第
6
章製程選擇與設施佈置
學習目標
1. 解釋製程選擇策略的重要性。
2. 解釋製程選擇對一個組織的影響。
3. 描述基本製程型態。
4. 討論製程的自動化方法。
5. 解釋技術管理的必要性。
6. 列舉重新規劃設施佈置的原因。
7. 描述設施佈置的基本型態。
8. 列舉產品別佈置與製程別佈置的主要優點與缺點。
9. 解決簡單的生產線平衡問題。
10. 建立簡單的製程別佈置。
6.1 導論 (1/2)
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。
6.1 導論 (2/2)
製程選擇和產能規劃會影響系統設計。
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。
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。
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。
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。
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。
6.3 製程選擇
製程選擇的三個主要問題如下：
1. 系統必須處理的產品或服務有多少變化？
2. 需要何種程度的設備彈性？
3. 期望的產出量是多少？
答案可做為選擇合適製程的方針。
製程型態
五種基本製程型態為：
1. 零工式生產
2. 批量生產
3. 重複性生產
4. 連續性生產
5. 專案生產
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。
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。
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。
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。
各種製程型態之優缺點
四種製程型態的概觀
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。
製程選擇影響的各種活動╱功能
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。
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。
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。
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：
優點
低變異性
減少變動成本 缺點與限制 初期成本較高 較缺乏彈性
員工會害怕因為自動化而失去工作，故自動化在道德與生產力 間存在反向效應
組織考慮使用自動化時應注意之問題
自動化問題
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
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。
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。
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 ma
chines) ：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。
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。
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。
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。
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。
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：
1. 促使產品或服務品質的達成。
2. 使員工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. 消除員工或物料不必要的搬動。
6. 最小化生產時間或顧客服務時間。
7. 為了安全性而設計。
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。
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)
產品別佈置的優點
產品別佈置的主要優點包括：
1. 高產出率。
2. 因高產量而降低單位成本。
3. 勞工專業化，減少訓練成本和時間，導致較長 的監督時間。
4. 較低的單位物料搬運成本。
5. 勞工與設備的高利用率。
6. 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。
7. 例行性盤點、採購和存貨管制。
產品別佈置的缺點
產品別佈置的主要缺點如下：
1. 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。
2. 缺乏技能的勞工可能對維護設備或提高產出興趣缺缺。
3. 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。
4. 此系統經常因設備故障或高缺勤率而停擺。
5. 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。
6. 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。
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。
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（ inter
mittent processing ）。
典型的製程別佈置的部門安排：
製程別佈置的優點
製程別佈置的優點包括：
1. 系統可處理不同製程需求的變化。
2. 系統不會因設備損壞而特別容易受到傷害。
3. 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。
4. 可使用人員激勵系統。
製程別佈置的缺點
製程別佈置的缺點包括
1. 若製造系統是批量生產，在製品存貨成本會較高。
2. 流程與排程表造成不斷的挑戰。
3. 設備利用率低。
4. 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。
5. 工作複雜通常減少監督時間，且導致較高的監督成本
。
6. 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。
7. 比起產品別佈置，需要更多的盤點、存貨控制和採購
。
製程別佈置與產品別佈置的比較
固定位置佈置 (fixed-position layou t)
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。
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。
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。
傳統製程別佈置處理訂單的範例
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
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。
單元佈置相較於功能式佈置的優點
群組技術
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
彈性製造系統
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。
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。
電腦整合製造
電腦整合製造 (computer-integrated manufacturing, C IM) 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。
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
顧客接觸程度與客製化程度
顧客接觸程度
高 低
客 製 化 程 度
高 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。
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。
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。
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
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。
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
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。
生產線平衡的啟發式解法
兩種生產線平衡的啟發式解法：
1. 先分配後續工作最多的作業。
2. 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。
生產線平衡使用的一般程序
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（ balan ce delay ）。
生產線效率
生產線效率＝ 100% －閒置時間比例
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。
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。
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。
設計製程佈置之資訊需求
製程別佈置之資訊需求如下：
1. 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。
2. 不同工作站之間的流量估計。
3. 位置之間的移動距離與單位距離成本。
4. 投資在佈置的金額。
5. 特別考量的列表。
6. 建築物中主要設施、通道和出口、裝卸碼頭的 位置。
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
