第6章

製程選擇與設施佈置

​

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

學習目標

• 解釋製程選擇策略的重要性。
• 解釋製程選擇對一個組織的影響。
• 描述基本製程型態。
• 討論製程的自動化方法。
• 解釋技術管理的必要性。
• 列舉重新規劃設施佈置的原因。
• 描述設施佈置的基本型態。
• 列舉產品別佈置與製程別佈置的主要優點與缺點。
• 解決簡單的生產線平衡問題。
• 建立簡單的製程別佈置。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

章節大綱

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

6.1 導論

• 製程選擇(process selection)
• 是指決定商品或服務系統化生產的方式，主要包括產能規劃、設施佈置、設備，以及工作系統設計。
• 製程選擇和產能規劃會影響系統設計。

​

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

組織的製程選擇

• 取決於組織的製程策略，主要包含：
• 資本密集度
• 組織運用設備與勞力的組合程度。
• 製程彈性
• 系統因應產品或服務設計的改變、產量改變與技術改變，所能夠調整的程度。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

6.2 技術

• 技術與技術創新通常對企業流程具有主要影響性。
• 技術創新(technological Innovation)：指新的（或改進的）產品、服務或製程的發現與發展。
• 技術(technology)：指科學上發現能使商品、服務或製程獲得發展與改善的應用。

​

​

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

技術的種類

• 作業管理最關切以下三種技術形式：
• 產品與服務技術
• 新產品與服務的發現，主要由科學家以及工程師所完成，他們利用科學方法發展新知識並轉化為商業應用。
• 製程技術
• 包含生產商品與提供服務的方法、製程與設備。不僅包含組織內的製程，同時也延伸到供應鏈中。
• 資訊技術(IT)
• 利用電腦與其他電子設備來儲存、處理及發送資訊的科技。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

技術可視為一種競爭優勢

• 產品上的技術進步可為公司帶來競爭優勢。
• 可以更快速地行銷產品，將大大地提升市場占有率與產生大量利潤。
• 製程上的技術進步藉由
• 增加品質、降低成本、增加產量以及擴充製程產能，也同樣可以為公司增加競爭優勢。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

技術獲取

• 雖然製程上的技術能帶來巨大的效益，但也伴隨著本質上的風險，故應
• 了解技術上所能達成以及不能達成的事項。
• 將經濟考量（初始成本、空間、現金流、維護、顧問）、整體考量（成本、時間、資源），以及人力考量（訓練、安全性、工作減少）等列入考慮。
• ​
• ​

​

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

6.3 製程選擇

• 製程選擇的三個主要問題如下：
• 系統必須處理的產品或服務有多少變化？
• 需要何種程度的設備彈性？
• 期望的產出量是多少？

答案可做為選擇合適製程的方針。

​

​

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

製程型態

• 五種基本製程型態為：
• 零工式生產
• 批量生產
• 重複性生產
• 連續性生產
• 專案生產

​

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

零工式生產

• 適用時機：
• 小規模作業。
• 當需要種類多樣、數量少的商品或服務時。
• 特徵：
• 製程是間斷的，工作是小規模作業並且使用不同的製程設備。
• 使用一般性設備與技術工作者的高彈性。
• 舉例：
• 模具工廠、獸醫診所等。

​

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

批量生產

• 適用時機：
• 需要種類多樣性中等、數量中等的商品或服務時。
• 特徵：
• 設備不需像零工式生產般具有彈性，也不需過分要求作業人員的技術水準，但製程仍為間斷的，其生產製程作業變化較少。
• 舉例：
• 麵包店、電影院或航空公司、塗料、遊樂業、音樂會、音樂影片、廣播，以及電視節目和大眾傳播。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

重複性生產

• 適用時機：
• 需要大量標準化的商品或服務時。
• 特徵：
• 只需要些微的設備彈性，基本上作業人員的技術也普遍偏低。
• 舉例：
• 重複性生產的製程型態多應用於組裝業，其他例子包括生產線、裝配線（行動電話、電視）等。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

連續性生產

• 適用時機：
• 需要大量高度標準化的商品或服務時。
• 特徵：
• 系統的產出幾乎沒有任何變化，因此不需要設備彈性。
• 作業人員的技能需求範圍從高至低皆需要。
• 舉例：
• 石油、鋼鐵、糖、麵粉、鹽等。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

