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生产系统的设计

时间：2009-11-09 13:58:31来源：[标签:出处]作者：吴慧

蒲晓晔

很有意思的是，作为管理科学学派的代表人物，伯法并不一味追求“高精尖”。他特别强调，在进行生产系统的设计时应当根据实际情况、实际条件来寻求适当的系统设计方法，更注重方法的适用性。他甚至明确指出，有时候，鉴于情况与条件的特殊性，使用传统的方法会收到意想不到的效果。也许，这种思想，是给我们那些“不求最好，但求最贵”的管理者的清醒剂。

在生产分析基础上，进行生产设计是必要的。生产设计与成本分析息息相关。根据成本效益比，管理者能够从各种不同的成本费用方案中选出成本费用最小、效用相对最大的方案来进行生产。生产系统中存在各种各样的问题，不同的问题需用不同的方法来分析和设计。例如，在具体生产的数控过程中，采用计算机数字和信息处理功能进行控制，所有的过程是在自动化的状态中进行。而在规模较大的工程项目中，网络计划模型就显得极为有效，它们适用于连续型生产过程的规划问题。此外，启发式模型、线性规划、统计分析、图解等方法，都有相应的适用领域。总之，生产系统的设计方法应该根据实际情况来确定，唯有对症下药，才能达到预期效果和目的。

生产一个部件或者产品的预期最小成本，起初由产品的设计者来决定，即便是最灵巧的一线工人也无法改变这种状况，他只能根据设计来生产，在设计的限度内行使自主权，使生产成本最小化。所以说，是产品设计师限制了生产系统设计师的工作范围。的确，产品设计师的首要职责就是创造出功能上适合要求的某些东西，当这点达到后，通常存在着可以满足功能要求的多种可供选择的方案，如何从这些方案中选出使生产成本最小的方案来，就需要设计师从功能和成本两方面来考虑。一个构思良好的产品设计，能够大大缩小各种可行方案的选择范围，并且规定其主要内容。因此，当产品处于设计阶段时，就应该着手考虑生产的基本模型。

生产设计首先通过对材料、公差、基本结构、各个部件的连接方法等加以规定，追求具体环节的最小成本。然后，通过流程规划，设计出能满足产品功能要求的过程及其顺序。伯法认为，在决定选择材料和初次加工形式（如铸造、锻制、压铸）的产品设计阶段时，就必须开始着眼于基本流程规划。基本流程主要是从细节上确定各个生产环节的衔接顺序。生产设计的终点是产品图纸的完成，图纸概括出要做什么的详细说明。这一产品设计的终点恰好是流程规划的起点。

如果产品是小批量制造，流程规划师可能会充分考虑现有设备的利用；如果是大批量生产而且设计的稳定性高，流程规划师就可能考虑采用专用设备，或对现有设备进行专用的平面布置。伯法认为，流程规划师在履行职能时，需要做出生产系统的基本设计。有关生产过程的广博知识，提供了流程设计师合理考虑各种基本方案的基础。生产过程不仅包含生产活动中的所有变量，而且包括从纯手工操作到全自动化的所有作业方式。伯法指出，流程规划必须同物质设备的平面布置结合起来。某些流程规划，就植根于生产系统设计的平面布置阶段。为了适应设备上和顺序上的限制，充分利用相应空间，改进技术方法，调整操作程序，可对原来的流程规划做出修改。

一个生产系统的设计在很大程度上取决于它的厂址选择。就工厂设计的纯物质因素而言，建厂地址可以决定是否需要买进动力，决定供热和通风要求的大小，决定制造部件所需的生产能力，决定原料仓库的面积大小等等。从运行成本和资本成本的观点来看，装运原料和成品的方便、劳动成本、税收等，都影响着一个企业的竞争能力。对于多厂情况的厂址分析则更为复杂。增建一个新厂，并不是独立于现有规模厂区之外单独决定厂址问题，它包含着对市场区域供应能力的重新安排问题。因而，从经济的角度来考虑，使工厂网络整体实现生产和分配的成本最小化才是恰当选择。

工厂平面布置是一个生产系统设计的综合阶段。它的基本目的是建立一种生产体系，使它能以最经济的方式满足生产能力和质量上的要求。完整的生产系统必须提供足够的机器、工作场地和物资储备，以便为各种部件和产品制定可行的生产进度表。从长远的角度来考虑，这个完整的生产系统应该具有适当的灵活性，尽量多考虑互相影响的因素。其实，并不存在能将为数众多的彼此影响的因素全面整合而实现最优设计的一般原理。但是，工厂平面布置时，综合考虑厂址选择、生产能力设计和总体制造方式等问题依然是必要的。

流程规划的具体内容，主要体现在路线卡和作业卡等文件中。路线卡包括现实所要求的作业、这些作业的顺序、每项作业所用的机器和设备，以及规定的设备装置时间和工件的制造时间。作业卡是用来更具体地说明制造方法的，它为完成每项作业提供标准的操作方法，详尽地说明如何完成这些作业。路线卡连同作业卡一起，规定着怎样制造部件或产品。这些文件对于制造型企业来说是基本的。在设计一个生产系统时，这些文件所起的作用同图纸在一个部件或产品设计中的作用是一样的。图纸用来说明做什么，路线卡和作业卡用来说明怎么做，预测和合同则用来说明做多少。

伯法对生产设计中的人－机系统进行了开创性研究。他指出，人－机系统的设计在生产管理中起着越来越重要的作用。计算机和自动化的不断发展，使人在生产系统中的作用出现了观念性的变化。人和机器在完成工作中的基本功能是相似的，但在各自能胜任的工作性质上存在明显的差异。人的最大长处在于灵活性，而机器的最大特点则是一惯性。人在人－机系统中的作用，根据手工系统、半自动系统、全自动系统的不同而变化。

在手工系统中，人是手工操作的动力源泉和控制者，工具和辅助机械有助于增加人的力量。在这一类型的模式中，人力直接把输入转化成输出。见下图。

在半自动化系统中，人是控制者。人和机器相互作用，感知生产过程的信息，理解这种信息，然后使用一套操纵器来启动或停止机器，也可能在中间进行调整。动力一般由机器提供。见下图。

在全自动系统中，人只是监控者，一切感觉、信息处理、决策和行动等功能，全由机器来做。因此，只有找到一种高效的人与设备的组合，才能充分发挥系统的作用。这种系统设计时，应该尽可能考虑对所有异常情况的充分感知和灵敏反应。在这种系统中，人通过监控装置对生产过程进行周期性持续地监视，只在异常情况出现时采取措施。见下图。