文/凌斌濤

基于SHA的在制品庫存控制

文/凌斌濤

本文通過對(duì)在制品庫存產(chǎn)生原因的研究，運(yùn)用物料搬運(yùn)系統(tǒng)分析SHA對(duì)搬運(yùn)系統(tǒng)各要素進(jìn)行分析，對(duì)搬運(yùn)線路、搬運(yùn)單元、搬運(yùn)設(shè)備作出規(guī)劃，改進(jìn)搬運(yùn)方法，采用直接型和渠道型相結(jié)合的搬運(yùn)線路系統(tǒng)方案，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)物流順暢流動(dòng)。在保障生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，減少工序間庫存，降低了企業(yè)在制品庫存，增加企業(yè)效益。

SHA；在制品庫存；搬運(yùn)線路系統(tǒng)；生產(chǎn)物流

1.引言

在制品庫存貫穿于企業(yè)生產(chǎn)的全過程，在制品庫存控制是生產(chǎn)物流最重要的工作之一。企業(yè)在制品庫存的有效控制能夠提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)，使企業(yè)運(yùn)行良性循環(huán)。在制品庫存過多會(huì)導(dǎo)致庫存積壓嚴(yán)重，生產(chǎn)管理混亂，資金周轉(zhuǎn)不靈，使企業(yè)陷入困境。因此把在制品庫存控制在合理的范圍內(nèi)，是制造企業(yè)的一項(xiàng)重要任務(wù)。

物料搬運(yùn)系統(tǒng)分析（SHA，System Hand lingAnalysis）是控制在制品庫存的有效方法之一[1]。SHA通過對(duì)搬運(yùn)系統(tǒng)各要素的分析，對(duì)搬運(yùn)線路、搬運(yùn)單元、搬運(yùn)設(shè)備作出規(guī)劃，改進(jìn)搬運(yùn)方法，在保障生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，減少工序間庫存，極大降低了企業(yè)在制品庫存，增加企業(yè)效益。

2.在制品庫存分析

2.1 在制品庫存概念

在制品是指從原材料投入到最后制造成為產(chǎn)成品的生產(chǎn)過程中，各個(gè)環(huán)節(jié)的零部件和半成品，在制品庫存是指所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的庫存[2]，可分為車間內(nèi)在制品庫存和車間間在制品庫存兩大類。其中車間內(nèi)在制品庫存包括：工藝占用庫存、搬運(yùn)占用庫存、安全庫存三種。

工藝占用庫存指正在被加工的庫存，也稱為工序內(nèi)庫存。搬運(yùn)占用庫存指處于搬運(yùn)裝卸狀態(tài)的庫存，它取決于搬運(yùn)方式、搬運(yùn)線路、搬運(yùn)批量、搬運(yùn)周期等因素。安全庫存是指為防止上道工序生產(chǎn)或搬運(yùn)遲滯影響生產(chǎn)而設(shè)置的庫存。后二者為工序間庫存[3]。研究發(fā)現(xiàn)，在大多數(shù)工廠中，36%的在制品庫存處于等候加工狀態(tài)，27%處于等待搬運(yùn)狀態(tài)，4%處于搬運(yùn)裝卸狀態(tài)中，只有24%真正處于加工過程中。

2.2 在制品庫存對(duì)企業(yè)的影響

在制品庫存貫穿于企業(yè)生產(chǎn)的始終，是保障連續(xù)生產(chǎn)的必要儲(chǔ)備。但在制品庫存過多會(huì)導(dǎo)致很多問題，使企業(yè)進(jìn)入困境，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

