生产与服务的系统设计
System Design for
Production and Service
邱灿华
同济大学经济与管理学院
Outline
系统的长期生产能力配置
生产设施的地点选择
生产设备的布置形式
工作系统的设计
物流网络
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过程选择与系统设计
预测
产品和服务设计
能力计划
设施与设备
布置
工作系统
过程选择
技术
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一、战略能力规划
1、生产能力（Capacity）：一个系统在一定时间内可以
实现的产出量。
2、生产能力的时间性
（一）生产能力 Capacity
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3、战略性生产能力计划的目的
战略能力
计划
总体
生产能力
设施
工具
劳动力
规模
设备
企业的长期
竞争战略
市场反应速度
成本结构
库存策略
管理
员工政策
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4、生产能力决策的重要性
决定未来满足需求的能力
生产能力影响了运作成本
规模经济性和规模不经济性
决定初始成本
生产能力决策与资源的长期投入
生产能力影响竞争能力
进入壁垒
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（二）生产能力的度量
（功能性的生产能力）
行业 投入 产出
汽车制造 劳动工时、机器工时 每班生产汽车数量
钢铁工厂 炉膛尺寸 每天钢铁吨数
农业 土地亩数、母牛数量 谷物数量、牛奶产量
饭馆 餐桌数、座位数 每天招待的客人数
剧院 座位数 每场售出的票数
零售店 店铺面积 每天实现的收入
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（三）生产能力计划
1、有效生产能力的决定因素
A．工厂设施 4．动机
1．设计 5．报酬
2．选址 6．学习率
3．布局 7．缺勤和跳槽
4．环境 E．运行
B．产品/服务 1．排程
1．设计 2．材料管理
2．产品或服务组合 3．质量保证
C．工艺 4．维修政策
1．产量能力 5．设备故障
2．质量能力 F．外部因素
D．人力因素 1．产品标准
1．工作满足 2．安全条例
2、工作设计 3．社会
3．培训和经验 4．环境保护标准Qiu canhua, Tongji University
2、生产能力决策
需求的预测：
长期考虑：生产能力的整体水平。
短期考虑：需求季节性、随机不规则性波动。
设备和劳动力数量：
合理配置可获得的设备与劳动力数量：
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3、开发生产能力方案中的策略
将柔性设计融入系统
全盘考虑生产能力的变化
新产品/服务、成熟产品/服务； 系统各部分的相关性；
处理生产能力的“瓶颈”
尽量避免生产能力的大起大落
建立互补需求模式，需求管理；综合计划技术；
明确最优运行水平
设施规模固定、设施规模连续可变
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（五）服务能力计划
1、服务业与制造业生产能力计划的比较
时间：不能为以后的使用而储存。
场所：场所的接近性要求。
需求的易变性：顾客接触、需求的突发性。
2、服务能力利用率与服务质量
一般的服务排队系统
服务能力利用率达到最大服务能力的70%时，服务效果最好。
需求与服务能力差异的风险性考虑
风险很大：选择较低的服务能力利用率。
需求量相对稳定：较高的服务能力利用率。
特殊情况下的服务：足球比赛。
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二、地点选择
1、地点选择的重要性
地点选择是一项长期决策
选定之后难以改变
影响生产中的固定成本和可变成本
运输成本：制造业的运输成本相当于产品价格的25%
其他成本：税收、工资、租金
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2、影响地点选择的因素
国家选择的因素
政府的政策
市场的位置
劳动力：劳动生产率、成本
基础设施
外汇汇率
地区选择的因素
企业长远规划
地区的吸引力
劳工素质与劳工成本
能源成本
政府优惠
靠近客户和供应商
土地和建筑费用
• 位置选择的因素
地点的大小（利用空间）
地点成本
运输条件
协作服务条件
周边环境影响
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2、制造业地点选择策略
着眼于成本
不同地点产品售价变化不大
地点对成本有至关重要的影响
影响运输和生产成本
不同地点成本相差悬殊
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3、服务业地点选择策略
着眼于销售收入
不同地点销售成本相差无几
地点对收入有至关重要的影响
影响客户接触量
影响商业交易量
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4、地点选择方法
工作步骤
列出影响因素，为其规定权数；
规定评价标尺并为各因素定级；
计算得分；
汇总厂址。
例：某厂有4个候选厂址，10个影响因素，应用
分级加权法选址。
•分级加权法 （因素评分法）
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分级加权法选址 （因素评分法）
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运输模型方法
解决从n 点到 m 点的运输规划问题。
重心法
三、设施布置问题
（一）布置决策 Facility layout
can be defined as the process by which the
placement of departments, workgroups within
departments, workstations, machines, and
stock-holding points within a facility are
determined.
