生产运作工程110211邱从智.docx
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生产运作工程110211邱从智
生产运作管理
专业班级:
工业工程1102
姓名:
邱从智学号11
指导老师:
刘明伟
完结日期:
2014.6.21
并行工程:
产品开发组织的新方法
(一)串行的产品设计方法
1.串行设计:
从需求分析、产品结构设计、工艺设计一直到加工制造和装配是一步步在各部门之间顺序进行。
2.产品开发工作流程:
关于串行产品开发过程
1.存在的首要问题是以部门为基础的组织机构严重地妨碍了产品开发的速度和质量。
2.存在的问题主要有:
1.各下游开发部门所具有的知识难以加入早期设计,加入设计的阶段越早,降低费用的机会越大。
2.各部门对其他部门的需求和能力缺乏理解,目标和评价标准的差异和矛盾降低了产品整体开发过程的效率。
(二)并行的产品设计方法
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方法。
该方法力图使产品开发者从一开始就考虑到产品全生命周期从概念形成到产品报废的所有因素,包括质量、成本、进度和用户需求。
并行工程
并行工程是一种强调各阶段领域专家共同参加的系统化产品设计方法,其目的在于将产品的设计和产品的可制造性、可维护性、质量控制等问题同时加以考虑,以减少产品早期设计阶段的盲目性,尽可能早地避免不合理因素的影响,缩短研制周期。
并行工程的主要思想
1.设计时同时考虑产品生命周期的所有因素。
2.设计结果产生产品设计规格和相应的制造工艺和生产准备文件。
3.设计过程中各活动并行交叉进行。
4.不同领域技术人员的全面参与和协同工作。
高效率的组织机构。
并行产品开发流程特点
1.产品设计的各阶段是一个递阶渐进的连续过程,注意粒度和清晰度
2.产品设计过程和产品信息模型经历从定性到定量、从模糊到清晰的演化
3.产品设计过程和工艺设计过程是并行展开,同时进行。
并行工程技术
1.虚拟设计:
1.面向并行工程的DFx设计模式体现了开发的集成过程
2.PDM发展成为CAD/CAPP/CAM系统的集成平台
3.Internet使设计集成的范围更加广泛
4.STEP标准作为设计开发集成的标准接口
2.产品数据管理(ProductDataManagement)PDM
3.产品系列化、零部件标准化、通用化
4.成组技术(GroupTechnology,GT)
5.减少变化的方案(VarietyReductionProgram,VRP)
应用并行工程的思想,在产品设计的不同阶段采取不同的措施,如下表所示,可以减少产品设计中出现的错误的概率,节省了修补失误所消耗的时间,从而降低了开发周期,提高响应速度。
并行工程的人员构成
案例:
并行工程在汽车工业中的运用
汽车工业是一个技术与资金高度密集的成熟产业,是当今许多高新技术的载体,产品开发是汽车工业技术的核心,其本身也是一项重要的技术。
汽车开发是一项复杂的系统工程。
它的开发流程包括创意、造型、设计、工程分析、样车实验、工装设计及加工、调试、生产、装配等工作。
如果不能很好地协调各环节,汽车开发必然是费时费力的浩大工程。
尤其是这几年国内汽车业迅猛发展,各汽车厂竞争空前激烈,汽车开发的周期、质量、成本显得尤为重要。
由于对产品研究开发的投入力度不够,新产品开发全过程的实践不够,我国与国外高水平的汽车开发技术相比还有很大的差距。
特别是在产品开发的组织体系及人员、产品开发工作的组织、产品开发过程等环节上。
下面将探讨采用并行工程在汽车的开发过程中如何实现缩短产品开发周期、提高产品质量、降低产品开发成本。
一般来讲,汽车产品开发期共有4个阶段,即策划阶段、设计阶段、样品试制阶段、小批试制阶段。
