基于PFEP的發(fā)動(dòng)機(jī)廠廠內(nèi)物流規(guī)劃

精益制造和拉動(dòng)式生產(chǎn)系統(tǒng)越來(lái)越受到制造型企業(yè)，特別是裝配企業(yè)的重視。作者以一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)廠的廠內(nèi)物流規(guī)劃為基礎(chǔ)，闡述了如何將PFEP理論應(yīng)用于廠內(nèi)物流規(guī)劃的過(guò)程中，以更好地將精益制造思想和拉動(dòng)式原則成功應(yīng)用于在發(fā)動(dòng)機(jī)廠延伸到供應(yīng)商和客戶的整體物流流程。

物流規(guī)劃；精益物流；PFEP；廠內(nèi)物流；發(fā)動(dòng)機(jī)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(yōu)化的物流流程已經(jīng)成為許多成功工廠的關(guān)鍵因素，特別是在規(guī)劃新工廠時(shí)是必須要考慮的關(guān)鍵要素之一。在順暢流動(dòng)的生產(chǎn)系統(tǒng)中，對(duì)安全庫(kù)存的要求比較少，這就能夠釋放庫(kù)存資金的占用。物流規(guī)劃是新工廠建設(shè)綜合考慮中的中心工作。廠內(nèi)物流包含了從零部件倉(cāng)庫(kù)到生產(chǎn)線，以及產(chǎn)成品到成品倉(cāng)庫(kù)的各環(huán)節(jié)流程。廠內(nèi)物流的研究涵蓋工廠內(nèi)的物料流動(dòng)。

在規(guī)劃廠內(nèi)物流時(shí)，首要考慮的是生產(chǎn)系統(tǒng)。對(duì)于物流來(lái)講，一般有兩種系統(tǒng)模式，即推式（Push）和拉式（Pull）系統(tǒng)。對(duì)于如何選擇這兩種系統(tǒng)應(yīng)用到生產(chǎn)規(guī)劃和物流采購(gòu)，需要考慮許多因素。Razmi等在1998年提出了如下模型來(lái)解釋如何判斷和選擇推式和拉式系統(tǒng)。

Farr和Holm（2006）將精益生產(chǎn)定義為基于消除7種浪費(fèi)（過(guò)度生產(chǎn)、等待、不必要的運(yùn)輸、過(guò)分的加工、過(guò)高庫(kù)存、過(guò)多的運(yùn)作及產(chǎn)品缺陷）的經(jīng)營(yíng)哲學(xué)。精益生產(chǎn)是一種綜合性的生產(chǎn)邏輯，它包含了諸如使用多功能團(tuán)隊(duì)、錯(cuò)誤驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)化、過(guò)程分析、以及重要的通過(guò)看板實(shí)現(xiàn)拉式生產(chǎn)等多種驅(qū)動(dòng)因素。在這種系統(tǒng)下，生產(chǎn)是由客戶需求驅(qū)動(dòng)的，而不是生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。

在過(guò)去的十幾年間，精益思想的應(yīng)用已經(jīng)在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界產(chǎn)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(chǎn)單元，但是他們的生產(chǎn)單元之間仍然是規(guī)?；?yīng)。對(duì)于采購(gòu)件，他們?nèi)匀蝗狈﹂T(mén)到門(mén)的精益物流體系。

源于精益生產(chǎn)的好處，許多工廠開(kāi)始逐步推行精益化的物料搬運(yùn)系統(tǒng)。在執(zhí)行精益化的物料搬運(yùn)系統(tǒng)時(shí)，規(guī)劃者需要了解所有要搬運(yùn)的物料的詳細(xì)信息。因此，PFEP（Plan For Every Part，為每個(gè)零部件做計(jì)劃）方法應(yīng)運(yùn)而生。

本文中，PFEP作為一種全面的邏輯思想，用來(lái)指導(dǎo)新建總裝線的廠內(nèi)物流規(guī)劃工作。此外，文中的案例描述了如何將PFEP思想從采購(gòu)擴(kuò)展到生產(chǎn)，基于PFEP的方法是如何支持廠內(nèi)物流的規(guī)劃的，包括倉(cāng)庫(kù)面積設(shè)計(jì)、物流設(shè)備選型及包裝選型。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)廠廠內(nèi)物流規(guī)劃范圍

