第三章 产品设计和生产运作流程选择设计一、 产品设计二、 生产运作流程的选择设计三、 生产运作流程的具体设计四、 生产运作流程的分析与改进五、 业务流程重构第三章 产品设计和生产运作流程选择设计第三章 产品设计和生产运作流程选择设计(二)产品设计的新方法并行工程并行工程(concurrent engineering) 从产品开发的初始阶段，就由开发设计 人员、工艺技术人员、质量控制人员、生 产制造人员、营销人员，有时甚至还加上 协作厂家、用户代表共同工作，各项工作 同时并进。设计人员计算机用户计算机维护人员计算机制造工程师计算机装配工艺师计算机销售人员计算机并行工程中的团队工作方式第三章 产品设计和生产运作流程选择设计并行工程与传统的产品设计方法的主要区别之一开 发设 计样品 试制修改 设计生产工艺 准备试 生产传统的顺序开发过程产品规划、开发部门 技术开发部门 设计部门 工艺、生产部门、外协企业 营销、服务部门 并行工程的开发过程市场分析产品设计工艺流程产品制造传统的串行设计过程产品需求分析方案设计工程分析技术设计施工设计与工艺设计制造与装配售后服务方 案 论 证设 计 反 馈加 工 反 馈市 场 反 馈产品生命周期产品开发过程的各个阶段并行设计过程第三章产品设计和生产运作流程选择设计并行工程与传统的串形工程的另一区别是产 品价格与成本的确定方法1.传统的产品设计方法采用“成本加法 ”(cost-plus approach) 成本+目标边际利润=价格2.并行工程采用“价格减法”(price-minus approach) 目标价格-目标利润=目标成本并不是所有的设计问题都可以并行进行第三章产品设计和生产运作流程选择设计并行工程的特点： 1、强调团队工作(Team work)精神和工作方式 2、强调设计过程的并行性 3、强调设计过程的系统性 4、强调设计过程的快速“短”反馈 5、虽然前期工作花了更多时间,但总时间效果是好的. 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）分布式会议及工作分配的网络系统第三章产品设计和生产运作流程选择设计并行工程的效益：1.缩短产品的生产周期，快速投放市场 2. 产品质量高3. 低成本4.增强市场竞争能力 (例如芭比娃娃,用户自 己登陆网站设计).5.为采用其他先进生产方式创造良好基础并行工程实施实例美国波音飞机制造公司投资40多亿美元，研制 波音777型喷气客机，采用庞大的计算机网络 来支持并行设计和网络制造。从1990年10月开 始设计到1994年6月仅花了3年零2个月就试制 成功，进行试飞，一次成功，即投入运营。在 实物总装后，用激光测量偏差，飞机全长 63.7m，从机舱前端到后端50m，最大偏差仅 为0.9mm。 AT&T公司在生产计算机配套印刷组产品时， 由于原来的设计中未考虑生产工艺性问题，致 使产品质量低下，合格率仅为5%。采用并行 设计以后，利用计算机虚拟检测，找出设计中 的缺陷，使产品合格率达到90%。第三章 产品设计和生产运作流程选择设计(三)产品设计与制造工艺设计的结合DFMDFM(design for manufacturing)的 基本概念把产品设计作为产品制造工艺的 第一步，产品设计必须从“易于制造”、“经 济地制造”的角度出发。对于零件设计来说， 则必须考虑“易于装配”。 DFM的优势：1.改进产品的设计质量2.缩短整个产品设计周期和制造工艺设计 周期3.赢得时间，降低成本第三章 产品设计和生产运作流程选择设计DFM的主要方法工具：1、装配设计(design for assembly,DFA)DFA是DFM的一个主要工具，它可以用来减少 产品装配所需的零部件数量，评价装配方法和 决定装配顺序。