1. 生產作業管理
Operation Management
Ch06─製程選擇與設施佈置
授課教師：侯佳利
研究室：共A309
Office Hour: 星期三
14:00~17:00
E-mail:
alexhou@mail.ndhu.edu.tw
1

2. 章節關聯性
• 第一章作業管理導論
→企業主要運作、作業管理定位、作業管理的演進
• 第二章競爭力、策略與生產力
→企業觀點，如何提升作業管理
• 第三章預測
→規劃技術基礎
• 第四章產品與服務設計
→決定要生產什麼產品
• 第五章產能規劃
→預測需求、規劃產能(廠房、設備、人力)
• 第六程製程規劃
→如何有效生產
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3. 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。
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4. 導論
• 製程選擇
– 決定產品或服務系統化生產的方式
– 主要包括產能規劃、設施佈置、設備及工作系統
設計。
• 製程選擇發生時機點
– 進行新產品或服務的規劃。
– 設備或產品具有技術性改變時，或是競爭壓力之
際。
• 如何決定組織的製程策略：
– 資本密集度：
• 設備、勞力的組合程度
• 資本密集vs.勞力密集
– 製程彈性：
• 因應產品、產量、技術的改變，所能調整的程度
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5. 製程選擇和產能規劃對
系統設計影響
5

6. 技術(1/2)
• 技術：
– 科學上發現能使產品、服務或製程獲得發展與改善的應
用。
• 技術創新：
– 新的（或有改進的）產品、服務或製程的發現與發展。
• 技術的種類：
– 產品和服務技術：
• 新產品與服務的發現和發展。
– 製程技術：
• 以方法、流程與設備生產產品與提供服務。
– 資訊技術：
• 以電腦或電子設備儲存、處理與傳遞資訊。
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7. 技術(2/2)
• 技術可視為一種競爭優勢
– 在產品、服務以及製程技術上的技術創新可以為組織帶
來利益。
– 製程上的技術通常是來自於技術獲取，而非透過組織內
部的力量。
• 技術獲取
– 雖然製程上的技術能帶來巨大的效益，但也伴隨本質上
的風險。
– 必須同時將經濟考量（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。
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8. 製程選擇
• 製程選擇的三個主要問題：
– 系統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？
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9. 製程型態
• 零工式生產：
– 通常為小規模作業，當需要種類數多、數量少的產品或服務時
較適用。
• 批量生產：
– 當需要種類變化中等、數量中等的產品或服務時較適用。
• 重複性生產：
– 當需要大量標準化的產品或服務時，使用重複性系統加工較適
用。
• 連續性生產：
– 當需要大量高度標準化的產品或服務時較適用，此系統生產的
產品幾乎沒有差異。
• 專案生產：
– 唯一非持續性的生產方式。
– 工作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。
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10. 製程型態
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11. 製程選擇影響的各種活動／功能
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12. 產品與服務的特徵
• 製程選擇會牽涉到龐大的投資：
– 設備投資
– 設備佈置
• 產品與服務的特徵：
– 通常與產品或服務的製程、期望訂單大小、定價
策略、期望換線率和贏得訂單的需求等面向息息
相關。
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13. 產品與服務的製程
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14. 自動化
• 自動化：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。
• 相較於人力作業，自動化提供許多優點：
– 低變異
– 減少變動成本
• 相較於人力作業，自動化也有一些缺點與限制：
– 較昂貴的技術
– 缺乏彈性
– 道德問題（工人失業問題）
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15. 自動化型態
• 固定式自動化
– 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。
• 可程式自動化
– 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。
• CAM電腦輔助製造
• NC數值控制機
• CNC電腦數值控制
• Machine Center中心加工機
• Robot機器人
• 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。
– FMS彈性製造系統
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16. 設施佈置
• 佈置：
– 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。
• 基本的佈置型態：
– 產品別佈置
– 製程別佈置
– 固定位置佈置
– 混合佈置
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17. 佈置的重要性
• 其需要大量投資金錢與心力。
• 其涵蓋長期的承諾，以致於造成錯誤後將很
難解決。
• 其對作業上的效率與成本有重大的影響。
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18. 佈置設計的目標
• 基本目標：
– 促使工作、物料和資訊能在系統中順暢流動。
• 輔助目標：
1. 促使產品或服務品質的達成。
2. 使作業員和空間的運用上具有效率。
3. 避免瓶頸。
4. 最小化物料搬運成本。
5. 消除作業員或物料不必要的搬動。
6. 最小化生產時間或顧客服務的時間。
7. 為了安全性而設計。
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19. 佈置需要重新設計的理由
• 無效率作業（例如高成本、遇到瓶頸）。
• 意外或是安全疑慮。
• 產品或服務設計上的改變。
• 新產品或服務的推出。
• 產量或產出組合的變更。
• 方法或設備的改變。
• 環境或法令條件的改變。
• 心理問題（例如缺少面對面接觸）。
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20. 基本的佈置型態
• 產品別佈置
– 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高度標準化，
並允許重複性製程產生，才可能達成目標。
– 設備、員工都為產品量身訂製
• 製程別佈置
– 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
– 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。
• 混合佈置
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21. 產品別佈置
• 產品或服務的流程線
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22. 產品別佈置的優點
• 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。
• 低的單位物料搬運成本。
• 勞工與設備的高利用率。
• 流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。
• 公平地例行性盤點、採購和存貨控管。
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23. 產品別佈置的缺點
• 太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，這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品品質沒
有興趣。
• 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度缺席率而停擺。
• 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。
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24. U 型佈置
24

