如何构建工厂物流系统

近代，工厂物流系统被视为“第二类生产”，越发受到人们的重视，不管风靡一时的丰田JIT生产哲学，还是精益化生产体系，以及大规模定制，都离不开一个强大的支撑体系，那便是工厂物流系统。  　　什么是工厂物流  　　工厂物流是从原材料采购开始，经过基本制造过程的加工和转移活动，最后形成一定使用价值的产成品，并将其运至成品库或用户。物料经历采购运进、入库验收、存放、工位转储、加工制造以及成品外运等一系列物流实体运送的流转过程。  　　什么是最重要的，库存、物流费用或服务？  　　毫无疑问，对于工厂物流系统来说最重要的首先是要降低库存。在现代的供应链思想中，库存是一种无奈的结果，它是由于管理者无法预测未来的需求变化，才不得已采用的应付外界变化的手段，是人们不和谐的工作沉淀――冗余与囤积。在现代的精益化生产体系中，库存更被认为“万恶之源”，高库存水平意味着高“海水面”，其影响远不止高流通资金的占压，过多的库存将生产过程的所有浪费都掩盖起来，引起更为严重的问题，企业在营运过程中很容易“触礁”。  　　为了降低库存，制造业的管理者和学者作了长期不懈的努力。二十世纪六十年代应用于局部生产过程的MRP系统产生，这种以计划主导、以零件为中心、以计算机管理为基础，根据产品需求量计算出零部件需求量的生产计划、组织和库存控制系统，比较有效地协调生产和采购工作的非均衡性，降低了企业库存。后来的ERP系统在库存方面的价值随着其资源概念的扩展而扩展，通过企业前端市场需求的管理，更为有效地控制了生产和库存浪费。但人们随即又发现仅靠企业级的管理软件来降低库存似乎已难以取得更进一步的效果，一些MRP、ERP管理逻辑外的因素成为了进一步降低库存的关键因素，例如，涉及物流系统中最关键的工厂布局、搬运系统、基本储运单元、物流组织方式等内容。对这些战术或技术支撑体系的改进又成为企业消除生产浪费、降低企业生产成本、保持敏捷反应能力等竞争优势的秘密武器，也即工厂物流系统构建和改进。因此，曾以消除过量生产浪费、等待时间浪费、运输浪费、库存浪费、过程浪费、动作浪费的JIT管理哲学随着丰田汽车在世界各地源远流传。  　　物流费用和服务水平当然是工厂物流系统重要的约束目标，尤其在职能型组织的企业中，费用指标和服务水准往往是设计工厂物流系统最为直接的标准，但不能忘记物流系统是对供应链库存或者综合成本负责的，那些看上去只是由一些货架、叉车、输送线、集装器具及软件构成的物流系统是企业的战略性资源，需要进行战略性投资。  　　幸好，我国一些顶级企业已认识到这一点，如汽车行业的通用汽车、东风汽车，家电行业的海尔，烟草行业的玉溪、红塔，等等。他们的工厂物流系统已经成为行业典范，并将使企业获得巨大的回报。  　　如何构建工厂物流系统  　　1.做好初设  　　物流系统设计是在企业总体战略之下，满足投资和收益要求，应用现代工业工程中的系统定量分析法，对生产全过程的物流体系作出规划，配置优化的基础设施，确定管理模式，保证企业物流的系统性、合理性。  　　设计的范围包括厂址选择、总平面布局、车间布置、交通体系、收货体系、仓储体系、供应与配送体系、事务信息管理体系、作业调度体系、物料和成品库存控制体系以及现场监控体系。按照设计阶段，分为可行性研究、初步设计、施工设计三个阶段。其中初步设计阶段是重中之重，一般遵循下面的设计程序。(见图1)  　　当然，规划程序只能提供一种系统规划思路，接下来碰到的还是一个一个实实在在的问题，比如如何设计总平面布局、设计仓储系统和搬运系统，甚至包括寻找合适的规划工具、设备规格选型，等等。就一些细节问题或者子系统，我们有些具体的建议。  　　2．把握细部设计点  　　①工厂选址  　　工厂选址合理化是工厂物流系统合理化的起点，如何在有效市场需求的范围内对工厂进行地理上的定位是企业决策者真正面对的问题。长期以来形成了诸多工厂选址决策模型，包括利润模式、积点评定法(Point-Rating　Method)、决策树(Decision-Trees　Method)、线性规划法(Linear　Programming)等，为工厂经理们长期所依赖。工厂区位选择是综合经济学问题，从某种程度上来说，已经超过工厂物流的范围，比如目的地的基础设施条件、工业化程度、劳动力问题、税收规定及法律环境。