二章节制造系统Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望第二章第二章 製造系統製造系統2.1 製造分類製造分類 (Manufacturing Classifications)2.2 產品發展週期產品發展週期 (Product Development Cycle)2.3 企業組織企業組織 (Enterpise Organization)2.4 人工生產作業人工生產作業 (Manual Production Operations)2.5 摘摘 要要 (Summary)製造定義為一連串導引至商品行銷的活動。製造定義為一連串導引至商品行銷的活動。物物料料在在此此過過程程中中被被轉轉換換成成產產品品，完完整整的的輸輸入入/輸出輸出模式如圖模式如圖2-1所示。所示。五個必要的輸入：五個必要的輸入：原料原料設備設備工具與夾具工具與夾具能源能源勞工勞工傳統的輸出是傳統的輸出是製成品製成品和和廢料廢料。圖圖2-1 生產模式生產模式2.1 製造分類製造分類 (Manufacturing Classifications)製造經由下列兩個準則分類製造經由下列兩個準則分類:1.如何在如何在製造系統製造系統中中生產商品生產商品。2.如何透過如何透過生產策略生產策略滿足滿足顧客需求顧客需求。製造作業的分類對於製造作業的分類對於CIM的實施是必要的，許的實施是必要的，許多辦法僅適合於一個專門類型的多辦法僅適合於一個專門類型的製造系統製造系統。製造系統分類製造系統分類 (Manufacturing System Classifications)所有生產作業的所有生產作業的製造系統製造系統有下列五種分類有下列五種分類:1.專案式專案式(Project)2.工單式工單式(Job shop)3.重複式重複式(Repetitive)4.生產線式生產線式(Line)5.連續式連續式(Continuous)。將將公公司司分分類類這這些些型型態態需需要要仔仔細細地地分分析析與與評評估估生生產產作業。作業。分分類類過過程程中中，必必須須了了解解如如圖圖1-9中中三三個個主主要要程程序序(設計設計、製造規劃與控制製造規劃與控制及及生產生產)的活動。的活動。如如此此採採用用自自動動化化軟軟硬硬體體可可成成功功地地符符合合企企業業需需求求。每一種分類的不同特性描述如下：每一種分類的不同特性描述如下：1.專專案案式式(Project)：這這個個範範疇疇的的最最大大特特性性是是具具有有許許多多零零件件的的複複雜雜產產品品及及經經常常是是屬屬於於同同一一種種類類產產品品。例例如如油油料料提提煉煉廠廠、大大型型辦辦公公室室、巡巡航航艦艦及及大大型型飛飛機機等等。此此類類的的另另一一個個特特徵徵是是工工廠廠配配置置為為固固定定位位置置圖圖2-2(a)，設設計計圖圖形形是是複複雜雜的的且且前前置置時時間間是是長長的的，而且生產排程通常使用而且生產排程通常使用專案式管理技術專案式管理技術。圖圖2-2(a)固定位置佈置固定位置佈置2.工單式工單式(Job shop)工單式通常由工單式通常由低銷售量低銷售量與與批次量批次量之之生產數量生產數量來加以區分。來加以區分。因此，工件被移動或按照固定路線傳送至製因此，工件被移動或按照固定路線傳送至製造程序中固定的生產工作單元，車床、銑床、造程序中固定的生產工作單元，車床、銑床、磨床和鑽壓床是此類最常採用的機器。磨床和鑽壓床是此類最常採用的機器。工單式工單式圖圖2-2(b)的工廠佈置經常的工廠佈置經常工單式工單式或或程程序式佈置序式佈置。圖圖2-2(b)程序佈置程序佈置3.重複式重複式(Repetitive)重複性的製造系統有獨特性質重複性的製造系統有獨特性質:重複生意訂單幾重複生意訂單幾乎佔百分之百與顧客多年的概括性合約、高且乎佔百分之百與顧客多年的概括性合約、高且變化大的批次量及生產機器的固定路徑加工。