汽车企业实施产品开发并行工程,就应该在这四个阶段运用。
并行工程在策划阶段的运用
在策划阶段汽车企业决策层首先应该考虑:
开发的产品是否能为企业带来经济效益;开发的产品是否具有的先进性、可行性、经济性、环保性等优点;开发的产品是否具有潜在市场;竞争对手是否也在开发的同类型产品他们的水平如何;开发产品是否符合国内外法律法规和专利要求等方面的可行性。
如果通过论证认为可行,则立即组建产品开发并行工程项目小组。
企业应从与产品开发相关的部门,选定有一定技术专长和管理能力的产品设计、产品工艺、质量管理、现场施工、生产管理等人员(如有必要还可邀请产品的使用客户代表参加)组成并行工程项目小组,同时明确小组成员的工作职责。
并行工程在设计阶段的运用
并行工程要求产品开发人员在制定产品设计的总体方案时就考虑产品生命周期中的所有因素,解决好产品的T、Q、C、S、难题,即以最快的上市速度、最好的质量、最低的成本及最优的服务来满足顾客的不同需求和社会可持续发展的需求。
总体方案的设计与论证作为以后详细设计的依据,必须从总体上保证最优,包括优化设计、降低成本、缩短研制周期。
在设计阶段产品开发并行工程项目小组应根据用户要求确定所开发产品的设计目标。
要确保所开发产品能使用户满意,就必须以用户关注的项目开发周期、项目开发成本和预定的最优效果作为所开发产品的设计目标。
设计目标是并行工程项目小组的行动纲领,这些目标都是充分研究国内外经济形势、顾客合理要求、市场总体需求、国家法律法规要求和企业内部客观条件,并在全面收集竞争对手有关资料的基础上确定的。
设计目标确定后,要采用既合理又简便的方法,根据用户要求,找出关键目标,并将设计目标分解为若干个分类目标。
这样,并行工程项目小组就能自上而下地把设计目标层层展开,企业各部门并行地开展工作。
并按关键目标要求,对产品开发过程进行评价得出最优设计结果
并行工程在样品试制阶段的运用
工程在样品试制阶段的工作重点是实现产品各方面的优化。
并行工程项目小组应建立典型产品的设计模型。
汽车企业进行典型产品设计、可靠性设计和可靠性试验的目的,就是为了建立典型产品的设计数据库,并通过现代计算机的应用技术,将设计数据实现信息收集、编制、分配、评价和延伸管理,确定典型产品设计模型。
并通过对确定的典型产品设计模型的研究,利用信息反馈系统进行产品寿命估算,找出其产品和产品改进的共性要求,实现产品的最优化设计。
要使开发的汽车产品设计最优化,还必须了解同类产品的失效规律及失效类型,尤其是对安全性、可靠性、耐久性有重要影响的产品设计时,要认真分析数据库内同类产品的失效规律及失效类型作用,采取成熟产品的积累数据,通过增加安全系数、降低承受负荷、强化试验等方法,来进行产品最优化设计
并行工程在小批量试制阶段的运用
并行工程在校批量试制阶段的工作重点是实现生产能力的优化。
应按产品质量要求对生产能力进行合理配置。
生产过程的“人员、设备、物料、资金、信息等”诸要素的优化组合,是实现用最少投入得到最大产出的基础,尤其是产品和技术的更新速度不断加快、社会化大生产程度日益提高的今天,要实现产品快速投放市场,就更需要对工艺流程、工序成本、设备能力、工艺装备有效性、检测能力及试验能力的优化分析,实现生产能力的合理配置。
同时对生产出来的产品,应战在用户的立场上,从加工完毕、检验合格的产品中抽取一定数量,评价其质量特性是否符合产品图纸、技术标准、法律法规等规定要求;并以质量缺陷多少为依据,评价测评的相应质量水平,并督促有关部门立即制定改进措施,对投入试用的产品还应该把用户反馈回来的信息进行分析,对用户提出的合理和可行的建议,也应拿出改进措施,实现客户满意。
另外由于汽车这个产品对安全要求的特殊性,企业还必须对汽车进行安全可靠性试验。
汽车产品的安全可靠性试验的目的,主要是考核产品是否达到规定的安全要求。
