2.2.2矩阵制组织结构
在组织结构上，把既有按职能划分的垂直领导系统，又有按产品（项目）划分的横向领导关系的结构，称为矩阵组织结构。
矩阵制组织是为了改进直线职能制横向联系差，缺乏弹性的缺点而形成的一种组织形式。它的特点表现在围绕某项专门任务成立跨职能部门的专门机构上，例如组成一个专门的产品（项目）小组去从事新产品开发工作，在研究、设计、试验、制造各个不同阶段，由有关部门派人参加，力图做到条块结合，以协调有关部门的活动，保证任务的完成。这种组织结构形式是固定的，人员却是变动的，需要谁，谁就来，任务完成后就可以离开。项目小组和负责人也是临时组织和委任的。任务完成后就解散，有关人员回原单位工作。因此，这种组织结构非常适用于横向协作和攻关项目。
矩阵结构的优点是：机动、灵活，可随项目的开发与结束进行组织或解散；由于这种结构是根据项目组织的，任务清楚，目的明确，各方面有专长的人都是有备而来。因此在新的工作小组里，能沟通、融合，能把自己的工作同整体工作联系在一起，为攻克难关，解决问题而献计献策，由于从各方面抽调来的人员有信任感、荣誉感，使他们增加了责任感，激发了工作热情，促进了项目的实现；它还加强了不同部门之间的配合和信息交流，克服了直线职能结构中各部门互相脱节的现象。
矩阵结构的缺点是：项目负责人的责任大于权力，因为参加项目的人员都来自不同部门，隶属关系仍在原单位，只是为\会战\而来，所以项目负责人对他们管理困难，没有足够的激励手段与惩治手段，这种人员上的双重管理是矩阵结构的先天缺陷；由于项目组成人员来自各个职能部门，当任务完成以后，仍要回原单位，因而容易产生临时观念，对工作有一定影响。
矩阵结构适用于一些重大攻关项目。企业可用来完成涉及面广的、临时性的、复杂的重大工程项目或管理改革任务。特别适用于以开发与实验为主的单位，例如科学研究，尤其是应用性研究单位等。
矩阵型组织架构如图：
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第二项目 第三项目 第一项目 (项目经理) (项目经理) (项目经理) 营销 （职能经理） 生产 （职能经理） 技术 （职能经理） 质检 （职能经理）
在实际的工厂运作中，可以考虑以下70%条件满足的情况下采用强矩阵型组织架构。 1、 公司固定资产（仅设备）总额达1000万以上的； 2、 公司高层领导不擅长离散型工厂管理的；
3、 公司的产品大种类、大客户在2种（含）以上的； 4、 主要设备数量足以支撑强矩阵架构要求的； 5、 项目或产品出现问题，难以区分责任的； 6、 不同项目间流程不一样，模式不一样的； 7、 技术、质量、生产几个部门经常出现矛盾的； 8、 技术力量薄弱，生产时经常出现技术性问题的； 9、 试制产品较多、范围广、时间长的；
10、 流程繁杂，需要串行作业，时耗多而久的。
这里不推荐弱矩阵型组织架构的原因有： 1）、一般的矩阵型组织架构由职能型组织架构挑选合适的人员担当，如果采用弱矩阵，则项目的各种事项和压力，仍集中在部门经理（领导者）身上。 2）、采用弱矩阵，一旦项目出现问题，项目经理会以各种理由推脱自己的领导能力。 3）、在实施项目中，项目经理不容易调配资源，影响项目进度。 4）、因为职责不明确，项目周期通常比正常的时间要长。
另外，如果采用矩阵架构，生产计划仍是一独立运作的，归口统一。
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3 生产与运营系统设计
3.1 生产与运营系统设计的作用
生产什么，生产多少，在哪生产，以什么方式生产，这些是生产与运营系统设计的四个基本问题，是需要公司高层慎重决策的长期生产计划问题。是属于公司高层级别的战略计划。
离散型的生产与运营系统设计，在实践中主要考虑两个主要问题。一是购买什么样的设备，二是这些设备应购买多少是适宜的。这两点，众多的参考文献中未曾提及。如《生产计划管理与控制系统的重构》、《工作计划管理体系的研究》等。在3.2中，就介绍了在实际中如何运用这两点。另外在3.3中举例说明了如何提高生产效率，使生产计划考虑更小变量问题。 3.2 生产能力决策计划
生产能力，是指在一定时期内，企业所能生产的一定种类和一定质量的产品或服务的最大数量。生产能力一旦确定，企业整个生产经营活动的最大规模也就基本上被规定了。
