制造流程设计

管理者在进行流程设计时，首先要做的决策之一就是选择流程的类型，使其与所要赋予该流程在质量、时间、成本和柔性等方面的相对重要性形成最佳匹配。

1.流程类型

对于制造系统的产品生产流程组织方式，当前国内外都没有统一的划分。许多教材把制造系统的生产按其一次投入出产的批量以及各个工作中心的专业化程度，分为单件小批、成批轮番和大批量三种基本的生产类型。也有根据是否按照订单进行生产而把生产分为订货型生产和备货型生产。这里主要在第一种划分的基础上，进一步深化地分为五大流程类型：项目流程（单件）、工作间流程、批量生产流程、线性（流水）流程和连续流程。

（1）项目流程。项目流程的特征是产品的客户化程度高，每种产品仅此一件，并且是专门按顾客的规格标准要求来设计的。项目的例子有：音乐会组织、大楼建设、大型设备的生产等。例如，某设备制造公司专门为长江三峡水电站生产发电设备，该设备在产出率（每年发电量）、消耗的燃料种类（油、煤、气或核燃料）以及环保装置等方面的设计要满足三峡水电站的特定要求。这种流程既复杂又具有多样性，是专门为生产特定的客户化产品或产品中的一个部件来设计各项作业的实施步骤及顺序。企业要为每一个新项目确定流程的流向。项目流程大多时间长、任务重，必须完成许多相互关联的任务，各项任务之间需要密切协调。企业围绕着特定项目来配置使用资源，项目完成后，这些资源又要围绕下一个新的项目进行重新的配置。每一个项目所需要的资源种类及其结构都是不一样的。

（2）工作间流程。这种流程一般是根据订单生产产品，而且从不提前生产。劳动力和设备具有很大的柔性，所完成的步骤具有相当大的复杂程度和多样性，以便应对不同顾客订单的需要。产品的客户化程度相对较高且任何一种产品的批量都很小。这种流程不是围绕特定的产品来组织设备和人员，而是将能够胜任某些类型作业的设备和人员集中在一起。这些资源对所有需要这类操作的产品进行加工。由于产品的客户化程度高且不同产品的加工步骤及顺序都不一样，因此，这种流程的工作流向不是线性而是混杂的。家电和汽车修理、医疗服务、工具模具制造以及塑料部件、机械组件、电子元件和金属板材的制造等是单件小批生产流程的典型例子。

（3）批量生产流程。这种流程主要用于企业需要生产中等批量规模的相似产品。其与单件小批生产流程的主要区别：一是批量要大些；二是所提供产品的品种要少些。对一种产品的（或组成该产品或其他产品的零部件）的一个批次进行加工，然后生产转向下一种产品，依次把所有品种的产品都生产一遍，最后又再次从第一种产品开始依次生产。由于只有中等批量规模，不足以专门为每种产品组织设备和人员，所以流程的流向不是标准化的步骤顺序。但与工作间流程相比，批量流程具有更多的主导路径，而且流程中的某些部分（用量比较大的零部件、原料等）存在线性流向。这种流程的例子有：冰激凌（香草冰激凌、牛奶冰激凌、草莓冰激凌等）、罐头（蔬菜罐头、胡萝卜罐头、玉米罐头、绿豆罐头等）。不同品种的冰激凌的生产工艺要求和设备基本上是相同的，但是前后批在某些原料成分上有一些差别。批量生产可以是标准化的（如冰激凌、罐头等），也可以是订货型的（如杂志、报刊、教科书等）。

（4）线性流程。线性流程也称流水装配线流程。由线性流程生产的产品有计算机、汽车、家电、手机和玩具的组装等。线性流程生产的是批量大且标准化的大众产品，因而可以围绕特定的产品来组织设备和人员（这些设备和人员按照产品的加工顺序排列）。这种流程生产的产品品种非常少，而且在加工工序之间也很少持有库存，每道工序都是一次又一次地完成相同的加工，所制造的产品几乎是不变的。与项目流程和工作间生产流程相比，线性流程的生产任务不直接来自顾客的订单。而是通过预测，提前把标准化的产品生产出来存入仓库，以便在顾客下达订单时迅速交货。

（5）连续流程。连续流程通常用于高度一致的产品或服务的生产中，石油提炼、化工原料、钢铁、软饮料、水泥、胶卷等产品的加工就是连续流程的例子。连续流程的工业通常称为加工工业，这种流程的作业通常是24小时不间断地生产，以避免停机和开机而造成的高成本增加。连续流程具有固定的线性流向。

2.产品—流程矩阵

产品—流程矩阵（Product-Process Matrix，PPM），由海斯（Robert H.Hayes）和惠尔莱特（Steven C.Wheelwright）于1979年作为一个战略分析工具提出来的。如图3-7所示，PPM是一个二维的结构，横坐标表示产品结构，纵坐标表示流程结构。该图将批量、产品结构和流程三种要素结合在一起。通过这个矩阵，可以帮助企业分析产品结构和批量，选择与之匹配的生产流程。

图3-7　产品—流程矩阵

矩阵的横坐标表示产品的批量大小和客户化程度（竞争重点要素）。靠左表示高客户化、小批量生产的产品。顾客对产品提出特殊的要求，竞争的重点要求具有更高的客户化和顶级质量的产品。靠右表示低客户化、大量生产的大众化产品，其竞争的重点是低价格和一致性的质量。纵坐标表示流程复杂度、多样性及流向。流程复杂度指的是流程所需步骤的数量和复杂程度。复杂程度部分取决于流程中的步骤是否由同一部门完成，如果流程虽然需要完成许多步骤，但其中许多步骤是在一个部门或小组内完成，这个流程的复杂度就会降低。流程多样性指的是因为高度客户化而在相当大的范围内影响流程完成方式的程度。如果流程随着每一个顾客需求而改变的话，则每一个产品的生产实际上都是独一无二的。相反，具有低客户化产品的流程是可重复且标准化的，流程对所有产品完成的工作是完全相同的。流程流向指的是工作在流程各步骤所形成的序列中前进的方式，可以从高度多样性到线性，分成多种类型。线性流向指物料按照固定的顺序从一道工序线性地移向下一道工序。当多样性程度较高时，工作流向呈现出混杂的状态，一个产品制造（或加工）的路径常常与下一个产品的路径相互交叉。而在线性流向的情况下，对每一个产品或作业来说，工作总是不变地以相同的顺序从一个工作站向下一个工作站移动。

从理论上分析，沿着PPM对角线选择和配置生产流程可达到最佳的效果。对角线下方损失了柔性和对市场的响应速度，对角线上方失去了一定的效率和成本优势。极端的情况是左下角和右上角的选择，此时的流程选择和产品结构是极端不匹配的。图3-7所提供的基本信息就是：制造流程的最佳选择取决于流程的批量及所要求的客户化程度。