變化大的批次量及生產機器的固定路徑加工。工廠佈置如工廠佈置如圖圖2-2(b)所示所示之程序佈置或者更像之程序佈置或者更像圖圖2-2(c)所示所示的產品流動佈置。的產品流動佈置。這些生產機器通常是這些生產機器通常是專用機器專用機器稱作稱作轉運機器轉運機器。圖圖2-2(c)產品流動佈置產品流動佈置4.生產線式生產線式(Line)生產線式的製造系統有數個不同特性生產線式的製造系統有數個不同特性:(1)顧客要求的交貨時間或稱前置時間比產顧客要求的交貨時間或稱前置時間比產品製造的總時間還短。品製造的總時間還短。(2)產品有許多不同選擇或模式。產品有許多不同選擇或模式。(3)通常具有半成品庫存。通常具有半成品庫存。此類的製造設備通常採用產品流動之工廠佈此類的製造設備通常採用產品流動之工廠佈置方式置方式圖圖2-2(c)。5.連續式連續式(Continuous)連續式連續式 製造系統有下列特性製造系統有下列特性:製造前置時間比顧客預期的前置時間來得長、製造前置時間比顧客預期的前置時間來得長、可預期產品的需求量、可維持製成品的庫存量、可預期產品的需求量、可維持製成品的庫存量、高銷售量及產品的選擇性較少。高銷售量及產品的選擇性較少。此類生產系統總是採用產品流動工廠佈置此類生產系統總是採用產品流動工廠佈置圖圖2-2(c)，其生產線侷限於少數不同的生產模型，其生產線侷限於少數不同的生產模型，例子包括例子包括尼龍地毯的生產尼龍地毯的生產、早餐穀類的生產早餐穀類的生產、及及石油生產石油生產與與化學產品化學產品。這些產品生產過程從這些產品生產過程從原料原料開始進入系統一端，開始進入系統一端，成品成品從另一端出來的從另一端出來的連續式生產連續式生產。圖圖2.3 製造特性製造特性生產策略分類生產策略分類 (Production Strategy Classification)製造商所採用的生產策略根基於好幾個因素製造商所採用的生產策略根基於好幾個因素;最重要最重要的兩個是的兩個是顧客顧客前置時間前置時間及及製造製造前置時間前置時間。顧客顧客前置時間前置時間是指一般顧客下訂單後所願意等待產品是指一般顧客下訂單後所願意等待產品運送的最長時間。運送的最長時間。製造製造前置時間前置時間是指收到訂單後到成品運送中間的最長是指收到訂單後到成品運送中間的最長時間。時間。製造製造前置時間前置時間與與顧客顧客前置時間前置時間必須配合。當顧客向經必須配合。當顧客向經銷商採購特別規格車子時，顧客只願意花幾星期時間銷商採購特別規格車子時，顧客只願意花幾星期時間去等待汽車之運送，因此汽車製造業必須採取可使得去等待汽車之運送，因此汽車製造業必須採取可使得製造前置時間與顧客需求相一致的生產策略。製造前置時間與顧客需求相一致的生產策略。滿足顧客與製造前置時間相一致的滿足顧客與製造前置時間相一致的生產策略生產策略可分為下列四類可分為下列四類:針對針對訂單設計訂單設計 (engineer to order,ETO)針對針對訂單製造訂單製造 (make to order,MTO)針對針對訂單組裝訂單組裝 (assembly to order,ATO)針對針對庫存製造庫存製造 (make to stock,MTS)針對針對訂單設計訂單設計 (engineer to order ，ETO)針對訂單設計針對訂單設計 (ETO)此類製造商生產的產品是位此類製造商生產的產品是位於生命週期曲線第一階段，或者產品本身複雜、於生命週期曲線第一階段，或者產品本身複雜、獨特而且數量是個位數目。獨特而且數量是個位數目。ETO的例子包含建設工業產品的例子包含建設工業產品 (化學工廠及汽車化學工廠及汽車生產線生產線 )及必須在固定地方生產具特殊功能之大及必須在固定地方生產具特殊功能之大型產品型產品(商務飛機、船舶、蒸氣渦輪機商務飛機、船舶、蒸氣渦輪機 )。由於產品的性質及產品設計是整個流程的一部分，由於產品的性質及產品設計是整個流程的一部分，所以顧客願意接受較長的製造前置時間。