(原)詳解生產線物流規劃的原理及操作方式

牟硯逵 杭州吉奧汽車有限公司

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企業的運營過程中，物流、資金流和資訊流貫穿始終，三位一體，不可分割。物流是最基本的活動，相對於資訊流和資金流，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、場地面積等引數，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、線邊庫存量的範圍、運輸方式、運輸路線等，即PFEP-Planning For Every Part包含的內容。之後，運用PFEP的結果，結合場地面積，製作生產線定置圖。分析的流程和步驟見下圖：

 

　　圖例1

　　1. 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，要儘量靠近作業人員，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，在佈置時應最大限度向生產作業傾斜：線邊庫存儘量佔用最小的空間，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，因此作業應儘量簡化或省略，同時也將減少物流作業裝置的相關投入。

　　所以，物流規劃必須符合以上要求，才是科學的，合理的。

　　2. 迴圈週期與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，那麼，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. 如果採用ROP模型設定，那麼訂貨點=補貨週期*單位時間的平均消耗+補貨週期內的需求波動（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. 如果採用M-x模型，那麼線邊最大庫存量=補貨週期*單位時間的平均消耗+補貨週期內需求波動（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定為需求的20%甚至更低（豐田生產方式第三版P401），那麼，從上述的公式可以得到結論：生產線無論採用定量不定期補貨，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，取決於其補貨的間隔週期。

　　所以，在生產線的物流規劃中，第一個設定的引數的就是零部件補貨的間隔週期即迴圈週期。迴圈週期的設定決定了線邊庫存量的最大最小值。

　　那麼，如何針對不同的物料設定不同的迴圈週期才是合理的呢？本人推薦採用大家熟悉的工具：ABC分類（帕累託統計）。

　　下面我舉例說明，為了方便計算，做如下假設：

　　A類零部件佔品種比例10%，佔總價值70%

　　B類零部件佔品種比例20%，佔總價值20%

　　C類零部件佔品種比例70%，佔總價值10%

　　假設所有零部件每1小時配送一次物料，則：

　　零部件的庫存週轉期=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：

　　零部件的庫存週轉期=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，零部件的庫存週轉期下降了25%，1小時內的配送的品種數量下降了25%。

　　與《企業製造資源計劃MRPII原理》一書中的原理6（把生產調整次數分配給高值物品以降低其庫存，可輕而易舉地補償低值物品庫存的增長）對比，會發現，有異曲同工之妙。

　　所以，不同種類的零部件的在生產線的迴圈週期，按照單位時間內零部件的流量進行ABC分類，分別設定不同的迴圈週期。

　　需要說明的是以下幾點：

　　1. 物流流量引數包含了很多維度：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，對於生產線邊規劃，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引數。

　　2. 在現有的ERP系統中，同一種零部件，其特徵項不同，比如不同顏色的保險槓，其零部件的編碼未必是一致的，很少採用特徵項的方式進行編碼。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. 迴圈週期為生產線上的零部件連續補貨的間隔時間，與採購提前期有本質的不同，補充的批量為迴圈週期內需求量，而且是最小包裝的倍數，最好是單元化包裝的倍數。

　　4. 設定迴圈週期補貨，設定採用的是M-x模型，對於採用ROP模型，用訂貨點觸發補貨的，兩者在同一迴圈週期，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佈來削弱，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演算法，詳見豐田生產方式第三版P389，本文不做具體描述。

 

　3. 流量平衡圖

　　線邊的庫存相當於一個水庫，用於保證生產線的連續均衡運轉。如果輸入大於輸出，線邊庫存將持續增長直至爆倉；如果輸入小於輸出，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，以引數的形式量化的計算出來，並用圖形表示的工具，就是流量平衡圖。

　　流量平衡圖是用圖示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，流量決定了搬運裝置的選型和數量，存量決定了功能區的設定和麵積，以及儲存裝置的形式和數量。因此，流量平衡圖的計算必須嚴謹，以資料說話。

　　4. PFEP

　　設定了迴圈週期，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. 零部件的基本資訊：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. 單元化包裝的資訊：零部件的包裝形式、SNP（Standard Number of Packing-標準包裝數量）、包裝尺寸、包裝淨重、包裝總重量等

　　3. 零部件存放的資訊：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. 零部件的補貨資訊：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）、補貨週期、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資訊。

　　需要補充的是：

　　1. 本文以生產線的迴圈週期為主要引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，採用同樣的分析方法，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，分揀後配送工位，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、搬運裝置的選擇，儘量以標準化為主，會降低物流裝置的投入。同時考慮人機工程，提高作業效率。

　　5. 線邊規劃圖

　　PFEP中存放和補貨的相關資料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註生產工位，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。經驗證後，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。

　　6. 總結

　　一言蔽之，生產線的物流規劃，是可以用資料化的方式來規劃的。採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後，也需要定期對物流規劃進行評審和調整。

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