对车间、工作中心和设备进行布局，以确保系
统中工作流（顾客和材料）的畅通。
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布置决策的重要性
无效率的运作（高成本、瓶颈）
物料的合理流动
在制品的数量
员工情绪
环境问题
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设施规划决策的输入
设施规划的目标。
估计对系统的需求。
各部门之间物流和操作数量。
各部门需要的空间。
建筑物本身可用空间。
加工设备的能力。
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（二）布置的基本类型
工艺原则布置 Process Layout
对象原则布置 Product Layout
成组技术布置 Group Technology (Cellular) Layout
定位布置 Fixed-Position Layout
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机械加工的工艺设计过程
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1、工艺原则布置 Process Layout
Gear
cutting
Mill Drill
Lathes
Grind
Heat
treat
Assembly
111
333
222
444
222
111
444
111 333
1111 2222
222
3333
111
444
111
333333333
44444
33
33
33
22
22
2
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工艺原则布置的特征
主要优点
系统能满足多样性的工艺要求；
系统受个别设备故障的影响不大；
通用设备、较便宜，维修易、费用低；
可采用个人激励方式；
主要缺点
在制品（WIP）库存很大；
要经常进行工艺路线选择及进度安排；
设备利用率低；
物料运输慢、效率低，单位运输费用较高；
工作复杂化导致监督跨度减少，监督费用高；
会计、库存控制、采购管理复杂；
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2、对象原则布置 Product Layout
A U-Shaped Production Line
1 2 3 4
5
6
78910
In
Out
Workers
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•对象原则布置的特征
主要优点
产量高；
减少了培训费用和时间；
专用设备高额费用因为规模效应而分担，单位成本低；
物料运输费用低；
工人和设备的利用率高；
工艺路线和进度安排固定；
会计、库存控制、采购管理程序化；
主要缺点
分工过细；
技术低的工人对维持设备和产出质量缺乏兴趣；
对产量、产品、工艺变化的适应能力差；
个别设备的故障、员工缺勤对整个系统的影响很大；
需要预防性维修，要求迅速修理能力；
与个人产量相关联的激励计划是不可行的；
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3、成组单元布置
Group Technology (Cellular) Layout
-1111 -1111
222222222 - 2222
A
ss
em
bl
y
3333333333 - 3333
44444444444444 - 4444
Lathe
Lathe
Mill
Mill
Mill
Mill
Drill
Drill
Drill
Heat
treat
Heat
treat
Heat
treat
Gear
cut
Gear
cut
Grind
Grind
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成组技术 Group Technology
成组技术的基本原理
成组技术是以相似性原理为基础,合理地进行产品、
工艺设计，技术准备和组织产品生产过程的一种方
法。
理论依据：产品零件的相似性,具体表现在零件种
类在机械产品中的使用概率。根据零件的相似程度
可以把机械产品中使用的零件分成：标准件(A)，
相似件(B)，复杂件(C)三种。据统计每一种的使用
概率为：15％、60％、25％.
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奥匹兹分类编码系统
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成组技术布置的特征
具有对象专业化形式的优点，又有较高的柔性；
适合多品种、中小批量生产；
加工较快、物料运输量和在制品库存量都较少；
使生产准备时间缩短；
工人组成团队完成任务，改善人际关系；
有利于提高工人的操作技能；
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4、定位布置 Fixed-position Layout
耕种、消防、房屋建设、大
型船舶；
注意力重点：
材料和设备的运用时间的控制；
协调活动，管理负担大；
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