生產物流與物料管理
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生產物流是指生產過程中,原材料、在制品、半成品、產成品等在企業(yè)內部的實體流動。在生產過程中,生產所用原材料、燃料、外購件投入生產后,經過下料、發(fā)料、運送到各個加工點或儲存點,以在制品的形態(tài),從一個生產工位流向另一個生產工位,按照規(guī)定的工藝過程進行加工、儲存,借助一定的方法手段,在工位內、工位間流轉,一直到成品,始終體現物料實物形態(tài)的流轉過程,這樣就構成了企業(yè)內部生產物流活動的全過程。
生產物流一般都具有結構復雜、物流節(jié)奏快、物流路線復雜、信息量大、實時性要求高等特點。為了適應生產現代化和綠色制造的要求,生產物流系統(tǒng)除了包括倉儲系統(tǒng)、搬運系統(tǒng)、配送計劃與實施系統(tǒng)、物流信息系統(tǒng)和物流控制系統(tǒng)之外,還應包括逆向物流系統(tǒng)。
現階段,企業(yè)內部的生產物流通常存在以下問題:
1,企業(yè)無法對客戶的需求和訂單交期做出快速反應:
2,物料的基礎包裝沒有得到改善,經常需要倒換包裝,現場管理混亂;
3,物料庫存管理不善,生產要料計劃性差,導致需要的料找不到,到處又是積壓的料,經常發(fā)生緊急要料;
4,供應商管理不善,采購提前期長;
5,物料處理與信息系統(tǒng)的互動性、結合性較差;
6,車間在制品存量居高不下;
7,退料,返修品,斷點物料很難管理;
8,設備和人員負荷不均;
9,部門協作差,尤其是在多地點生產和經營或者零部件數量龐大時,部門間信息傳遞速度太慢,經常失真。不同的生產過程形成了不同的生產物流系統(tǒng)。要建立合理高效的生產物流系統(tǒng),企業(yè)需要綜合考慮生產工藝、生產類型、生產規(guī)模以及專業(yè)化與協作水平等因素。
生產物流系統(tǒng)中的物料管理模式
在生產物流中,物料會隨著時間進程不斷改變自己的實物形態(tài)和工位,不是處于加工、裝配狀態(tài),就是處于儲存、搬運和等待狀態(tài)。就管理的方式而言,不同模式的生產物流系統(tǒng)下的物料管理的方式也有所不同。
1,TOC的
物流管理模式
用TOC(TheoryOfConstraint,即約束理論)哲理分析
生產計劃與控制的方法是一種稱之為“鼓一緩沖器一繩子”的系統(tǒng),簡稱TOC系統(tǒng)。在離散型制造情況下,運用TOC系統(tǒng)主要包括以下步驟:
①識別企業(yè)的真正“瓶頸”所在,是控制物流的關鍵;
②基于“瓶頸”,建立主生產計劃;
③設置“緩沖器”并進行監(jiān)控,以防止隨機波動,使瓶頸資源不至于出現等待任務的情況;
④對生產物流進行平衡,使得進入非瓶頸資源的物料應被瓶頸資源的產出率所控制即“繩子”。對非瓶頸資源安排作業(yè)計劃,要使之與瓶頸資源上的工序同步。
在該模式下,必須按照瓶頸工序的物流量來控制瓶頸工序前道工序的物料投放量,以保持在均衡的物料流動條件下進行生產。
2,JIT“拉動式”物流管理模式
在JIT(JustlnTime,準時制)拉動式物流管理模式下,物料管理是從最終產品裝配出發(fā),由下游工序反向來拉動上游的生產和運輸。每個車間和工序都是“顧客”,按當時的需要提出需求指令,前序車間和工序成為“供應商”,按“顧客”的需求指令進行生產和供應,沒有需求就不能進行作業(yè)。通過需求的信息流逆向拉動物流。
“拉動式”物流系統(tǒng)的最大特點是市場供需關系的工序化。它以外部市場獨立需求為源點,拉動相關物料需求的生產和供應。生產系統(tǒng)中的上下游、前后工序之間形成供應商——顧客關系,下游和后工序“顧客”需要什么,上游和前工序“供應商”就“準時”提供什么,物流過程精益化。該系統(tǒng)適用于重復性生產,更適合生產過程中低級需求的控制和計劃。
3,ERP物流管理模式
根據ERP系統(tǒng)的運作原理,是由一個計劃控制中心按ERP通過BOM計算物料需求計劃。然后在物料需求計劃的基礎上,根據供應商采購原則以及各種物料生產階段對應的提前期,確定原材料、零部件和產品的供應計劃(包括運輸計劃)向相關車間或工序以及供應商發(fā)出生產和訂貨計劃(看板)指令。其特點是:
①源頭是生產計劃;
②基礎數據來源于準確的BOM以及采購供應計劃;
③計劃信息流同時指導并推動實物流的流轉。按計劃安排進行生產,把加工/外購的零部件送到后續(xù)車間和后工序,并將實際完成情況反饋到計劃部門。