所以顧客願意接受較長的製造前置時間。針對針對訂單製造訂單製造 (make to order ，MTO)針對訂單製造針對訂單製造 (MTO)MTO技術是指所有工程與技術是指所有工程與設計已經完畢而且認可其生產過程。設計已經完畢而且認可其生產過程。當需求無法預期及顧客前置時間允許接受訂單當需求無法預期及顧客前置時間允許接受訂單後才開始生產時，製造業可採用此種策略。後才開始生產時，製造業可採用此種策略。新住宅就是此類生產策略例子，某些電腦公司新住宅就是此類生產策略例子，某些電腦公司針對顧客的要求規格製造個人電腦，因此他們針對顧客的要求規格製造個人電腦，因此他們採用採用MTO策略。策略。針對針對訂單組裝訂單組裝 (assembly to order ，ATO)針對訂單組裝針對訂單組裝 (ATO)製造業採用製造業採用ATO策略最主策略最主要理由是顧客前置時間少於製造前置時間。要理由是顧客前置時間少於製造前置時間。對於生產線式製造系統如上節所描述的汽車對於生產線式製造系統如上節所描述的汽車工業即為最佳例子，當產品的功能組合可以工業即為最佳例子，當產品的功能組合可以用統計方法預期時可採用此策略用統計方法預期時可採用此策略:例如每星期例如每星期生產四門與兩門汽車的百分比。除此之外，生產四門與兩門汽車的百分比。除此之外，產品所需的半組裝件與零件已經加工完成置產品所需的半組裝件與零件已經加工完成置於在倉庫，因此根據顧客訂單決定最後組裝於在倉庫，因此根據顧客訂單決定最後組裝的排程範例。的排程範例。針對針對庫存製造庫存製造 (make to stock ，MTS)針對庫存製造針對庫存製造 (MTS)最後一種策略最後一種策略MTS被採用被採用的原因有兩個的原因有兩個:(1)顧客前置時間比製造前置時間較短顧客前置時間比製造前置時間較短;(2)產品具有固定特性且較少選擇性，因此需產品具有固定特性且較少選擇性，因此需求可以正確地預測。求可以正確地預測。假如贏得訂單準則是保持庫存量永遠不會為零，假如贏得訂單準則是保持庫存量永遠不會為零，應該採用此策略。應該採用此策略。這些產品經常儲存於主要人口中心的分發倉庫這些產品經常儲存於主要人口中心的分發倉庫中。此種選擇經常是進入到產品生命週期最中。此種選擇經常是進入到產品生命週期最後階段，而且經常是銷售量最高的時候。後階段，而且經常是銷售量最高的時候。圖圖2-4 生產策略與製造前置時間生產策略與製造前置時間圖圖2-5 生產策略生產策略圖圖2-6 製造系統與策略之比較製造系統與策略之比較2.2產品發展週期產品發展週期 (Product Development Cycle)如圖如圖2-7所示的週期顯示出將產品送到市場上所示的週期顯示出將產品送到市場上的的線性流程線性流程。顧客會持續影響贏得訂單與合格訂單準則。每顧客會持續影響贏得訂單與合格訂單準則。每個活動方塊的形態與等級直接影響到個活動方塊的形態與等級直接影響到製造系製造系統統與與生產策略生產策略之型態。之型態。方塊方塊3、4及及5的名稱看起似曾相識嗎的名稱看起似曾相識嗎?它們是它們是圖圖1-9中三個主要程序部分中三個主要程序部分。因此，產品發展。因此，產品發展週期與稍早描述的週期與稍早描述的CIM模式模式是一致的。是一致的。此週期支援兩種形態的產品發展此週期支援兩種形態的產品發展:開發新產品開發新產品與與改變現有產品改變現有產品。新產品開發新產品開發 (New Product Development)對一個新產品而言，伴隨著新市場中成功所需要的贏對一個新產品而言，伴隨著新市場中成功所需要的贏得訂單準則，圖得訂單準則，圖1-8中顧客支援區決定了產品必須滿足中顧客支援區決定了產品必須滿足的形式、配合性及功能。的形式、配合性及功能。圖圖2-7中的管理回顧過程必須檢視所有市場資料、產品中的管理回顧過程必須檢視所有市場資料、產品規格、現今贏得訂單準則以及其做出要或不要開發新規格、現今贏得訂單準則以及其做出要或不要開發新產品的決定。