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-1-(Nov.2005)生产系统设计工艺选择与生产能力计划工艺选择－重要性－工艺选择与系统设计－任务－自制与外购－生产类型与工艺选择－生产与作业战略－自动化生产能力计划生产系统设计-2-(Nov.2005)生产系统设计工艺选择工艺是企业把资源转变为产品和服务的方法。它是生产与运作管理的核心。工艺选择是一个企业选择这种生产产品或服务的方法。工艺选择的重要性工艺选择对企业生产的灵活性、成本、质量和效率都有着长期的影响。它涉及技术以及其他相关问题的选择，并对生产能力计划、工厂和设备的布置以及工作系统的设计有着重要的影响。产生于：－新产品或服务的生产－周期性设备技术改造-3-(Nov.2005)生产系统设计工艺选择工艺选择与系统设计预测产品或服务设计技术变化生产能力计划设施与装备布置工作设计工艺选择-4-(Nov.2005)生产系统设计工艺选择的任务工艺选择－自制与外购件的选择，靠自身还是靠供应商－生产方式－资本密集度的选择，生产设备与劳动力的组合－工艺柔性的选择（适应设计、生产量及技术的变化）-5-(Nov.2005)生产系统设计考虑的主要因素：－已有生产能力。如果企业已有现成的设备、必要的技术和时间，往往自己生产就更合适。－专业技能。企业缺少生产某种零件或部件的专业技术时，外购可能是一种选择。－质量考虑。专业工厂提供的产品经常比自制的质量更高。但是，特殊的质量要求或企业希望对质量进行更直接的控制，使得企业考虑自制。一般关键件、专利件、技术诀窍件，应该自制；一则，保护技术机密；二则，这些零件自制易保证质量。若一般通用件或标准件，则外部专业化工厂生产的质量和成本均较优于自制，故可外购。自制与外购工艺选择-6-(Nov.2005)生产系统设计－需求特性。需求量高且稳定，自制更合适。需求波动大或批量小，外购比较合适。－成本。最终决定外购或自制的是成本因素。两者的成本相比，成本节约额较大者即入选。尤须注意：外购时的运输成本、无法分摊的固定成本等影响。－部分外购。自制与外购工艺选择-7-(Nov.2005)生产系统设计生产类型工艺选择影响生产类型的因素－产品的标准化程度－产品的产量：大批量生产，标准化程度高，产量大；成批生产，标准化程度中，产量中；单件小批生产，标准化程度低，产量低。－产品的特性：连续生产（或称流程型生产）；间歇生产（或称离散型生产）-8-(Nov.2005)生产系统设计连续生产（Continuousprocesses)生产类型工艺选择数量多、品种少，一般应用于高度一致的产品或服务中（指高标准化的产品是在24小时连续不断运行的基础上进行生产的）。生产以产品为中心组织生产，设备能够长时间、持续地生产作业。面向库存生产、单位产品成本低。产品通常是高标准化的。生产管理组织标准化。设备专业化，对工人技能要求低。重复性生产（repetitiveprocesses)产品允许一定的变化，但非常相似，一般是模块化的产品(指标准定型产品按台为单位进行重复生产)。模块是事先已经生产好的零件或部件。面向库存生产，单位产品成本低。生产管理组织规范化。设备专业化，对工人技能要求较低。-9-(Nov.2005)生产系统设计间歇式生产（Intermittentprocesses)生产类型工艺选择－数量少、品种多。生产按工艺需求来进行组织，能够满足多种加工需求的要求。－批量生产、需求可以是面向库存生产或订货生产。－客户定制式生产（Customizedproduction）。保持开展某种作业类型的能力，适应客户的要求，生产按客户的需求而变动。加工作业内容有加大的变化、生产计划和安排复杂、工艺准备变动大、周期长、成本高。