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【精益学堂】精益生产线的物流规划设计

日期: 2019-08-08
浏览次数: 31
案例名称: 【精益学堂】精益生产线的物流规划设计

企业的运营过程中,物流、资金流和信息流贯穿始终,三位一体,不可分割。物流是最基本的活动,相对于信息流和资金流,物流规划的科学性对企业的整体效益有着决定性的影响。

 

本文的切入点是生产线的物流规划,利用现有条件,比如生产节拍、工艺流程、单元化包装、场地面积等参数,结合ABC分类和流量平衡图进行分析,规划物料的运输数量、运输时间、线边存放方式、线边库存量的范围、运输方式、运输路线等,即PFEP-Planning For Every Part包含的内容。之后,运用PFEP的结果,结合场地面积,制作生产线定置图。

 

一、生产线规划需求分析

 

生产线物流规划是为生产作业服务的,必须服从生产作业对物流的整体要求。其核心目的就是降低成本,提高效率。具体的表现就是:

 

1、降低线边库存量,或者说以最低的存量满足连续生产。

 

2、缩短零部件的运输距离,降低物流成本。特别是生产线边的存放地,要尽量靠近作业人员,减少作业人员走动、转身、弯腰所花费的不增值作业时间,提高作业效率。

 

3、提高场地利用率,因为生产作业是增值过程,所以有限的场地,在布置时应最大限度向生产作业倾斜:线边库存尽量占用最小的空间,更多的空间要分配给生产作业在生产现场。

 

4、物流作业(配送、装卸、摆放、拆包、交接等)是不增值过程,因此作业应尽量简化或省略,同时也将减少物流作业设备的相关投入。

 

所以,物流规划必须符合以上要求,才是科学的,合理的。

 

二、循环周期与ABC分类

 

满足生产与库存控制是矛盾统一体,需要为库存量找到一个平衡点。把线边存量看成是仓库,那么,同样可以利用库存模型进行计算最低库存。下面运用不同的模型来计算线边的库存量:

 

1、如果采用ROP模型设置,那么订货点=补货周期*单位时间的平均消耗+补货周期内的需求波动(即安全库存=服务水平因子*标准偏差),其线边最大库存量在连续补货的理想状态下,与订货点相同。

 

2、如果采用M-x模型,那么线边最大库存量=补货周期*单位时间的平均消耗+补货周期内需求波动(即服务水平因子*标准偏差)。

 

如果需求波动不大,比如丰田公司,就把安全库存简化设置为需求的20%甚至更低(丰田生产方式第三版P401),那么,从上述的公式可以得到结论:生产线无论采用定量不定期补货,还是定期不定量补货,库存的最大值,在需求波动不大的情况下,取决于其补货的间隔周期。

 

所以,在生产线的物流规划中,第一个设定的参数的就是零部件补货的间隔周期即循环周期。循环周期的设置决定了线边库存量的最大最小值。

 

那么,如何针对不同的物料设置不同的循环周期才是合理的呢?本人推荐采用大家熟悉的工具:ABC分类(帕累托统计)。

 

下面我举例说明,为了方便计算,做如下假设:

 

A类零部件占品种比例10%,占总价值70%

 

B类零部件占品种比例20%,占总价值20%

 

C类零部件占品种比例70%,占总价值10%

 

假设所有零部件每1小时配送一次物料,则:

 

零部件的库存周转期=70%*1+80%*1+10%*1=1小时,

 

1小时内配送的品种比例=10%*1/1+20%*1/1+70%*1/1=100%

 

做一下简单的调整,把A类的配送间隔改成0.5小时,B类维持配送时间1小时,C类的配送时间延长为2小时,则:

 

零部件的库存周转期=70%*0.5+0.2*1+0.1*2=0.75小时,

 

1小时内配送的品种比例=10%*1/0.5+20%*1/1+10% *1/2=75%

 

对比发现,仅仅把配送的次数分配给高价值的零部件,降低价值高的零部件的配送次数,零部件的库存周转期下降了25%,1小时内的配送的品种数量下降了25%。

 

所以,不同种类的零部件的在生产线的循环周期,按照单位时间内零部件的流量进行ABC分类,分别设置不同的循环周期。

 

需要说明的是以下几点:

 

1、物流流量参数包含了很多维度:品种数、数量、体积、重量、价值等,在仓储、配送、线边等不同的作业中考虑的因素不同。而ABC分类是一维的,对于生产线边规划,本人建议以体积为维度。即单位时间内的零部件需求总体积作为统计参数。

 

2、在现有的ERP系统中,同一种零部件,其特征项不同,比如不同颜色的保险杠,其零部件的编码未必是一致的,很少采用特征项的方式进行编码。但是在物流规划中,同一种零部件因单元化包装相同,装配工位相同,需求量之间有相互关联,是必须归纳处理的。

