制造企業(yè)物料分揀策略與約束條件

文/ 邱伏生 代 浩

上海天睿物流咨詢有限公司

對于制造企業(yè)而言，物料的分揀需要準時且準確，從而有效支持生產(chǎn)和庫存管理?；谖锪淆R套與分揀管理的邏輯，我們可以從主生產(chǎn)計劃層面，周、日和小時作業(yè)計劃層面，以及數(shù)字化管理等方面設(shè)定物料分揀策略。

制造業(yè)物料分揀非常強調(diào)“符合作業(yè)計劃要求”的時間上的準時性和數(shù)量上的準確性（并且是合格物料）。從有效支持生產(chǎn)的原則和庫存控制而言，物料過多、提前送貨都會導(dǎo)致庫存，增加庫存成本；物料過少、延后到貨或者缺少某個物料，就會導(dǎo)致延期生產(chǎn)、延期交付，同時還會造成計劃變動、停線損失、交付損失等，造成運營成本和機會成本的增加。

無論是精益化、數(shù)字化還是智能化物流，其運營的關(guān)鍵任務(wù)是確保生產(chǎn)所需物料在合適的時間被揀選，以達成齊套和精準配送。物料齊套是指物料的數(shù)量剛好滿足生產(chǎn)任務(wù)單（生產(chǎn)計劃單、生產(chǎn)作業(yè)計劃單、生產(chǎn)工單等）。根據(jù)產(chǎn)品BOM表計算出來的需求數(shù)，可分為信息齊套和實物齊套。信息齊套是指信息系統(tǒng)里庫存數(shù)量能夠滿足生產(chǎn)任務(wù)單的需求；實物齊套是指在工廠的各個物料經(jīng)過人工分揀、齊套后，實際物料確認能夠滿足生產(chǎn)任務(wù)單的需求。物料齊套管理是在合理的物料管理策略基礎(chǔ)上，根據(jù)生產(chǎn)需求特點分析，設(shè)定物料齊套檢查的邏輯并進行實時揀選和監(jiān)控，及時解決物料異常問題，以保證生產(chǎn)的順利進行。

一、物料齊套與分揀管理的邏輯

假設(shè)某工廠A產(chǎn)品的生產(chǎn)周期為1天，5月15日，系統(tǒng)記錄A產(chǎn)品有3個訂單，訂單一的需求數(shù)量為200件，要求交貨時間為5月16日；訂單二需求數(shù)量為400件，要求交貨時間為5月18日；訂單三需求數(shù)量為400件，要求交貨時間為5月19日。從ERP系統(tǒng)導(dǎo)出生產(chǎn)A所需物料的可用庫存如圖1所示，雖然總物料數(shù)量有9568件之多，但是由于A9物料僅有100件，因此5月15日A產(chǎn)品的物料齊套數(shù)量只有100件，無法滿足訂單一200件的需求。從完美訂單交付的角度而言，其針對訂單的物料齊套率為0%；從庫存數(shù)量的角度而言，9568個庫存中，僅有生產(chǎn)100件的1500個庫存是有效的，無效庫存占比為84%。顯然，這些無效庫存是在過去的運作過程中，因為物料多到貨或者早到貨而導(dǎo)致。

圖1 某企業(yè)物料齊套情況

上述物料齊套分析是從在庫可用庫存的角度進行的相對靜態(tài)的分析，僅考慮在庫可用庫存數(shù)量，沒有考慮時間的維度。在工廠實際運作過程中，往往需要結(jié)合在途庫存（采購訂單的預(yù)計到貨時間）進行動態(tài)的監(jiān)控和分析。

如圖2所示，和A產(chǎn)品相關(guān)的在途物料均定義了到貨時間，假設(shè)物料均能如期到達工廠且合格，5月17日總齊套數(shù)量為400件，可以補充5月16日訂單一的欠貨，但仍然無法滿足5月18日訂單二的需求（A8、A1、A2均有缺料）；5月18日總齊套數(shù)量為500件，仍然無法滿足訂單二的需求（A1、A2缺料）；5月19日總齊套數(shù)量為900件，可以滿足訂單二的欠貨，但無法滿足訂單三的需求（A9缺料）。由此可見，站在5月15日審查5月15～5月19日的物料齊套情況，可以提前預(yù)知缺料風險并及時作出響應(yīng)。比如當發(fā)現(xiàn)5月18日A1、A2各缺料100件時，期間有3天的響應(yīng)時間，可以要求供應(yīng)商原本應(yīng)該5月19日到貨的A1、A2物料提前至5月17日或者18日到貨，以滿足訂單生產(chǎn)的需求。