仅就物流因素来讲工厂选址，线性规划法是一个不错的选择，其依据运输成本和缺陷服务成本(主要为延迟和断货)，计算原材料到工厂、工厂到顾客的运量运费缺陷服务成本，通过多变量迭代计算选择成本最低点的工厂位置。求解方法是建立数学规划模型，然后计算出结果。目前许多国外公司借助现成的套装软件来协助规划工厂选址问题。  　　更多的时候，决策者很难收集到各种运输成本和服务缺陷成本的数据，并将其量化。在有效的时间内，定性地评判多个约束条件也不失为一种次优选择。在进行评判时，可倾向于拥有下列条件的区位：  　　――大件、易耗原材料的生产地；  　　――主部件供应商的集聚地，低于2公里的分布范围，有利于看板系统导入；  　　――靠近高速公路、铁路和港口的交通枢纽地；  　　――平坦地势，有利于零部件的协作生产；  　　――有良好的3PL供应商，包括运送服务、集装器具租赁等。  　　②工厂及车间布局  　　工厂平面布局是在厂址和工厂组成确定之后，进一步确定企业的各个部分，包括基本生产车间、辅助生产车间、仓库、办公设施、服务部门等，确定平面和立面的位置，并相应地设定物料流程、运输方式和运输线路。20世纪，许多工厂厂长们都面临着同样的一个挑战，在最小化的物流费用情况下迅速有效地提出车间及其设施的布置方案。AutoCAD和　Factory　Flow等软件被大量地应用来显示物流线路和成本，进而对工厂布置方案和搬运系统进行定量评价。到目前为止，这两个规划软件仍然为规划物流系统的重要工具。Factory　Flow利用AutoCAD的初步布置图、零部件加工线路(零件名称、起止地点、搬运数量)、物流搬运系统特征(固定成本和可变成本、装卸次数与搬运数量)，将设备图、生产物流路径及物料管理数据集成，从而生成有关流程，拥塞和安全的图表。在其中建立一个新的针对车间及某种工厂生产与物流活动的各种布置方案的评估与改进，并通过数字化报告和可视化图形输出，最大程度地优化物流搬运距离，保护敏感的操作及以减少危险。此外，产品制造工程师用它评估、比较各种设计中速度和可靠性的关系。  　　传统的工厂包括生产区(部件生产车间、外协配套件车间、总装车间)、辅助生产区(叉车车间、综合库、耗材库、模具车间、监测站、设备维修车间等)、动力区(高压站、变配电站、制冷站、水泵房/油泵房)、仓库区(采购件仓库、加工件仓库、成品仓库)，车间布置一般采用较为典型的联合车间，根据工艺流程组成车间群，通过联廊、输送线等形成顺畅封闭循环。经验表明厂区内大件物资供应，不管是加工间到装备间，还是仓库到车间，距离最好不要超过1公里，厂区车辆行驶速度一般不超过15公里／小时，这样能够保证最低包括两头装卸在内10分钟的零库存反应能力。  　　传统车间内设备布置方式是采用“机群式”布置方式，即把功能相同的机器设备集中布置在一起，如车床群、铣床群、磨床群、钻床群等：这种设备布置方式的最大缺陷是，零件制品的流经路线长、流动速度慢、在制品量多、用人多，而且不便于小批量运输。丰田公司改变了这种传统的设备布置方式，采用了“U”型单元式布置方式，即按零件的加工工艺要求，把功能不同的机器设备集中布置在一起组成―个一个小的加上单元。这种设备布置方式可以简化物流路线，加快物流速度，减少工序之间不必要的在制品储量，减少运输成本，  　　显然，合理布置设备，特别是U型单元连结而成的“组合U型牛产线”，可以大大简化运输作业，使得单位时间内零件制品运输次数增加，但运输费用并不增加或增加很少，为小批量频繁运输和单件生产、单件传送提供了基础。  　　②搬运系统设计  　　各项移动分析是构建有效搬运系统的基础，分析搬运的速度、批量和形式，据此确定搬运功能，例如，搬运方式的连续搬运、间歇搬运、往返搬运；路径方向是水平、倾斜、垂直还是二维方向；其他搬运要求，如合流分流、定位停止、高速搬运、积放。同时还要考虑搬运的对象和环境，成形、粉体、烘干环境和清洗环境，等等。最后才确定搬运的方式、设备组合、规格数量。其中搬运的速度需求主要是根据生产节拍来计算，生产节拍的计算比较复杂，除了考虑传统上的各条线换产节拍，还要考虑最低库存下的供应能力节拍。