首先，在制品庫存過多會(huì)影響企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量。由于生產(chǎn)環(huán)節(jié)中有大量的在制品堆積，物料加工環(huán)節(jié)多時(shí)間長(zhǎng)，到產(chǎn)品加工完畢發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量問題時(shí)，產(chǎn)生質(zhì)量問題的那道工序早已轉(zhuǎn)向加工其他物料，產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因就很難查出。其次，在制品庫存過多會(huì)影響企業(yè)生產(chǎn)的柔性和產(chǎn)品更新。大量的在制品庫存積壓，勢(shì)必會(huì)使產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的改進(jìn)和創(chuàng)新實(shí)施的周期大為延長(zhǎng)，快速反應(yīng)能力缺乏。第三，在制品庫存過多會(huì)導(dǎo)致企業(yè)成本增加、資金周轉(zhuǎn)困難。在制品庫存具備物流成本隱含性的典型特征，在制品過多會(huì)占用企業(yè)大量資源，增加制造成本，生產(chǎn)管理混亂，資金周轉(zhuǎn)不靈。因此把在制品庫存控制在合理的范圍內(nèi)，是每一個(gè)制造企業(yè)的重要任務(wù)。

2.3 在制品庫存分析

各企業(yè)由于產(chǎn)品特征和生產(chǎn)工藝流程的差別，在制品庫存表現(xiàn)出不同形式。本文以某機(jī)械公司S車間零部件M加工流程為例，分析生產(chǎn)過程中在制品庫存存在情況和產(chǎn)生的原因。

S車間主要生產(chǎn)零部件M，由2個(gè)原材料倉庫、5個(gè)加工位和一個(gè)檢測(cè)工位組成，零部件M由甲、乙、丙三種物料分別經(jīng)過多次加工組裝而成，日原材料投料量500套，半成品日產(chǎn)量500件。M零部件加工工藝流程如圖1所示。

表1 S車間搬運(yùn)系統(tǒng)方案匯總簡(jiǎn)表

圖1 M零部件加工工藝流程圖

為方便計(jì)算，本文不考慮各物料的重量、體積和形狀，搬運(yùn)物流量以物料件數(shù)計(jì)算，加工后的物流量以加工前的物料件數(shù)合計(jì)計(jì)算。物料加工結(jié)束后在堆料區(qū)暫存，每半小時(shí)用叉車或平板車搬運(yùn)至下一工序的備料區(qū)，一次裝載1個(gè)托盤，每托盤平均裝載30件，搬運(yùn)占用庫存為30件。為防上道工序生產(chǎn)或搬運(yùn)遲滯，下道工序備料區(qū)一般設(shè)有10件的安全庫存，綜合計(jì)算可知每種零件平均工序間在制品庫存為40件。S車間搬運(yùn)系統(tǒng)方案如表1所示。

如上表所述，S車間甲、乙、丙三種物料的工序間庫存分別為200件、160件、120件，僅一個(gè)車間內(nèi)的零部件的幾道加工工序，工序間在制品庫存達(dá)到日投料量500件的40%、32%、24%。零部件需加工的工序越多，工序間庫存越多，在制品庫存具有明顯的乘法效應(yīng)。一個(gè)成品從零部件的加工、組裝、調(diào)試、出廠要經(jīng)過幾十個(gè)甚至幾百個(gè)工序、經(jīng)過若干個(gè)車間的加工才能完成，再加上車間之間在制品占用量，在漫長(zhǎng)的加工工藝鏈中沉淀的在制品庫存將是一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)，會(huì)達(dá)到物料日投料量的幾倍、十幾倍，占用的企業(yè)資源是巨大的，大大影響了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

3.基于SHA的在制品庫存控制方案

3.1 SHA理論概述

3.1.1 SHA方法

生產(chǎn)物流的一個(gè)重要特征就是物料的搬運(yùn)裝卸。物料搬運(yùn)包括物料的移動(dòng)、運(yùn)輸或重新安放，是一個(gè)包括設(shè)備、容器、物料和人員組成的搬運(yùn)系統(tǒng)。物料搬運(yùn)系統(tǒng)分析（SHA）就是對(duì)搬運(yùn)系統(tǒng)的分析。

SHA方法分為四個(gè)分析階段，即外部銜接、總體搬運(yùn)方案、詳細(xì)搬運(yùn)方案和實(shí)施和施工安裝和生產(chǎn)運(yùn)行。其中，詳細(xì)搬運(yùn)方案和實(shí)施與在制品工序間庫存緊密相關(guān)，詳細(xì)搬運(yùn)方案和實(shí)施包括：詳細(xì)搬運(yùn)方案與詳細(xì)布置設(shè)計(jì)，確定各工位之間的移動(dòng)系統(tǒng)、設(shè)備和容器，以及對(duì)每項(xiàng)移動(dòng)的分析，完成詳細(xì)的物料搬運(yùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