25. 製程別佈置
• 功能性
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26. 製程別佈置的優點
• 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成
本要來得低，而且維護也較容易與便宜。
• 可使用人員激勵系統。
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27. 製程別佈置的缺點
• 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。
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28. 固定位置佈置
• 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。
• 通常與產品本質有很大的關係：
– 重量
– 尺寸
– 體積
• 通常適用在大型營建專案（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。pp 6-22
28

29. 單元佈置
• 單元生產
– 以機器群組成單元的佈置型態，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。
– pp.6-24 圖6.8
• 群組技術
– 在有效的單元製造裡，將具有相似製程特性的項
目分組。
– 包括將設計特性或製造特性相似的項目分組成零
件族。
29

30. 功能式佈置與單元佈置的比較
30

31. 彈性製造系統
• 彈性製造系統(FMS, flexible
manufacturing system)
– 一群包含電腦監控設備、自動化物料運輸以
及機器人與其他自動化製程設備的機器。
• 電腦整合製造(CIM)
– 利用整合的電腦系統，廣泛地與製造活動連
結的系統。
31

32. 服務業佈置
• 服務業佈置必須具有美學設計，並且充滿
令人愉悅氣氛。
• 倉儲與儲存佈置。
• 零售佈置。
• 辦公室佈置。
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33. 設計產品別佈置：生產線平衡
• 生產線平衡
– 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。
– 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。
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34. 週期時間
• 週期時間
– 允許各個工作站完成一單位所有工作的最大時間。
– 決定生產線的產出率。
• 產出率 = 每天作業時間 / 週期時間
• 週期時間 = 每天作業時間 / 期望產出率
• 最小的必要工作站數
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35. 先行關係圖
• 清楚描繪出工作中作業所執行的順序條件關
係。
• a,b,c都做完，d才能開始
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36. 啟發式法則
• Heuristic Rule→直覺法(pp.6-32)/貪婪法
• 二種方法：
– 先分配後續工作最多的作業。
• 做完這件事，很多事都可以開始
– 依據最大位置權重來作先後分配。
• 位置權重為各項作業時間與其後續作業時間的加總。
36