 

3、循环周期为生产线上的零部件连续补货的间隔时间,与采购提前期有本质的不同,补充的批量为循环周期内需求量,而且是最小包装的倍数,最好是单元化包装的倍数。


4、设定循环周期补货,设置采用的是M-x模型,对于采用ROP模型,用订货点触发补货的,两者在同一循环周期,同一服务水平下,是没有区别的。

 

5、需求的波动需要通过品种的均衡分布来削弱,即丰田所说的均衡生产中的品种均衡,丰田生产方式提供了目标追踪法的算法,详见丰田生产方式第三版P389,本文不做具体描述。

 

三、流量平衡图

 

线边的库存相当于一个水库,用于保证生产线的连续均衡运转。如果输入大于输出,线边库存将持续增长直至爆仓;如果输入小于输出,线边库存将持续下降直至停产。因此,零部件的流量必然是均衡的,输入与输出在长时间内相等。把零部件在单位时间的流量及存量,以参数的形式量化的计算出来,并用图形表示的工具,就是流量平衡图。

 

流量平衡图是用图标的直观形式表现流量和存量,其可用的维度较多,零部件品种数、零部件数量、体积、重量、价值等,都可以作为计量流量的维度。在仓库的物流规划中,优先考虑的是价值维度;但是在生产线的规划中,优先考虑的是体积维度,在规划的时候需要注意。

 

流量平衡图是下一步规划的依据,流量决定了搬运设备的选型和数量,存量决定了功能区的设置和面积,以及存储设备的形式和数量。因此,流量平衡图的计算必须严谨,以数据说话。

 

四、PFEP

 

设置了循环周期,计算了生产线边的流量和存量,下一步的工作就是完善PFEP。PFEP是Planning For Every Part的缩写,直译成:为每个产品做计划。按照本人的理解,零部件的加工和装配,需要有工艺来约束,而PFEP就是零部件的物流作业工艺。

 

PFEP的是物流分析很有效的工具。其主要内容包括以下几大部分:

 

1、零部件的基本信息:零部件的编码、名称、单台用量、单件尺寸、单件重量、单位时间内使用的数量等。

 

2、单元化包装的信息:零部件的包装形式、SNP(Standard Number of Packing标准包装数量)、包装尺寸、包装净重、包装总重量等。

 

3、零部件存放的信息:投料工位、存放区域、存放方式(通用料架、地面堆放、专用工位器具等选项)最大库存、最小库存等。

 

4、零部件的补货信息:供方、补货触发方式(订单、看板、按灯、物料篮等)、补货路径(即动线)、补货周期、供应商的名称、供方编码、供方所在地等

 

总而言之,PFEP描述了所有零部件物流作业的所有的相关信息。需要补充的是:

 

1、本文以生产线的循环周期为主要参数进行生产线的规划设计。运用逆序设计的原则,以生产线的需求作为仓库需求的输入,采用同样的分析方法,考虑供方的距离、经济批量的大小,就可以进行仓库的规划设计;

 

2、零部件具体的补货模式和运输方式的选择,参看本人的文章 详解:生产线配送物流的作业原理。

 

3、零部件不进行包装转换,分拣后配送工位,会减少了物流作业量。但是在某些场景下,包装转换是必须的(比如物料篮)或者是被迫的(比如供方未按包装要求提供零部件)。对应的,PFEP必须有相应的规定和记录。

 

4、动线即补货路径不得交叉,而且根据流量计算,每条动线的负载要求均衡。

 

5、搬运器具、存放器具、搬运设备的选择,尽量以标准化为主,会降低物流设备的投入。同时考虑人机工程,提高作业效率。

 

五、线边规划图

 

PFEP中存放和补货的相关数据以图形的形式表现出来,就是生产线的线边规划图。线边规划图详细的标注生产工位,生产作业区域,物料存放方式(品种、区域、包装形式、包装数量等)、动线等相关内容。经验证后,线边规划图还需要以目视化的方式,直接在生产线边的相关区域标识功能,方便管理。

 

六、总结

 

一言蔽之,生产线的物流规划,是可以用数据化的方式来规划的。采用科学的工具和方法,将大大减少线边的存量,提高作业的效率。而且,生产线的物流规划仅仅是工作的起点,而不是终点,因为零部件的需求量也不是一成不变的。

 

丰田每月评审一次生产节拍,相应的,零部件需求也会发生变化,看板的枚数会重新计算。同样的道理,在生产线物流规划完毕之后,也需要定期对物流规划进行评审和调整。




--- THE END ---


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