在距离1公里左右的车间之间的生产供应，搬运形式和速度的选择对供应能力节拍的影响几乎为零，一个周期中大部分的时间被两头的信息处理、检验和出入装卸所占去，这样就形成了一个毫无弹性的供应能力节拍。因此在现代化车间内，工厂与车间专用件仓库往往是一体化的，这样行利于缩短响应周期，实现柔性化搬运，降低工位库存。  　　遵循一般的搬运系统设计原理，搬运做到无浪费、均衡性、准时化，缩短提前期，减少过多的在制品和成品库存，搬运应注意以下问题：  　　――在加工、组装、检测工序中输入和输出的同步性、均匀性  　　――取消一切不增值的活动  　　――避开平面交叉的搬运活动  　　――重视时间管理，搬运高速化  　　――运输线路直线化  　　――合并或取消移动和搬运工序  　　――用机械化代替人力搬运  　　――发展立体化“三层”搬运  　　――发展活性较高的工位器具，搬运和暂存通用化  　　――车间外搬运，发展联廊输送  　　――1公里以内的车间外搬运，发展卡车和拖车组合的柔性搬运系统  　　④仓储系统设计  　　我们把工厂物流体系中的仓储系统分为车间外围仓库、车间内仓库，外围仓库主要用于存放非本地化库存或大件通用件，一般生产企业的经验值是500公里以外供应的物料需要设置外围仓库。车间内仓库及工位仓储器具被看作直接的生产性装备，属于5M范畴，用于存放小件物资，与生产线有非常紧密的联系。为降低建设投资、提高工位现场整洁度，采用分离式仓库。本阶段仓库系统的设计过程与一般仓库设计过程基本类似，根据产品―产量分析(P―Q)，分析物料物品特性(外形、尺寸、重量、形态等)、基于时间分布出入库频率，及配送工位位置，确定基本的储运单元、基本周转量，然后设计土建、机械、结构、控制、软件及消防照明等细节单元。现代的生产物流系统往往采用适合多种仓储单元的仓储载体，如托盘货架、流力货架、封闭式货架、集层架，满足批量存放、小件拣选、密封保管、柔性堆放等综合要求，采用高速、智能拣选设备，推行颜色管理、看板拉动管理，等等。  　　随着外围市场需求的变化，外围仓库和车间仓库在供应链中的地位越来越重要，其功能和作用远远超出了传统的仓储职能，一个好的仓储系统更体现在对物料的组织和库存管理之上，将功能延伸到外围补料拉动，收货阶段的批次、容差控制，基于时间分布的物料计划下的库存控制，以及JIT拉动配送的实施和监控。海尔集团合肥空调生产备件仓库系统就具有上述功能。通过采用RF（Radio Frequency，无线射频）技术，该系统能够实现现场收货批次管理，限制超采购计划的物料入库，根据最近三天的生产计划推出原材料库存报告。其更为先进之处在于能够通过条码技术，实现单台成品或一个批次的下线拉动，倒冲工位库存，通过RF技术实时驱动前端的叉车司机的下架和配送，并对配送结果实时反馈。这样就能够将一个生产订单分批次控制，如果生产计划中途调整，物料供应有更为快捷的反应能力。  　　还有，对于如何设计物料组织体系、控制库存，进行作业时序分析，以及设备选型等问题，在此不多作阐述。因为这很难通过一篇文章介绍得清楚。  　　还应注意什么问题  　　设计没有永恒不变的逻辑，一篇文章、一套程序只能为你提供暂时的参考，剩下的事还得根据企业具体现状来进行。但有些建议在目前来说是比较中肯的：  　　一、构建工厂物流系统是战略性投资，需要站在战略性高度审视，看似过度的投资其实在不知不觉问给你高效回报，看似壮观精巧的系统却可能是个摆设，这就看你对自己的短板或核心竞争力的定位与实际有无偏差。  　　二、注意基础的标准化工作。许多高端配置的工厂物流系统却在低效运行，其教训就是标准化程度不高，不要以为用纸箱、木板或低质量的器具比那些标准化托盘、周转器具能省出多少钱来。  　　三、重视前期分析。以前工厂物流系统构建中，工厂经理们的目光更多地停留在地皮地价、土建、设施设备上，往往忽略了产品长期的需求总量的把握、变动的趋势、产品及原料的物流模数、作业特征、以及解决需求变动的软性技术支撑体系。  四、当碰到棘手的细节问题时，了解一下行业领袖如何解决这一问题的，然后通过模仿，用更少的钱把它做到。 

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