看板管理在物料消耗控制系統(tǒng)優(yōu)化中的應(yīng)用研究

曹文靜

（陜西教育學院 數(shù)學系，陜西 西安 710061）

一、物料消耗控制流程的建立

某汽車零部件制造廠為中外合資汽車公司下設(shè)的一家制造汽車電子系統(tǒng)分廠，主要產(chǎn)品有碳罐控制閥（TEV）、大油泵（EKP）、小油泵（XLP）、油泵支架（EKPT）、電子節(jié)氣門體（DVE）、油門踏板（APM），有6條主要生產(chǎn)線。該廠目前采用的物料控制模式，包括公司外部與供應(yīng)商、客戶的外部物流方式以及企業(yè)內(nèi)部的物流方式均為推動式的物料消耗控制方式［1］。

通過分析文獻并結(jié)合該廠的實際情況，了解到該廠的推動式物料控制系統(tǒng)存在著很多問題，例如：生產(chǎn)計劃變動導(dǎo)致退料從而引發(fā)質(zhì)量和轉(zhuǎn)賬操作過多；生產(chǎn)線一旦有緊急換型，庫房在短時間內(nèi)不能及時供應(yīng)原材料，或發(fā)生混料、送錯料的情況；倉庫取料和分料人員出錯率高；供料次序無法判斷；卡車拉貨不均勻、倉庫分料人員、卸貨人員工作不均勻，增加了人力成本；大量的在制品庫存，造成帳實不符［2-9］。針對這些問題，本文以拉動模式為基礎(chǔ)，結(jié)合該廠實際情況，對原材料從裝配線到生產(chǎn)線的看板拉動過程進行研究，制定了原材料看板拉動流程［10-11］，如圖1所示。

圖1 原材料看板拉動流程

從圖1中可以看出改善后的物料主要靠看板傳遞信息，取消以前八小時的計劃要料方式，通過多頻次、少批量的送料方式并且在生產(chǎn)線邊和倉庫建立超市，生產(chǎn)線根據(jù)生產(chǎn)計劃觸發(fā)生產(chǎn)，生產(chǎn)線從生產(chǎn)線邊超市拿取物料，物料被取用后通過看板觸發(fā)倉庫的超市，物料從倉庫的超市發(fā)往廠內(nèi)超市，而倉庫的超市又通過看板觸發(fā)補貨，從高位貨架拿取物料從而把倉庫的超市補滿，從而形成前道工序拉動后道工序的逆流補貨流程。

二、物料消耗控制模式的優(yōu)化

（一）倉庫改造

（1）倉庫區(qū)域的劃分。重新定義倉庫的功能區(qū)域把倉庫劃分為三大區(qū)域：①原材料超市區(qū)域；②原材料存儲區(qū)域；③成品區(qū)域。每個區(qū)域具有獨立的空間，由于成品的收貨、發(fā)運和原材料完全沒有聯(lián)系，而原材料超市的物料需要存儲區(qū)的補充，所以成品區(qū)域和其他兩個區(qū)域完全隔離開來，而原材料超市區(qū)域和原材料存儲區(qū)域應(yīng)該連接起來。每個區(qū)域主要分為四大區(qū)域：存儲區(qū)、收貨區(qū)、分包區(qū)和發(fā)運緩沖區(qū)。

（2）新增面積的計算。按照以上原則進行區(qū)域劃分，新增面積的計算就是對原材料超市區(qū)域的計算，也就是對上一步所分析的四大區(qū)域的計算。

（3）原始數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和規(guī)劃圖的繪制。例如：每小時卸貨量、每小時去貨量、小車區(qū)和貨架區(qū)零件數(shù)量，然后分別計算出具體的面積值，從而最終繪制出新倉庫的布局圖。

（4）相關(guān)設(shè)備的購買和投入使用的持續(xù)改善。相關(guān)設(shè)備的購買主要包括放置成品貨架、小車和貨架的購買。

（二）看板拉動系統(tǒng)建立

1.廠內(nèi)原材料超市建立

（1）導(dǎo)出成品對應(yīng)原材料種類和數(shù)量，確定拉動方式（以EKP生產(chǎn)線為例）。EKP有66種原材料型號，并非所有的零件都適合拉動方式，結(jié)合該廠的實際情況主要有以下三種：①供應(yīng)商在本地的零件（2種），這類供應(yīng)商直接送貨到廠內(nèi)，不經(jīng)過倉庫；②包裝異形不能被放置到周轉(zhuǎn)盒內(nèi)，且零件比較小的零件（6種）；③長時間不用的零件（4種）。

