基于PFEP的發動機廠廠內物流規劃

基于PFEP的發動機廠廠內物流規劃

精益制造和拉動式生產系統越來越受到制造型企業，特別是裝配企業的重視。作者以一個發動機廠的廠內物流規劃為基礎，闡述了如何將PFEP理論應用于廠內物流規劃的過程中，以更好地將精益制造思想和拉動式原則成功應用于在發動機廠延伸到供應商和客戶的整體物流流程。

物流規劃；精益物流；PFEP；廠內物流；發動機廠；總裝線

Abstract:For application of the lean production theory and pull principle in assembly plants and considering the holistic logistics process including its suppliers and customers a PFEP-oriented in-plant logistics planning（PLP）method for assembly plants is introduced in this paper.This method has been used for the in-plant logistics planning of one engine plant and shows that PLP method is an efficient planning method for the in-plant logistics planning for assembly plant.

Key words:logistics planning;lean system;PFEP;in-plant logistics;engine plant;assembly line

0 引言

優化的物流流程已經成為許多成功工廠的關鍵因素，特別是在規劃新工廠時是必須要考慮的關鍵要素之一。在順暢流動的生產系統中，對安全庫存的要求比較少，這就能夠釋放庫存資金的占用。物流規劃是新工廠建設綜合考慮中的中心工作。廠內物流包含了從零部件倉庫到生產線，以及產成品到成品倉庫的各環節流程。廠內物流的研究涵蓋工廠內的物料流動。

在規劃廠內物流時，首要考慮的是生產系統。對于物流來講，一般有兩種系統模式，即推式（Push）和拉式（Pull）系統。對于如何選擇這兩種系統應用到生產規劃和物流采購，需要考慮許多因素。Razmi等在1998年提出了如下模型來解釋如何判斷和選擇推式和拉式系統。

Farr和Holm（2006）將精益生產定義為基于消除7種浪費（過度生產、等待、不必要的運輸、過分的加工、過高庫存、過多的運作及產品缺陷）的經營哲學。精益生產是一種綜合性的生產邏輯，它包含了諸如使用多功能團隊、錯誤驗證標準化、過程分析、以及重要的通過看板實現拉式生產等多種驅動因素。在這種系統下，生產是由客戶需求驅動的，而不是生產經驗。

在過去的十幾年間，精益思想的應用已經在學術界和工業界產生了顯著的影響。采用精益思想的公司正在逐漸地精益化他們的生產單元，但是他們的生產單元之間仍然是規模化供應。對于采購件，他們仍然缺乏門到門的精益物流體系。

源于精益生產的好處，許多工廠開始逐步推行精益化的物料搬運系統。在執行精益化的物料搬運系統時，規劃者需要了解所有要搬運的物料的詳細信息。因此，PFEP（Plan For Every Part，為每個零部件做計劃）方法應運而生。

本文中，PFEP作為一種全面的邏輯思想，用來指導新建總裝線的廠內物流規劃工作。此外，文中的案例描述了如何將PFEP思想從采購擴展到生產，基于PFEP的方法是如何支持廠內物流的規劃的，包括倉庫面積設計、物流設備選型及包裝選型。

1 發動機廠廠內物流規劃范圍

本文所涉及案例描述的范圍包括廠內物流的規劃，該廠主要生產柴油發動機。主要方面包括：

（1）工廠廠內所涉及的物料信息流和物料實物流的規劃。從流程矩陣中來看的話，廠內物流包括收貨、發貨、倉儲、揀貨、緩沖、操作和運輸。并且描述所有物流相關流程以利于持續優化。

（2）規劃設計如下相關區域：外協件倉庫、沖壓件倉庫、蓋體庫、收貨區、成品倉庫和發貨區和其他物料倉庫。

（3）由上線緩沖區到生產使用點的配送模式。描述叫料模式，定義上線包裝與上線量，線邊物流設備設計和選型，上線運輸設備選型和功能參數設計。

（4）次品和舊品的退庫模式。相關裝配線描述，標識方式，及時將物料與其他物料分離并存儲到指定的倉儲區，并確定后續的解決流程（廢棄、重新加工、重新使用）。

（5）周轉容器具的收集和清洗/維護流程。定義線邊的庫存方式，空箱從線邊的回收模式，定義周轉箱的后續處理（直接再使用、清洗或者廢棄），定義空箱存儲的模式、清洗和廢棄模式，以及物流設備的功能參數規劃。

