基于價值流分析的Kitting倉作業流程優化

張 峰， 殷秀清

(山東理工大學 商學院， 山東 淄博 255012)

制造業雖然作為我國國民經濟發展的重要性支柱，是推動我國經濟發展的主要動力之一，然而國內在過去的制造業發展多以高投入、高能耗、高污染、低效率為主導的方式也導致了國內制造業所面臨的現有諸多主要問題.工業工程(Industrial Engineering，IE)所具有的降低投資成本、提升作業效率，從而實現精益化生產的系統化思想逐漸為制造業所認識，并得到快速的推廣應用.但是與國外發達國家相比，我國引入工業工程的時間較短，且目前還處于初級發展階段，其基礎理論還不夠完善，同時由于地域經濟及各制造企業的企業文化、管理模式等方面的差異性，IE的推廣與應用程度也不同.該差異性在一定程度上導致了諸多企業在效仿國內外某些企業的精益化生產方式時，只注重形式，或關注于作業改善所帶來的短期性、表面性的效益，而忽視了內在的某些影響因素，最終導致其它工序或后推項目的正常運行.這就需要有系統性的思想去推動IE的改善工作，而價值流分析法是以顧客需求到產品的生產整個環節為考慮依據，具有高度的整體性、一體化流程分析要求，適合上述需求.本文通過以價值流分析(Value Stream Mapping，VSM)為主要工具，對P企業生產部門現場作業繪制現狀圖與未來圖，從而分析發現改善重點，有效應用IE的理論知識及改善手法，最終解決其所面臨的主要問題，提升績效.

1 價值流分析及現場作業改善研究

目前的工業工程應用涉及到制造業的多個領域當中，其中以現場作業改善最為突出，現場作業改善不僅可以帶來顯著的有形績效提升，而且可帶來諸多的無形績效.此外，價值流分析作為有效的改善工具，成為越來越多的企業追求低成本、高效率的生產模式的重要渠道之一.國外學者如Wilfried Sihn和Matthias Pfeffer[1]提出了使用參數設計的數學模型，解決VSM中對方案的選擇，并將該流程標準化；A.R. Rahani等[2]分析和使用VSM作為一個可視化工具，幫助看到隱藏的垃圾和廢物的來源，演示了的VSM在生產線平衡問題上的應用及推廣；Ulf K. Teichgr?ber等[3]對供應鏈中的VSM使用進行了闡述，并構建了向量空間模型，論證了VSM可有效消除非增值時間；D.T. Matt等[4]借鑒VSM在制造行業的應用方法，將其導入到建筑行業中，論證了方法的可行性.國內趙德勇等[5]對現有質量價值流的概念進行了擴充，提出了質量價值流的模型框架；孔憲偉等[6]主要針對物料的管理問題，提出了要采用精益制造與價值流的思想進行控制；劉有寧[7]探討分析了VSM在產品研發中的應用，并對其重要性進行了論證.

綜上所述，企業在追求精益化生產的同時，越來越注重價值流的研究，但是諸多企業人員或學者將VSM更多的應用于宏觀上的物流、SOP制定、生產線平衡等問題，對于特定環節上的特殊性作業仍需要進一步的深入分析研究.本文即以精益思想為指導，以VSM為主線，結合P企業生產部門的倉庫現場作業的特定環節中所存在的問題進行有效分析，利用一些已經被驗證為行之有效的工具做出合理改善，達到價值流與現場作業改善的有效結合，縮短無價值作業時間，提升作業效率，降低生產成本.

2 VSM技術的基本概念

2.1 價值流

價值流包括可增加價值和不可增加價值的活動，是提供給產品或者服務的全部活動按次序的組合，一個對價值流完整的描述包括信息流和物料流.如圖1所示，產品自研發設計開始，經原材料的采購、依據訂單生產，銷售至顧客的生產流程中，信息流驅動物料流，物料流提供所需物資及產品.

圖1 產品/服務供應鏈

2.2 價值流圖分析

價值流圖是進行作業改善分析的有效工具，它通過繪制各個工序的作業狀態、各工序存在的物流、信息流等，通過簡單的流線及易記錄的作業符號繪制出價值流目前現狀圖，分析出存在的浪費問題所在，在此基礎上繪制出價值流未來圖，通過何種改善措施及改善的目標效果通過該圖進行展示.

價值流圖分析可識別整個流程中的增值活動(value added，VA)和非增值活動(non-value added，NVA).NVA指作業流程中，消耗時間、空間、資源等，但不能增加產品或服務價值的活動.在實際操作中，NVA又可進一步分為“非增值但必須”和“非增值非必須”活動，同理，VA可分為“增值必須”與“增值非必須”，針對不同的類型，需要采取不同的改善措施，見表1.