（2）對應(yīng)原材料包裝統(tǒng)計和生產(chǎn)線節(jié)拍計算，步驟如下：

①確定控制消耗方式后就要對每種零件的包裝方式進行收集和統(tǒng)計。包裝方式主要包含有四種方式，每種零件放置到標準周轉(zhuǎn)盒的數(shù)量、周轉(zhuǎn)盒類型、最小塑料包裝、最小紙包裝、一個托盤裝載某種零件的數(shù)量。該廠主要的周轉(zhuǎn)盒按尺寸分主要有四種：600*400*220（大盒子）、400*300*148（小盒子）、400*300*220（電樞專用盒子）、350*240*90（磁鋼專用盒子），盒子放置零件的原則是：盡量使用小盒，在不超高的情況下盡量放最多。

②生產(chǎn)節(jié)拍的計算。節(jié)拍是一個產(chǎn)品在一條生產(chǎn)線工作時間內(nèi)的產(chǎn)量是多少，EKP有兩條生產(chǎn)線，所有的零件都可以在兩條生產(chǎn)線上同時生產(chǎn)，通過以下公式計算：節(jié)拍1/1/Ι+1/∏，經(jīng)過計算可得節(jié)拍為5.68s/pcs。

（3）確定補貨時間，計算看板數(shù)量。具體如下：

①補貨時間。即看板從超市投出到循環(huán)后再次和實物一塊回來的時間。MILK RUN運行規(guī)則為每隔一小時有兩趟車同時從倉庫和廠內(nèi)對開，這一個小時包括路途時間和貨物的裝卸時間，工廠到倉庫的路途時間一般需要35分鐘，裝卸貨時間需要25分鐘。廠內(nèi)MILK RUN一小時內(nèi)沿著廠內(nèi)路線轉(zhuǎn)兩圈，每次第二圈收取一次看板。下面介紹一下廠內(nèi)超市看板的補貨時間的計算，如圖2。補貨時間分為6部分，即RT1、RT2、RT3、RT4、RT5、RT6。

圖2 補貨循環(huán)時間圖

RT1：表示批量看板卡被從生產(chǎn)線收取到送到廠內(nèi)庫房緩存區(qū)的時間，即標號1到2的時間。假設(shè)從生產(chǎn)線收看板的時刻為7∶50，到達緩存區(qū)的時刻為8∶00，RT1=10分鐘。

RT2：表示批量看板卡從廠內(nèi)被外部MILK RUN帶到倉庫的時間，也就是路途時間，即標號2到3的時間。那么8∶00從廠內(nèi)出發(fā)到達外租倉庫的時間為8∶35，RT2=35分鐘。

RT3：表示批量看板卡來到倉庫再到離開倉庫的時間，是看板卡對應(yīng)零件的備貨時間和轉(zhuǎn)賬時間，即標號3到4的時間。RT3=25分鐘（本趟車的裝卸貨時間）+35分鐘（下趟車到達倉庫的時間）+25分鐘（下趟車的裝卸貨時間）=85分鐘。那么8∶35到達倉庫的看板就應(yīng)該10∶00從廠內(nèi)出發(fā)。

RT4：表示看板和實物從倉庫到廠內(nèi)的時間，即標號4到5的時間。RT4=35分鐘，那么從倉庫10∶00出發(fā)的看板和實物應(yīng)該10∶30到達。

RT5：表示看板卡和實物在緩存區(qū)等待的時間，也就是廠外MILK RUN在廠內(nèi)裝卸貨時間，即標號5到6的時間。RT5=25分鐘，那么看板卡和實物應(yīng)該11∶00從緩存區(qū)出發(fā)。

RT6：表示看板卡和實物從廠內(nèi)緩存區(qū)到達生產(chǎn)線的時間。而RT1是從生產(chǎn)線到達緩存區(qū)的時間，兩者相加即是一個廠內(nèi)MILK RUN的一個循環(huán)時間，即RT1+RT5=30分鐘，于是：RT=（RT1+RT6）+RT2+RT3+RT4+RT5=30+35+85+35+25=210（分鐘）。

看板卡被生產(chǎn)線投到看板收集盒內(nèi)需要等待一段時間才能被取走，假設(shè)定義看板在收集盒內(nèi)的等待時間為RT7。假設(shè)批量看板收集盒內(nèi)的看板剛被取走，那么這張看板卡在已經(jīng)被取空的收集盒內(nèi)所待的時間是最長的，這個時刻距離下一次收看板的時間剛好是一小時，RT6=60分鐘。重新定義補貨時間為：RT（總）=RT+RT7=270（分鐘）=4.5（小時）。