-10-(Nov.2005)生产系统设计生产类型工艺选择定制式生产间歇式生产重复性生产连续生产定制的产品、数量极少、品种极多、单件生产专门工具、机电维修、设计发型产量低产出差异性很高设备柔性很高对操作者要求比较高半标准化产品、数量少、品种多、小批量生产成批生产的机电产品、饼干、教育产量低到中（批量）产出差异性中等设备柔性中等操作者要有多项技能模块化、可选的标准产品、大批量生产汽车、大批大量生产机电产品、微机、汽车清洗产量高产出差异性低设备柔性低对操作者要经过一定的培训标准化产品、数量多、品种少、大量生产石油、化工、钢、印刷、纸、面粉产量很高产出差异性很低设备柔性很低操作者不必有多项技术-11-(Nov.2005)生产系统设计生产类型工艺选择定制式生产间歇式生产重复性生产连续生产工作指令变动频繁原材料库存较低在制品没有流动速度慢材料经小型灵活运送工具输送严格按订单生产工作指令因各作业不同而不同原材料库存较高在制品较多流动速度慢材料经小型灵活运送工具输送按预测生产工作指令变动范围小使用JIT生产采购方式使用JIT生产库存方式流动速度快（小时、天）传送带、运输机、AGV等按预测生产工作指令很少、标准化原材料库存较低在制品较少快速流动管道、输送设备按预测生产-12-(Nov.2005)生产系统设计生产类型工艺选择定制式生产间歇式生产重复性生产连续生产计划按交货期制定、排程复杂优点：能处理差异很大的作业缺点：效率低、单位成本高计划复杂，涉及库存、产能和客户服务柔性单位成本一般按预测制定模块制造计划成本低、产量高、有效率柔性低、停工成本高计划简单，设计制定足够的生产速度效率极高、产量极高高刚性、缺少变化、改变成本高、停工成本极高-13-(Nov.2005)生产系统设计产品工艺矩阵工艺选择低产量低标准化单件多品种较低产量少数主要品种较高的产量大批量标准化大宗产品方向混杂的流动多任务车间间断的顺序流动成批生产连续的顺序流动流动装配线连续流动飞机、轮船机械设备汽车组装化工原料不可行区域不可行区域-14-(Nov.2005)生产系统设计工艺选择与生产类型工艺选择－在解决产品零部件的自制或外购问题后，之所以要研究生产类型，就是要使自制零部件的需要与相应的生产类型及其工艺能力相匹配。－生产的成败与工艺选择关系极大。-15-(Nov.2005)生产系统设计生产与作业战略工艺选择成本领先战略－通过发挥生产系统的规模经济优势,以及实行设计和生产的标准化使得产品的总成本低于竞争对手的同类产品,获得价格竞争优势。－强调系统的通过能力和通过速度。生产率的提高和单位成本的降低主要来自通过能力在数量上和速度上的增加，而不是由于工厂或设备在规模上的扩大。－代表生产方式：装配流水线。－JIT生产方式解决了系统因局部材料通过能力的缺失不协调，在制品积压而降低整个系统的规模经济性。它的核心就是不断地降低在制品库存水平，实行“在必要的时间，将必要数量的材料和零件，送达必要的地点”，采用“看板管理”的“拉动式”生产控制方法。-16-(Nov.2005)生产系统设计生产与作业战略工艺选择－精益生产（LeanProduction）。它包括四项持之以恒的生产系统改进活动：.消除一切不必要的活动步骤（一切与增值活动无关的活动）；.协调生产活动的各种步骤和环节，使之形成连续的流动过程（减少在制品库存和成品库存；建立与供应商的密切联系）；.将工人重新结合在具有交叉职能的工作团队中，而不是将他们按职能分开；（团队精神；下方责任）.不断地追求生产系统的改进。精益生产可以减少系统的人力、生产面积、设备和工具、生产期限和管理费用，增加系统的柔性和相应客户要求的速度。-17-(Nov.2005)生产系统设计生产与作业战略工艺选择差异战略－在设计、制造、营销、配送、服务等一两个成功的关键因素上，集中企业的资源，创造出独具一格的特色，获得差别优势。－对于大量重复生产的产品，以JIT和精益生产获得在产品成本、质量和交货期上的差异优势。－对多品种、小批量生产主要是提高生产系统的柔性来创造产品和服务的差异优势。（产品结构的柔性、产量的柔性、引入新产品的速度、响应客户订单的时间）-18-(Nov.2005)生产系统设计生产类型工艺选择生产方式之间的比较各生产方式各有优缺点，应根据企业产品与需求的特点选择合理的生产类型。