各種製程型態之優缺點

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

四種製程型態的概觀

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

工作變化、製程彈性、單位成本

以零工式生產最高，逐漸遞減到連續性生產。

產出量以連續性生產最高，逐漸遞減到零工式生產。

專案 (project)

• 前述的製程型態（零工式生產、批量生產、重複性生產、連續性生產）屬於典型的持續性作業。
• 專案(project)生產是唯一非持續性的生產方式。
• 特徵：
• 為非例行性的工作，並在一段時間間隔內完成特定目標。
• 設備彈性與作業人員技術的範圍也是從低至高皆有。
• 舉例：
• 從簡單到複雜都有，製作動畫、新產品或服務上市、發行圖書、諮詢服務或興建橋梁等。

​

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

製程選擇影響的各種活動╱功能

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

製程型態並非永遠�都只是「純粹」的形式

• 製程型態並非永遠都只是「純粹」的形式，常常可以發現混合製程型態，亦即製程中包含其他製程型態的元素。
• 舉例：
• 有些公司是以重複性生產或連續性生產為主，但通常也會有維修工廠（零工式生產）修理損壞的零件或設備。

​

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

產品與服務的特徵

• 透過確認主要產品或服務的特徵，產品或服務特徵(product or service profiling)。
• 將產品或服務的主要需求與製程能力做連結，可避免製程型態不一致。
• 與以下面向息息相關：
• 產品或服務的製程
• 期望訂單大小
• 訂價策略
• 期望換線率
• 贏得訂單的需求等。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

商品與服務的永續生產

• 永續生產是在商品及服務創造時，使用有下列特性的製程與系統，包含
• 無汙染
• 節約能源及天然資源
• 環境效率
• 對員工、社區與顧客的健康、安全活動，以及在社會與創造的基礎上回饋所有工作者

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

達成永續生產目標

• 羅威爾永續生產中心提倡並設計下列方式：
• 減少傷害生態的廢棄物及副產品。
• 減少人體或環境有傷害的化學或物理藥劑。
• 節約能源及材料，同時合乎其需求地使用能源和材料。
• 將工作場所設計為消除到最低限度的化學、人體工學及物理傷害。

​

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

精實製程設計

• 原則是持續減少相關的浪費。
• 成功的精實設計可使
• 存貨及倉儲空間減少
• 更快的回應時間
• 更短的前置時間
• 減少不良品、重工與廢料
• 增加生產力。
• 應用於
• 單元佈置、健康照護、遞送系統、製造、建築專案和流程再造。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

自動化 (automation)

• 指以機器代替人工，而此機器包括能夠自動運作的感應器與控制裝置。
• 自動化的範圍從工廠的完全自動化到單一自動化作業的形式。
• 服務業的自動化亦是一種選擇。
• 舉例：自動提款機 (ATM)、自動空調、自動檢驗、自動存取系統、快遞包裹分類、郵件處理、電子郵件、網路銀行以及電子收費器等。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

自動化的優點、缺點與限制

• 相較於人力作業，自動化的優點、缺點與限制：

​

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

組織考慮使用自動化時應注意之問題

• 自動化問題

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

自動化的三種型態

• 自動化可分為三種型態：
• 固定式
• 可程式
• 彈性

​

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

固定式自動化

• 三種之中最嚴密的自動化，有時也稱為「底特律式自動化」，採高成本、專業化設備來執行固定一連串的作業。
• 優點：低成本與高產量。
• 缺點：極小的產品類別變化和轉換生產其他產品時的高成本。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

可程式自動化

• 使用電腦程式控制高成本、一般性功能的設備。藉由電腦程式控制，可以提供每個作業的生產程序、加工步驟以及詳細內容等資料。
• 優點：具有經濟性生產小批量多樣性產品的能力。
• 舉例：數值控制機及機器人都是可程式自動化應用的實例。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

