製造系統管理作業分享(3)-Chapter 7 Factory Dynamics

製造系統管理作業分享(3)-Chapter 7 Factory Dynamics

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製造系統管理作業分享(3)-Chapter 7 Factory Dynamics

前言:

本篇會分享2017年修製造系統管理這門課時候的作業,依照慣例,每一題的題號,前面都是代表在Factory Physics這本教科書的原本題目出處。
之所以分享是因為,這些題目蠻多都能夠將該章節的一些精華、重點進行規劃,或者透過題目的方式複習課堂所學,因此,在此提供個人的見解給大家。
同時一併感謝當時與我同組的組員-王行寬同學,與我一起完成作業。

正文

1. (Chapter7. Study Question5) Can the critical WIP level W_0 ever exceed the number of machines in the line?

Ans:
Critical WIP = W0 = rb T0 = rb i=1nti(1)

根據Factory Physics對於Critical WIP的定義,如上式子(1)所示。其中 rb 代表的是瓶頸的產出速率, T0 代表整條生產線的加工時間的加總,因此我們用 ti 來表示在生產線的第i站的加工時間,故T0=i=1nti

剛據此式子,我們可以討論兩種情況,
一是當每個工作站的產能是相同的時候,我們可以稱作是平衡系統,如下:

圖一 平衡系統範例

此時每個機台都是兩小時產出一件,因此每個機台的產能都是0.5件/小時,此時的Critical WIP剛好會等於系統的機台數量。

二是當並非平衡的系統,系統內每個工作站的平均產出不一,瓶頸機台就會是其中產能最低的,此時Critical WIP會小於系統的機台數量。由這兩種情況的討論,我們可以知道Critical WIP level是不會超出機台的數量的。

若用公式證明,則我們知道在瓶頸站的產出速率

rb = Nb/tb(2)

此處的N_b代表是在瓶頸工作站的機台數量,而t_b是該站的加工時間;而對於其他非瓶頸工作站而言,我們可以知道他的產出速率一定大於等於瓶頸工作站,故可以列出下式子:

rb <= ri =Ni/ti(3)

Niti則分別代表非瓶頸工作站的第i站所對應的機台數量與加工時間。將式子(3)同乘ti並進行加總,可以得到下式子(4),

CriticalWIP=W0=rbT0=i=1nrbti<=i=1nriti= i=1nNi(4)

所以我們可以知道Critical WIP是不會超過生產線上機台的數量,而Critical WIP要等於生產線上機台數量,只會發生在生產線為平衡的情況下。

2. (Chapter7. Problem 5) Consider a four-station line in-which all stations consist of single machines. Station 2 has average processing times of 2 hours per job, while the remaining stations have average processing time of 1 hour per job. Answer the following, under the assumption that process times are deterministic (as in the best case)

Translation:
考量一個有四個站的生產線,其中各站都有一台機器。第二站平均加工時間是2 hours/job,而其餘的工作站則是平均加工時間為1 hours/job。在假設加工時間為決定性的(也就是最佳情況下),回答下列問題

Ans:
將題意繪製如下圖:

圖二 非平衡系統範例

(a)What are rb and T0 for this line?
從上圖可知道瓶頸站為第二站,其

rb = 12 = 0.5(piece/h)
T0 = 1+2+1+1=5(h)

(b)How do rb and T0 change if a second identical machine is added to station 2? What effects will this have on performance?
在第二站加入相同(等效)機台時候,生產線變成如下所示:

圖三 瓶頸站加入等效機台
Station Number No. of machines Station Capacity (pieces/per hour)
1 1 1
2 2 1
3 1 1
4 1 1

rb = 1 (piece/h)
T0 = 1+2+1+1 = 5 (h)

當第二站的瓶頸站,增加第二台等效機台,使第二站機台增加至兩台,產能提升兩倍,系統CT降低、產出提升。

(c) How do rb and T0 change if the machine at station 2 is speeded up to have average processing times of 1 hour? What effects will this have on performance?

在將第二站加速到有平均生產的時間為1小時,生產線變成如下所示:

圖四 瓶頸站機台加速

rb = 1 (piece/h)
T0 = 1+1+1+1 = 4 (h)

第二站原本是瓶頸機台,現在第二站的機台速率提升兩倍,產能提升兩倍,系統CT降低、產出提升。

(d) How do rb and T0 change if a second identical machine is added to station 1? What effects will this have on performance?
在將第一站加入相同(等效)機台時候,生產線變成如下所示:

圖五 非瓶頸站增加機台
Station Number No. of machines Station Capacity (pieces/per hour)
1 2 2
2 1 0.5
3 1 1
4 1 1

rb = 0.5 (piece/h)
T0 = 1+2+1+1 = 5 (h)

非瓶頸機台增加為兩台,對瓶頸機台產能無影響,系統週期時間、產出依舊不變。

(e)How do rb and T0 change if the machine at station 1 is speeded up to have average processing times of 1/2 hour? What effects will this have on performance? Do your results agree or disagree with the statement “An hour saved at a nonbottleneck is a mirage(ie.e, of no value)”?

當地一站的機器的平均加工時間加速變為12小時,則會對於績效有什麼影響。你會同意或不同意以下的論述:“在非瓶頸站節省一小時是徒勞無功的(沒有價值)”

當第一站的平均加工時間變為0.5小時,則生產線如下:

圖六 非瓶頸站機台加速
Station Number No. of machines Station Capacity (pieces/per hour)
1 1 2
2 1 0.5
3 1 1
4 1 1

rb = 0.5 (piece/h)
T0 = 0.5+2+1+1 = 4.5 (h)

非瓶頸機台生產速率變為兩倍,週期時間下降,但對於瓶頸機台產能無影響,系統產出依舊不變。

3. (Chapter7. Study Question6) Repeat Problem 6 under the assumption that all jobs are processed at a station before moving (as in the worst case).

Translation:
重複第六題的假設,在移動前所有被加工的工件都會在工作站中(意即是最差的情況下)。

Ans:
在最差的情況下,CT=wT0 , TH=1T0
(a)
rb=0.5 (/h)
T0=1+2+1+1=5 (h)

(b)
rb=1 (/h)
T0=1+2+1+1=5 (h)
在最差的情況下,由公式可知,rb的增加並不影響系統的產出及週期時間

(c)
rb=1 (/h)
T0=1+1+1+1=4 (h)
T0下降,對於不同的WIP level來說,系統週期時間下降、產出提升。

(d)
rb=0.5 (/h)
T0=1+2+1+1=5 (h)
由於T0不變,系統績效不變

(e)
rb=0.5 (/h)
T0=0.5+2+1+1=4.5 (h)
T0下降,系統週期時間下降、產出提升

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