（6）定義物料搬運和移動設備，周轉包裝、貨架、叉車、RFID或條碼設備等。

2 規劃原則、方法與工具

在規劃發動機廠廠內物流時，要分析物料屬性：包括包裝、零部件分類、訂貨量、前置時間、重量、尺寸、收貨方式、存儲模式及上線模式等?；赑FEP的物流規劃思想，采用了從工位到供應商的逆向原則，集成了許多規劃工具。特別是在數據處理時，應用了ABC-XYZ分析，以及運輸強度分析或者稱為Sankey圖分析。并使用了物流流程建模工具來分析流程問題，以及綜合開發了一個規劃數據庫（Planning Databook，PDB）以便集中計算所有規劃相關的數據。

2.1 規劃原則

在規劃的過程中，采用倒推式規劃原則，即從零件的最終使用點工位出發往上游延伸到供應商，工位所需要的零件從工位邊的物料緩沖區獲取，在工位邊的物料緩沖區的庫存水平降低到設定水平后，將根據拉動原則從零件倉庫內叫料，零件倉庫內的零件則經過物料接受、運輸等環節從供應商處獲得，如圖2所示。

2.2 規劃基礎數據與前提對于發動機廠內物流規劃來講，需要的規劃基礎數據包括生產節拍、工廠詳細布局圖、零件基礎信息（包括零件名稱、零件描述、尺寸信息、重量信息、材料信息等）、裝配線工位信息（包括工位名稱、工位號、工位所裝配的子組號，以及對于的子組號中所對應的零件編號與臺套數量）等，同時在規劃之前要根據工廠的詳細布局圖以及供應商的地理分布情況確定一些規劃的基礎前提，例如線邊庫存量的設置（本案例中為2小時）、從線邊到零部件倉庫的叫料方式（本案例中采用電子看板）等。

2.3 PFEP方法與理論

2.3.1 什么是PFEP。PFEP的意思是為每個零部件做計劃。PFEP是廠內所有生產用零部件的一個數據庫。它包含了所有零部件的詳細信息，比如零部件圖號、零部件的使用地點、使用量、包裝型號、每個包裝內的零部件數量、供應商信息，等等。表1是一張典型的PFEP表。

表1 PFEP樣表

不同的公司需要采用不同的表格樣式，并決定將不同的必要信息放入其中，這主要取決于部門/工廠的功能，以及使用PFEP表的目的。但是，設計使用PFEP的初衷是幫助工廠內相關信息可見。（Harris 2004）

2.3.2 PFEP的功能和基于PFEP的廠內物流規劃。起先，PFEP只是作為一個信息分享的工具，后來才逐漸地將其作為廠內物料流動的一種控制工具。它是豐田汽車將廠內所有物料信息串聯起來的重要工具之一。其包括：（1）制定和選擇PFEP模板。（2）輸入最小單位的值（比如，包裝的單位應該分為長寬高分別輸入）。（3）指定PFEP經理并保證PFEP的準確性和及時更新。（4）制定PFEP管理規則。（5）制定更新PFEP的體系：比如設計專門的更新需求表格。

事實上，PFEP本身并不創造價值，因為它并不直接從客戶的角度創造價值。但是，這項細微的工作對整個總裝流程中的增值活動具有十分重要的意義（Harris 2004）。PFEP本身不包含那些企業中不常使用的信息，但是它包含了與物料流動相關的所有信息，這些信息能夠有效幫助我們診斷物流系統。也就是說，PFEP是一種與供應鏈相關的信息共享工具，并且能夠幫助提升總裝流程相關的供應鏈內部集成（Texier,2009）。

2.4 規劃數據庫（PDB）

PDB是我們自行開發的，用于計算關鍵規劃數據的一種分析工具，其主要輸入來源于PFEP的基礎，但是集成了我們之前提到的其他限制條件，并且能夠有效幫助我們進行數據挖掘工作，并輸出關鍵的規劃用數據。

這些數據包括：工位號、工位類型、生產節拍、零部件圖號、臺套數、零部件描述、零部件尺寸、堆垛系數、零部件重量、線邊最大庫存量、看板收集時間間隔、裝載類型、最大裝載高度和每日工作時間。

輸出包括：線邊規劃庫存水平、線邊包裝類型、線邊包裝內零部件數量及重量、線邊包裝數量、最大線邊包裝數量、每次上線數量、線邊存放形式、每小時運輸量、運輸設備類型、供應商包裝建議、標準裝載內供應商包裝數量、標準裝載數量和每日標準裝載需求量。