可程式自動化

• 電腦輔助製造(computer-aided manufacturing, CAM)：指在製程中使用電腦，範圍從機器人到自動品質管制。
• 數值控制機(numerically controlled machines, N/C machines)：以數學關係式為基礎，遵循一套製程指令寫成的程式，它能指示機器執行作業細節，這些指令儲存在裝置內，例如，軟磁碟、磁碟片或微處理器等。

​

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

可程式自動化

• 機器人(robot)：主要由三個部分組成：機械手臂、動力供應及控制器。

​

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

彈性自動化

• 由可程式自動化發展而來，但卻比可程式自動化來得更客製化。
• 這兩者最主要的差別在於彈性自動化所需的換線時間較少，因此設備幾乎是連續性作業，而且不需以批量生產來達成產品多樣性。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

6.4 製程策略

• 儘管彈性為重要的競爭策略，卻無法成為最佳選擇之原因：
• 彈性化的系統與設備通常較為昂貴。
• 具彈性之系統未必比彈性差的選擇更具生產效率。
• 決策者採用彈性具有兩項理由：
• 其一是當需求為多變或不明確時。
• 其二是透過改善預測的方法來克服前項困難。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

6.5 設施佈置

• 佈置(layout)：指對部門、工作中心和設備的組合型態，特別是強調系統中工作（顧客或物料）的移動。
• 佈置設計之重要性：
• 其需要投資大量金錢與心力。
• 其涵蓋長期的承諾，以至於造成錯誤後將很難解決。
• 其對作業上的效率與成本有重大的影響。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

佈置設計的目標

• 佈置設計的基本目標：
• 為了促使工作、物料和資訊能在系統中順暢流動。
• 輔助目標包括以下幾點：
• 促使產品或服務品質的達成。
• 使員工和空間的運用上具有效率。
• 避免瓶頸。
• 最小化物料搬運成本。
• 消除員工或物料不必要的搬動。
• 最小化生產時間或顧客服務時間。
• 為了安全性而設計。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

基本的佈置型態

• 三種基本的佈置型態包括：
• 產品別佈置：適用於重複性製程
• 為了達成順暢、快速且使大量產品或顧客經過此系統的佈置，必須藉由產品或服務的高度標準化，並允許重複性製程，才可能達成目標。
• 製程別佈置：間歇性製程
• 設計來處理具有不同加工需求的產品或服務。
• 固定位置佈置：於專案佈置需要時使用
• 產品或專案保持固定不動，而人員、物料及設備依需要而移動的佈置。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

產品別佈置(product layout)

• 產品或服務的流程線

​

​

​

​

• 在製造環境中，可依據活動型態分為
• 生產線(production line)
• 裝配線(assembly line)

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

產品別佈置的優點

• 產品別佈置的主要優點包括：
• 高產出率。
• 因高產量而降低單位成本。
• 勞工專業化，減少訓練成本和時間，導致較長的監督時間。
• 較低的單位物料搬運成本。
• 勞工與設備的高利用率。
• 製程和排程表在系統初始設計時就已建立，這些活動在系統運作時不需再一次特別注意。
• 例行性盤點、採購和存貨管制。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

產品別佈置的缺點

• 產品別佈置的主要缺點如下：
• 過度分工造成工作枯燥乏味，而且重複性工作無法使員工進步，可能會造成心理問題以及壓力傷害。
• 缺乏技能的勞工可能對維護設備或提高產出興趣缺缺。
• 此系統對產出量或產品製造過程設計改變的反應缺乏彈性。
• 此系統經常因設備故障或高缺勤率而停擺。
• 預防性維護、立即修復能力與備用零件存貨都是必要的費用。
• 個人產出的激勵計畫是不切實際的，因個人產出的變異只會使平順的生產系統受到負面影響。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

U 型佈置

• U 形生產線的優點：
• 生產線較為密集，只需直線生產線的一半長度。
• U形生產線能使員工群聚，增加員工間的溝通，更能提升員工間的團隊合作與協調。
• 在U 形生產線的設計下，工作指派相對較具彈性。
• 若物料進入與離開工廠的地點皆相同，U 形生產線將可使物料搬運最小化。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

製程別佈置(process layout)

• 設計處理具有不同加工需求的產品或服務。
• 工作的多樣性需要設備的經常性調整，將造成非重複性的工作製程，亦稱為間歇性製程（intermittent processing）。
• 典型的製程別佈置的部門安排：