SHA方法的分析對(duì)象包括P、Q、R、S、T，即產(chǎn)品（Product）、產(chǎn)量（Quantity）、工藝過程（Route）、輔助服務(wù)部門（Service）、時(shí)間安排（Tim e）。綜合分析物料的物理特性、數(shù)量、時(shí)間安排及特殊管理要求等，結(jié)合生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)，確定各種物料在移動(dòng)線路上從起點(diǎn)到終點(diǎn)的移動(dòng)強(qiáng)度及性質(zhì)，選擇物料搬運(yùn)方法、搬運(yùn)設(shè)備、運(yùn)輸單元或容器進(jìn)行綜合匯總，形成初步搬運(yùn)規(guī)劃，并經(jīng)過評(píng)價(jià)、修正得到最終選定的物料搬運(yùn)方案。

3.1.2 搬運(yùn)線路系統(tǒng)

物料搬運(yùn)線路系統(tǒng)，就是把各項(xiàng)物料移動(dòng)結(jié)合在一起的總的方式。在SHA中，把制定物料搬運(yùn)方法叫做系統(tǒng)化方案匯總，即：確定系統(tǒng)（搬運(yùn)的線路系統(tǒng)），確定設(shè)備（裝卸或運(yùn)輸設(shè)備）及確定運(yùn)輸單元（單件、單元運(yùn)輸件、容器、托盤等）。物料搬運(yùn)線路系統(tǒng)多分為以下幾種類別：

（1）直接型線路系統(tǒng)，各種物料能各自從起點(diǎn)移動(dòng)到終點(diǎn)的稱為直接型線路系統(tǒng)（D），一般來說，當(dāng)物流量大，距離短或距離中等時(shí)，一般采用直接型搬運(yùn)線路系統(tǒng)；

（2）間接型線路系統(tǒng)，是指把若干個(gè)搬運(yùn)活動(dòng)組合在一起，在相同的線路上用同樣的設(shè)備，把物料從一個(gè)區(qū)域移到其他區(qū)域?？杉?xì)分為渠道型（K）和中心型（G）兩種方式。對(duì)于渠道型搬運(yùn)線路系統(tǒng)來說，物料在預(yù)定線路上移動(dòng)，來自不同地點(diǎn)的其他物料一起運(yùn)到同一方向的相同或不同終點(diǎn)。當(dāng)物流量為中等或少量，而距離為中等或較長(zhǎng)時(shí)，采用渠道型搬運(yùn)線路系統(tǒng)是經(jīng)濟(jì)的。對(duì)于中心型物料搬運(yùn)線路系統(tǒng)來說，各種物料從起點(diǎn)集中到一個(gè)中心分揀處，然后再分發(fā)運(yùn)往各自終點(diǎn)。物流量小而距離中等或較遠(yuǎn)時(shí)，這種形式是合適的[4]。

3.2 基于SHA的在制品庫存控制方案

3.2.1 確定搬運(yùn)線路系統(tǒng)

S車間共有8條搬運(yùn)線路，物流量大小不一，根據(jù)SHA分析情況，搬運(yùn)線路系統(tǒng)采用直接型和渠道型相結(jié)合的方案。

以物流量較大的1~3、3~4、7~8等搬運(yùn)線路為主體，建立順序連接5個(gè)工位1、3、4、7、8的直接型搬運(yùn)線路系統(tǒng)，采用傳送帶傳輸物料的流水線生產(chǎn)。另外建立一個(gè)渠道型間接搬運(yùn)線路系統(tǒng)，順序連接工位2、6、4、5、7，形成一條搬運(yùn)渠道，滿足物流量較小的搬運(yùn)路徑需求。S車間搬運(yùn)線路系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖2所示。