37. 例題 1
• 請將圖 6.11 的作業分成三個工作站，其週期時間
為 1 分鐘，並依據最多後續作業數目來指派作業。
解答
37

38. 例題1
• 建議：
– 每個工作站，最初的剩餘時間應該等於週期時間
– 當某項工作有資格進行時，前一項作業必需被指
派完成
– 該作業的時間也不該超過此工作站的剩餘時間
38

39. 例題 1
1. 設定工作站1。
2. 依順序圖，第一項工作為a或c。
3. a之後有3項順序工作。c之後有兩項工作。
4. 選a先做。a須0.1分鐘，做完剩0.9分鐘。
5. 接下來第二項工作可以選b或c。但b時間不
夠。
6. 選擇執行c，c須0.7分鐘，剩0.2分鐘。
7. 連接工作無法在剩餘時間完成，工作站1排
程結束。
39

40. 例題 1
8.設定工作站2，接下來可以執行b和d。b後有
較多工作。
9.選擇執行b，b需1分鐘。無剩餘時間，工作
站2排程結束。
10.工作站3設立，接下來只能執行d。
11.d需0.5分鐘，剩餘時間0.5分鐘。
12.剩餘工作e，e需0.2分鐘，剩餘時間0.3分鐘。
13.已無剩餘工作，工作站3排程結束。
40

41. 評估作業效果的方法
• 生產線的閒置時間比率
• 生產線效率
41

42. 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
未分派的工作來決定哪些是可以合格分派的。
• 利用直覺式方法選擇一個工作分派進去。
42

43. 例題2
作業時間
作業 後續作業
(單位:分)
a b 0.2
b e 0.2
c d 0.8
d f 0.6
e f 0.3
f g 1.0
g h 0.4
h 結束 0.3
Σt=3.8
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44. 例題2
• 作業關係如前述表格所示，依表中資訊，回答
下列問題：
• 1.畫出先行關係圖。
• 2.假設一個工作天有8個小時，計算每天產出率
為400單位所需的週期時間。
• 3.決定所需最小工作站數目。
• 4.指派作業時，依據最多後續作業者優先指派，
若碰到數目相同的狀況時，則以最長加工時間
者優先指派。
44

45. 例題2解答
• 1.作業先行關係圖如下，
0.2 0.2 0.3
a b e
0.8 0.6
c d f g h
1.0 0.4 0.3
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46. 例題2解答
• 2.週期時間=作業時間/期望產出率
=(8*60)/400=週期時間1.2分鐘
• 3.最小工作站數=Σt/工作站週期時間
=3.8/1.2=3.17個工作站→需4個工作站
• 4.區域最佳化原則：
– (1)最多後續工作者優先。
– (2)數量相同時以時間長度大者優先。
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47. 例題2解答
• 由無前置作業的a,c開始考慮。
– a後有5個作業高於c的4個作業
– a優先排入工作站1，剩餘時間1.0
• 接下來考慮b,c兩作業
– 兩者皆有4項後續工作
– c後續工作時間為2.3高於b的2.0
– c優先排入工作站1，剩餘時間0.2
• b有4項後續工作，高於d的3項
– 將b排入工作站1，剩餘時間0，新增工作站2
• 考慮d,e兩項工作
– 剩餘工作數相同，剩餘工時相同，但d工時較高
– 將d排入工作站2，剩餘時間0.6
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48. 例題2解答
• 將e排入工作站2，剩餘時間0.3
• 接下來考慮f
– 工作站2剩餘時間無法排入f
– 新增工作站3，將f排入工作站3，剩餘時間0.2
• 接下來考慮g
– 工作站3剩餘時間無法排入g
– 新增工作站4，將g排入工作站4，剩餘時間0.8
• 接下來考慮h
– 將h排入工作站4，剩餘時間0.5
• 剩餘工作時間=0.3+0.2+0.5=1分鐘
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49. 工作站排程
49

