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    2. 精益生產線的物流規劃設計

      生產線的物流規劃,是可以用數據化的方式來規劃的。采用科學的工具和方法,將大大減少線邊的存量,提高作業的效率。而且,生產線的物流規劃僅僅是工作的起點,而不是終點,因為零部件的需求量也不是一成不變的。


      企業的運營過程中,物流、資金流和信息流貫穿始終,三位一體,不可分割。物流是最基本的活動,相對于信息流和資金流,物流規劃的科學性對企業的整體效益有著決定性的影響。


      本文的切入點是生產線的物流規劃,利用現有條件,比如生產節拍、工藝流程、單元化包裝、場地面積等參數,結合ABC分類和流量平衡圖進行分析,規劃物料的運輸數量、運輸時間、線邊存放方式、線邊庫存量的范圍、運輸方式、運輸路線等,即PFEP-Planning For Every Part包含的內容。之后,運用PFEP的結果,結合場地面積,制作生產線定置圖。

      生產線規劃需求分析


      生產線物流規劃是為生產作業服務的,必須服從生產作業對物流的整體要求。其核心目的就是降低成本,提高效率。具體的表現就是:


      1、降低線邊庫存量,或者說以最低的存量滿足連續生產。


      2、縮短零部件的運輸距離,降低物流成本。特別是生產線邊的存放地,要盡量靠近作業人員,減少作業人員走動、轉身、彎腰所花費的不增值作業時間,提高作業效率。


      3、提高場地利用率,因為生產作業是增值過程,所以有限的場地,在布置時應最大限度向生產作業傾斜:線邊庫存盡量占用最小的空間,更多的空間要分配給生產作業在生產現場。


      4、物流作業(配送、裝卸、擺放、拆包、交接等)是不增值過程,因此作業應盡量簡化或省略,同時也將減少物流作業設備的相關投入。所以,物流規劃必須符合以上要求,才是科學的,合理的。

      循環周期與ABC分類


      滿足生產與庫存控制是矛盾統一體,需要為庫存量找到一個平衡點。把線邊存量看成是倉庫,那么,同樣可以利用庫存模型進行計算最低庫存。下面運用不同的模型來計算線邊的庫存量:


      1、如果采用ROP模型設置,那么訂貨點=補貨周期*單位時間的平均消耗+補貨周期內的需求波動(即安全庫存=服務水平因子*標準偏差),其線邊最大庫存量在連續補貨的理想狀態下,與訂貨點相同。


      2、如果采用M-x模型,那么線邊最大庫存量=補貨周期*單位時間的平均消耗+補貨周期內需求波動(即服務水平因子*標準偏差)。


      如果需求波動不大,比如豐田公司,就把安全庫存簡化設置為需求的20%甚至更低(豐田生產方式第三版P401),那么,從上述的公式可以得到結論:生產線無論采用定量不定期補貨,還是定期不定量補貨,庫存的最大值,在需求波動不大的情況下,取決于其補貨的間隔周期。


      所以,在生產線的物流規劃中,第一個設定的參數的就是零部件補貨的間隔周期即循環周期。循環周期的設置決定了線邊庫存量的最大最小值。


      那么,如何針對不同的物料設置不同的循環周期才是合理的呢?本人推薦采用大家熟悉的工具:ABC分類(帕累托統計)。


      下面我舉例說明,為了方便計算,做如下假設:


      A類零部件占品種比例10%,占總價值70%


      B類零部件占品種比例20%,占總價值20%


      C類零部件占品種比例70%,占總價值10%


      假設所有零部件每1小時配送一次物料,則:



      零部件的庫存周轉期=

      70%*1+80%*1+10%*1=1小時,


      1小時內配送的品種比例=

      10%*1/1+20%*1/1+70%*1/1=100%


      做一下簡單的調整,把A類的配送間隔改成0.5小時,B類維持配送時間1小時,C類的配送時間延長為2小時,則:


      零部件的庫存周轉期=

      70%*0.5+0.2*1+0.1*2=0.75小時,


      1小時內配送的品種比例=

      10%*1/0.5+20%*1/1+10% *1/2=75%


      對比發現,僅僅把配送的次數分配給高價值的零部件,降低價值高的零部件的配送次數,零部件的庫存周轉期下降了25%,1小時內的配送的品種數量下降了25%。


      所以,不同種類的零部件的在生產線的循環周期,按照單位時間內零部件的流量進行ABC分類,分別設置不同的循環周期。


      需要說明的是以下幾點:


      1、物流流量參數包含了很多維度:品種數、數量、體積、重量、價值等,在倉儲、配送、線邊等不同的作業中考慮的因素不同。而ABC分類是一維的,對于生產線邊規劃,本人建議以體積為維度。即單位時間內的零部件需求總體積作為統計參數。


