看板管理在物料消耗控制系統優化中的應用研究

曹文靜

（陜西教育學院 數學系，陜西 西安 710061）

一、物料消耗控制流程的建立

某汽車零部件制造廠為中外合資汽車公司下設的一家制造汽車電子系統分廠，主要產品有碳罐控制閥（TEV）、大油泵（EKP）、小油泵（XLP）、油泵支架（EKPT）、電子節氣門體（DVE）、油門踏板（APM），有6條主要生產線。該廠目前采用的物料控制模式，包括公司外部與供應商、客戶的外部物流方式以及企業內部的物流方式均為推動式的物料消耗控制方式［1］。

通過分析文獻并結合該廠的實際情況，了解到該廠的推動式物料控制系統存在著很多問題，例如：生產計劃變動導致退料從而引發質量和轉賬操作過多；生產線一旦有緊急換型，庫房在短時間內不能及時供應原材料，或發生混料、送錯料的情況；倉庫取料和分料人員出錯率高；供料次序無法判斷；卡車拉貨不均勻、倉庫分料人員、卸貨人員工作不均勻，增加了人力成本；大量的在制品庫存，造成帳實不符［2-9］。針對這些問題，本文以拉動模式為基礎，結合該廠實際情況，對原材料從裝配線到生產線的看板拉動過程進行研究，制定了原材料看板拉動流程［10-11］，如圖1所示。

圖1 原材料看板拉動流程

從圖1中可以看出改善后的物料主要靠看板傳遞信息，取消以前八小時的計劃要料方式，通過多頻次、少批量的送料方式并且在生產線邊和倉庫建立超市，生產線根據生產計劃觸發生產，生產線從生產線邊超市拿取物料，物料被取用后通過看板觸發倉庫的超市，物料從倉庫的超市發往廠內超市，而倉庫的超市又通過看板觸發補貨，從高位貨架拿取物料從而把倉庫的超市補滿，從而形成前道工序拉動后道工序的逆流補貨流程。

二、物料消耗控制模式的優化

（一）倉庫改造

（1）倉庫區域的劃分。重新定義倉庫的功能區域把倉庫劃分為三大區域：①原材料超市區域；②原材料存儲區域；③成品區域。每個區域具有獨立的空間，由于成品的收貨、發運和原材料完全沒有聯系，而原材料超市的物料需要存儲區的補充，所以成品區域和其他兩個區域完全隔離開來，而原材料超市區域和原材料存儲區域應該連接起來。每個區域主要分為四大區域：存儲區、收貨區、分包區和發運緩沖區。

（2）新增面積的計算。按照以上原則進行區域劃分，新增面積的計算就是對原材料超市區域的計算，也就是對上一步所分析的四大區域的計算。

（3）原始數據的統計和規劃圖的繪制。例如：每小時卸貨量、每小時去貨量、小車區和貨架區零件數量，然后分別計算出具體的面積值，從而最終繪制出新倉庫的布局圖。

（4）相關設備的購買和投入使用的持續改善。相關設備的購買主要包括放置成品貨架、小車和貨架的購買。

（二）看板拉動系統建立

1.廠內原材料超市建立

（1）導出成品對應原材料種類和數量，確定拉動方式（以EKP生產線為例）。EKP有66種原材料型號，并非所有的零件都適合拉動方式，結合該廠的實際情況主要有以下三種：①供應商在本地的零件（2種），這類供應商直接送貨到廠內，不經過倉庫；②包裝異形不能被放置到周轉盒內，且零件比較小的零件（6種）；③長時間不用的零件（4種）。

（2）對應原材料包裝統計和生產線節拍計算，步驟如下：

①確定控制消耗方式后就要對每種零件的包裝方式進行收集和統計。包裝方式主要包含有四種方式，每種零件放置到標準周轉盒的數量、周轉盒類型、最小塑料包裝、最小紙包裝、一個托盤裝載某種零件的數量。該廠主要的周轉盒按尺寸分主要有四種：600*400*220（大盒子）、400*300*148（小盒子）、400*300*220（電樞專用盒子）、350*240*90（磁鋼專用盒子），盒子放置零件的原則是：盡量使用小盒，在不超高的情況下盡量放最多。

②生產節拍的計算。節拍是一個產品在一條生產線工作時間內的產量是多少，EKP有兩條生產線，所有的零件都可以在兩條生產線上同時生產，通過以下公式計算：節拍1/1/Ι+1/∏，經過計算可得節拍為5.68s/pcs。

（3）確定補貨時間，計算看板數量。具體如下：

①補貨時間。即看板從超市投出到循環后再次和實物一塊回來的時間。MILK RUN運行規則為每隔一小時有兩趟車同時從倉庫和廠內對開，這一個小時包括路途時間和貨物的裝卸時間，工廠到倉庫的路途時間一般需要35分鐘，裝卸貨時間需要25分鐘。廠內MILK RUN一小時內沿著廠內路線轉兩圈，每次第二圈收取一次看板。下面介紹一下廠內超市看板的補貨時間的計算，如圖2。補貨時間分為6部分，即RT1、RT2、RT3、RT4、RT5、RT6。