表1 各活動類型及應對措施

通過上述分析可知，對于“增值必須”類需要制定合理的計劃，盡量達到無浪費；“增值非必須”類一般不會出現此現象；“非增值必須”屬于無法避免的類型，運用改善措施，盡可能使其占用時間比率少量化；對于“非增值非必須”則需要消除此類活動.

價值流圖分析的流程如圖2所示，在當前的價值流圖中充分展現目前的系統運作狀況，而在未來價值流圖中表明應該達到的目標要求.此外，還可看出該過程是個持續改善的過程，應對了工業工程中不斷優化的基本思想.

圖2 價值流圖分析步驟

2.3 價值流優化標準

價值流優化標準在不同作業的價值流分析中的側重點也不相同.通常依據的準則有：均衡化生產、維持穩定性、節拍化生產、創建單件連續流、構建拉動系統等.而實現上述子目標的過程，需要導入標準化工作，分析庫存周轉、準時發貨率、設備綜合稼動率等，最終目標實現價值流的精益化.

本文結合P企業的實際運作狀況，選取以降低NVA為評價指標，以節省人力，提升作業效率，降低企業運作成本等作為附加指標，進行系統優化.

3 VSM在P企業的應用分析

3.1 現狀描述

P企業的Kitting倉作為HUB倉貨物的中轉倉，通過倉儲人員的點料、備料、上料等環節，將零部件運達至產線進行加工生產，在物料周轉供應上發揮著不可替代的作用，其工作效率直接影響正常生產.由于Kitting倉所儲存的零部件品種較多，且多數零部件體積較小，易損壞，現需要探討如何通過基于價值流程圖分析的方法，對Kitting倉的作業流程進行改善優化，使作業人員進行精簡，減少無效作業時間，提升效率，并基于人因工程的理念，對相關作業進行系列改善，提升操作人員的舒適度.

3.2 繪制價值流現狀圖[8]

如圖3所示，通過對作業流程秒表測時，取得15組數據，統計分析可知：(1)點料區NVA=3.2h，備料區NVA=2.7h，點料區和備料區NVA時間共計5.9h，時間過長；(2)現行的供料模式造成倉庫環境不良，周期時間過長，作業效率低下，易出現缺料、斷料現象.

綜上可知，Kitting倉作業流程中NVA過大.為有效查找出導致上述問題的原因，運用IE分析手法進行問題分析查找.

圖3 價值流當前狀態圖

3.3 問題分析

Kitting倉的NVA時間過長，是作業綜合效率低下的表現，其中必然存在浪費現象.而導致該現象的原因通常可能是由于作業方法及作業環境的不良影響，Kitting倉分為南北兩個倉庫，特殊的作業模式也在一定程度上影響作業人員的效率.此外，現場的物料擺放是否能夠滿足作業人員的便捷操作，看板系統[9]是否健全，SOP的使用落實情況等都是潛在的問題，提升精益指標的渠道就需要從解決上述問題入手.

如圖4所示，改善組成員運用頭腦風暴法和魚骨圖法[10]，從人、機、料、法、環等多個方面對上述NVA時間過長進行分析，確定主要原因有：南北倉存在重復作業、緊缺物料供應不濟、點料和備料時間過長、倉庫布局不合理等.

圖4 魚骨圖分析

通過以上分析，并結合實際作業情況，提出了相應的對策，但由于篇幅原因，下述四個改善方案中NVA縮短計算公式省略.

1)南北倉合并

如圖5所示，由于南北兩個倉庫對應的生產線不同，而產線的規模及作業模式不同，兩處所配置的人力情況也不相同，人力成本作為變動成本，是影響作業成本的重要因素之一.進行人力的整合，消除在人力成本上的浪費，是一種降低作業NVA的重要方法.針對作業及人力的配置情況，需要進行人力的折合分析，便于進一步研究整體的人力配置情況.通過柏拉圖對合并前的南北倉各作業折合人力進行統計分析,見圖6.

圖5 廠房布局

圖6 折合人力統計

由柏拉圖可以清晰看到，點料、備料、DIP、Tray盤占據著大量的人力.此外，還結合柏拉圖對現場作業的情況進行了匯總分析，發現其存在的主要問題還有：南倉及北倉作業重復；南區產線多，料架緊缺；北區產線少，料架閑置；作業空間浪費嚴重；人員冗雜，人均飽和度較低.