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

製程別佈置的優點

• 製程別佈置的優點包括：
• 系統可處理不同製程需求的變化。
• 系統不會因設備損壞而特別容易受到傷害。
• 一般性設備通常比產品別佈置的專業設備要來得不昂貴，而且維護也較容易與便宜。
• 可使用人員激勵系統。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

製程別佈置的缺點

• 製程別佈置的缺點包括
• 若製造系統是批量生產，在製品存貨成本會較高。
• 流程與排程表造成不斷的挑戰。
• 設備利用率低。
• 物料搬運是緩慢且沒有效率的，每單位成本比產品別佈置更高。
• 工作複雜通常減少監督時間，且導致較高的監督成本。
• 需要特別注意每個產品或顧客（例如，流程、排程表、機器設定），而且低產量導致高單位成本。
• 比起產品別佈置，需要更多的盤點、存貨控制和採購。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

製程別佈置與產品別佈置的比較

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

固定位置佈置 (fixed-position layout)

• 指產品或專案保持固定不動，而人員、物料及設備依需要而移動的佈置。
• 適用於大型營建專案（建築物、發電廠與大型水壩）、造船業、大型飛機與太空火箭的生產等。
• 固定位置佈置已經廣泛地應用於農業、消防、道路建築、房屋建設、重新製模、維修與油井開採等。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

混合佈置

• 在現實生活中，不難發現不同單純型態佈置的組合。
• 舉例來說，超級市場
• 基本上是屬於製程別佈置。
• 但也會發現使用固定路徑的物料搬運裝置，例如，在儲藏室中的輪式運送機，以及在收銀機前的帶式運送機。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

單元佈置 (cellular layout)

• 單元生產(cellular production) 以機器群組成所謂單元 (cell) 的佈置型態，而單元可以加工類似的製程。
• 分群方式是由實施一套類似項目或零件族加工所需的作業來決定，而製程必須是類似的。
• 單元佈置可使公司能在最小浪費下生產多樣化的產品。

​

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

傳統製程別佈置處理訂單的範例

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

說明：

單元佈置能避免製程別重複路徑的缺點。

訂單處理是由左方的運輸／接收開始，然後回到倉儲，再從此處將原物料一批批送進生產程序，經過生產系統之後，再回到運輸／接收，然後再送至顧客手中。

單元佈置處理訂單的範例

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

說明：

與傳統的製程別佈置相較，單元佈置的整個系統只經過相當簡單的路徑。

有效地促進單元佈置設計之技術

• 快速換模(single-minute exchange of die, SMED)：能讓組織快速轉換機器或製程來生產不同（但類似）產品類別。
• 最佳化設備：比傳統的製程別佈置小，而且可移動，所以能快速地重新組裝成不同的單元佈置。

​

​

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

單元佈置相較於功能式佈置的優點

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

群組技術(group technology)

• 指在有效的單元製造裡，將具有相似製程特性的項目分組。
• 群組技術與單元生產的轉換涉及系統性的零件族分析，主要方法有三：
• 目視檢驗
• 設計與生產資料檢查
• 生產流程分析

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

彈性製造系統 �(flexible manufacturing system, FMS)

• 是一群包含電腦監控設備、自動化物料傳輸、機器人與其他自動化製程設備的機器。
• 其設計是為了處理間歇性製程的需求，使其能獲取自動化的利益，以及個別或獨立機器所帶來的彈性。
• 彈性製造系統之優點：
• 與傳統製造方法相比，其能減低勞工成本，並且讓品質更趨一致性。
• 與「死硬」的自動化生產相比，能降低更多投資成本，並擁有較高彈性與相對快速的換線時間。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

彈性製造系統

• 彈性製造系統之限制：
• 相對能處理的零件多樣性較少，必須使用相類似零件族及使用相似的機器處理。
• 複雜度與成本逐漸增加，使得彈性製造系統比傳統製程設備需要較長的規劃與發展時程。
• 一般公司較偏好漸進式的自動化方式，但彈性製造系統卻是屬於大規模的技術提升，一開始的投入成本較高。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

電腦整合製造�(computer-integrated manufacturing, CIM)

