但不会出现单件小批生产的组织形式全部过渡到模块式生产的情况，模块式生产可看成单件小批生产和大量生产的中间阶段。二、成品库存类型1、存货生产存货生产方式下，预测各种规格品种的市场需求量，依据预测结果确定生产数量以及企业成品，半成品仓库和经销商仓库的库存数量。如家电、汽车、手机、台式计算机等消费品生产属于此类。2、订货生产订货生产方式的生产量依据客户的订单汇总而定，适用于规格品种多、个性要求较多的工业产品生产，如发电设备、生产线设备、轮船等。三、生产过程结构类型1、连续生产是根据需求而常年无间歇性地生产产品。2、大量生产是指产品品种和连续生产比较起来要多一些，但产品数量很大。3、批量生产是指产品品种较多，而每个品种的产量较少4、单件生产单件生产的产品的品种多而每一品种的产品数量很少。5、大量客户化生产6、项目生产第二节产品设计和生产类型关系一、产品设计和产品的生命周期1、产品设计的基型产品设计基型包括：客户产品和标准产品。客户产品是按照个性化的客户需求来设计产品；标准产品是其产品品种少，通常采用大批大量生产。2、产品的生命周期产品的生命周期包括引入、成长、成熟和衰退四个阶段，产品的生命周期的各阶段对应的产品的数量、市场占有率和利润均是不同的。每种产品不一定会走完整个生命周期，很可能会被改进后的产品中途替代。二、生产过程的生命周期1、生产过程生命周期的概述海耶思和费尔赖特提出生产过程生命周期的概念。从生产结构发展阶段来看，开始总是单件生产，然后是小批量、大批量生产，最后是大量生产，这就形成生产过程生命周期的不同阶段。在产品生命周期早期阶段，产品按客户需求即客户产品设计，批量小，按工艺原则和订单生产。当市场对此产品需求增加，批量和产量随之增加，产品将转向按标准产品设计，按对象原则和存货生产，一旦此产品达到饱和阶段，则此产量大、高度标准化的产品将持续按对象原则和存货生产。2、影响生产类型选择的因素（1）多产品企业一般都有多种产品，各个产品的生命周期阶段并不相同，这就有个组合问题。（2）生命周期阶段的过渡一方面，生命周期各阶段的产量需求不一样，相应有不同的生产类型，而不同的生产类型导致不同的生产过程流程和车间布置；另一方面，产品不能停留在生命周期的某个阶段。因此，生产过程规划中应主要按照那个阶段去设计，这是一个风险决策。（3）预测需求量和实际生产量的差异实际生产量并不完全取决于预测需求量，如完全按照预测数量生产，生产能力不一定可行，经济上也不一定合理，与企业经营战略所确定的竞争优势重点也未必一致。第三节生产系统定位生产系统定位是指产品设计类型，生产过程类型和产成品库存类型的组合选择，包括选定客户产品或标准产品，按产品导向或过程导向组织生产，按存货生产或订单生产等。产品设计和生产过程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——生产过程矩阵海耶思和费而赖特建立了产品——生产过程矩阵，将各种组合策略和企业绩效指标联系起来，供生产系统定位决策之用。生产柔性的分类生产柔性意味着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的变化。生产柔性包括：产品柔性和产量柔性。产品柔性是指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；产量柔性指快速增加或减少生产数量的能力，当市场需求达到高峰或低谷时，或者依靠储备已难以满足客户需求的情况下则要求产量柔性。单件非标准化（Ⅰ）多品种小批量（Ⅱ）有限品种大批（Ⅲ）大批量标准化（Ⅳ）柔性单位成本单件生产成批生产大量生产连续生产单一项目重型机器食品加工自动装配流水线化工、造纸制糖、面粉损失应变能力丧失高效率高低产品——生产过程矩阵生产系统的定位分析及其影响因素（一）生产系统的定位分析1、可以从理论上分析某类行业和企业的理论定位。2、可用来规划整个产品生命周期内生产系统定位的变化轨迹。3、可以用来分析和发现新的理论定位点。（二）生产系统定位的影响因素1、公司的竞争优势和弱点具有不同优、劣势的企业在同样的市场环境下应有不同的生产定位，生产定位要结合企业的实际背景，不能说何种类型产品和生产过程绝对好。2、行业性质行业本身就决定了产品和生产过程的类型，如造船业就很少有标准产品和大量生产。小企业、初创企业和高技术企业也不同。二、经济分析1、经济分析时考虑的因素投资：资金来源和数量是否充足是选择生产过程类型的首要因素，资金缺乏，生产定位策略也不得不改变。成本：如资金来源不成问题，紧接着便要考虑年生产成本。2、运作杠杆的作用运作杠杆，是方案成本分析中另一个重要概念，用于度量年生产成本和年销售收入之间的关系，如果企业的年生产成本比例保持很高，则企业的运作杠杆度大，在其他条件不变的情况下，杠杆度大意味着销售额变动较小时运作收益（年销售额和年成本之间的差额）有较大比例变化。（1）营业杠杆（运作杠杆）利益（Benefitonoperatingleverge）是指在扩大营业额条件下，经营成本中固定成本这个杠杆所带来的增长程度更大的经营利润。销售变动成本固定成本息税前利润金额增长率金额增长率24014480162608％15680245030015％180804067营业杠杆利润分析表单位：万元（2）营业风险（BusinessRisks）营业风险也称经营风险，是指与企业经营相关的风险，尤其是指利用营业杠杆而导致息税前利润变动的风险。由于营业杠杆的作用，当销售额下降时，息税前利润下降得更快，从而给企业带来营业风险。销售变动成本固定成本息税前利润金额降低率金额降低率300180804026013％156802440％2408％144801633％营业风险分析表单位：万元三、平衡点分析运作杠杆的分析离不开平衡点的概念，平衡点分析方法常用来分析和比较不同的生产过程方案。第四节生产技术选择产品设计及生产过程类型选定后，生产技术选择便是后续的重要决策。自动化意味着将先进信息技术和生产技术及生产过程集体成一体，成为综合提高产品质量，扩大生产能力，提高生产柔性和降低成本的主要手段和途径。一、单机自动化自动化技术包括：机器自动化附件、数控机床、机器人、自动质量控制和检验系统、自动识别系统和自动过程控制系统。二、自动化系统加工自动线、自动装配线、柔性制造系统、自动存储和检索系统三、自