對策：通過ECRS原則提升人員價值度，作業空間及物料架使用更加合理化.即將南倉的A零部件全部轉移至北倉，而將北倉的B零部件全部轉至南倉，同時，將作業人員重新安置，以減少重復作業等.其中可直接消除由縮短路徑而每班減少0.9h的 NVA，可減少1人進行作業，實現NVA由5.9h減至4.8h.

2) Kitting倉布局優化

原Kitting倉布局圖如圖7所示，區域③存放大料，但是由于物料運輸的無規律性，其運輸通道常被小料所占用，由于大料及小料的無規律性存儲，運輸混亂.

圖7 改善前Kitting倉布局圖

針對以上問題，可運用SLP方法進行改善，依據現場作業流程情況，繪制如表2所示的物料綜合相互關系表[11].

表2物料綜合相互關系表

由表2進一步繪制出“物料擺放位置相關圖”，見圖8.在“物料擺放位置相關圖”[12]中，一條連線表示相關度較輕，兩條連線表示相關度較高，三條連線表示相關度很高，即隨著連線的條數增多，其表示兩者之間的相關度越高.通過利用一整套合理有效的符號圖例和表格，使用清晰且極具條理的程序對設施布局進行規劃.

圖8 物料擺放位置相關圖

此處，最終利用物料擺放位置相關圖，尋找到最佳的布局，重新布局后，可有效提升物流速度，基于以上改善分析，規劃出改善后的布局圖，見圖9.

圖9 改善后Kitting倉布局圖

據現場調查了解到，通過路線③可將大料直接運輸至產線(該產線需求大量的大料，而只需求極少量的小料).同樣，通過路線④可將小料直接運輸至產線(該產線需求大量的小料，而只需求極少量的大料).

對策：在圖中可以看到，在點料區將大料及小料重新局部安置，并在備料區中，安排路線③運輸大料，路線④運輸小料.通過該布局改善優化，搬運距離減少了11m，即減少0.84min，每班需搬運100次計算，則可實現NVA：4.8h-(0.84*100)/60=3.4h，即降至3.4h.

3)供料流程優化

供料流程包括多個環節，通過現場觀察及了解，小料、Dip和Tray盤供料流程如圖10所示.

圖10 供料流程

通過秒表測時及流程分析研究后，發現在點料環節中的垃圾處理過程及備料環節中的掃描過程占據著較多的時間，主要針對供料流程中的A(垃圾處理)、B(掃描)兩個環節進行優化改善，達到減少NVA，消除浪費的目的.

①供料流程優化A

觀察發現，在點料流程中拆箱時垃圾處理不當，產生二次處理等環節，使得動作浪費現象嚴重[13].通過作業秒表測定，處理紙箱的34.38s占據著大量的比重.紙箱處理是在點料完畢后，將各處拆封的紙箱進行壓縮，最后進行集中處理，效率低下.

基于以上的分析，采取ECRS理論進行分析紙箱的二次處理是否可以被取消.考慮在制造中，常用到的是JIT理論，即推行拉動式生產，采取的是流水線作業模式，既然物料由HUB倉進入Kitting倉，再由Kitting倉轉入各個生產線，同理，該流程同樣可以采取流水線作業模式.

對策：采取流水線作業.如圖11所示，在點料區使用了點料桌，形成“預留料-待點料-點料桌-垃圾箱”的流水作業，可以使作業人員在點料桌處完成拆箱工序，并將拆后的垃圾紙皮直接放置到垃圾箱.

圖11 安置點料桌

此外，基于人因化的角度，綜合考慮提升作業人員在拆箱等作業時的舒適度，降低疲勞度，點料桌的設置高度便于作業人員的操作，同時，在點料桌的底部設置橫欄，以便供作業人員在操作時腿部的活動休息.在點料桌的一側采取傾斜設置，傾斜角度為- 45°，可使作業人員將拆后紙箱放置到垃圾箱的過程更加便捷化.

紙箱處理時間最初為67.2min，每班處理14次，由于點料桌的合理使用，拆箱后的垃圾可實現及時、定點處理，減少垃圾處理10次.實施改善后，可減少至18.7min，使其下降了72%，有效節約作業時間48.5min/班，點料區NVA可由1.9H減至1.2H.

②供料流程優化B

供料流程中，每盤物料都有自己專屬代碼，掃描是對料盤上的代碼進行識別，并依據產線的需求狀況，在物料上達至產線之前，對物料的運作狀態進行控制.通常掃描料盤時，會掃描ID、PCS、LOT三個號碼，浪費時間較多.通過現場研究發現，ID、PCS號碼在每相同物料的料盤上是相一致的，而LOT號不同，具有專屬代碼.

