生产线物流规划的原理及操作方式

生产线物流规划的原理及操作方式(一)
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。

分析的流程和步骤见下图：
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%。

与《企业制造资源计划MRPII原理》一书中的原理6（把生产调整次数分配给高值物品以降低其库存，可轻而易举地补偿低值物品库存的增长）对比，会发现，有异曲同工之妙。

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。