第三章生产过程的规划与设计

产品-生产过程矩阵
正确地选择生产方式（配置工艺过程）是生产与管理战 略的核心； 工艺过程的选择只有与产品的结构的性质相匹配，才能 获得最好的技术经济性能与效益。
R. H. 海斯与S. C.惠尔赖特1979年提出了产品-工艺矩阵， 描述产品结构与工艺过程的匹配关系。
2点要点： 如何就产品的结构性质，选择最佳的工艺过程； 不仅根据市场变化调整产品结构的战略，而且相应地 调整工艺过程；
160
时间组织形式
3.平行顺序移动 (1)特点:两者结合, 扬长避短。 (2)图示: M1 M2 M3 M4 0 20 T平顺 40 60
n=4, t1=10, t2=5, t3=15, t4=10 m m-1 T平顺=n∑ti －(n-1) ∑ min(tj ,tj+1 ) i=1 j=1 = 4 ×(10+5+15+10)－(4-1)× (5+5+10) = 100
(4)柔性
生产战略的内容
1.总体战略
(1)自制或购买 (4)高质量 (2)低成本和大批量 (5)混合策略 (3)多品种和小批量
2.产品或服务的选择、开发和设计
(1)选择 (考虑的因素) ①市场需求的不确定性. ③原材料\外购件的供应. (2)开发和设计 ①做跟随者还是领导者. ③花钱买技术或专利.
大量生产、批量生产和单件生产
2.成批生产 特点：品种较多，单产品产量较小；成批轮番生产。 工作地或设备的有效工作时间短。机械化、自动化水平不高； 对工人的技术要求较高。 3.单件小批成产 特点: (1）品种繁多，每一品种的产量极少，生产重复率低。 （2）设计方面：一品一设计，设计质量不高。 （3）工艺方面：一品一工艺，工艺质量不高。 （4）生产组织方面：粗略分工，专业化水平低。设备集群式布 置，产品路线长。 （5）生产管理方面：粗略工时定额；协作关系不稳定，质量和 交货期不易保证。例行管理少，例外管理多。人员多。
费用（万元）
销售收入
b
a
成Байду номын сангаас式 自动线
产量（万件）
第四节 生产技术选择
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自动化技术
观念的发展 类型
机器替代人
集成
目的 提高质量、扩大生产能力、提高生产柔性、降低成本
生产组织形式
生产的组织形式与工厂的产品构成有关：
单件、大量、多品种小批量？
要做两件事：
（1）对本厂产品进行分类；
（2）根据产品类型采用合理的组织形式。
产品分类
ú ² ¿ Á
产品分类
A
B CC
· Æ Ö
工艺专业化原则
生产过程组织一般划分成一些基本单位，如车间、工段 和班组，这些单位按两种基本原则组织的： 工艺专业化原则——即按生产工艺的特点来组织生 产单位，在一个单位（如车间）集中同种类型的设备及 工人。如：
②外部需求与内部能力的关系. ④内部各部门工作目标上的差异. ②自己设计还是请外单位设计. ④作基础研究还是应用研究.