當計畫被認可後，設計工程開始以現今產品的決定。當計畫被認可後，設計工程開始以現今市場贏得訂單準則添加新產品的細節部分。市場贏得訂單準則添加新產品的細節部分。接著生產工程開始製造規劃與控制之功能，例如選擇接著生產工程開始製造規劃與控制之功能，例如選擇程序、機器以及加工路徑以確保產品與贏得訂單準則程序、機器以及加工路徑以確保產品與贏得訂單準則是一致的。是一致的。改變現有產品改變現有產品(Existing Product Changes)有效地改變現有產品的過程幾乎等同於開發新產品的有效地改變現有產品的過程幾乎等同於開發新產品的流程，唯一差別就是圖流程，唯一差別就是圖2-7的發展週期中其活動開始的發展週期中其活動開始點不同。點不同。改變現有產品的程序可以從其中任何一個方塊開始，改變現有產品的程序可以從其中任何一個方塊開始，然後必須按照順序檢視。產品發展週期指出有次序的然後必須按照順序檢視。產品發展週期指出有次序的生產資料是必須的，包括生產資料是必須的，包括CIM系統所支援的部門與設系統所支援的部門與設計製造過程。計製造過程。改變現有產品需要一個可從週期中任何開始點工作的改變現有產品需要一個可從週期中任何開始點工作的介面。既然設計與改進產品是不可避免，介面。既然設計與改進產品是不可避免，CIM系統應系統應該以有次序且可控制的方式，去適應在發展週期中的該以有次序且可控制的方式，去適應在發展週期中的任一點開始的產品改變。任一點開始的產品改變。圖圖2-7產品發展週期產品發展週期2.3 企業組織企業組織(Enterprise Organization)圖圖2-8所呈現的企業模式指示出大部分所呈現的企業模式指示出大部分製造製造組織組織的功能區塊，連接這些區塊的直線代的功能區塊，連接這些區塊的直線代表企業功能間經常性的正式溝通。表企業功能間經常性的正式溝通。如同許多書中所提及的，有許多不同種類的如同許多書中所提及的，有許多不同種類的製造組織。此模式其備有足夠資訊去展示製造組織。此模式其備有足夠資訊去展示所有資訊與資料流動，並提供將產品賣給所有資訊與資料流動，並提供將產品賣給顧客所需的各部門間討論之顧客所需的各部門間討論之平台平台。圖圖2-8 製造組織製造組織2.3 企業組織企業組織1.銷售和行銷銷售和行銷 (Sales and Promotion)2.財務與管理財務與管理 (Finance and Management)3.產品產品/程序定義程序定義 (Product/Process Definition)4.製造規劃與控制製造規劃與控制 (Manufactuing Planning and Control)5.工作區域工作區域 (shop Floor)6.支援機構支援機構 (Support Organization)2.3.1銷售和行銷銷售和行銷 (Sales and Promotion)銷銷售售與與行行銷銷最最基基本本的的任任務務就就是是開開發發顧顧客客，為為了了達成此目標，許多公司中包含達成此目標，許多公司中包含九個內部功能九個內部功能:1.銷售銷售2.顧客服務顧客服務3.廣告廣告4.產品研發產品研發5.價格價格6.包裝包裝7.公關公關8.產品分配產品分配9.預測預測圖圖2-8中中企企業業模模式式的的分分析析指指出出銷銷售售行行銷銷與與其其他他公公司司部部門門的的介介面面。顧顧客客服服務務部部門門主主要要有有三三個支援顧客的功能接受個支援顧客的功能接受:1.訂單訂單 (order entry)2.改變訂單改變訂單(order changes)3.收送訂單收送訂單(order shipping and billing)訂單改變介面通常包括訂單改變介面通常包括:1.產品規格的改變產品規格的改變2.產品數量的改變產品數量的改變 3.運送日期與需求運送日期與需求2.