圖2 某企業(yè)齊套管理優(yōu)化

因此，物料齊套分揀策略管理不僅僅是監(jiān)控物料齊套率，更是對物料齊套和實物分揀過程進行管理及風險預(yù)警。齊套率僅僅是反映物料齊套管理的結(jié)果，單純監(jiān)控齊套率無法提升物料對生產(chǎn)的滿足率。物料齊套是生產(chǎn)計劃和物流計劃協(xié)同與有效執(zhí)行的結(jié)果，物料齊套管理能力取決于物流過程管理的有效性。物料齊套管理旨在建立一套由遠及近的物料實時監(jiān)控系統(tǒng)，是將物料供應(yīng)實現(xiàn)數(shù)字化管理的必然過程。

物料齊套分揀管理要求有完善的信息系統(tǒng)支持，首先，從物料需求計劃開始，到主生產(chǎn)計劃、作業(yè)計劃，各個層次上都要進行準確的齊套和分揀管理，避免任何一個環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的遺漏；其次，需求計劃和生產(chǎn)計劃隨著市場的變化可能不斷地調(diào)整，這種調(diào)整必須要實時體現(xiàn)在齊套與分揀管理中；第三，生產(chǎn)和物流動態(tài)始終都在更新，物料齊套和分揀管理需要實時呈現(xiàn)最新狀態(tài)，針對可能出現(xiàn)的問題實時預(yù)警。

物料齊套管理是在合理的物料管理策略基礎(chǔ)上，根據(jù)生產(chǎn)需求特點分析，設(shè)定物料齊套檢查的邏輯并進行實時揀選和監(jiān)控，及時解決物料異常問題，以保證生產(chǎn)的順利進行。

二、物料齊套與分揀管理策略分析

盡管工廠管理要致力于確保物料分揀和配送的齊套率，盡量削減無效庫存，提升庫存的有效性，但也并不意味著每一種物料都要做到同時到貨和分揀。齊套分揀管理過程中還需要考慮工廠面臨的實際情況，比如供需關(guān)系、供應(yīng)商距離、物料品質(zhì)、運輸成本、供應(yīng)商服務(wù)水平等方面的要素影響。

物料齊套和分揀管理與物料的分類、庫存標準等息息相關(guān)。如果某個物料的采購周期較長，其庫存標準設(shè)定的數(shù)量可能較多，能夠滿足工廠一周到兩周的使用需求，針對該物料的齊套管理的要求，則是基于未來一周到兩周的生產(chǎn)計劃需求來檢討該物料能否滿足，若不能滿足則需啟動采購流程；而對于另一種物料則是要求供應(yīng)商按小時進行JIT供貨和拉動式分揀，此時物料齊套分揀管理需要考慮在途庫存和供方庫存的情況。所以，物料的分類管理與庫存標準是物料齊套與分揀管理的前提。

如圖3所示為某企業(yè)優(yōu)化物料齊套管理后，建立的齊套分揀策略和庫存標準對照規(guī)則。

圖3 齊套管理分類圖

齊套分揀策略需要從多個維度進行：在主計劃層面，需進行物料信息齊套的檢查，以檢查一段時間內(nèi)需要的物料是否都進行了采購下單，這是對采購作業(yè)的監(jiān)控和修正；在周作業(yè)排程層面，根據(jù)物料的回貨周期不同，短周期物料需進行信息齊套檢查，長周期物料需做實物齊套檢查；在天作業(yè)排產(chǎn)層面，需要根據(jù)生產(chǎn)線的排產(chǎn)及物料上線需求，進行物料的與分揀及實物齊套檢查；有些物流管理精細化程度較高的企業(yè)，還有小時層面的實物齊套與揀選管理。

1.主生產(chǎn)計劃層面

計劃信息齊套管理是針對主生產(chǎn)計劃（一般計劃期為1～3個月）進行物料齊套檢查和管理。需要結(jié)合在庫庫存、在驗庫存、在途庫存、已下采購訂單等數(shù)據(jù)，按天或按周滾動計算缺料信息，主要檢查有沒有中期的缺料風險，并針對可能出現(xiàn)的風險進行防范和處理。這些風險一般包括采購訂單未及時下達、供應(yīng)商未回復(fù)交期、供應(yīng)商回復(fù)交期不滿足需求、因計劃變動和插單導(dǎo)致的需求變動等。