對策：基于ECRS原則，將ID與PCS號進行綁定，即不再掃描PCS號，由改善前的掃描ID、PCS、LOT三個號碼優化為改善后的掃描ID、LOT兩個號碼，見圖12.

圖12 ID與PCS綁定掃描

通過該改善，可平均每盤掃描節省1s，則每班需掃描7200次，使備料時間由480min/班，下降至360min/班，減少25%，備料區NVA由1.5H減至0.3H.

4)點料預知系統導入

在物料周轉過程中，備料人員需依據生產線的需求狀況，將由HUB倉進入點料區、備料區的物料進行尋料、拆分，最終運至SMT(Surface Mounted Technology)產線.而通過抽樣調查，人員找料時間達113min/班，且產線因補料不及時造成物料打空達5min/線*班，由于備料倉和SMT產線分別擁有了備料預知系統和補料預知系統，而點料區成為整個流程的信息盲區，嚴重影響了作業的效率.

此外，作業人員屬于“撒網式”尋料，點料無目的性，供料周期長，效率低.針對以上問題，運用“五五法”進行分析.物料供應未能JIT，是由于補料不及時，而造成補料不及時的原因是工作人員尋料時間過長，且無法確認缺料情況.進一步分析，可以發現儲位管理不當，缺少預警，物料入賬不及時是造成該問題的主要原因，最終原因是點料預知未E化.

對策：實施點料預知系統的導入.

①點料預知系統目標

要對點料預知進行E化處理，則需要導入點料預知系統，該系統的導入主要實現以下3個目標：

圖13 點料預知系統

a.缺料預警.實時監控物料余量，及時反饋缺料信息.

b.及時入賬.及時核對并入賬，實物賬單信息可共享，無需電話確認，減少重復核對工作.

c.來料儲位管理.快速鎖定緊缺物料所在位置，減少物料尋找動作，保證產線物料及時供應.

②點料預知系統計算原理

a.SMT余量=HUB余量+feeder余量，數據來源產線補料預知系統(所有線體加總)；

b.Kitting余量=已過賬Kitting儲位量-發料量；

c.可用小時數=(SMT余量+Kitting余量)/(標準用量*UPH*線數).

如圖13所示，通過點料預知系統的導入，可實現備料倉緊缺物料的準確定位，系統能夠自動提示緊缺物料的種類及數量.降低了尋料的時間，實現產線零斷料，同時也實現適時、適物、適量供料，尋料時間可由113min/班縮短至15min/班，降低了86.7%，點料區NVA由1.2H減至0.4H.

4)繪制價值流未來圖[9]

如圖14所示價值流未來圖，通過魚骨圖分析法查找出產生NVA時間過多的主要原因后，以實際作業情況為依據，并結合詳細的系統數據分析，確定出未來的目標，即將NVA縮短化.在此，制定出以下目標：點料區NVA降至0.4H，備料區NVA降至0.3H，從而使點料區和備料區NVA由5.9H降至0.7H.

圖14 價值流未來狀態圖

4 方案執行效果

按照價值流圖制定的方案實施改善，通過運用IE的改善手法中的ECRS、五五法、魚骨圖等方法，基于價值流分析對Kitting倉進行作業流程改善，消除浪費，使整個作業的NVA成功降至0.7H，同時E化供料模式.由作業人員的精簡角度來看，Kitting倉的作業人員實現了少量化，平均每班減少1人，其節省的人力成本可通過下面計算體現出：

成本CD金額=人力成本CD金額=

4000*4*12=192,000RMB/年

此外，在南北倉進行合并中，有效節約作業面積達210.6m2，物料架節省13個，見表3.

表3 改善后績效統計

最終，使Kitting倉的NVA有效降低，并可遵循持續改善的原則進一步研究其中的浪費情況，不斷優化作業流程.依據該改善的應用效果，將此項目擴展至其它相應的部門，則可大幅度的降低人力成本，實現企業綜合競爭力的提升.

5 結束語

通常，IE的改善在達到一定的有形績效的同時，還能實現許多無形績效.例如使員工改善意識顯著增強，提升公司形象，客戶滿意度大增，同時也使作業舒適度提高，鼓舞員工士氣，節約資源保護環境等.這些無形績效雖然無法用具體的數值進行衡量，但是對于維持甚至改善作業空間環境，提升作業效率等方面起到十分重要的作用.此外，通過本文的實例研究，提出在改善的過程中要注重應用系統的觀點，實現改善價值的提升.

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