財務與管理財務與管理 (Finance and Management)財務與管理負責設定公司目標、實施財務功財務與管理負責設定公司目標、實施財務功能以及執行中長期的規劃。能以及執行中長期的規劃。財務部分包括四個主要的內部功能財務部分包括四個主要的內部功能:a.現金管理現金管理 (cash management)b.財務規劃財務規劃(financial planning)c.財務分析財務分析(financial analysis)d.策略規劃策略規劃 (strategic planning)。財務規劃財務規劃是公司作業的長期規劃。是公司作業的長期規劃。財務分析財務分析單元根據過去與現在財務狀況對末單元根據過去與現在財務狀況對末來設定方向，他們通常根據三個來源以資來設定方向，他們通常根據三個來源以資規劃規劃:平衡表、收入報表及報表變化。平衡表、收入報表及報表變化。策略規劃部分策略規劃部分包含兩個方面包含兩個方面:中期中期與與長期長期。1.中期規劃中期規劃包含針對生產目標的年度預算計包含針對生產目標的年度預算計畫、公司結構以及製造建設。畫、公司結構以及製造建設。2.長期規劃長期規劃包含企業長期目標與完成這些目包含企業長期目標與完成這些目標所需的策略。標所需的策略。會計會計(accounting)部門負責三個部分部門負責三個部分:a.一般會計一般會計(general accounting)b.成本會計成本會計(cost accounting)c.相關功能相關功能(related functions)會計部門所支援部分包括到期帳目、應收帳會計部門所支援部分包括到期帳目、應收帳務、一般總帳以及製造、產品與經常開銷三務、一般總帳以及製造、產品與經常開銷三個成本帳目。個成本帳目。3.產品產品/程序定義程序定義 (Product/Process Definition)圖圖2-9指出分享產品與程序定義的正式介面單元，指出分享產品與程序定義的正式介面單元，注意此單元是企業輪注意此單元是企業輪(圖圖1-8)中三個程序區段的中三個程序區段的其中一個，而且是圖其中一個，而且是圖1-9中的設計部分。此單元中的設計部分。此單元包括：包括：產品設計產品設計 生產工程生產工程 工程發表工程發表 產品設計提供了三個主要功能產品設計提供了三個主要功能:(1)產品設計和觀念化產品設計和觀念化(2)物料選擇物料選擇 (3)設計文件設計文件3.產品產品/程序定義程序定義 (Product/Process Definition)生產工程部分建立三組標準生產工程部分建立三組標準1.工作工作 (work)2.程序程序 (Procecc)3.品質品質 (quality)工程發表工程發表管理企業中每個生產零件的工程改管理企業中每個生產零件的工程改變，對於產品或生產過程的改變，工程發變，對於產品或生產過程的改變，工程發表必須得到整個企業中各部門的同意。表必須得到整個企業中各部門的同意。圖圖2-9 產品與程序定義產品與程序定義 之工程之工程4.製造規劃與控制製造規劃與控制 (Manufactuing Planning and Control)製造規劃與控制製造規劃與控制 (MPC)單元單元 (圖圖2-10)具有具有與企業中其他單位部門間的正式資料資訊與企業中其他單位部門間的正式資料資訊介面。此單元是企業輪介面。此單元是企業輪 (圖圖1-8)與圖與圖1-9中中的第二個程序部分，此的第二個程序部分，此MPC單元必須負責單元必須負責:1.經由將管理計畫轉換成製造項目替企業提經由將管理計畫轉換成製造項目替企業提出方向。出方向。2.提供支援整個計畫的詳細物料流動與銷售提供支援整個計畫的詳細物料流動與銷售量的規劃。量的規劃。3.透過詳細的工作排程以及採購動作去執行透過詳細的工作排程以及採購動作去執行這些計畫。這些計畫。圖圖2-10 製造規劃與控制製造規劃與控制 圖圖2-1l 資訊流動的資訊流動的MPC模式模式5.