這是一種以計劃性為主的“推進式”物流管理方式,但是由于各類因素的干擾,外部需求經常波動,內部運行也時常有異常發(fā)生,各類提前期的預測也不盡準確,造成“計劃變化滯后”的情況,導致各車間、工序之間的物料數量和品種都難以銜接,交貨期難以如期實現。為了解決這些矛盾,通常采用快速調整計劃、設置安全庫存、緊急送料等措施。
實際上,在生產物流中,企業(yè)必須結合自己產品和生產的特性,選擇合適的管理方式。另外有些企業(yè)也常常綜合以上幾種形式的優(yōu)缺點,采取混合策略,如ERP與JIT相結合的管理方式。
生產物料管理中的關鍵技術
1,包裝單元化和標準化
包裝的單元化和標準化是企業(yè)物流的基礎工作,對于零部件的保護、后續(xù)的物流規(guī)劃以及物流量的測定起到關鍵的作用。采用合理的單元化器具,能夠減少無效勞動(如倒裝,在加工過程中不落地),提高勞動效率,簡化現場管理,減少安全隱患。
包裝單元化、標準化的規(guī)劃理念主要從宏觀和微觀兩個層面上把握。從宏觀上講,要從供應鏈的角度設定所有物料的尺寸鏈。從托盤到周轉箱、專用料架都要與這個尺寸鏈相配合。從微觀上講。要符合
包裝設計的基本要求,如兼顧保護零部件和節(jié)省空間的原則,選擇合適的外包裝材料、內部分隔材料等。同時,包裝單元的裝載數量要固定,以便于現場管理,簡化現場人員的統(tǒng)計工作量。某些工廠對于包裝和線旁工位器具的管理要求較高,這樣就需要將包裝物也納入工藝日常管理中。如對于包裝物的清理、清洗(清除油污、標簽等)、修理、存放等。
2,現代物料搬運設備與技術
搬運系統(tǒng),即搬運技術和裝備的選擇。一定程度上決定著生產物流系統(tǒng)的布局和運行方式。并對生產系統(tǒng)的運作效率、復雜程度、投資大小和經濟效果影響很大。生產物流中重要的問題就是選擇合適的搬運設備。這些設備應能適應被搬運物料的性質、重量、形狀、尺寸及物流量。既要使設備的固定投資少,又要達到設定的搬運需求。
搬運方式有連續(xù)搬運、間歇搬運、往返搬運幾種,從路徑方向分為水平、傾斜、垂直或是二維方向。其他搬運要求有:臺流分流、定位停止、高速搬運、積放等。同時還要考慮搬運的對象和環(huán)境,如成形、粉體、烘干環(huán)境和清潔環(huán)境等等。最后才確定搬運的方式、設備組合、規(guī)格數量。其中搬運的速度需求主要根據生產節(jié)拍來計算。
常見的搬運設備有:叉車、堆高機、自動堆垛機、自動導引小車(AGV)、自動化輸送分揀系統(tǒng)(包括懸掛鏈、輸送機、分揀機)、搬運與碼垛機器人、上下料機器人等。
常見的搬運技術包括:
①物料識別技術:如射頻標識技術、條形碼技術等;
②物流自動化技術:如自動引導小車技術、搬運機器人技術等;
⑧自動控制技術:如集散控制系統(tǒng),集中控制系統(tǒng),現場總線技術,以太控制網絡,人機交互技術等;
④物流集成化技術:信息化、機械化、自動化和智能化于一體化。
3,系統(tǒng)化布局
目前,物流系統(tǒng)布局的主要內容包括:企業(yè)內部車間部門的位置以及車間內部工序的布置,車間內成品區(qū)、半成品區(qū)、輔料區(qū)以及其他相關輔助設施的位置分配等。
合理的布置可以使物料或者是成品的搬運量最小。因為車間內的物流量是根據產品的工藝路線所決定的,各車間的位置、車間內部工序的位置以及相關輔助生產的位置確定以后,物料流動的路線基本上已經確定了。換句話說,物料是服從工藝的。
實施系統(tǒng)布局的基礎是對企業(yè)生產的產品和產量進行分析和綜合。這些數據來自詳細的基礎數據分析。所以在實施系統(tǒng)布局過程中,首先是調查研究、收集資料,其次是分析有關資料的相互關系,在詳細調研的基礎上設計方案,最后對若干方案進行選擇并組織實施。近年來也出現了一些計算機輔助進行布局設計的技術。這種做法不但能大大改善和加速布局設計的進程,而且借助人機交互和計算機繪圖技術等,可以迅速生成多種布局方案,以啟發(fā)設計者的思路。
4,生產物流信息化
信息管理是現代生產物流管理的核心和基礎。生產物流過程實際上是物料流動加信息流動的過程。無論是物料管理、狀態(tài)監(jiān)控還是作業(yè)管理都離不開物流信息。物流信息系統(tǒng)在生產物流中的功能主要是對物流信息進行搜集、傳遞、儲存、加工和維護,具有預測、控制和輔助決策等功能。隨著物流系統(tǒng)的發(fā)展,物流信息量會變得越來越大,物流信息技術更新的速度也越來越快,如果仍對信息采取傳統(tǒng)的手工處理方式,則會造成一系列信息滯后、信息失真、信息不能共享等信息處理瓶頸。從而影響整個物流系統(tǒng)的效率。隨著信息技術的不斷進步,RFID技術,基于平臺、數據挖掘與智能化的技術等也開始被應用于物流信息系統(tǒng)中。