②看板計算。表1深藍色標題部分是需要統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，淺藍色標題部分是需要計算或需要處理的數(shù)據(jù)部分，淡藍色標題“統(tǒng)計周轉(zhuǎn)盒最小塑料袋數(shù)量”主要是為了減少超市庫存，同時保證超市正常運轉(zhuǎn)的功能，主要作用是后期的持續(xù)改善。

針對上一步每種零件看板計算的結(jié)果來選擇零件的放置方式主要有兩種：小車和貨架。由于該廠周轉(zhuǎn)盒的不同尺寸和設(shè)備的通用性，將貨架分為兩種：一種是可以放置400×300×148（小盒）的貨架，看板位置編號為A；一種可以放置600×400×220（大盒）和400×300×220（電樞專用盒）的貨架，看板位置編號為B。小車的尺寸長寬為600×400，可放置1個大箱或2個小箱。

選擇放置的原則為：①周轉(zhuǎn)盒尺寸為400×300×148，放置到A貨架，尺寸為400×300×220和600×400×220放置到B貨架，相似零件不能放置在一起。②根據(jù)人體工學、貨架滑軌的流利性和貨架的可移動性，貨架的高度應(yīng)不超過1.7米，長度不應(yīng)該超過2.5米（也就是四個大箱的長度），寬度最好不超過1米（即兩個大箱的寬度）。③放置零件時，對于使用尺寸為600×400×220盒子裝的零件小于等于9張看板的放置到貨架B上，大于9張看板的放置到小車上。使用尺寸為400×300×220零件小于等于18張看板的放置到貨架B上大于18張看板的放置到小車上。使用尺寸為400×300×148零件看板張數(shù)小于等于2張的放置到A貨架上，大于2張而小于等于18張的放置到A貨架上，大于18張的放置到小車上。④小車零件最高不能超過六個大箱疊起來的高度。

表1 看板計算模板表格

按照以上原則設(shè)計好零件放置的位置后可以完善表1中的超市位置和小車數(shù)量這兩項內(nèi)容，接下來按照已有的面積和設(shè)計好的流利架以及小車車數(shù)對超市進行整體布局設(shè)計，本著方便生產(chǎn)線取用超市零件和MILK RUN路線的便利性，超市的布局如圖3。

圖3 EKP超市布局圖

2.倉庫超市建立

（1）確定超市補貨時間，篩選上超市零件。①確定補貨時間。廠內(nèi)超市有固定的外部和內(nèi)部MILK RUN時間，內(nèi)部MILK RUN時間由外部MILK RUN時間決定，外部MILK RUN時間由工廠和倉庫的實際距離決定，所以廠內(nèi)補貨時間是客觀條件決定的，而對于倉庫來講則不然，因為補貨的高位貨架就在倉庫內(nèi)部，所以補貨時間比較短，需求信息發(fā)出的時刻并不是處理這個信息的時刻，所以需求信息發(fā)出來后需要等待到下次補貨的時間，一般取最長時間1小時，所以倉庫超市補貨時間為2小時。②篩選上超市零件。有兩種不用上超市，第一種是不用看板拉動方式的零件，第二種是使用原包裝而且比較沉的零件。

（2）根據(jù)公式計算看板數(shù)量。具體的計算過程如表2，主要由四部分構(gòu)成。第一部分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)部分，包括：①零件號；②零件名稱；③每個成品用的個數(shù)；④周轉(zhuǎn)盒類型；⑤周轉(zhuǎn)盒數(shù)量；⑥節(jié)拍。第二部分為計算補貨時間的庫存量部分，即2小時庫存量的計算，包括：①補貨時間；②最小庫存（數(shù)量）；③最小庫存（箱數(shù)）。第三部分為補貨頻次的數(shù)據(jù)部分，包括：①最小紙包裝；②每托數(shù)量；③卸貨數(shù)量；④補貨量（箱數(shù)）。第四部分包括：①實際總使用時間；②周轉(zhuǎn)箱數(shù)；③超市形式，即選擇貨架還是小車的放置形式；④最大庫存，即2小時的庫存量和一托盤或紙箱量總和。

（3）零件SAP貨位設(shè)置和超市布局設(shè)計。這部分和廠內(nèi)超市唯一不同的就是需要在SAP中要對每種零件的位置進行相對應(yīng)的輸入，倉庫超市的補貨是當超市用量只剩下2小時的補貨量的時候才觸發(fā)補貨。這樣每小時只需要統(tǒng)計哪些零件已經(jīng)到最低庫存。至于超市的布局設(shè)計，據(jù)計算EKP整條生產(chǎn)線總共在倉庫建超市零件有32種，其中貨架上零件有24種，小車裝載零件8種，倉庫貨架為了統(tǒng)一只有一種，共有45個貨位，所以一個貨架可放置所有零件，而小車區(qū)按照順序擺放即可。