圖2 補貨循環時間圖

RT1：表示批量看板卡被從生產線收取到送到廠內庫房緩存區的時間，即標號1到2的時間。假設從生產線收看板的時刻為7∶50，到達緩存區的時刻為8∶00，RT1=10分鐘。

RT2：表示批量看板卡從廠內被外部MILK RUN帶到倉庫的時間，也就是路途時間，即標號2到3的時間。那么8∶00從廠內出發到達外租倉庫的時間為8∶35，RT2=35分鐘。

RT3：表示批量看板卡來到倉庫再到離開倉庫的時間，是看板卡對應零件的備貨時間和轉賬時間，即標號3到4的時間。RT3=25分鐘（本趟車的裝卸貨時間）+35分鐘（下趟車到達倉庫的時間）+25分鐘（下趟車的裝卸貨時間）=85分鐘。那么8∶35到達倉庫的看板就應該10∶00從廠內出發。

RT4：表示看板和實物從倉庫到廠內的時間，即標號4到5的時間。RT4=35分鐘，那么從倉庫10∶00出發的看板和實物應該10∶30到達。

RT5：表示看板卡和實物在緩存區等待的時間，也就是廠外MILK RUN在廠內裝卸貨時間，即標號5到6的時間。RT5=25分鐘，那么看板卡和實物應該11∶00從緩存區出發。

RT6：表示看板卡和實物從廠內緩存區到達生產線的時間。而RT1是從生產線到達緩存區的時間，兩者相加即是一個廠內MILK RUN的一個循環時間，即RT1+RT5=30分鐘，于是：RT=（RT1+RT6）+RT2+RT3+RT4+RT5=30+35+85+35+25=210（分鐘）。

看板卡被生產線投到看板收集盒內需要等待一段時間才能被取走，假設定義看板在收集盒內的等待時間為RT7。假設批量看板收集盒內的看板剛被取走，那么這張看板卡在已經被取空的收集盒內所待的時間是最長的，這個時刻距離下一次收看板的時間剛好是一小時，RT6=60分鐘。重新定義補貨時間為：RT（總）=RT+RT7=270（分鐘）=4.5（小時）。

②看板計算。表1深藍色標題部分是需要統計的數據，淺藍色標題部分是需要計算或需要處理的數據部分，淡藍色標題“統計周轉盒最小塑料袋數量”主要是為了減少超市庫存，同時保證超市正常運轉的功能，主要作用是后期的持續改善。

針對上一步每種零件看板計算的結果來選擇零件的放置方式主要有兩種：小車和貨架。由于該廠周轉盒的不同尺寸和設備的通用性，將貨架分為兩種：一種是可以放置400×300×148（小盒）的貨架，看板位置編號為A；一種可以放置600×400×220（大盒）和400×300×220（電樞專用盒）的貨架，看板位置編號為B。小車的尺寸長寬為600×400，可放置1個大箱或2個小箱。

選擇放置的原則為：①周轉盒尺寸為400×300×148，放置到A貨架，尺寸為400×300×220和600×400×220放置到B貨架，相似零件不能放置在一起。②根據人體工學、貨架滑軌的流利性和貨架的可移動性，貨架的高度應不超過1.7米，長度不應該超過2.5米（也就是四個大箱的長度），寬度最好不超過1米（即兩個大箱的寬度）。③放置零件時，對于使用尺寸為600×400×220盒子裝的零件小于等于9張看板的放置到貨架B上，大于9張看板的放置到小車上。使用尺寸為400×300×220零件小于等于18張看板的放置到貨架B上大于18張看板的放置到小車上。使用尺寸為400×300×148零件看板張數小于等于2張的放置到A貨架上，大于2張而小于等于18張的放置到A貨架上，大于18張的放置到小車上。④小車零件最高不能超過六個大箱疊起來的高度。

表1 看板計算模板表格

按照以上原則設計好零件放置的位置后可以完善表1中的超市位置和小車數量這兩項內容，接下來按照已有的面積和設計好的流利架以及小車車數對超市進行整體布局設計，本著方便生產線取用超市零件和MILK RUN路線的便利性，超市的布局如圖3。

圖3 EKP超市布局圖

2.倉庫超市建立

（1）確定超市補貨時間，篩選上超市零件。①確定補貨時間。廠內超市有固定的外部和內部MILK RUN時間，內部MILK RUN時間由外部MILK RUN時間決定，外部MILK RUN時間由工廠和倉庫的實際距離決定，所以廠內補貨時間是客觀條件決定的，而對于倉庫來講則不然，因為補貨的高位貨架就在倉庫內部，所以補貨時間比較短，需求信息發出的時刻并不是處理這個信息的時刻，所以需求信息發出來后需要等待到下次補貨的時間，一般取最長時間1小時，所以倉庫超市補貨時間為2小時。②篩選上超市零件。有兩種不用上超市，第一種是不用看板拉動方式的零件，第二種是使用原包裝而且比較沉的零件。