本文所涉及案例描述的范圍包括廠內(nèi)物流的規(guī)劃，該廠主要生產(chǎn)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。主要方面包括：

（1）工廠廠內(nèi)所涉及的物料信息流和物料實(shí)物流的規(guī)劃。從流程矩陣中來(lái)看的話，廠內(nèi)物流包括收貨、發(fā)貨、倉(cāng)儲(chǔ)、揀貨、緩沖、操作和運(yùn)輸。并且描述所有物流相關(guān)流程以利于持續(xù)優(yōu)化。

（2）規(guī)劃設(shè)計(jì)如下相關(guān)區(qū)域：外協(xié)件倉(cāng)庫(kù)、沖壓件倉(cāng)庫(kù)、蓋體庫(kù)、收貨區(qū)、成品倉(cāng)庫(kù)和發(fā)貨區(qū)和其他物料倉(cāng)庫(kù)。

（3）由上線緩沖區(qū)到生產(chǎn)使用點(diǎn)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(shè)備設(shè)計(jì)和選型，上線運(yùn)輸設(shè)備選型和功能參數(shù)設(shè)計(jì)。

（4）次品和舊品的退庫(kù)模式。相關(guān)裝配線描述，標(biāo)識(shí)方式，及時(shí)將物料與其他物料分離并存儲(chǔ)到指定的倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)，并確定后續(xù)的解決流程（廢棄、重新加工、重新使用）。

（5）周轉(zhuǎn)容器具的收集和清洗/維護(hù)流程。定義線邊的庫(kù)存方式，空箱從線邊的回收模式，定義周轉(zhuǎn)箱的后續(xù)處理（直接再使用、清洗或者廢棄），定義空箱存儲(chǔ)的模式、清洗和廢棄模式，以及物流設(shè)備的功能參數(shù)規(guī)劃。

（6）定義物料搬運(yùn)和移動(dòng)設(shè)備，周轉(zhuǎn)包裝、貨架、叉車(chē)、RFID或條碼設(shè)備等。

2 規(guī)劃原則、方法與工具

在規(guī)劃發(fā)動(dòng)機(jī)廠廠內(nèi)物流時(shí)，要分析物料屬性：包括包裝、零部件分類(lèi)、訂貨量、前置時(shí)間、重量、尺寸、收貨方式、存儲(chǔ)模式及上線模式等。基于PFEP的物流規(guī)劃思想，采用了從工位到供應(yīng)商的逆向原則，集成了許多規(guī)劃工具。特別是在數(shù)據(jù)處理時(shí)，應(yīng)用了ABC-XYZ分析，以及運(yùn)輸強(qiáng)度分析或者稱為Sankey圖分析。并使用了物流流程建模工具來(lái)分析流程問(wèn)題，以及綜合開(kāi)發(fā)了一個(gè)規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)（Planning Databook，PDB）以便集中計(jì)算所有規(guī)劃相關(guān)的數(shù)據(jù)。

2.1 規(guī)劃原則

在規(guī)劃的過(guò)程中，采用倒推式規(guī)劃原則，即從零件的最終使用點(diǎn)工位出發(fā)往上游延伸到供應(yīng)商，工位所需要的零件從工位邊的物料緩沖區(qū)獲取，在工位邊的物料緩沖區(qū)的庫(kù)存水平降低到設(shè)定水平后，將根據(jù)拉動(dòng)原則從零件倉(cāng)庫(kù)內(nèi)叫料，零件倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的零件則經(jīng)過(guò)物料接受、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)從供應(yīng)商處獲得，如圖2所示。

2.2 規(guī)劃基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與前提對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)廠內(nèi)物流規(guī)劃來(lái)講，需要的規(guī)劃基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括生產(chǎn)節(jié)拍、工廠詳細(xì)布局圖、零件基礎(chǔ)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(hào)、工位所裝配的子組號(hào)，以及對(duì)于的子組號(hào)中所對(duì)應(yīng)的零件編號(hào)與臺(tái)套數(shù)量）等，同時(shí)在規(guī)劃之前要根據(jù)工廠的詳細(xì)布局圖以及供應(yīng)商的地理分布情況確定一些規(guī)劃的基礎(chǔ)前提，例如線邊庫(kù)存量的設(shè)置（本案例中為2小時(shí)）、從線邊到零部件倉(cāng)庫(kù)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(gè)零部件做計(jì)劃。PFEP是廠內(nèi)所有生產(chǎn)用零部件的一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。它包含了所有零部件的詳細(xì)信息，比如零部件圖號(hào)、零部件的使用地點(diǎn)、使用量、包裝型號(hào)、每個(gè)包裝內(nèi)的零部件數(shù)量、供應(yīng)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(mén)/工廠的功能，以及使用PFEP表的目的。但是，設(shè)計(jì)使用PFEP的初衷是幫助工廠內(nèi)相關(guān)信息可見(jiàn)。（Harris 2004）