第三章 产品设计和生产运作流程选择设计2、缺陷树分析(fault tree analysis,FTA)FTA用一个树状图来表示产品的缺 陷、引起产品缺陷的可能原因以及可能采 取的措施，以从中找到最合适的改正缺陷 的方法。 实例：某食品公司运用FTA分析其产品薯片的一个 例子第三章 产品设计和生产运作流程选择设计解决“或”的关系“和”的关系问题得到解决产品设计中的缺陷树分析薯片易碎薯片太脆薯片太薄增加 湿度减少 拱度改变 流程增加 厚度减少 尺寸改变 油温改变时 间长度解决解决 第三章 产品设计和生产运作流程选择设计3、价值分析(value analysis,VA。又称价 值工程， value engineering,VE) 基本思想：首先定义产品的关键功能，然后评价每 个功能的价值以及为了获得该功能所需的成 本，运用这些数据，可以得出“价值/成本 ”的比值，然后在产品设计中不断地试图通 过提高价值或降低成本来提高这一比值。第三章 产品设计和生产运作流程选择设计价值工程的基本关系式：价值V=产品的功能F产品的成本CV=F CV=F CV=F CV=F CV=F C（1）功能不变，降低成本（2）成本不变，提高功能（3）功能提高，同时降低成本（4）功能与成本同时提高，但 功能提高的幅度比成本大（5）功能与成本同时降低，但 成本降低的幅度比功能大第三章 产品设计和生产运作流程选择设计（四）产品设计与服务设计的同时重视服务项目的设计无论是制造业还是非制造业都是一 件非常重要的事。 对于制造业而言，用户购买的并不是产品本身，而 是产品所能提供的功能。而这些功能的取得和享用除 了产品本身以外，还需要一些附带的服务来支持。 提供必要的服务，是增强竞争力的一个重要手段 一个完整的产品“产品+必要的服务”第三章 产品设计和生产运作流程选择设计二、生产运作流程的选择设计解决的问题：如何把在图纸上设计好的产品 真正制造出来。 （一）生产运作流程的基本概念 （二）生产运作流程的选择设计 （三）生产运作流程的构成要素 （四）流程设计中需要考虑的几个重要问题第三章 产品设计和生产运作流程选择设计（一）生产运作流程的基本概念生产运作流程能够把一定投入 (input)变换成一定产出(output)的一系 列任务，这些任务由物流和信息流有机 地连接在一起。生产运作流程的选择设计要选 择和设计把投入变换成产出所需的资源 、资源的组合方式、任务的进行方式、 物流和信息流的流动方式等方案。第三章 产品设计和生产运作流程选择设计生产运作流程用流程图来表示混合成形烘烤混合成形烘烤原材 料在制 品包装完成 品数据& 计划市场需求、订单生产运作流程示意图（面包制作）物流信息流第三章 产品设计和生产运作流程选择设计（二）生产运作流程的选择设计下列任何一种情况发生，企业都需要对生产运作 流程进行选择设计1.企业引入一项新产品或新服务2.企业的竞争重点发生变化3.产品或服务的需求量发生变化4.现有运作绩效不理想5.竞争对手通过使用新技术、新流程等方法提 高了竞争力6.资源成本或可得性发生了变化第三章产品设计和生产运作流程选择设计（三）生产运作流程的构成要素投入产出任务把投入的资源要 素向产出方向转换的行为 或活动物流和信息流库存第三章 产品设计和生产运作流程选择设计1.资本集约度如何在流程中 将人力和设备有机结合2.资源柔性设备和人力可灵 活地配置于多种产品、多种产量 水平和执行多种职能的能力（能 否灵活地对应产品品种变化和产 量变化的能力）（四）流程设计中需要考虑的几个重要问题第三章 产品设计和生产运作流程选择设计总成本FBFA流程A：通用设备Q*流程B流程A年产量（Q）流程B：专用设备资本集约度与产量之间的关系第三章 产品设计和生产运作流程选择设计3、顾客参与顾客以什么形式、 在多大程度上成为运作流程的一部分 。