表2 倉庫超市計算模板

（三）看板卡的使用和超市運行規(guī)則

（1）看板卡的使用。①當貨物被從倉庫超市取下后，看板必須附到被運送的實物上一起拉到廠內(nèi)。原因有兩點：一是接收人員可以目視知道該箱的零件種類及數(shù)量；二是防止看板丟失。②不合格的產(chǎn)品決不能送到后工序。對于原材料拉動的看板使用，不合格的產(chǎn)品絕對不能被送往超市，有質(zhì)量問題后導(dǎo)致該物料無料可供的時候，倉庫立刻給生產(chǎn)線報警，這樣既可以及時處理不合格零件，生產(chǎn)線又可以有充分的時間換型改作其他產(chǎn)品。③沒有看板的物料堅決不能接收和使用。

（2）超市運行規(guī)則。①生產(chǎn)線和庫房人員必須按時填寫和收取交接表；②填寫看板交接表時必須嚴格遵守看板跟蹤交接表操作手冊；③當一個周轉(zhuǎn)盒原材料用盡時投擲看板；④投擲看板時一定要將看板從周轉(zhuǎn)盒取下并投擲到看板收集盒指定位置；⑤退料必須從取料方向退入，退料放置到取第一箱內(nèi)；⑥取料時優(yōu)先取用退料。

三、物料消耗控制優(yōu)化方案實施及問題分析

為了能更好地目視出此次優(yōu)化過程，以便隨時監(jiān)控優(yōu)化方案的實施進度及完成情況，項目組繪制了該廠看板拉動項目的時間進度表，如表3。

表3 看板拉動項目時間進度表

（1）通過表3可以看出有七次沒有按照規(guī)定的時間完成任務(wù)，其中有6次都是由于購買設(shè)備所引發(fā)的。優(yōu)化方案的實施中，大部分內(nèi)部需要完成的任務(wù)基本上都可以完成，由于外部環(huán)境的不可控因素相對于企業(yè)內(nèi)部更多，而涉及到企業(yè)外部的方案一般要多留點時間。

（2）倉庫超市建立的時候確定超市零件，篩選上超市零件沒有按時完成。原因是該廠的操作員工沒有接觸過超市的理念也沒有進行相關(guān)的培訓，時間概念不強，倉庫超市每隔兩小時補一次貨物，而外部MILK RUN一小時一次，造成隔趟補貨，增加失誤，于是每次外部MILK RUN從超市取一次零件，補一次超市。另外，該廠有很多零件非常沉重而且在倉庫不能拆包，這樣就增加了搬運次數(shù)。鑒于該廠的實際情況，最終實施2小時加一個托盤的庫存量，而且部分零件不上超市的方案。

（3）面積利用率最大化問題。因為廠內(nèi)面積有限且線邊形狀固定，有效利用面積的同時將設(shè)計出來的貨架和小車盡可能地放置到規(guī)定的面積中，此外還要考慮物流以及員工搬運流向的一致性。

（4）看板多、丟失問題。對于廠內(nèi)超市而言，看板數(shù)量由一個周轉(zhuǎn)盒的數(shù)量、節(jié)拍和補貨時間決定。如果庫存不變，加大每張板上的數(shù)量，重量增加，與搬運人員和取用人員的負載量產(chǎn)生矛盾。如果一個周轉(zhuǎn)盒里的數(shù)量確定，節(jié)拍可以當作不變值，補貨頻次越高補貨時間越少，但是加大補貨頻次，那么運輸成本又要增加。怎樣減少看板數(shù)量該廠還屬于探索階段，針對看板丟失問題，特別研究出了看板跟蹤交接表，能在一定程度上解決看板丟失問題。

（5）原始數(shù)據(jù)收集困難。由于要對新增倉庫面積進行計算，需要統(tǒng)計所有原材料，并確認上超市的零件的每個周轉(zhuǎn)盒數(shù)量，而全廠的零件有兩千多種，工作量很大。

四、結(jié)束語

本文結(jié)合某汽車零部件制造廠的物料消耗控制的現(xiàn)狀，針對推動模式的弊端進行優(yōu)化方案的設(shè)計，提出了拉動式的物料消耗控制模式，包含倉庫改造、倉庫超市建立和廠內(nèi)超市等硬件條件的建立，再通過吸取成功經(jīng)驗結(jié)合該廠的實際情況制定了符合該廠的看板拉動實施流程。最后對實施情況和產(chǎn)生的問題做了總結(jié)分析。精益生產(chǎn)的過程是一個持續(xù)改進的過程，本研究是對精益生產(chǎn)的具體實踐，只有不斷地改進優(yōu)化方案，才能真正做到“精益求精”。

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