第二节 产品设计与生产类型的关系
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产品设计的基型和特点



1、客户产品 品种多、批量少，对生产柔性和及时发货要求高 2、标准产品 品种少，大批大量生产，要求快速发送和低成本 3、对应于生命周期不同的阶段 高标准化 标准化 低标准化 客户产品
损失应变 能力
低
生产流程选择与费用
工艺式
费用（万元）
成组式 对象式
225
111
50
产量（万件）
0
10
25
经营杠杆
经营杠杆
1。EP时经营杠杆 越大，收益越大； 2。经营杠杆的作 用越大，未来预期 利润的不确定性越 大。 3。销售预测的不 确定越高，经营杠 杆作用大的生产系 统的风险越高。 0 BE1 BE2 EP
生产类型划分的相对性
[注意]企业和车间生产类型的划分不是绝对的，一个企业可能同时存 在三种不同的生产类型。例如： 1。大量生产的企业：装配车间是大量流水生产； 机加工车间是大量流水和部分成批生产；
毛坯车间是明显的成批和大批生产；
试制车间是单件成批生产。 2。成批生产的企业：装配车间是成批或大批生产； 机加工车间和毛坯车间是成批生产。 3。单件生产的企业：基本车间均为单件生产。
缺点：生产生产模块内可能出现重复的设备；
时间组织形式
1.顺序移动方式 (1)特点:整批移动 (2)图示:
M1 M2 M3 M4 0 20 40 60
n=4, t1=10, t2=5, t3=15, t4=10 m T顺=n∑ti =4×(10+5+15+10) i=1 = 160
T顺 80 100 120 140 160
时间组织形式
2.平行移动 (1)特点:单件移动 (2)图示:
M1 M2 M3 M4 0 20 T平 40 60
n=4, t1=10, t2=5, t3=15, t4=10 m T平=∑ti +(n-1)tL i=1 =(10+5+15+10) +(4-1) × 15 = 85
80
100
120
140
(3) 各生产单位之间协作、往来频繁，管理较困难
对象专业化及优缺点
对象(产品）专业化（汽车、家电、齿轮箱)——以产品 或零 部件）为对象来构筑生产单位的。一个生产单位基本 上 可以完成一个产品或部件的生产。又称封闭式生产单位
优点：
(1) 可以大大缩减产品在加工过程中的运输距离
(2) 可以减少加工过程中的在制品库存 (3) 可以采用先进生产组织形式——流水线生产 (4) 减少生产单位的协作关系，简化计划管理 缺点： 设备利用率低
备货性生产和定货性生产
备货性生产(Make-To-Stock)和定货性生产(Make-TO-Order)
1.备货性生产是指在没有接到用户订单时按已有的标准产品或产品 系列进行的生产.补充和维持库存.轴承\紧固件\家电等 . 2.订货性生产是指按用户订单进行的生产. 备货性生产和订货性生产的的主要区别
销 售 额
引入期
成长期
成熟期
衰退期
产品生命周期的应用
1、预测； 2、分析。从图可知，对于新产品，重点应放在B-C-
D区间，对于正常产品，重点应放在C-D-E区间，对 老产品重点应放在F点，并尽力延缓产品的衰退。
产品生命周期的应用
3、控制。产品更新换代时，B，B
′、B″分别是产品的 1、2、3代形成大量生产的起点，是产品进入成长期的 转折点。何时将新产品第2代、第3代投放市场，是一 项重要的产品策略，也是控制产品更新换代的关键问 题。
成组加工单元：在一个加工单元内，配备某些不同类型 的加工设备，完成一族或几族零件的全部加工任务，而 且加工顺序可以在单元内灵活安排。利用加工工艺上的 相似性，对零部件进行分组。 优点：利用工艺上的相似性，增大了批量大小，减少了 批量变更次数，大大降低批量变更引起的调整费用，降 低在制品库存水平，提高生产率；
影响企业竞争力的因素
主 要 竞 争 因 素 的 变 化 环保 信誉
时间
品种 质量 价格 低 消费水平的变化 高
企业竞争优势的确立
V对顾客的价值
V-P顾客的剩余 P-C企业的利润
P价格
V-C 企业 创造 的价 值
C成本
战略选择
1.市场竞争战略的类型 (1)成本领先战略 (2)别具一格战略 (3)集中一点战略 2.市场竞争战略对产品和服务的要求 (1)品种 (2)质量 (3)价格 (4)可获性(数量\交货期) (5)服务 3.产品和服务对生产系统的要求 (1)成本效率 (2)质量 (3)可靠性
第三章 生产过程的规划与设计
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生产过程的规划及设计系统
输入
1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 3、生产系统信息
过程规划与设计
1、生产系统定位 2、纵向集成度 3、生产技术选择 4、生产流程
输出
1、生产过程流程设计 2、设备选定 3、车间布置图 4、人力需求预测
第三节 生产系统定位
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生产系统定位策略
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Ⅰ
纯策略Ⅱ 批 量 A
客户产品
标准产品
工艺原则
对象原则
定单生产
存货生产
单件小批
大量大批
对象专业： B 大量 对象专业： C 批量 成组生产 D 单元 工艺专业化
形式 品种
品种-产量与生产形式的关系
第一节 生产过程的类型
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连续性生产和离散性生产
1.连续性生产是指物料连续\均匀地按一定工艺顺序 运动,在运动中不断改变形态和性能,最后形成产品的生 产. 化工\炼油\冶金\食品\造纸等.流程式生产. 组织管理特点:产品工艺加工过程相似；按工艺流 程布置生产设备；车间\工段按工艺阶段划分。 组织管理重点:保证原材料\动力的连续\不间断供 应;加强维护保养;实时监控;保证安全生产. 2.离散性生产是指物料离散地间断地按一定工艺顺 序运动,在运动中不断改变形态和性能,最后形成产品的 生产.轧钢\汽车制造\服装等.加工装配式生产. 组织管理特点:零件加工彼此独立;通过部件装配 和总装形成产品;协作关系复杂;管理难度大. 组织管理重点:控制零部件的生产进度,保证生产 的成套型.
