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研究观点  Research viewpoint

汽车行业采购物流均衡化

[发布时间:2015-07-07 16:29 |浏览次数:次]
均衡化是准时化的基础。准时化不仅可以用在生产环节,还可以用在物流环节。同样地,均衡化不仅可以体现为均衡生产,还可以体现为均衡物流。
    汽车行业,均衡物流主要体现在采购物流方面。采购物流的均衡化体现在采购过程的各个方面:整车厂采购订单均衡化、供应商生产安排均衡化、整车厂要货指令均衡化、供应商处装车安排均衡化、车辆安排均衡化、整车厂处运输车辆入厂均衡化、车辆卸货均衡化、暂存均衡化等。
    通过在这些方面的均衡化,能够使得供应商生产能力、运输效能、仓库接收等方面效能最大化,还可以降低供应商库存和整车厂库存。

    采购订单

    整车厂向供应商发出订单后,供应商有多种满足方式,一种是按订单装车供货;另一种是按订单生产或按订单装配,然后装车供货。
    对于第二种方式,整车厂有时会分两次分别发出供应商生产指令和供货指令。生产指令用于指导供应商生产,供货指令用于指导供应商装车供货。在这种情况下,生产指令一般要比供货指令频次更密。生产指令的频次由订单分割决定。
    通过订单分割,使得供应商能够最大限度地缩小生产批量和库存,如果订单发生变化,积压库存也不会太多,以此实现供应商生产的准时化。
    在进行订单分割的时候,要遵循一个非常重要的准则:均衡化准则。如果供应商为整车厂提供20种零部件,尽量在一个细分订单里包含所有这20种,而不是分批供应不同种类的零部件。这样可以实现供应商生产的均衡化。
    那么如何实现均衡化采购呢?
    第一、确定每天中每个供应商的采购总量
    每个供应商每天的采购总量要均衡化,这样,供应商每天的资源投入就会均衡,便于组织生产。
    为了实现采购订单的均衡化,整车厂每天的车辆组装顺序也要均衡化,确保采购订单分割后物流量的均匀。 
    第二、针对每个供应商进行订单分割
    以丰田为例,不同的采购数量,每天的订单分割结果不相同。
    采购数量小的供应商每天收到一个订单;采购数量大的供应商每天最多会收到32个订单,按一天16小时工作时间计算,每个订单是半小时的生产量。
    用计算公式来表示就是:
    每天订单数=0.5*2n。 n为整数,1≤n≤6。
    分割订单的数量与采购数量有关,具体是怎么确定的呢?
    在丰田公司,订单细分的主要参考标准是要采购的零部件(容器)的体积,按体积划分的主要原因是为了零部件配载运输。在丰田,一般是1个订单=1立方米,具体来讲是这样的:

订单数量 1 2 4 8 16 32
零部件体积 小于1立方米 1—2立方米  2—4立方米 4—8立方米 8—16立方米 大于16立方米

     比如:供应商“甲”向丰田提供20种零部件,这20种零部件每天需求量的体积大约10立方米。按照上面的表单,10立方米介于8立方米和16立方米之间,所以,这个供应商每天的订单要分割成16个,这样就是每个订单用1小时完成。
    每个订单的体积都要一致,大约是:10/16=0.6立方米。
    同时,按照均衡采购的原则,每个订单都要有这20种零部件。用这20种零部件填充0.6立方米的体积,所以,容器要进行专门设计。
    供应商“乙”向丰田提供3种零部件,这3种零部件每天需求量的体积大约3立方米,按照上面的表单,供应商乙每天的订单要分割成4个订单。
    同样地,按照均衡采购的原则,每个分割后的订单都要有这三种零部件。 
    第三、整车厂下达生产指令
   
 以前在整车厂与供应商之间网络互连不发达的时候,整车厂一般每天向供应商发一次生产指令(顺序计划)。但随着电脑网络的速度、稳定性的增强,整车厂与供应商之间的指令传递也变得越来越频繁。
    比如:现在丰田整车厂每天向他的供应商之一爱信精机每天传递16次顺序计划(分割后的订单),每半小时一次。收到分割后的生产订单后4小时之内,这批货就会被迅速生产出来并被送到丰田整车厂。 
    第四、供应商按照生产指令进行准时化生产或组装
    整车厂按照均衡原则下达生产指令(分割订单)后,供应商就按照这种均衡需求来组织生产或组装。有了这种均衡需求作保障,供应商就可以比较容易地进行准时化生产。
    汽车零部件供应商准时化生产一般有两种方式可供选择:后补充拉动或顺序拉动。
    订单量比较小或体积比较大的零部件采用顺序拉动方式。采用顺序拉动方式时,要将分割后的订单排成顺序计划,然后将此顺序计划进行分解,下达到上游生产工序和物料拣选搬运部门。这样,产品生产就像一列火车一样,从始发站(最上游工序)开始,按照火车时间表(顺序计划表)在沿途各站(工作站)停顿,旅客(物料)在沿途各站准时上车(被加工、装配)。顺序生产方式对作业时间、生产质量以及信息传递及时性等要求很高,一旦在某一工序出现意外,由于没有安全缓冲,所以,整个生产过程可能陷于停顿。就像火车如果在某一处出现问题,后面各站都会晚点,如果是单轨铁路的话,整个铁路调度都会变得更加复杂。
    所以,对于订单量比较大的零部件,一般采用有超市的后补充拉动。后补充拉动是大家最熟悉的拉动方式,在无法连续流动的工序之间设立物料超市,通过看板等方式传递指令,通过对超市库存进行补充,进行拉动生产和拉动补料。
    经过后补充拉动或顺序拉动的生产之后,产品生产出来,这是就要按照整车厂的要货指令进行装车运输。
   