      2、在現有的ERP系統中,同一種零部件,其特征項不同,比如不同顏色的保險杠,其零部件的編碼未必是一致的,很少采用特征項的方式進行編碼。但是在物流規劃中,同一種零部件因單元化包裝相同,裝配工位相同,需求量之間有相互關聯,是必須歸納處理的。


      3、循環周期為生產線上的零部件連續補貨的間隔時間,與采購提前期有本質的不同,補充的批量為循環周期內需求量,而且是最小包裝的倍數,最好是單元化包裝的倍數。


      4、設定循環周期補貨,設置采用的是M-x模型,對于采用ROP模型,用訂貨點觸發補貨的,兩者在同一循環周期,同一服務水平下,是沒有區別的。


      5、需求的波動需要通過品種的均衡分布來削弱,即豐田所說的均衡生產中的品種均衡,豐田生產方式提供了目標追蹤法的算法,詳見豐田生產方式第三版P389,本文不做具體描述。

      流量平衡圖


      線邊的庫存相當于一個水庫,用于保證生產線的連續均衡運轉。如果輸入大于輸出,線邊庫存將持續增長直至爆倉;如果輸入小于輸出,線邊庫存將持續下降直至停產。因此,零部件的流量必然是均衡的,輸入與輸出在長時間內相等。把零部件在單位時間的流量及存量,以參數的形式量化的計算出來,并用圖形表示的工具,就是流量平衡圖。


      流量平衡圖是用圖標的直觀形式表現流量和存量,其可用的維度較多,零部件品種數、零部件數量、體積、重量、價值等,都可以作為計量流量的維度。在倉庫的物流規劃中,優先考慮的是價值維度;但是在生產線的規劃中,優先考慮的是體積維度,在規劃的時候需要注意。


      流量平衡圖是下一步規劃的依據,流量決定了搬運設備的選型和數量,存量決定了功能區的設置和面積,以及存儲設備的形式和數量。因此,流量平衡圖的計算必須嚴謹,以數據說話。

      PFEP


      設置了循環周期,計算了生產線邊的流量和存量,下一步的工作就是完善PFEP。PFEP是Planning For Every Part的縮寫,直譯成:為每個產品做計劃。按照本人的理解,零部件的加工和裝配,需要有工藝來約束,而PFEP就是零部件的物流作業工藝。


      PFEP的是物流分析很有效的工具。其主要內容包括以下幾大部分:


      1、零部件的基本信息:零部件的編碼、名稱、單臺用量、單件尺寸、單件重量、單位時間內使用的數量等。


      2、單元化包裝的信息:零部件的包裝形式、SNP(Standard Number of Packing標準包裝數量)、包裝尺寸、包裝凈重、包裝總重量等。


      3、零部件存放的信息:投料工位、存放區域、存放方式(通用料架、地面堆放、專用工位器具等選項)最大庫存、最小庫存等。


      4、零部件的補貨信息:供方、補貨觸發方式(訂單、看板、按燈、物料籃等)、補貨路徑(即動線)、補貨周期、供應商的名稱、供方編碼、供方所在地等


      總而言之,PFEP描述了所有零部件物流作業的所有的相關信息。需要補充的是:


      1、本文以生產線的循環周期為主要參數進行生產線的規劃設計。運用逆序設計的原則,以生產線的需求作為倉庫需求的輸入,采用同樣的分析方法,考慮供方的距離、經濟批量的大小,就可以進行倉庫的規劃設計;


      2、零部件具體的補貨模式和運輸方式的選擇,參看本人的文章 詳解:生產線配送物流的作業原理。


      3、零部件不進行包裝轉換,分揀后配送工位,會減少了物流作業量。但是在某些場景下,包裝轉換是必須的(比如物料籃)或者是被迫的(比如供方未按包裝要求提供零部件)。對應的,PFEP必須有相應的規定和記錄。


      4、動線即補貨路徑不得交叉,而且根據流量計算,每條動線的負載要求均衡。


      5、搬運器具、存放器具、搬運設備的選擇,盡量以標準化為主,會降低物流設備的投入。同時考慮人機工程,提高作業效率。

      線邊規劃圖


      PFEP中存放和補貨的相關數據以圖形的形式表現出來,就是生產線的線邊規劃圖。線邊規劃圖詳細的標注生產工位,生產作業區域,物料存放方式(品種、區域、包裝形式、包裝數量等)、動線等相關內容。經驗證后,線邊規劃圖還需要以目視化的方式,直接在生產線邊的相關區域標識功能,方便管理。

      總結


      一言蔽之,生產線的物流規劃,是可以用數據化的方式來規劃的。采用科學的工具和方法,將大大減少線邊的存量,提高作業的效率。而且,生產線的物流規劃僅僅是工作的起點,而不是終點,因為零部件的需求量也不是一成不變的。


      豐田每月評審一次生產節拍,相應的,零部件需求也會發生變化,看板的枚數會重新計算。同樣的道理,在生產線物流規劃完畢之后,也需要定期對物流規劃進行評審和調整。

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