项目 备货性生产 定货性生产
产品特点
生产流程 库存
量大、标准、好预测
稳定、标准、均衡 连接生产和市场的纽带
量小、多变、难于测
不稳定、无标准、难均衡 不设成品库存
计划
设备
优化的标准计划
专用高效设备
不便详细，近细远粗
通用设备
人员
专业化
多种操作技能
大量生产、批量生产和单件生产
1.大量生产 （1）特点：品种少、产量大、长期重复生产且条件稳定、 专业化水平高。 （2）优点: ①设计方面:简便\标准\工作量小 ②工艺方面:有利于编制详细的工艺规程提高工艺的先进性 ③生产组织方面:精细分工,专业化水平高,易于采用专用高 效设备,机械化\自动化水平高. ④生产管理方面:有利于相对集中的生产管理模式,理性管 理多,例外管理少,计划调度简单,人员易熟悉加工工艺与 技术,有利于机器设备的充分利用.
定性分析
A点对应的是单一品种的大量生产采用高效自动化专业设备 组成的流水线效益高成本低柔性差 B点对应的是几个品种的成批生产品种可以在有限范围内变 化系统具备一定的柔性操作难度大 C点表示多品种中小批量生产，采用成组生产单元和工艺专 业化混合的形式 D点代表单件生产的情况，采用工艺专业化的形式较为合 适
80
100
120
140
160
时间组织形式
4.三种移动方式的比较
移动方式 顺序移动 平行移动 平行顺序移动
两者结合, 扬长避短
优缺点
（1）管理简单， （1）周期最短， 设备不停歇，可充 （2）零件等待少， 分负荷。 设备有停歇。 （2）有等待现象， （3）运输频繁， 加工周期长。 管理复杂。
小而轻；单件小批； 大且重；大量大批； 小而轻；大量大批； 加工时间短，调整 加工时间长，调整 加工时间长，调整 选择策略 时间长；工艺专业 时间短；对象专业 时间短；对象专业 化。 化。 化。
产品-生产过程矩阵
产品生命周期
产品结构 单件非标 生产流程 柔性 多品种小批 有限品种大 大批量标 批（Ⅲ） 准化（Ⅳ） 单位成本 准化（Ⅰ） 量（Ⅱ）
生 产 过 程 生 命 周 期
单件生 产 成批生 产 大量生 产 连续生 产
丧失高 效率 单一项目
高
重型机器 食品加工
自动装配 流水线
化工、造纸 制糖、面粉
机械加工车间：车床工段、铣床工段、钻床工段
热处理车间：淬火工段、退火工段
装配车间
优点和缺点
优点：
(1) 设备利用率高，个别设备出现问题，影响不大
(2) 工人固定于一种设备，有利于专业技术的提高
(3) 可以比较容易适应不同类型产品，柔性较大
缺点：
(1) 产品（半成品）、原材料运输路线长
(2) 产品在加工过程中停放、等待时间长，延长了生产周期
大规模定制生产模式
大规模定制方式：单件生产在当今环境下发展而
成的新生产方式，特征：
可客户化： 大量用户选择他需要的产品； 自适应产品：由产品去适应用户的需求。
大规模定制生产关键技术：
1. 设计：标准化、模块化、可制造设计、CAD、 PDM….. 2. 采用敏捷制造：成组技术、可重组制造、柔性加工 3 对市场周密的调查，建立客户数据库。
生产布置的形式
零件 3
按 工 艺 专 业 化
零件1
A
B
C
零件 2
零件2
D (a)
E
F 零件 1
零件 3 B D 零件 1
按 产 品 专 业 化
零件 1
A
零件 2
D
E
C
零件 2
零件 3
E
(b)
F
A
零件 3
模块式生产
零部件分类：采用成组技术的方法，按照零部件加工 表面和加工工艺上的相似性，对零部件进行分组。