50. 瓶頸工作
• 下圖可看出瓶頸工作的位置。
50

51. 平行工作站法
• 平行工作站法不但可解決瓶頸工作，同時也增
加了工作流程與彈性。
51

52. 設計製程別佈置
• 製程別佈置之資訊需求：
– 部門、工作中心的大約規模，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（例如，某些作業必須靠近或分開）的
列表。
– 建築物主要設施、通道和出口、卸貨碼頭的位置。
52

53. 例題3
• 右表中記載了各位置間 位置
的距離，以及各部門間 從 至 A B C
的工作流量。 A 20 40
• 請設法利用這兩張表的 B 30
數據，將運輸成本最小 C
化。
部門
• 請利用直覺式方法：依
據最高部門間的工作流 1 2 3
量，優先指派該部門至 1 30 170
相鄰的位置。
部門 2 100
3
53

54. 解答例題3
• 依據前述兩個表格：
– 將工作流量由高至低排序
– 將各位置間的距離由短至長排
– 序完成下表
• 由下表可得，1-3間工作流量最高，A-B間位置最短。
• 2-3間的流量高於1-2之間。
• 2-3間應該配置距離第2短，即B-C 。
• 由於3為熱區，B為A-B與B-C的重疊點，因此3配置在B。
• 1配置在A。
• 2配置在C。
距離
運輸需求 部門配對 工作流量
(公尺)
A-B 20 1-3 170
B-C 30 2-3 100
A-C 40 1-2 30 54

55. 解答例題3
30
170 10
1 3 2
0
A B C
55

56. 解答例題3
部門 部門間負荷量 位置 位置間的距離 負荷量X距離
1 2:30 A C:40 30x40=1,200
3:170 B:20 170x20=3,400
2 C B:30
3 2:100 B C:30 100x30=3,000
7,600
• 以每公尺$1計算，每日總運輸里程7,600公尺，費
用為$7,600。
• 這是以Local Optima的方式計算得之成本。
• 未必與Global Optima相同。
• 以直覺法得出的是滿意解(可接受解)，未必是最佳
解。
56

57. 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
57

58. 例題4
• 依圖所示，指派6個部門至一組2x3的位置中，
並利用直覺方法來解決：首先指派關鍵性部
門，因為它們是最重要的。
58

59. 解答例題4
• 評比為A或X的部門配對是關鍵性配對。 A連結 X連結
• 從A連結的群集中，以出現頻率最高的部門 1-2 1-4
開始。
– 6出現了3次為最高。 1-3 3-6
– 排出2-6, 4-6, 5-6
2-6 3-4
• 加入其餘的A連結到主要群集中，若有需要
則重新排列配置。 3-5
• 將與主要群集不相連的部門，形成分離的 4-6
不同群集。(此例題中無)
• 畫出評比為X的連結圖。 5-6
• 挑出滿足A的群集，且滿足X的分開部份。
• 填入2x3的方格內。
• 此法只重視較高優先權的聯結。 1 2 6
3 5 4
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60. Process Layout
銑削
組裝及測試 研磨
鑽孔 電鍍
Process Layout - work travels
to dedicated process centers
60

61. Functional Layout
222 222 222
111 Drill Grind
444 Mill 3333
444
1111 2222 Assembly
111 333
111 111
Heat 111 Gear
333 Lathes
treat cutting 444
61

62. Cellular Manufacturing Layout
Heat Gear
-1111 Lathe Mill Drill -1111
treat cut
Heat
222222222 Mill Drill Grind - 2222
Assembly
treat
Heat
3333333333 Lathe Mill Grind - 3333
treat
44444444444444 Mill Drill Gear - 4444
cut
62

63. 常見加工名詞
• 工具機 ─Machine tool
• 車床─Lathe
• 鉗工─Bench work
• 銑床─Milling Machine
• 刨床─Planing Machine
• 磨床─Grinding Machine
• 鑽床─Drilling machine
• 絞刀─Reamer
• 熱處理─Heating treatment
63

64. 車床
64

65. CNC車床
65

66. 銑床
66

67. CNC立式銑床
67

68. 刨床
68

69. Machine Center
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