精益物流在制造企业内部的应用探讨

精益物流在制造企业内部的应用探讨周奇才丛林（同济大学机械工程学院，上海200092）摘要：在市场竞争日益激烈，市场环境多变的情况下，企业面临降低成本，缩短交货期，提高产品质量的压力。当前，人们关注的焦点似乎都集中在流通领域的大物流系统，而对企业内部的小物流系统关注较少。本文关注的是企业内部物流，介绍如何将精益物流的思想运用于制造业内部物流的实践中，以期取得降低物流成本，提高企业竞争力的效果。关键字：精益思想，企业内部物流，精益物流，拉动；引言国内制造企业一直以来对新产品的研究开发、制造、加工或组装以及加工设备的更新换代等技术非常重视，而忽视了与产品本身密切相关的物料流动与信息流动，以至于企业内部物流存在着诸如对客户的订单交期反应慢、库存积压、物料到达不够及时、车间调度混乱、零部件的配套性差等问题。由此可见，目前我国企业内部物流管理还是比较落后的。企业内部的物资流转过程，决定了企业的生产效率和生产成本，也是物流作为企业第三利润挖掘的重点。近年来，精益渐渐成为管理界的热门话题。精益之所以吸引人，是因为它带来的希望是其他方式所无法企及的。精益不仅可以降低成本、改善质量、缩短周期，还能稳定运营与平衡供需。所以，将精益思想应用于制造企业内部物流系统的研究很有必要。1.企业内部物流概述企业内部物流即“企业内部的物品实体流动”，存在于生产领域的物流，属微观物流范畴。它是指各种制造资源通过一定的工艺加工流程，直至最终产品出厂的这一全过程中，全部物料在仓库与车间之间、车间与车间之间的流动、库存及管理等活动(如图1)。在这一过程中保管、运输、搬运、装卸、存贮等操作过程反复出现。而搬运、储存等占到整个生产周期的90%左右。以此可见，物流在企业内发挥着巨大的作用。原材料零部件供应商工厂保管搬运生产车间保管搬运包装外部仓库其他工厂物流中心批发业零售业消费业废气物流退货运输运输运输运输图1企业内部物流框图2.精益思想概述精益是从顾客的角度来研究产品或服务的增值，致力于降低成本，并满足顾客需求，提高流程的速度，缩短周期。其中心思想是在产品设计、制造、销售以及零部件库存等各个环节中消除一切不必要的浪费。精益思想主要通过五步来完成：（1）从客户角度出发确定价值；（2）精简工作环节，分析价值流；（3）使形成价值流的工作环节流动起来；（4）按照订单生产；（5）使生产过程趋近完美。3.精益思想与企业内部物流的结合精益物流的实质是精益思想在物流领域中的应用，即尽量消灭价值链中的一切浪费。核心内容有：（1）正确认识价值流。（包括：产品流，信息流，从原材料制成最终产品、送到用户手中的物流）（2）价值流的顺畅流动。关键是让完成某一项工作所需步骤以最优的方式联接起来。（3）顾客需求作为价值流动力。在精益物流模式中，价值流的流动要靠下游顾客的拉动。（4）不断改进，追求完善，达到全面物流管理的境界。4.精益“拉式”物流管理模式从最终产品装配出发，由下游工序反向来启动上游的生产和运输。把前序车间和工序当作“供应商”，按顾客的需求指令进行生产和供应。需求的信息流逆向拉动物流，这种方式被称为拉动模式或牵引式模式，精益拉式物流系统模式如图2所示。拉动式物流必须遵循JIT原则，它按照顾客需要的时间、地点、数量生产产品。在理想状态中，即为零库存、零缺陷、零故障，而又能满足顾客需求。生产计划最终产品产出顺序供应商工序A工序B工序C产成品看板看板看板信息流物流图2精益拉式物流管理模式5.精益物流与传统物流之比较首先，传统物流采用“推式”生产，常出现库存过剩或缺乏原材料等。而“拉式”系统的库存极少。其次，装卸、运输机械布置方式不同。传统推式将类似工艺的机器集中在一个车间，物流线路变化较大，物流运行效率较低。精益拉式一般采用U型布置方式，如图3所示，将所需设备串连，布置成U型生产单元，从而使物流路线缩短、物流顺畅，减少物流成本和周转时间。图3U型布置生产线最后，精益拉式物流管理模式与传统推式物流管理模式有不同的物料移动指令。