2.周、日作業(yè)計劃層面

日作業(yè)齊套管理是對當天或未來幾天的作業(yè)計劃進行物料齊套檢查和管理，具體檢查天數(shù)需要結(jié)合企業(yè)的實際情況制定。比如可得性很好、交付周期很短的物料，檢查1～2天的計劃就可以滿足管理需求；可得性較差、交付周期較長的物料，則需要檢查3～7天的計劃。

日作業(yè)齊套管理需要結(jié)合庫存標準進行分類：比如針對庫存周期在3天以內(nèi)的，包括在途庫存、在驗庫存、在庫庫存和供應(yīng)商在庫庫存，需要有齊套和揀選的具體時間和數(shù)量，管理顆粒度相對細化，并且要保證實時監(jiān)控；針對庫存周期10天以上或者戰(zhàn)略儲備的物料，一般要求必須在庫才能計算齊套，所以在齊套檢查時僅考慮在庫庫存即可。日作業(yè)齊套管理主要檢查和解決短期缺料風險，比如供應(yīng)商應(yīng)生產(chǎn)未生產(chǎn)、應(yīng)到貨未到貨、到貨不合格、非正常生產(chǎn)領(lǐng)用等情況可能導(dǎo)致的短期缺料風險。

3.小時作業(yè)計劃層面

本文所述之物料齊套揀選策略，主要體現(xiàn)在小時作業(yè)齊套管理。

小時作業(yè)齊套管理是結(jié)合實時作業(yè)計劃，對即將要上線生產(chǎn)的任務(wù)單物料齊套性進行檢查和分揀，要求所有物料必須在庫且合格。對于JIT準時到貨的物料，應(yīng)將在途庫存納入小時作業(yè)齊套和虛擬分揀管理。小時作業(yè)計劃層面一般需要進行實物齊套與分揀管理，對即將上線生產(chǎn)作業(yè)的實際在庫庫存齊套分揀情況進行最后的檢查，實物齊套管理一般與物料揀選同步進行。

對于自制件而言，一般視同外購件納入齊套分揀管理體系，只是供應(yīng)商是前工序或者內(nèi)部單位而已。自制件和總裝的對應(yīng)關(guān)系不同，其齊套與分揀管理的維度也將有所差異。如，有些自制件完全對應(yīng)總裝需求拉動生產(chǎn)，其庫存標準按小時進行設(shè)置，通過現(xiàn)場物料超市進行自制件的齊套分揀管理；有些自制件由于無法和總裝對應(yīng)，需大批量生產(chǎn)以減少換型次數(shù)、提高設(shè)備利用率，其庫存標準普遍設(shè)置為1～7天不等，此時，自制件自然應(yīng)同樣納入齊套與分揀管理范圍。

4.采購與到貨的齊套管理

物料齊套管理的目的是確保有效供應(yīng)。假設(shè)某產(chǎn)品有A、B、C、D、E、F六個零部件，其采購到貨周期分別為A5天、B10天、C15天、D20天、E25天、F30天，生產(chǎn)計劃本月1日顯示，本月30日需要生產(chǎn)某個產(chǎn)品。傳統(tǒng)的采購?fù)鶡o法通過系統(tǒng)對需求進行精細化的管理和計劃，采購為了“保證供應(yīng)”，減少工作量和降低失誤的可能性，直接在1日按照“齊套下單”的原則將所有物料需求生成采購訂單并發(fā)布給供應(yīng)商，供應(yīng)商也“按照要求”準時生產(chǎn)和交付，于是效果如圖4所示。由于物料提前采購和到貨導(dǎo)致大量的無效庫存，圖中陰影區(qū)域就是庫存，而這個部分庫存通常就直接進了采購方的倉庫（也可能是在供應(yīng)商的倉庫）。此時，采購?fù)耆_成了其業(yè)務(wù)的指標，能夠保證生產(chǎn)，但庫存壓力居高不下，管理成本隨之上升。

圖4 傳統(tǒng)采購保證供應(yīng)帶來的庫存壓力

而在物料齊套管理的邏輯下，企業(yè)通常需要采用計劃倒排模式，根據(jù)生產(chǎn)需求時間和采購周期倒推物料的下單時間，形成精益化、數(shù)字化采購，以保證采購-到貨的有效性。如圖5所示。