（2）根據公式計算看板數量。具體的計算過程如表2，主要由四部分構成。第一部分為基礎數據部分，包括：①零件號；②零件名稱；③每個成品用的個數；④周轉盒類型；⑤周轉盒數量；⑥節拍。第二部分為計算補貨時間的庫存量部分，即2小時庫存量的計算，包括：①補貨時間；②最小庫存（數量）；③最小庫存（箱數）。第三部分為補貨頻次的數據部分，包括：①最小紙包裝；②每托數量；③卸貨數量；④補貨量（箱數）。第四部分包括：①實際總使用時間；②周轉箱數；③超市形式，即選擇貨架還是小車的放置形式；④最大庫存，即2小時的庫存量和一托盤或紙箱量總和。

（3）零件SAP貨位設置和超市布局設計。這部分和廠內超市唯一不同的就是需要在SAP中要對每種零件的位置進行相對應的輸入，倉庫超市的補貨是當超市用量只剩下2小時的補貨量的時候才觸發補貨。這樣每小時只需要統計哪些零件已經到最低庫存。至于超市的布局設計，據計算EKP整條生產線總共在倉庫建超市零件有32種，其中貨架上零件有24種，小車裝載零件8種，倉庫貨架為了統一只有一種，共有45個貨位，所以一個貨架可放置所有零件，而小車區按照順序擺放即可。

表2 倉庫超市計算模板

（三）看板卡的使用和超市運行規則

（1）看板卡的使用。①當貨物被從倉庫超市取下后，看板必須附到被運送的實物上一起拉到廠內。原因有兩點：一是接收人員可以目視知道該箱的零件種類及數量；二是防止看板丟失。②不合格的產品決不能送到后工序。對于原材料拉動的看板使用，不合格的產品絕對不能被送往超市，有質量問題后導致該物料無料可供的時候，倉庫立刻給生產線報警，這樣既可以及時處理不合格零件，生產線又可以有充分的時間換型改作其他產品。③沒有看板的物料堅決不能接收和使用。

（2）超市運行規則。①生產線和庫房人員必須按時填寫和收取交接表；②填寫看板交接表時必須嚴格遵守看板跟蹤交接表操作手冊；③當一個周轉盒原材料用盡時投擲看板；④投擲看板時一定要將看板從周轉盒取下并投擲到看板收集盒指定位置；⑤退料必須從取料方向退入，退料放置到取第一箱內；⑥取料時優先取用退料。

三、物料消耗控制優化方案實施及問題分析

為了能更好地目視出此次優化過程，以便隨時監控優化方案的實施進度及完成情況，項目組繪制了該廠看板拉動項目的時間進度表，如表3。

表3 看板拉動項目時間進度表

（1）通過表3可以看出有七次沒有按照規定的時間完成任務，其中有6次都是由于購買設備所引發的。優化方案的實施中，大部分內部需要完成的任務基本上都可以完成，由于外部環境的不可控因素相對于企業內部更多，而涉及到企業外部的方案一般要多留點時間。

（2）倉庫超市建立的時候確定超市零件，篩選上超市零件沒有按時完成。原因是該廠的操作員工沒有接觸過超市的理念也沒有進行相關的培訓，時間概念不強，倉庫超市每隔兩小時補一次貨物，而外部MILK RUN一小時一次，造成隔趟補貨，增加失誤，于是每次外部MILK RUN從超市取一次零件，補一次超市。另外，該廠有很多零件非常沉重而且在倉庫不能拆包，這樣就增加了搬運次數。鑒于該廠的實際情況，最終實施2小時加一個托盤的庫存量，而且部分零件不上超市的方案。

（3）面積利用率最大化問題。因為廠內面積有限且線邊形狀固定，有效利用面積的同時將設計出來的貨架和小車盡可能地放置到規定的面積中，此外還要考慮物流以及員工搬運流向的一致性。

（4）看板多、丟失問題。對于廠內超市而言，看板數量由一個周轉盒的數量、節拍和補貨時間決定。如果庫存不變，加大每張板上的數量，重量增加，與搬運人員和取用人員的負載量產生矛盾。如果一個周轉盒里的數量確定，節拍可以當作不變值，補貨頻次越高補貨時間越少，但是加大補貨頻次，那么運輸成本又要增加。怎樣減少看板數量該廠還屬于探索階段，針對看板丟失問題，特別研究出了看板跟蹤交接表，能在一定程度上解決看板丟失問題。

（5）原始數據收集困難。由于要對新增倉庫面積進行計算，需要統計所有原材料，并確認上超市的零件的每個周轉盒數量，而全廠的零件有兩千多種，工作量很大。

四、結束語

本文結合某汽車零部件制造廠的物料消耗控制的現狀，針對推動模式的弊端進行優化方案的設計，提出了拉動式的物料消耗控制模式，包含倉庫改造、倉庫超市建立和廠內超市等硬件條件的建立，再通過吸取成功經驗結合該廠的實際情況制定了符合該廠的看板拉動實施流程。最后對實施情況和產生的問題做了總結分析。精益生產的過程是一個持續改進的過程，本研究是對精益生產的具體實踐，只有不斷地改進優化方案，才能真正做到“精益求精”。

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