自我服务的方式参与顾客参与产品设计 4、资金预算需要花多少钱？是 否合算？是否能够得到足够的回报？第三章 产品设计和生产运作流程选择设计（一）流程的节拍、瓶颈与空闲时间 （二）流程的生产能力及其平衡 （三）生产周期 （四）生产批量与作业交换时间三、 生产运作流程的具体设计第三章 产品设计和生产运作流程选择设计（一）流程的节拍、瓶颈与空闲时间 1、节拍(cycle time)连续完成相同的两个产品( 或两次服务，或两批产品)之间的间隔时间。(完成一 个产品所需要的平均时间)节拍通常用来定义一个流程中某一具体工序或环 节的单位产出时间。 混合成形烘烤混合成形烘烤原材 料在制 品包装完成 品45分钟60分钟 45分钟45分钟45分钟60分钟 面包生产线各工序的节拍（每批100个）第三章 产品设计和生产运作流程选择设计2、瓶颈(bottleneck)通常指一个流程 中生产节拍最慢的环节 广义的瓶颈整个流程中制约产出的各 种因素。如人力不足、原材料不能及时到 位、某环节设备发生故障、信息流阻滞等 。3、空闲时间(idle time)在工作时间内 没有执行有效工作任务的那段时间，可以 指设备或人的时间。第三章 产品设计和生产运作流程选择设计（二）流程的生产能力及其平衡1、生产能力(capacity)一个设施的最大产出率 (output rate)一个具体的生产运作流程，生产能力通常用更短的时 间单位来表示（每日、每班、每小时）一个流程的生产能力取决于流程的瓶颈生产能力利用率相对于生产能力所实际获得的产 出。流程能力取决于产品品种、产量以及批量的大小，还 取决于产品品种混合、人力的使用和安排、设备维护 等方面的管理方针。第三章 产品设计和生产运作流程选择设计2、流程的平衡(balance)各工 序的能力以及整个流程的能力与各 工序的能力相同。生产运作流程设计的任务之一 尽量取得整个流程的平衡，缓解瓶颈， 减少空闲时间。第三章 产品设计和生产运作流程选择设计（三） 生产周期生产周期(lead time)要加工的 产品从以原材料的状态进入一个生产运 作流程，直至变换成完成品为止，在生 产运作流程中度过的全部时间。第三章 产品设计和生产运作流程选择设计 第一批周 期150分 钟钟；第二 批周期165 分钟钟混合混合 成形成形 烘烤烘烤306090120150180210240分钟钟 第一批周 期150分 钟钟；第二 批周期150 分钟钟混合混合 成形成形 烘烤烘烤306090120150180210240分钟钟结论：生产周期的长短与生产的安排方式有关第三章产品设计和生产运作流程选择设计生产线1，第一批(1-1) 生产线2，第一批(2-1) 生产线1，第二批(1-2) 生产线2，第二批(2-2)包装1-1 包装2-1 包装1-2 包装2-2 306090 120 150 180 210 240 270 300 330 分钟采用“倒推”的方法安排第三章产品设计和生产运作流程选择设计（四）生产批量与作业交换时间1、生产批量相同制品一次投入或 出产的产品数量 2、作业交换时间如果流程中的设 备在从一种产品更换到另一种产品时 要花费一些时间来做准备工作，如调 整设备、准备新的工具、量具，更换 模具，清洗设备等，这种时间就叫作 业交换时间（或设备调整时间）批量的不同安排方法会影响产品的生产 节拍和生产周期第三章 产品设计和生产运作流程选择设计0 20 40 60 80 100 120 140 160M1 M2 M3 M4T顺n=4, t1=10, t2=5, t3=15, t4=10T顺=nti =4(10+5+15+10)= 160顺序移动方式第三章 产品设计和生产运作流程选择设计0 20 40 60 80 100