一个是应以主要设备（产值高、价格贵、投入难）为主，以简单、辅助设备为次。也就是说，一旦生产过程中出现瓶颈，瓶颈所在的设备是主要工作中心，而不是辅助工作中心。比如一个以加工医疗器械为主的企业，它的主要工作中心是加工中心和线切割机床，医疗器械的工序一般经过如下：锯床下料－普通车床－普通铣床－线切割机床割外形－加工中心铣形状－抛光－装配。因此在设备配比中以加工中心、线切割设备为主要考虑点。因为加工中心每台价格为40－100万，线切割机床每台价格为60－150万。而普通车床每台价格为2－3万，普通铣床每台价格为5－10万。主要设备和辅助设备的价格相差比较多。设备主次如图2.1。
辅助设备工序主要设备辅助设备图2.1 主要设备和辅助设备关系图
本文强调一点是各工作中心的配比。这点，在许多文献中，都没有提及此项内容。比如一个加工手术器械的企业和一个加工接骨螺钉的企业，他们的设备配比完全是不一样的。加工手术器械的工作中心应该以线切割、加工中心为主；而加工接骨螺钉的企业应该以数控车床、车削一体机为主。
基于本文为对象的公司工作中配比是数控车床：加工中心：线切割机床为2：1：1；另外一家江苏某医药有限公司的工作中心配比则是数控车床：加工中心：线切割机床为1：3：2。
3.3 资源布置计划
表面上看，设备、人力布置计划似乎和生产计划没有实质性的联系，其实不然。设备布置的合理不合理，直接会影响生产计划或车间排产的变量影响。如：产品的流动快
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慢影响、物料移动对计划的影响、检验区设置的影响、成组单元布置对工艺和加工的影响等。
设备布置原则，主要有三中类型：工艺专业化原则、产品专业化原则、定位布置原则。现举例说明一个布置方法，是属于成组技术的混合布置原则（以上三中原则的混合应用）。这种方法，在《生产与运营管理》、参考文献《非连续生产的车间作业计划方法研究》、《基于MES的生产管理系统应用》、《作业车间多工艺路线批量作业计划优化》等中，都没有相关的介绍。
3.3.1 单元化设备布置
下面以具体例子表明设备布置的一种方法。某个产品的工序如表2.1。
表2.1 某产品的工序 工序 工步 加工内容 工序005 下料 工序010 铣 工步0101 铣平面 工步0102 铣外形 工序015 清洗 工序010 热处理 … 工作中心 锯床 加工中心 清洗机 加热炉 单件工时 0.1 1.5 0.2 1.5
原设备布置如图2.2。
加工中心 加工中心 加工中心区加工中心 清洗机 清洗区清洗机 加热炉
加热炉 热处理区 图2.2 改进前设备布置
改进前的加工特点是：采用批量流的方式，只有在加工中心工序完成后，才可进行清洗工序，只有在清洗工序完成后，才能进行热处理工序。计划所需要的单件总时间是各工序时间的总和。
我们对以上设备布局进行了改进。改进后见图2.3。
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加工中心清洗机图2.3 改进后的设备布置
加工中心清洗机加热炉 加热炉成组单元成组单元改进后与改进前的不同点有：
1） 将原先大型清洗机、加热炉改为小型设备； 2） 将清洗机、加热炉置放在加工中心旁；
3） 原本是需要上到工序完成后才可进行下到工序加工，改进后在加工中心加工产品的同时，可以进行已经完成的产品的清洗、热处理工序；
4） 由于采用了并行作业，原本车间作业计划需要考虑工序总时间，现只需要考虑加工中心工序时间（适当放余量，如首件余量）；
5） 最终结果是减少了此产品的加工周期。原工艺时间总共为3.3小时（0.1+1.5+0.2+1.5），改进后在1.6到1.8小时之间（0.1+1.5）。
3.3.2 柔性制造单元
柔性制造单元由一台或数台数控机床或加工中心构成的加工单元。该单元根据需要可以自动更换刀具和夹具，加工不同的工件。柔性制造单元适合加工形状复杂，加工工序简单，加工工时较长，批量小的零件。它有较大的设备柔性，但人员和加工柔性低。本文中的柔性是指广义上的柔性。
下面举例，说明在加工中心设备上的柔性制造系统的应用。这种应用在所有查阅的参考文献中，都没有类似的介绍。
加工中心有四轴转台和三爪卡盘之分（按照严格意义来讲，这个属于不同的加工设备），并且，若在四轴转台上加工的产品，不能在三爪卡盘上加工；若在三爪卡盘上加工的产品，不能在四轴转台上加工。但是四轴转台和三轴卡盘可以互换。
四轴转台如图7.1
图7.1 四轴转台示意图
三轴卡盘如图7.2
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