拉式物流管理模式与推式物流管理模式的总体比较见表1。表1精益拉式物流管理模式与传统推式物流管理模式比较推式物流管理模式拉式物流管理模式生产安排每个工位独立实施生产计划，不受其它工位影响。生产和运输指令受计划制约。每个工位根据订单生产，与下游操作同步。保证运输和生产指令的管理。对工位需求的适应能力根据当天生产计划和实际情况对比来调整，使得物料补充时间延长。只要了解几个工位情况，就可限制物料补充时间。运行不顺畅时影响扩大到下游依靠系统本身的柔性来消除物流与信息流关系方向相同方向相反均衡化程度经常有紧急需求，库存较多。生产均衡，紧急需求少，库存较少。6.精益物流系统指标体系研究消费者对企业提供的产品或服务的要求主要体现在4个方面：价格、质量、交期、稳定性。与之对应的精益物流的4项重要指标是：成本、质量、周期、稳定性。这里只对成本和质量这两个因素做一个分析。6.1成本从精益的角度出发，一个物流系统的总成本（TotalCost）包括：批量成本（LotQuantityCost，LQC）、订单处理成本（OrderProcessingCost，OPC）、仓储成本（WarehousingCost，WC）、库存持有成本（InventoryCarryingCost，ICC）、运输成本（TransportationCost，TC）、缺货成本（LostSalesCost，LSC）等。这几个成本指标分别与企业持有库存的数量x成一定的数量关系。物流总成本为y，则有如下关系：OPC=ax，WC=bx，ICC=cx，LQC=dx（设线性系数分别为a,b,c,d），TC=e2x+fx+g（设二次，一次，常数项系数分别为e,f,g），hxkLSC（设分母，分子常数项分别为h，k）总成本为以上所有成本之和：y=ax+bx+cx+dx+（2ex+fx+g）hxk其函数图像如图5所示。图5精益物流系统成本函数图要使物流总成本最小，则求此函数的最小值即可。对总成本函数进行一阶求导，即得到最小成本函数。dxddxdy)hxk+g+fx+ex+dx+cx+bx+ax(2=a+b+c+d+2ex+f2)(hxk=0即khx2)(f2exdcba时，物流总成本y为最小值。可以求解得到x，这时物流总成本y有最小值。即当库存持有量为x时，物流总成本最小。6.2质量在精益物流领域里面，质量要从物流的源头抓起，即要保证原材料的可靠性。还要保证整个物料流通过程的准确性与可靠性。其最高境界就是对未来有可能发生的质量问题进行事先的预防，这种方法在精益领域称之为失效模式与影响分析（FailuresModesandEffectsAnalysis，即FMEA）。FMEA可以定义为事先设计一种方法来预估在流程中可能发生的不良现象，并评估那些不良现象的影响程度，按其影响程度进行主次排列，选出关键问题，并制定纠正的预防措施。要进行失效模式与影响分析，我们必须事先设计一个分析表格，如表2。表2失效模式与影响分析表失效模式与影响分析（FMEA）流程名称：提出日期：责任人：跟进日期：流程描述潜在问题问题影响客户影响问题根源发生频率控制情况预防措施重要性7.精益物流系统模型设计精益物流系统模型的设计可以划分为物料流与信息流两个子模块来进行。由于本文研究的是企业内部物流，故只针对企业内部物流系统来进行，系统的研究框架如图6。7.1价值流图析--VSM（ValueStreamMapping）VSM是帮助分析整个价值流的一个强有力的工具，它可以使整个价值流，变为可视的一张价值流现状图，使得价值流中的问题显现出来，这样就可以应用各种相关技术（IE方法）将浪费消除。VSM的绘制应依据以下几个步骤进行：（1）记录顾客的要求。了解顾客的需求量、种类、交付频次和要求等。（2）画出工厂内物料流图。（3）收集并记录每个生产过程的数据。如生产节拍、操作人数、设备使用率、废品率等。（4）现场库存情况。对所有库存进行盘点，然后记载库存三角下面。（5）原材料采购和交付的情况。