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3、优化过程及方案比较
3.1案例预设条件
此处我们先将案例给定条件罗列出：
(1) The workshop has 1 shift & 8 hours per day, 250 days per year; 120000min。
(2) The annual overhead cost of this company is ￥100000；
(3) The annual overhead cost of each machine will be ￥10000；and the cost to add a new machine will be ￥20000；
(4) The annual cost of each operator will be ￥50000；
(5) The profit of product which need processes less than 5 (include 5) will be ￥500, the profit of product which need processes more than 5 will be ￥1000;
(6) The maximum utilization rate of each equipment is 90%;
(7) The machining time in each machine is 5 min except the following machines: (C720F6; C616JC; CZJBD; X920; M115; M131W; ZSKW; YBXHJX) The machining time in these 8 machines will be 10 min.
（8）Due to the enterprise to accept customer orders on the Internet, so the customer may request on one of the 125 parts, therefore, companies must be ready to process each part in advance, that is to say, the existing equipment must be able to support processing 125 parts of each parts.
我们可以提炼出以下信息：
1、总的有效工作时间是8*250*60*0.9=108000（分钟）； 2、总成本=公司的运营成本+机床成本+员工成本； 3、车间必须具备生产125种零件的能力。
3.2原方案
依据SPSS聚类并最终调整后，集聚的十组共需要机床89台，以此方式看，成组后每组都有相应的机床满足不同批次和种类要求的产品，综合起来能满足所有产能的需求且厂区仍有大量可用空间。对员工技能要求不高，以一人一台机床进行计算。我们将此确定为车间布局的原方案。
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3.2.1原方案成本分析
机床成本=89*（1W+2W）=267W 员工成本=89*5W=445W
总成本=公司的运营成本+机床成本+员工成本=10W+267W+445W=722W；
3.2.2原方案收益分析
公司在已经满足了拥有所有产品生产能力的情况下，零件的生产加工分为两种，工序在五道或者五道以下的，每件产品收益是500元；工序在五道及以上的收益是1000元。
关于工序时间和种类我们不妨按照以下模型计算： 模型一：
为了充分占领市场，尽量满足市场的多样化需求，广泛为客户提供优质且种类齐全的产品；同时满足经济性原则，最大限度减少产品成本的情况下。我们将公司生产的零件按照比例制定相应的生产计划，一道工序，两道工序，三道工序，四道工序，五道工序，六道工序，七道工序，八道工序（实际加工产品过程中工序最多包含14道，但超过八道工序的产品非常稀少，此处超过八道工序及以上我们统一按照八道工序计算）的比例8:3:2:1:1:3:1:1，也就是将108000的可用工时分为20分，其中八道工序的零件按照一定的比例进行划分确定相应的年度总加工时间。
由于内含8种机床的加工时间为十分钟，总机床为33台，所以加工时间为五分钟和十分钟的机床占总数分别为25/33和8/33，以一道工序产品的加工时间计算为例：
一道工序=10*8/33+5*25/33=6.22min（此处取小数点后两位，加工时间只能往前进一）；
同理可得以下：
两道工序=12.43； 三道工序=18.64； 四道工序=24.85； 五道工序=31.07；六道工序=37.28； 七道工序=43.49； 八道工序=49.70。 计算收益：
一道工序：108000*(8/20)/6.22*500=347.27W；
为了更加直观地表达出结果，这里作者制作了一张EXCEL表格方便分析：
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表一
模型二：
基于公司应对市场多品种、小批量的初始条件考虑，市场一整年自始至终完完全全需要125种零件，而且要求以案例公司的最大产量来进行生产的可能性相对较小。所以我们不妨这样假设，市场的需求是按照季度或者月份时间段来划分的，每次需要从一道工序到八道工序每类里面的三种产品，即每期总共24种产品，全年按照不同时间段几乎对所有产品都有需求,而企业在33种设备下，拥有所有产品的生产的能力。按照模型一来计算，
总收益=收益*3=527.7W*3=1583.1W
3.2.3原方案方案小结
总利润=总收益—总成本=1583.1W-722W=861.1W，这样的利润还是比较可观的，但是显而易见，初始的机床购置是按照每组产品加工所需来提供的，在实际多品种、小批量的条件下，会造成很大的机床闲置浪费；与此同时，一人一台机床制不仅会随着机床的闲置造成人员操作时间的不均衡，也会增加固定成本的投入。针对以上情况我们从两方面进行优化：其一，减少机床数量，因为在设备实际操作过程中，组间有很多机床是可以共用的，对于那些生产量不大而且设备闲置时间很长的机床，我们可以通过组间共用实现机床效率的提升，同时降低固定投入的成本；其二，通过根据合理选择单元生产的方式，减少操作人员的使用，也可以很大程度减少操作人员的成本。
3.3优化方案
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3.3.1布局优化
为了量化机床的数量参数，作者另外在此处制作了一张总表直观反映机床的使用情况。设计思路如下：
将每组内包含机床的种类列出，并以不同的背景标识出机床的使用频率（下表二已经说明，黄色部分代表本组使用频率相对较高的机床，由于此处前三组总共可生产90个零件，占总零件数目的72%，后来的组数即使使用频率较高，但数量较小，而且使用相对分散，在此我们先主要针对前三组进行研究），最后统计计算出每种机床在组间的使用情况（下表二），然后根据机床的数据结构进行相应机床数目的评估，并依照机床使用频率和组间联系情况进行布局。具体见下表：
表二
表三
为了更好地理解这个表三（由于篇幅原因，其他未表示出来的机床设备，设
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计机床个数均为一个），我们以C616号机床为例，使用组数为9，表明C616号机床10组聚类内包含9组使用了该机床，再对照表一，发现C616号机床在前三组里面使用频率都很高而且数量巨大，所以在布置组数里面1、2、3组里面都有布置，另外两台C616号机床在具体布置中依据组间共用关系进行布置。
具体的布置方案见附件内的CAD图。由于前三组涉及的机床数目较多，而且使用频率高，为了最大限度节约整体物流量，我们优先布置前三组使用频率高的机床，实现大部分零件的生产，并且将前三组布置在厂区的中间。其他仅在一组内使用的机床我们围绕前三组进行布置。实现了125种零件全部生产的能力，并且可以根据市场需求调整产品种类和批次。
3.3.2员工优化
单元生产方式种包含三种生产方式，分别是屋台式、逐兔式、分割式，三种生产方式分别有其对应的优缺点。以下用表格展示出：
表四
通过表三可知共有14台机床是仅处于一组内的，对于这类机床，我们可以采取屋台式的单元生产方式，可以让一个操作员处理两台机床，但是由于分组三内的FJDMX号机床和YBXHJX号机床处理零件种类多，所以我们仍按照一人一台机床处理，另外由于其他机床存在组间共用的关系，所以此时对于这类机床，我们仍按照一人操作一台机床处理，最后统计可知，单组单台机床为12台，另外还有31台，员工人数为12/2+31=37人。
3.3.3优化方案成本分析
依据附件中的CAD图：
（1）机床成本：
机床数目：43台，其中包括33类机床外，额外添置了4台C616号机床，
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