在连续生产中，采用特殊的设施和设备而大批量生产，产品的单位成本比较低。间歇式生产以工艺为导向，提供或生产数量少、独特的服务或产品往往更合算。把生产体系从工艺导向改为产品导向通常费用昂贵，因此生产方式的选择可能在较长时间里决定了生产战略。但是，如果条件存在，向产品导向战略转移是可取的：－现金流量足以支付固定成本－低需求的风险可以忽略不计－可以保持必要产品种类这种转移应当尽量增加设备利用率，提高生产率，只要固定成本不是高得无法承受或者必要的产品种类不被破坏。-19-(Nov.2005)生产系统设计生产类型工艺选择连续变化间歇式生产（工艺导向）重复式连续生产（产品导向）投入最终产品流动方向高变异、低产量、低利用率（5％－25％）、通用型设备装配线低变异、高产量、高利用率（70％－90％）、专用型设备-20-(Nov.2005)生产系统设计生产类型工艺选择多品种小批量生产方式所占比重的增加－对产品品种和性能多样性的要求越来越高（客户的个性化要求日益明显）；－产品生命周期越来越短；就产品的产量而言：－单件生产（约30件以下）占35％；－小批量生产（约50－1000件以下）占50％；－大批大量生产（约分别为1000件和5000件以上）只分别占10％和5％左右；-21-(Nov.2005)生产系统设计生产类型工艺选择就产值而言：－单件小批量的产值占全行业的60％；－大批大量生产的产值则占40％；-22-(Nov.2005)生产系统设计生产类型工艺选择传统小批量生产中零件制造过程时间的分配：5％在车间的时间95％搬运等待时间在机床上的时间30％70％切削时间定位、装夹、测量、空运转时间-23-(Nov.2005)生产系统设计自动化,具有传感器与控制器而能实现自动操作。它的任务是研究如何取代人对整个生产过程的直接参与。优点：生产率、保证产品质量、降低成本、提高竞争力。自动化工艺选择不利：投入成本高，产品总成本中总固定成本比例增加和变动成本比例减少，需要高产量来分摊其高固定成本的投入；额外的维修和保养负担；工艺过程自动化，一般来讲缺乏柔性，特别是刚性自动化；社会成本；-24-(Nov.2005)生产系统设计自动化通常有三种类型：固定型、可编程型和柔性型。自动化工艺选择固定型自动化：最具刚性（底特律型自动化）。采用高成本、高专门化设备进行固定序列的作业。低成本和高质量是它的首要优势，产品缺少丰富性、工艺的较大变化需要很高的成本。自动化的对象：通常有三种类型：单机自动化、系统自动化和整个工厂自动化。-25-(Nov.2005)生产系统设计自动化工艺选择可编程自动化：由计算机程序所控制的高成本通用型设备实现的自动化。改变作业的难易由计算机程序改变的难易程度决定。这种类型的自动化可以经济地小批量生产较大范围低产量产品。－数控机床（NC）。－计算机辅助制造（CAM），工艺控制中的计算机应用，包括加工、检测、加工准备等。（NC机床、机器人、测量机等的应用。）－CNC、DNC（群控）-26-(Nov.2005)生产系统设计自动化工艺选择－数控机床：小批量、形状复杂、公差小、错误成本高、设计经常性变动。－机器人：焊接、装配、装载/卸载、喷漆和检测等。柔性自动化：从可编程自动化转变而来，它所用的装备的通用性程度通常要比可编程自动化的低。但柔性自动化需要更少的生产转换时间，允许设备持续运转和产品的一定变化。－柔性制造单元（FMC）－柔性制造系统（FMS)柔性系统通常更昂贵，而且生产效率不如柔性低的设备。追求过分的柔性是不必要的。-27-(Nov.2005)生产系统设计机械制造自动化模式类别与技术特征自动化传统机械制造自动化专用自动机专用自动线基本上刚性继电器逻辑控制、可编程逻辑控制、组合机床单一品种大批量生产现代机械制造自动化数控机床（单工序）加工中心（多工序）柔性单机自动化柔性多工序自动化微电子技术、在线检测技术、计算机控制技术、自动编程技术单件或数件多品种生产柔性制造单元/系统(FMC/FMS)柔性与效率的结合成组技术(GroupT