5,在制品(WIP)控制
工廠中的庫存一般分為以下幾種形式,在制品
庫存控制是其中的一個重點。
在制品庫存控制具有以下作用:
①在保證企業(yè)生產、經營需求的前提下,使在制品庫存量經常保持在合理的水平上;
②掌握在制品庫存量動態(tài),適時、適量地進行生產活動,避免超儲或缺貨;
③減少在制品庫存空間占用,降低在制品庫存總費用;
④控制在制品庫存資金占用,加速資金周轉。但是,在制品并不是越小越好,其數量太小,就不能滿足生產量的要求。因此豐田公司通過看板的數量控制在制品的數量。一般看板數量的計算如下:
看板張數=D*L(1+a)
D:平均需求(以標準容器的數量表示)
L:生產節(jié)拍
a:安全系數
可使用仿真方法確定加工工段的生產節(jié)拍,進而給出每個加工工段所需的看板數量,以避免動態(tài)生產環(huán)境下的任務積壓。
在制品的庫存控制策略包括:
①批次調整:規(guī)定多少產品組成一個批次,在某一時刻開始加工;
②任務分派:確定接下來哪個批次在哪臺設備上加工:
③任務外協:當理想輸出與實際輸出產生差異時,生產系統(tǒng)產生積壓任務。此時可采取相應的措施,如增減作業(yè)班組、任務外協等,以保持在制品庫存穩(wěn)定。
6,總裝物料的配送技術
配送計劃一般針對流水裝配線的生產形式。在現有對總裝物料配送的研究當中,以有效控制配送中發(fā)生的運輸成本和運輸時間(不斷線)為內容的物料配送問題成為研究的核心和目標。
物料配送計劃即是在滿足工位需求的條件下,為各工位配送合理的物料數量,派遣最少的車輛,并為配送車輛指定運輸時間和運輸費用最省的路線。因此,如何應用現代數學方法及計算機技術快速求解優(yōu)化調度方案是重要的技術課題。它可以很好地實現保證物料供應、降低配送成本、提高配送效率的要求。
總裝物料配送技術的幾個關鍵點:
①配送需求拉動的方式
可采用看板或者按燈系統(tǒng)的方式進行物料索取。如果生產能實現均衡化,則配送的需求可以按照生產節(jié)拍提前確定,從而為指定配送計劃打下基礎。
②路線巡回
配送車輛由配送點出發(fā)后,必須完成其所指派工位的配送任務,然后返回配送點。所以對每一部車輛而言,行駛路線安排是一個經典的線路規(guī)劃問題。對于總裝配送的實際情況來說,是一個巡回多點送貨問題。
③車輛選擇問題
因為每一配送車輛都有載重量和容積的規(guī)定限制,所以裝載問題從另一個角度來看,也是配送車輛的選擇問題。
④線旁庫存(緩沖區(qū))定義
對于線旁庫存的定義,實際就是在線旁空間利用合理化的基礎上,保證物料的供應、生產的連續(xù)、線旁庫存最小化的問題。其與總裝配送的頻次和配送量密切相關。
⑤多車多點帶的巡回送貨路線優(yōu)化
總裝線的工藝存在裝配工位的先后次序,某些工位甚至有嚴格的物料時間需求限制。因此在滿足工位需求的前提下,需要形成一個可行的、有效率的行程計劃,該計劃必須對多個配送車輛、路線,以及配送頻次、配送量和時間作出詳細的規(guī)定,這就是配送的總體計劃,也是路線優(yōu)化技術的核心。
配送計劃要有一定的冗余性,以應對臨時生產計劃更改,或者緊急送料等意外情況。
生產物料管理中的規(guī)劃原則
總結以上,由于生產物流系統(tǒng)是一個復雜的系統(tǒng),我們在進行生產物料管理規(guī)劃時,需要注意以下原則:
1,物流距離最小原則:物流過程不增加任何附加值,徒然消耗大量人力、物力和財力,因此物流距離要短,搬運量要小。
2,流動性原則:良好的企業(yè)生產物流系統(tǒng)應使物料流動順暢,消除無為停滯,力求生產流程的連續(xù)性。當物料向成品方向前進時,應盡量避免工序或作業(yè)時間的逆向交叉流動或發(fā)生物料混亂情況。
3,高活性原則:采用高活性指數的搬運系統(tǒng),盡量減少二次搬運和重復搬運量。
4,均衡性原則:在物流計劃、配送、運輸等環(huán)節(jié)中實現作業(yè)負荷的同步性、均勻性。
5,低成本原則:在目前的經濟形式下,需要降低物流上的投入,通過管理和規(guī)劃挖潛,實現低投入、高產出,從
價值流的角度進行分析,取消一切不增值的活動,改善公司的現金流。這其中庫存控制將是重點。