• 是利用整合的電腦系統，廣泛地與製造活動連結系統。
• 包含工程設計、彈性製造系統、採購、訂單流程、生產規劃與控制。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

服務業佈置

• 服務業佈置通常可被分類為產品別佈置、製程別佈置或固定位置佈置。
• 服務業佈置設計的兩個重要關鍵因素：
• 顧客接觸程度
• 客製化程度

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

顧客接觸程度與客製化程度

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

例如，圖片加框、裁縫。

則佈置可被安排來促進員工及設備生產。

例如，醫療照護及個人照護。

該服務業便是一個零工式生產

的環境。要有較多員工及高彈

性設備，以及可支援此環境的

佈置。

高

​

​

客製化程度

低

例如，超級市場、加油站。

可採行自助化，但必須考慮到

容易取得服務與顧客的安全。

高

顧客接觸程度

低

例如，網路服務、線上銀行、

ATM。

核心服務和顧客即可分開，讓高

度作業效率可以輕易達成。高度

標準化服務可以以自動化方式產

生。

服務業佈置

• 倉儲與儲存佈置
• 零售佈置
• 辦公室佈置
• 服務自動化

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

6.6 設計產品別佈置：生產線平衡

• 生產線平衡(line balancing)
• 以工作站有大約相同時間需求的方式，決定如何將作業指派到工作站的程序。
• 目標
• 使不同作業群組具有相同時間需求，亦即花費相同的工作時間。
• 使生產線閒置的時間最小化，同時產生最大的勞工與設備利用率。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

週期時間(cycle time）

• 決定工作站數量之關鍵為生產線週期時間。
• 指允許各個工作站完成一單位所有工作的最大時間。
• 此外，週期時間也同時決定生產線的產出率。
• ​
• 週期時間 = 每天作業時間 / 期望產出率
• 產出率 = 每天作業時間 / 週期時間
• 最小的必要工作站數
• ​

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

生產線平衡

• 在生產線平衡中相當有用的工具是先行關係圖(precedence diagram)。
• 根據工作的組成與其順序的優先關係圖，此圖須從左至右解讀，一開始的任務在左，最後的任務在右。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

生產線平衡的啟發式解法

• 兩種生產線平衡的啟發式解法：
• 先分配後續工作最多的作業。
• 依據最大位置權重來做先後分配。位置權重為各項作業時間與其後續作業時間的加總。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

生產線平衡使用的一般程序

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

評估作業效果之方法

• 兩種最常運用於評估一組作業效果之方法：
• 生產線的閒置時間比例，亦稱為平衡延遲（balance delay）。
• ​
• ​
• ​
• ​
• ​
• 生產線效率
• 生產線效率＝ 100% －閒置時間比例

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

生產線平衡的指導方針

• 平衡生產線
• 一次分配一個工作到生產線。在每一步驟中，從未指派的工作來決定哪些是可以合格指派的。
• 利用啟發式方法選擇一項工作指派。

​

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

6.7 設計製程別佈置

• 製程別佈置設計的主要問題與部門相對的位置息息相關。

​

​

​

• 製程別佈置的主要目標
• 使運送成本、距離或時間最小化，其方法是讓具有密切相關性的工作流程部門盡量靠近。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

設計製程別佈置

• 選擇佈置的考量因素：
• 運送成本、距離或時間最小化。
• 亦包括最初投入建置成本、預期作業成本、有效產量，以及調整系統的難易程度。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

設計製程佈置之資訊需求

• 製程別佈置之資訊需求如下：
• 部門或工作站的大約規模，以及建築物的面積尺寸與可容納部門等列表。
• 不同工作站之間的流量估計。
• 位置之間的移動距離與單位距離成本。
• 投資在佈置的金額。
• 特別考量的列表。
• 建築物中主要設施、通道和出口、裝卸碼頭的位置。

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

相關度評比

• Richard Muther允許分析或管理者主觀投入，以管理或分析每一組部門間配對的相對重要程度。
• Muther 方格圖

​

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置

第6章 �製程選擇與設施佈置– 完

敬請接續

第7章

工作系統設計

9/11/2010

第6章 製程選擇與設施佈置