产品设计改进和产品质量改进时贯穿于产品寿命周期的一项经常性工作,持续改进时使企业管理水平不断提升的基本方法,更是追求顾客满意、企业获利的永恒动力
总结:
在激烈的汽车市场竞争中为提高我国汽车企业的竞争力,尽力缩短产品开发周期,已成为我国汽车企业的关键。
在汽车产品开发中运用并行工程,就是为了将满足客户需要的高品质汽车产品快速投入市场。
总的来说以整车企业与配套企业互利互惠为原则,采取的从概念设计到产品销售各阶段有关人员共同考虑汽车全生命周期内质量、成本、价格、服务和产品开发速度的一体化实施的过程,就是我们所探讨的并行工程在汽车开发中的运用。
案例:
湖南江南汽车制造有限公司
湖南江南汽车制造有限公司是中国兵器工业总公司下属的湖南著名大型军工企业----江南机器(集团)有限公司的汽车产业经股份制改造后成立的专业制造轿车的股份制企业。
公司地处风景秀丽的韶山风景区内,位于湖南省长沙、株洲、湘潭金三角地带的湘潭西郊,交通便利,机械配套、产品研发优势得天独厚。
湖南江南汽车制造有限公司是湖南省内目前唯一的轿车生产企业,生产面积达20万平方米,拥有从日本铃木公司原装引进的先进的硬件生产设施,四大车间----焊装、涂装、总装与检测车间,严格按日本铃木技术及标准生产,生产能力5万辆/年。
公司在生产组织上,积极引进了日本铃木公司的科学管理模式,推行国际成功的“精益生产”方式,实行“准时制”生产和“零库存管理”及“5S”管理,同时强调全员质量意识。
把产品的“零缺陷”始终作为企业追求的崇高目标。
公司目前出品的JN7080A型江南奥拓轿车,是与日本铃木公司技术合作生产,具备经济、低耗、安全、轻便、美观等特点,为中国老百姓的家庭用车、出租及旅游提供了绝好的现代化交通工具。
公司还积极推行发达国家流行的营销代理制和品牌专卖制,实行“整车销售、配件供应、维修服务和信息反馈”四位一体。
在全国正逐步建立起多元化销售服务体系。
营销、服务网点遍布全国。
全国各级售后服务站推行365天、24小时全天候服务待命制,为用户的使用提供了坚强的保障。
公司在职员工640人中,现有各类专业的大中专毕业生和专业技术人员115名,占到职工总人数的18%。
由35名汽车改装专业研究和开发人员组成的研发队伍,现专门从事企业技术
开发和研究。
产品的开发从最初的生产现场比划,现已发展为CAD设计,并全部实现标准化、系列化、规范化。
质保体系完善公司树立诚信为本的经营理念,服务顾客和社会,严格履行产品质量和服务的承诺,以过硬的产品质量取信用户,建立了良好的企业信誉。
生产过程按ISO9000质量体系标准,检测装备齐全,执行程序化控制,产品质量控制严格规范有效,各类产品均达到国家的环保、安全技术标准,并通过国家技术质量监督局“3C”产品质量认证。
技术装备居国内客车行业先进水平。
公司拥有完整的汽车车身冲压线一条,涂装线一条,汽车车身焊装线二条,总装线二条,整车检测线一条。
公司现用于车身冲压的1030吨、800吨、600吨等各种压力机、整形机、开平机等大型设备共二十多台,冲压磨具大多是进口引进,配备先进的焊装流水线,采用阴极电泳涂装工艺,车声防腐性能优异,完整可靠的汽车整车检测线,确保了出厂汽车的优良品质。
经过长期努力和改造,公司的技术装备、生产工艺在国内同行业中均保持先进水平。
总结:
从奥拓公司可以看出并行工程的应用提高了公司的效率,缩短了研制周期,更好的满足用户需求。
讨论案例红番茄工具公司的综合计划
红番茄工具公司是一家小型园艺设备制造商,生产设施在墨西哥,产品通过零售商在美国出售。
红番茄公司的业务主要是把购买的零部件装配成为多功能的园艺工具,产能主要由员工数量决定。
产品需求季节性很强,需求旺季是春季,因为春季人们开始打理自家花园。
这种季节性的需求沿着供应链从零售商传递到红番茄工具公司。