圖5中所示，主生產(chǎn)計劃在1日發(fā)出提示，而在30日正式生產(chǎn)，根據(jù)各自不同的交付周期進行倒排。此時，需要協(xié)同采購計劃、作業(yè)計劃、到貨計劃、物料齊套管理，對可能發(fā)生的過程差異進行實時監(jiān)控和響應(yīng)，形成“計劃—信息—采購—物流—生產(chǎn)”的一體化管理，確保每一個物料在合適的時間下單和到貨，并在設(shè)定的提前期內(nèi)實現(xiàn)物料齊套，過程中并沒有多余的、無效的庫存。圖中陰影部分即為相對于傳統(tǒng)的采購管理帶來的收益。

圖5 齊套采購與到貨帶來的收益

5.物料齊套分揀策略實時監(jiān)控與預(yù)警

物料齊套與分揀策略的執(zhí)行需要具有明確的齊套計劃和分揀標準，制定相關(guān)的分揀管理流程和分揀規(guī)則，清晰定義相關(guān)環(huán)節(jié)或崗位的職責等。

物料齊套監(jiān)控與預(yù)警需要從兩個方面進行，如圖6所示。首先從物料的層面，實時監(jiān)控每一種物料是否能夠滿足需求，將每一種物料在計劃期內(nèi)每一天的供需情況進行對比以識別差異。另一方面，如果某種物料有缺料風險，需要基于預(yù)先建立的作業(yè)優(yōu)先級、物料庫存分配規(guī)則、作業(yè)調(diào)整規(guī)則等，判斷可能缺料的具體作業(yè)，以便于精確地對缺料影響進行評估，并做出快速的、合理的響應(yīng)。

圖6 物料齊套分揀策略實時監(jiān)控與預(yù)警

對于每一維度的物料齊套監(jiān)控，都要有明確的負責方、協(xié)同方、被告知方和主動關(guān)注方，強調(diào)負責方對齊套檢查和異常處理的歸口管理。比如小時作業(yè)齊套和實物分揀齊套旨在上線前的最后確認，應(yīng)該由現(xiàn)場的車間調(diào)度和相關(guān)作業(yè)人員負責，協(xié)同采購和計劃共同對缺料進行快速響應(yīng)和分揀策略調(diào)整（數(shù)字化、智能化的企業(yè)通常通過APS/MES/WMS協(xié)同自動化存儲與分揀設(shè)施完成）。

物料齊套分揀策略的有效性通過物料齊套率體現(xiàn)。齊套率是某一段時間里，物料齊套的生產(chǎn)工單（作業(yè)）數(shù)量占總的生產(chǎn)工單（作業(yè)）數(shù)量的比例。齊套率是反映物料齊套管理水平的重要指標。齊套的物料才是有效的，不齊套的物料就是無效庫存（也無法支持生產(chǎn)）。所以在日常分揀管理過程中，齊套率是個需要實時監(jiān)控與不斷提升的指標,齊套率越高，則物流管理的有效性越高。

6.數(shù)字化管理

齊套管理往往因為物料分揀場景復(fù)雜、物流數(shù)據(jù)來源廣、實時變化等情況，在人工或者傳統(tǒng)軟件輔助的情況下，很難實現(xiàn)有效的管控。在數(shù)字化工廠環(huán)境下，物料齊套管理需化繁為簡，通過信息系統(tǒng)實現(xiàn)齊套管理的數(shù)字化。

以作業(yè)計劃和排產(chǎn)為齊套的管控對象，在系統(tǒng)中設(shè)定不同維度的齊套管理邏輯和物料分揀算法，自動匹配計算，支持多場景靈活切換和分揀策略、規(guī)則、算法的更新，實現(xiàn)物料齊套的實時監(jiān)控。還可通過對生產(chǎn)工單的分揀需求分析和生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境等因素的分析，設(shè)置工單分揀的優(yōu)先級等，建立分揀排序的優(yōu)化模型，主動給出先期物料齊套和分揀需求的模擬評估，引導(dǎo)排產(chǎn)和異常提前預(yù)處理?；谛畔⑾到y(tǒng)，可以形成自動計算、匹配、模擬、評估、調(diào)整、優(yōu)化的智能物料齊套與分揀策略管理。