2.3.2 PFEP的功能和基于PFEP的廠內(nèi)物流規(guī)劃。起先，PFEP只是作為一個(gè)信息分享的工具，后來(lái)才逐漸地將其作為廠內(nèi)物料流動(dòng)的一種控制工具。它是豐田汽車(chē)將廠內(nèi)所有物料信息串聯(lián)起來(lái)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(yīng)該分為長(zhǎng)寬高分別輸入）。（3）指定PFEP經(jīng)理并保證PFEP的準(zhǔn)確性和及時(shí)更新。（4）制定PFEP管理規(guī)則。（5）制定更新PFEP的體系：比如設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的更新需求表格。

事實(shí)上，PFEP本身并不創(chuàng)造價(jià)值，因?yàn)樗⒉恢苯訌目蛻舻慕嵌葎?chuàng)造價(jià)值。但是，這項(xiàng)細(xì)微的工作對(duì)整個(gè)總裝流程中的增值活動(dòng)具有十分重要的意義（Harris 2004）。PFEP本身不包含那些企業(yè)中不常使用的信息，但是它包含了與物料流動(dòng)相關(guān)的所有信息，這些信息能夠有效幫助我們?cè)\斷物流系統(tǒng)。也就是說(shuō)，PFEP是一種與供應(yīng)鏈相關(guān)的信息共享工具，并且能夠幫助提升總裝流程相關(guān)的供應(yīng)鏈內(nèi)部集成（Texier,2009）。

2.4 規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)（PDB）

PDB是我們自行開(kāi)發(fā)的，用于計(jì)算關(guān)鍵規(guī)劃數(shù)據(jù)的一種分析工具，其主要輸入來(lái)源于PFEP的基礎(chǔ)，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(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘工作，并輸出關(guān)鍵的規(guī)劃用數(shù)據(jù)。

這些數(shù)據(jù)包括：工位號(hào)、工位類(lèi)型、生產(chǎn)節(jié)拍、零部件圖號(hào)、臺(tái)套數(shù)、零部件描述、零部件尺寸、堆垛系數(shù)、零部件重量、線邊最大庫(kù)存量、看板收集時(shí)間間隔、裝載類(lèi)型、最大裝載高度和每日工作時(shí)間。

輸出包括：線邊規(guī)劃庫(kù)存水平、線邊包裝類(lèi)型、線邊包裝內(nèi)零部件數(shù)量及重量、線邊包裝數(shù)量、最大線邊包裝數(shù)量、每次上線數(shù)量、線邊存放形式、每小時(shí)運(yùn)輸量、運(yùn)輸設(shè)備類(lèi)型、供應(yīng)商包裝建議、標(biāo)準(zhǔn)裝載內(nèi)供應(yīng)商包裝數(shù)量、標(biāo)準(zhǔn)裝載數(shù)量和每日標(biāo)準(zhǔn)裝載需求量。

3 規(guī)劃結(jié)果

據(jù)上所述，針對(duì)每一個(gè)規(guī)劃要求都有一個(gè)相對(duì)應(yīng)的規(guī)劃結(jié)果，本節(jié)將介紹幾個(gè)主要規(guī)劃結(jié)果，比如零部件和工位數(shù)據(jù)庫(kù)、外購(gòu)件倉(cāng)庫(kù)布局及上線路徑。

3.1 每個(gè)零部件和工位對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)

每個(gè)零部件對(duì)應(yīng)的信息包括零部件屬性，比如包裝類(lèi)型、零部件類(lèi)別、批次訂單量、前置時(shí)間、重量、尺寸、收貨模式、存儲(chǔ)模式、配送上線模式等。下表是一張關(guān)于每個(gè)零部件信息數(shù)據(jù)庫(kù)的樣表。