表2 優(yōu)化后的S車間搬運(yùn)系統(tǒng)方案匯總簡(jiǎn)表

圖2 S車間搬運(yùn)線路系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

3.2.2 搬運(yùn)線路系統(tǒng)優(yōu)化方案

某機(jī)械公司S車間零部件M加工流程的搬運(yùn)系統(tǒng)由兩條搬運(yùn)線路組成，一條直接型搬運(yùn)線路系統(tǒng)，采用傳送帶傳送物料的流水線生產(chǎn)，搬運(yùn)單位為單件，運(yùn)送搬運(yùn)路線1~3、3~4、4~7、7~8的物料搬運(yùn)，實(shí)現(xiàn)主要物料的持續(xù)流動(dòng)。為保證生產(chǎn)穩(wěn)定、調(diào)節(jié)相鄰工序生產(chǎn)水平和節(jié)奏，流水線工序間保持3~5件待加工部件（平均以4件計(jì)算）。

另一條渠道型搬運(yùn)線路系統(tǒng)，采用平板車（或叉車）搬運(yùn)，搬運(yùn)單位為托盤，平板車8~10分鐘沿渠道運(yùn)行一個(gè)周期，解決搬運(yùn)路線2~6、6~7、4~5、5~7的物料搬運(yùn)。各工位具體作業(yè)為：工位2（裝）、工位6（卸、裝）、工位4（裝）、工位5（卸、裝）、工位7（卸），以上各工位備料區(qū)設(shè)2件安全庫存。優(yōu)化后搬運(yùn)系統(tǒng)方案見表2，優(yōu)化后S車間甲、乙、丙三種物料的工序間庫存分別下降為36件、16件、28件。

3.3 優(yōu)化方案評(píng)價(jià)

通過對(duì)S車間的SHA分析，優(yōu)化搬運(yùn)線路系統(tǒng)，建立直接型和渠道型相結(jié)合的搬運(yùn)線路系統(tǒng)，加速物料搬運(yùn)速度，大大減少了工序間庫存和安全庫存。搬運(yùn)系統(tǒng)優(yōu)化后，三種零部件的在制品工序間庫存分別從200件、160件、120件下降到36件、16件、28件，分別降低82%、90%、76.7%。工序間在制品庫存與日投料量的比例，也分別從40%、32%、24%下降到7.2%、3.2%、5.6%。

搬運(yùn)系統(tǒng)優(yōu)化后實(shí)現(xiàn)了物料流動(dòng)順暢，保障了作業(yè)需求，減少了在制品工序間庫存，提高了原材料周轉(zhuǎn)效率，大大降低了企業(yè)資源占用，增加了企業(yè)現(xiàn)金流，降低了市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)，有利于產(chǎn)品質(zhì)量管理和柔性生產(chǎn)，為企業(yè)減負(fù)增效。

4.結(jié)語

SHA通過對(duì)搬運(yùn)系統(tǒng)各要素的分析，對(duì)搬運(yùn)線路、搬運(yùn)單元、搬運(yùn)設(shè)備作出規(guī)劃，改進(jìn)搬運(yùn)方法，在保障生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，減少工序間庫存，極大降低了企業(yè)在制品庫存，在生產(chǎn)物流中控制成本，增加企業(yè)效益，是控制在制品庫存有效方法之一。改善在制品庫存的方法很多，如TOC（瓶頸理論）、JIT（準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)）、SLP（系統(tǒng)布局設(shè)計(jì)）等。在實(shí)際工作中要根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品特點(diǎn)，進(jìn)行工廠物流分析，采用一種或幾種行之有效的方法。

[1]方慶琯，現(xiàn)代物流設(shè)施與規(guī)劃[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009：88~102

[2]董志，生產(chǎn)物流系統(tǒng)在制品庫存動(dòng)態(tài)控制模型的建立[J]，蘇州市職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010（04）：40~41

[3]孫丹丹，生產(chǎn)線中在制品庫存數(shù)量的改善——以A公司為例[J]，經(jīng)營與管理，2012（07）：93~94

[4]章勇，管子加工車間物料搬運(yùn)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]，新技術(shù)新工藝，2013（04）：17~19

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