了解主要供应商的供货情况；记录顾客订货信息，画出信息流。（6）画出时间线并计算相关数据。图6企业内部精益物流系统研究思路7.2为每个零件做计划（PlanForEveryPart，PFEP)PFEP需要建立一个零件数据库，它应当包括零件号、零件尺寸、单位时间的需求量、准确的使用位置、存放位置、订单频率、供应商、单位包装规格、运输时间、集装箱规格和重量等其它相关的信息。关键在于，要准确说明搬运和使用每个零件的所有方面的信息。表3列出了PFEP所应包含的部分信息。表3PFEP信息零件号和名称用来在工厂内识别该零件的唯一号码，零件名称（例如：框架、螺栓、螺母）日用量该零件平均每天的使用量使用地点和储位该零件的使用工序/地点（例如：1号生产单元），零件的存放地点订单频率向供应商订货的频率（例如：每天、每周、每月）供应商和产地供应商名称，供应商所在城市，省/直辖市，国家包装类型包装箱的类型（例如：一次性、可回收）空箱，零件，满箱重量一个空包装箱的重量，一个零件的重量，一整箱货物的总重量包装长，宽，高包装箱的长度/深度，宽度，高度单台用量和小时用量（件）组装一个产品所需要的零件数量，每小时零件的最大用量标准容量和小时用量（箱）一箱的标准包装数量，每小时最多需要的箱数发货频率以天数表达的标准发货频率（如3天发货一次，则发货频率为3天）运输商和运输时间提供运输服务的公司，从供应商到工厂的运输时间看板系统卡片数量系统中的拉动信号数量供应商业绩表现供应商的按时交货以及产品质量等状况7.3零部件供应超市的规划设计零部件供应超市是制造业零部件生产前的最后储存地，它的作用是维持所购零部件的控制能力，即：把零部件集中存放在超市而非分散储存。零部件超市尽可能安置在离收货区近的地方，并且必须准备一个足够的空间来存放全厂的零部件，即使需要对部分生产区域进行重新布置。这其中包括最大和最小库存量的计算，超市的料架设计，超市的运作规划等。在此不做详细表述。7.4物料运送路线的规划设计在确定物料运送路线的时候，首先要观察工厂里现有的路线。这个路线要包含指定的存储点、每个零件的使用点、以及精确的运送时间和数量。此外，还应考虑物料运送工具。比如什么时候适用小牵引车，什么时候适用叉车等。确定站点和运送地点也是一步重要工作。可以将停车点安排在可以同时补给多个生产单元的地方，“一站多运输点”。这样物料运送员就不必在每个运送点都上下车，从而节省了时间。最后，当位置被确认后，明确的标示出每个运送点和停车点，在每个停车点安装停车牌，并用箭头标示每个运送点。最后，点料架的设计也非常必要，方便操作员的拿取，从而提高工作效率。7.5拉动信号系统的规划设计用拉动信号来精确控制运送零件的时间和数量，这就可以让企业很有效的追踪物料和控制库存。更重要的是，生产单元的操作员可以把所有的精力与时间都用来生产。建立一个良好的拉动信号管理系统，我们可以分5个步骤来进行：（1）拉动信号的选择（2）决定为生产单元补料的频率（3）装货与送货操作选择开环系统还是闭环系统（4）计算每个零件的看板数量（5）拉动系统实施7.6拉动系统均衡化均衡生产是指在固定的生产周期内，平衡产品的类型和数量。这样可以在避免大量生产的同时，有效地满足顾客的需求，最终带来整条价值流中的最优化的库存、投资成本、人力资源以及产品的交付期。均衡生产可以分为两种——按照产品数量来均衡生产和按照产品类型来均衡生产。结合以上两种安排方法，我们可以使用均衡生产原则中最常用到的工具看板均衡柜来实现系统的均衡化。在固定的时间间隔里，利用看板来平衡产品的型号和数量的工具，称其为看板均衡柜，如图7。图7看板均衡柜7.7系统持续改进保持和改进精益物流系统最好的办法，就是建立精益物流系统日检查制度和定期审查。此外还必须建立着眼于运输量、生产效率以及库存安全的关键绩效度量。日常监测必须由不同管理层次做出的周期性、可视化的检查支持，这才能保证新的工具——PFEP、零部件供应超市、运输路线以及需求信号一直被使用，标准