红番茄工具公司应对季节性需求的方法有旺季增加员工数量、签订转包合同,淡季建立库存、延期交货等。
公司的副总裁把进行需求预测作为第一项任务。
公司的预测结果,如表7-18所示。
表7-18红番茄工具公司的需求预测
月份
需求预测(件)
1
1600
2
3000
3
3200
4
3800
5
2200
6
2200
公司通过零售商以每件40美元的价格售给顾客,企业在1月园艺工具初始库存为1000件,1月开始时,企业有员工80名。
工厂每月工作20天,每个工人在正常工作时间每个小时赚4美元,每天工作8小时,其他为加班时间。
产能主要由员工总的时间决定,机器能力不构成约束。
根据劳动法,被雇用者每月加班不允许超过10个小时,各种成本如表7-19所示。
表7-19红番茄工具公司的成本
成本项目
成本
材料成本
9美元/单位
库存成本
3.5美元/(单位·月)
缺货或延期交货的边际成本
5美元/(单位·月)
雇佣或培训员工的成本
300美元/人
解雇员工的成本
500美元/人
需要的劳动时间
6小时/单位
正常工作成本
6美元/小时
加班成本
7美元/小时
转包成本
30美元/单位
目前,红番茄工具公司没有转包、库存和缺货/延期交货方面的约束,所有缺货都由下个月生产出来的产品来满足。
目标就是制定一个综合计划,使6月底至少有500单位库存量。
假定所有需求都将被满足,尽管有时可能是延迟交货。
因此计划期内收益是固定的。
那么,成本最小化也意味着利润最大化。
解:
1、确定决策变量
Wt=t月的员工数量,t=1,…,6
Ht=t月初雇佣的员工数量,t=1,…,6
Lt=t月初解雇的员工数量,t=1,…,6
Pt=t月生产的产品数量,t=1,…,6
It=t月结束时的库存水平,t=1,…,6
St=t月结束时的缺货或延期交货量,t=1,…,6
Ct=t月的转包数量,t=1,…,6
Ot=t月的加班工时,t=1,…,6
定义目标函数
目标函数是使计划期内的总成本最小化(等同于需求都被满足而实现利润最大化)。
成本由下面几部分组成:
正常工作时间的劳动力成本;
加班时间的劳动力成本;
雇佣和解雇的成本;
持有库存的成本;
缺货的成本;
转包的成本;
原材料的成本
(1)正常工作时间的劳动力成=∑640Wt
(2)加班时间的劳动力成本=∑7Ot
(3)雇佣和解雇的成本=∑300Ht+∑500Lt
(4)库存和缺货的成本=∑3It+∑5St
(5)原材料和转包的成本=∑10Pt+∑30Ct
所有成本的和,计算公式为:
∑640Wt+∑7Ot+∑300Ht+∑500Lt+∑3It+∑5St+∑10Pt+∑30Ct
3、约束条件
4、
(1)员工数量、雇佣和解雇员工数量的约束条件。
初始的员工数量为Wt=Wt-1+Ht-Ltt=1,…,6
初始的员工数量为W0=80。
(2)产能约束。
Pt≤40Wt+Ot/4t=1,…,6
(3)库存平衡约束。
It-1+Pt+Ct=Dt+St-1+It-Stt=1,…,6
起始的库存量为I0=1000,最终的库存水平至少要有500单位(即I6≥500),最初并没有延期交付量(即S0=0)。
(4)加班约束。
Ot≤10Wt,t=1,…,6
除此之外,每个变量必须都是非负的,在第6期末不能有产品延期交付量(即S6=0)
目标函数及约束条件
利用WinQSB-AP进行综合计划
演示过程如
计算平均停留时间
如果我们假定t期的平均库存量为最初和最终库存的平均值,即(It-1+It)/2,则计划期内的平均库存:
平均周转时间=平均库存/生产能力
由综合计划计算出:
综合计划的总成本=396391.69
计划期的收入=40×16000=640000
平均季节性库存=893
平均流程时间=0.33/月
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