第三章 生产系统设计

学时数：10

教学目的与要求：了解产品开发、工艺设计和技术选择，生产服务设施选址，生产服务设施布置，岗位设计和工作测量的方法步骤。

重点与难点：工艺设计和技术选择，生产服务设施选址，生产服务设施布置，岗位设计 教学内容： 3.1、生产过程

一、概念

1、生产过程的概念 生产过程是指从原材料投入到产品出产的整个过程。 2、生产过程的组成

3、影响生产流程设计的因素

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。

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。 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。（多品种中小批量生产）。 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。（产品需求量波动较大或产品不能依靠库存调节供需矛盾）

接触顾客的程度 顾客是生产流程的一个部分

二、生产过程的组织

1、合理组织生产过程的基本要求

a、连续性 物料在生产过程中始终处于连续不停的运动之中，不出现或少出现不必要的中断、停顿或等待的现象。（时间/空间）

b、平行性 物料在生产过程实行平行交叉作业。

平行作业是指相同的零件同时在数台相同的设备上加工。交叉作业是指一批零件在上道工序未完成时，将已完成加工的部分零 件转道下道工序加工。 c、比例性 生产过程各阶段、各工序之间在生产能力上要保持一定的比例性。比例性遭到破坏，生产过程会出现瓶颈，影响到整个过程的效率。

d、均衡性 在生产过程的各个阶段都要保持按计划有节奏、均衡的进行。要求在相等的时间间隔内生产相等或递增数量的产品。

e、准时性 在生产过程各阶段、各工序都按后续阶段和工序的需要生产。

2、生产过程组织的原则

a、工艺专业化原则 是指按照不同的工艺性质分别建立工艺专业化的生产单位。

b、对象专业化原则 把加工对象的全部或大部分工艺过程集中在一个生产单位中，组成以产品或零件、部件、零件组为对象的专业化生产单位。

c、混合原则

三、生产流程选择决策 1、产品—流程矩阵

2、生产流程选择与费用

3、经营杠杆：成本函数与销售收入函数间的夹角 本次课小结：

介绍了生产过程的概念、生产过程的组成和影响生产流程设计的因素，讲解生产过程的组织和生产流程选择决策。本节内容为学生建立生产过程的基本感念很有帮助。

练习题：

试述生产过程的组成和影响生产流程设计的因素并举例说明？ 3.2、产品开发

一、产品的选择及其影响因素

1、 产品选择 是指根据市场行情筛选那些能够顺应和满足顾客需求的产品和服务，同时又能够为企业创造利润并保持竞争优势得以继续发展的策略。 2、产品选择应考虑因素：

二、产品寿命周期 三、产品战略的制定 1、产品寿命周期预测

2、产品进入和占有市场的时机分析

四、现代企业的研究与开发（Research and Development，简称R&D) 1、个性化定制生产

2、研究与开发

内容：基础研究、应用研究、技术开发研究

五、新产品开发

六、并行工程——产品开发组织的趋势 1、串行的产品开发方法

缺陷：开发周期长，效率低，各部门缺乏应有的合作。

2、并行的产品开发方法

并行工程是对产品及其相关过程，包括制造过程和支持过程，进行并行、一体化设计的一种系统化的方法。

本次课小结：

产品开发是制定生产计划的基础，通过本节内容的学习使学生掌握产品开发的概念和基本方法。本节内容丰富、学生反映良好。 练习题：

请描述产品开发的过程，并结合实际产品给出具体开发方案？ 3.3、生产及服务设施选址

一、选址的重要性、难度和原则 二、选址的重要影响因素 三、选址的一般步骤

确定选址总体目标。如，产品、成本、质量、市场等。收集生产过程系统与厂址选择相关的资料（如生产规模， 产 品方向，工艺要求等） 。 收集备选选址层次的相关资料。 综合分析评价，选定地点。

四、选址的方法

即使有比较完善的评价模型,由于数据资料的不准确,也不会得出正确的结果。由于计算复杂,很多组合优化问题已被证明是不可能在常规时间范围内找到最优解的。对于选址，很难找到一个最佳的评价方法或模型。常用的有量本利分析法、因素评分法、最少设施（服务量多）法、线性规划运输问题解法及仿真法。

3.4、生产及服务设施布置

一、布置决策

生产和服务设施布置是指合理安排企业或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。

1、布置的目标

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、影响企业生产单位构成的因素 产品结构和工艺特点，企业的专业化和协作化水平，生产单位的专业化原则

企业的生产规模

二、典型布置形式 1、固定式布置 2、按产品布置

3、按工艺过程布置 4、按成组制造单元布置 三、布置设计 1、物料运量图法:按照生产过程中的流向及生产单位之间运输量布置作业车间及各种设施的相对位置。

步骤一、统计车间间物料流量，绘制物料运量表。

步骤二、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。 步骤三、最后，考虑其它因素进行改正和调整。

2、作业相关图法

根据各部门之间的活动关系密切程度布置其相互位置。 步骤四画出X关系图 步骤五安置各部门

3、从—至（From—to）表法

是利用从—至表列出设施间的相对位置，寻找物料总运量最小的布置方案的方法。比较适合于多品种、小批量生产的情况。

（1）选择典型零件，制定典型工艺路线，确定设备 （2）制定初始方案，统计设备间移动距离

（3）确定零件在设备间的移动次数和单位运量成本 （4）用实验法确定最满意的方案

4、仓库布置

原则: 在充分利用存储空间的同时维持尽可能低的物料运送成本。

等面积存储法则：在各储货区面积相等时，将各储货区按搬运次数排序，搬运次数最多的布置在离进出口最近的地区。

非等面积存储法则：在各储货区面积不相等时，按搬运次数与所占用面积之比值排序，该比值最大的布置在离进出口最近的地区。

5、 新设备的布置问题 本次课小结：

本次课为难点内容，结合案例并多次提问，加深学生的理解。 练习题：

生产设施选址的一般原则与步骤是什么？ 3.5、流水生产的组织设计

一、流水生产的发展过程 二、流水生产的特征和形式

流水生产是指劳动对象按照一定的工艺路线顺序的通过各个工作地，并按照统一的生产速度（节拍）完成工艺作业的连续的重复的生产过程。 1、特征：