工作區域工作區域 (shop Floor)工作區域單元的介面如圖工作區域單元的介面如圖2-12所示，此單元是第所示，此單元是第三個程序部分如圖三個程序部分如圖1-9中之生產部分。中之生產部分。工作區域活動通常包括：工作區域活動通常包括：工作規劃及報告工作規劃及報告(Job planning and reporting)物料移動物料移動 (material movement)製造程序製造程序 (manufacturing process)工廠區域控制工廠區域控制(Plant floor control)品質控制品質控制(quality control)。圖圖2-12 工作區域工作區域 (shop Floor)6.支援機構支援機構 (Support Organization)如圖如圖2-8所示的支援機構在不同企業間會有所示的支援機構在不同企業間會有重大差異，其功能大多包括：重大差異，其功能大多包括：保密保密人事人事維修維修人力資源開發人力資源開發電腦服務電腦服務基本上基本上支援機構支援機構必須負責其他部門無法提供必須負責其他部門無法提供的功能。的功能。2.4 人工生產作業人工生產作業 (Manual Production Operations)前面企業組織的討論中指出了每個單元間的前面企業組織的討論中指出了每個單元間的連結以及所提供的功能。然而，尚未指出連結以及所提供的功能。然而，尚未指出生產是如何進行的。生產是如何進行的。圖圖2-13顯示顯示出如何將出如何將產品銷售至顧客的一種可能產品銷售至顧客的一種可能流程流程。研究本圖並且注意紙張作業的符號以及電腦研究本圖並且注意紙張作業的符號以及電腦驅動程序的符號。當描述系統的生產流程驅動程序的符號。當描述系統的生產流程時，經常必須參考此圖。時，經常必須參考此圖。圖圖2-13 生產順序生產順序2.5 摘摘 要要 (Summary)由於製造的產品或生產過程的技術不同，使得每一家由於製造的產品或生產過程的技術不同，使得每一家公司都是獨特的。公司都是獨特的。這些公司的差異使得電腦整合製造的實施也是不同的，這些公司的差異使得電腦整合製造的實施也是不同的，為了挑選適當的為了挑選適當的CIM解答型態，必須知道公司是屬於解答型態，必須知道公司是屬於哪種哪種製造系統製造系統與與生產策略生產策略的分類。的分類。生產製造系統分類生產製造系統分類將所有生產作業區分為五個族群將所有生產作業區分為五個族群: 專案式、工單式、重複式、生產線式以及連續式專案式、工單式、重複式、生產線式以及連續式。所採用的所採用的生產策略區分為生產策略區分為四個範疇四個範疇:針對訂單設計、針對訂單設計、 針對訂單製造、針對訂單組裝以及針對庫存製造針對訂單製造、針對訂單組裝以及針對庫存製造。生產策略在產品生命週期的不同階段會有改變，了解生產策略在產品生命週期的不同階段會有改變，了解公司滿足製造系統與生產策略間之關係可幫助公司得公司滿足製造系統與生產策略間之關係可幫助公司得到成功的到成功的CIM解答。解答。2.5 摘摘 要要 (Summary)產品發展週期圖產品發展週期圖2-7描述開發新產品與改進現有描述開發新產品與改進現有產品所需要的所有活動，發展週期的分析透露出產品所需要的所有活動，發展週期的分析透露出企業中企業中CIM系統必須支援的介面。系統必須支援的介面。相當明顯地不管從整個發展週期中哪裏開始，相當明顯地不管從整個發展週期中哪裏開始，CIM系統必須有順序且安定地控制產品的改變。系統必須有順序且安定地控制產品的改變。企業組織需要了解每個部門執行功能的模式，圖企業組織需要了解每個部門執行功能的模式，圖2-8所示的模式通常被用來描述這些功能。所示的模式通常被用來描述這些功能。企業中產品的生產流程是由圖企業中產品的生產流程是由圖2-13所提供，一個所提供，一個設計或工程活動要求設計或工程活動要求(REA)開啟這一連串動作，開啟這一連串動作，然後經過各個部門順序地移動著。然後經過各個部門順序地移動著。