3 規劃結果

據上所述，針對每一個規劃要求都有一個相對應的規劃結果，本節將介紹幾個主要規劃結果，比如零部件和工位數據庫、外購件倉庫布局及上線路徑。

3.1 每個零部件和工位對應的數據庫

每個零部件對應的信息包括零部件屬性，比如包裝類型、零部件類別、批次訂單量、前置時間、重量、尺寸、收貨模式、存儲模式、配送上線模式等。下表是一張關于每個零部件信息數據庫的樣表。

每個工位對應的信息包括工位屬性，比如生產線名稱、工位編號、線邊緩沖區編號、線邊流利架數量，以及用于總裝的零部件屬性，包括零部件圖號、叫料模式、零部件的上線信息。示例見表2。

表2 PFEP工位物料供應表

3.2 倉庫布局

我們為發動機廠規劃了外購件庫、半成品庫、成品箱蓋箱體庫、成品倉庫以及其他物料倉庫。倉庫的規劃包括確定倉庫類型、存儲包裝形式、倉庫物料吞吐頻率；隨后依不同功能定義倉庫的各自面積。下面是關于外購件倉庫的一個示例。

外購件庫見圖3，其主要功能定位是接受零部件、重新包裝、揀貨和送貨上線。該案例中，總共使用了425中零部件，面積需求是4 000平方米。根據不同功能，空間被劃分稱為功能區和機場。根據線報，并基于物料出入庫頻次，我們定義了三種不同形式的存儲模式：托盤貨架、流利式貨架和托盤地面堆垛。

3.3 上線路徑

上線指的是將物料按照生產需求從倉儲點送至指定的工位。本文案例中，零部件存于不同的4個倉庫之中，并要送往總裝線工位或者組裝工位。在規劃零部件上線路徑時，必須考慮如下因素：充分考慮運輸設備的能力；考慮零部件來源和目的地的位置；不同工位零部件的各種要求；零部件上線包裝模式；生產系統策略：是否使用看板；路線規劃時必須考慮減少交叉；盡量增加單向行駛的路線。

根據上述的規劃原則，本文案例中規劃了11條上線路線。R1：從鑄件到制造線；R2：從外購件庫到分裝線；R3：從外購件庫到分裝線和氣缸蓋制造線；R4：從外購件庫到氣缸體制造線；R5：氣缸蓋緩沖區到總裝線，以及外購件庫到總裝線；R6：氣缸體緩沖區到總裝線，以及外購件庫到總裝線；R7：外購件庫到總裝線；R8：氣缸蓋緩沖區到總裝線，氣缸體緩沖區到總裝線，以及外購件庫到總裝線；R9：外購件庫到總裝線；R10：組裝附件到組裝工位；R11：組裝附件到組裝工位。

4 結論

廠內物流規劃是新建工廠規劃過程中重要的一個環節，隨著企業之間競爭壓力的逐步增加，精益制造和拉動式原則作為降低生產成本、提高生產效率和客戶滿意度的有效方法，越來越受到全球制造型企業，特別是裝配企業的重視。

在廠內物流規劃的過程中，不僅物料流和信息流需要考慮，而且工廠的供應商和客戶同樣需要考慮。經過該發動機廠近兩年的實際運行證明，將PFEP方法應用于發動機廠內物流規劃的全過程中，以拉動式原則，以零件需求的終點開始一直延伸到發動機廠的源頭，能夠更好地將精益制造思想和拉動式原則成功應用于在發動機廠延伸到供應商和客戶的整體物流流程。

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PFEP-oriented Logistics Planning for a New Engine Plant

翁衛兵1，楊廣君2WENG Wei-bing1,YANG Guang-jun2
（1.德國弗勞恩霍夫物流研究院，多特蒙德44227；2.北京帝歐物流科技有限公司，北京100072）(1.Fraunhofer Institute for Material Flow and Logistics（IML）,Dortmund 44227,Germany;2.Beijing Do-logistics Technologies Co.,Ltd.,Beijing 100072,China)

F273

A

1002-3100(2010)10-0087-05

2010-09-06

翁衛兵（1978-），男，江蘇泗陽人，德國Fraunhofer物流研究院企業物流規劃部，助理研究員，研究方向：物流選址、企業物流規劃、物流仿真；楊廣君（1979-），男，浙江寧海人，北京帝歐物流科技有限公司，高級咨詢師，研究方向：物流管理。