每個(gè)工位對(duì)應(yīng)的信息包括工位屬性，比如生產(chǎn)線名稱、工位編號(hào)、線邊緩沖區(qū)編號(hào)、線邊流利架數(shù)量，以及用于總裝的零部件屬性，包括零部件圖號(hào)、叫料模式、零部件的上線信息。示例見(jiàn)表2。

表2 PFEP工位物料供應(yīng)表

3.2 倉(cāng)庫(kù)布局

我們?yōu)榘l(fā)動(dòng)機(jī)廠規(guī)劃了外購(gòu)件庫(kù)、半成品庫(kù)、成品箱蓋箱體庫(kù)、成品倉(cāng)庫(kù)以及其他物料倉(cāng)庫(kù)。倉(cāng)庫(kù)的規(guī)劃包括確定倉(cāng)庫(kù)類(lèi)型、存儲(chǔ)包裝形式、倉(cāng)庫(kù)物料吞吐頻率；隨后依不同功能定義倉(cāng)庫(kù)的各自面積。下面是關(guān)于外購(gòu)件倉(cāng)庫(kù)的一個(gè)示例。

外購(gòu)件庫(kù)見(jiàn)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(jù)不同功能，空間被劃分稱為功能區(qū)和機(jī)場(chǎng)。根據(jù)線報(bào)，并基于物料出入庫(kù)頻次，我們定義了三種不同形式的存儲(chǔ)模式：托盤(pán)貨架、流利式貨架和托盤(pán)地面堆垛。

3.3 上線路徑

上線指的是將物料按照生產(chǎn)需求從倉(cāng)儲(chǔ)點(diǎn)送至指定的工位。本文案例中，零部件存于不同的4個(gè)倉(cāng)庫(kù)之中，并要送往總裝線工位或者組裝工位。在規(guī)劃零部件上線路徑時(shí)，必須考慮如下因素：充分考慮運(yùn)輸設(shè)備的能力；考慮零部件來(lái)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(chǎn)系統(tǒng)策略：是否使用看板；路線規(guī)劃時(shí)必須考慮減少交叉；盡量增加單向行駛的路線。

根據(jù)上述的規(guī)劃原則，本文案例中規(guī)劃了11條上線路線。R1：從鑄件到制造線；R2：從外購(gòu)件庫(kù)到分裝線；R3：從外購(gòu)件庫(kù)到分裝線和氣缸蓋制造線；R4：從外購(gòu)件庫(kù)到氣缸體制造線；R5：氣缸蓋緩沖區(qū)到總裝線，以及外購(gòu)件庫(kù)到總裝線；R6：氣缸體緩沖區(qū)到總裝線，以及外購(gòu)件庫(kù)到總裝線；R7：外購(gòu)件庫(kù)到總裝線；R8：氣缸蓋緩沖區(qū)到總裝線，氣缸體緩沖區(qū)到總裝線，以及外購(gòu)件庫(kù)到總裝線；R9：外購(gòu)件庫(kù)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(jié)論

廠內(nèi)物流規(guī)劃是新建工廠規(guī)劃過(guò)程中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，隨著企業(yè)之間競(jìng)爭(zhēng)壓力的逐步增加，精益制造和拉動(dòng)式原則作為降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率和客戶滿意度的有效方法，越來(lái)越受到全球制造型企業(yè)，特別是裝配企業(yè)的重視。

在廠內(nèi)物流規(guī)劃的過(guò)程中，不僅物料流和信息流需要考慮，而且工廠的供應(yīng)商和客戶同樣需要考慮。經(jīng)過(guò)該發(fā)動(dòng)機(jī)廠近兩年的實(shí)際運(yùn)行證明，將PFEP方法應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)廠內(nèi)物流規(guī)劃的全過(guò)程中，以拉動(dòng)式原則，以零件需求的終點(diǎn)開(kāi)始一直延伸到發(fā)動(dòng)機(jī)廠的源頭，能夠更好地將精益制造思想和拉動(dòng)式原則成功應(yīng)用于在發(fā)動(dòng)機(jī)廠延伸到供應(yīng)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(wèi)兵1，楊廣君2WENG Wei-bing1,YANG Guang-jun2
（1.德國(guó)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(wèi)兵（1978-），男，江蘇泗陽(yáng)人，德國(guó)Fraunhofer物流研究院企業(yè)物流規(guī)劃部，助理研究員，研究方向：物流選址、企業(yè)物流規(guī)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(jí)咨詢師，研究方向：物流管理。