     采购运输

     由于整车厂下达的生产指令(分割后的订单)是均衡化的,所以随后的要货指令的均衡化比较容易实现。
    取货的均衡化主要体现在取货时间间隔的均衡化、每次取货数量的均衡化和每次取货品种的均衡化。
    每次取货数量的均衡化是为了让运输车辆配载方式固定化。如果每次装车数量不一致,那就需要每次装车都要重新进行一次配载规划,不容易实现配载最优化,也不利于物料装箱标准化。
    每次取货品种的均衡化是为了整车厂品种均衡化,也为了供应商的各个品种的零部件都均衡化生产,不至于各种零部件的生产量忽高忽低。
    每次取货间隔的均衡化是与每次取货数量均衡化相对应,如果不能做到固定化、均衡化,那么供应商的成品(对整车厂而言是零部件)库存量就会忽高忽低。理想状态下就是定时又定量的取货方式。
    但是,如果出现意外,无法做到定时又定量呢?是以定量为主还是以定时为主呢?
    这取决于整车厂与零部件供应商的距离以及入厂物流(采购物流)的形式。
    如果整车厂与零部件供应商距离较近,采用入厂直接上线(顺引)方式的话,那么一般采用定量不定时的方式。定量不定时的运输方式有利于装载,因为需要直接上生产线,所以,容器、料架、料盒等需要固定。定量不定时符合取货数量均衡化。
    如果整车厂与零部件供应商距离较远,采用直接供货或巡回混载等方式将零部件运到工厂仓库的话,那么一般采用定时不定量的方式。定时不定量的方式尽管车辆装载效果差,但有利于运输安排,是班车模式。定时不定量符合取货间隔均衡化。
    如果整车厂出现生产意外,造成需求延迟,在“定量不定时”原则下,会延迟发车;但在“定时不定量”原则下,则不会延迟发车,但装载数量会减少。 
    现在,整车厂出现大规模意外的情况比较少,所以,大多数情况下,取货能做到定时又定量,既符合取货间隔均衡化,又符合取货数量均衡化。
    那么如何实现采购运输(取货)的各方面均衡化呢? 
    第一、确定每天采购运输总量

    这个总量一半与整车厂每天给供应商下达的生产计划总量一致,但有些情况下会有几个小时的滞后。 
    第二、确定运输(装载)次数,确定每车装载量,实现多频次运输安排
    进行大批量运输可以减少运输成本,但会增加整车厂和供应商的库存成本,所以为了实现准时化采购运输,就要减少运输批量,进行多频次运输。
    那么,如何确定取货频次和取货批量呢?与每次取货数量以及车辆容积等有关。
    每次运输的量不一定是1个订单的量,可能是多个订单的量;反过来则不然,一个订单的量一般不会分多次运输。
    比如:供应商“甲”订单数是16个,如果每天取货4次,则每次取货为4个订单的货量。4个订单的体积大约为2.5立方米。
    供应商“乙”订单数4个,如果每天取货2次,则每次取货为2个订单的货量。2个订单的体积大约为1.5立方米。
    但是,这两个供应商每次物料的体积都装不满一辆车(一辆飞翼车的长度一般为8米或12米),那就采用巡回混载方式,在甲乙等多个供应商转一圈,用一辆车装载这些物料,然后送到整车厂。这样既能做到多频次运输,又能做到满载运输。实现整个供应链上运输成本和库存成本的整体优化。 
    第三、进行均衡化运输
    如果说多频次运输是为了实现整车厂和供应商的库存控制的话,那么,均衡化运输则能够减少装卸作业人员等资源投入,并且有利于供应商控制库存与出货。
    实现每次装卸数量均衡化,那么每次装卸人员的数量就可以相同。如果装卸数量差别非常大,那么装卸数量多的时候就需要从别处调集人员来帮忙,造成装卸质量、装卸效率低,还打乱了整体的人员部署。如果只使用少量人员、不调集其他人员,那么装卸时间就会变长,造成装卸时间的不稳定,对运输车辆使用效率造成不良影响。
    实现每次取货时间间隔均衡化,便于供应商进行拉动生产和出货准备。如果取货间隔不均衡,要进行拉动生产,限定最高库存,那么,会导致生产时紧时松;如果不进行拉动生产,那么,库存量会忽高忽低,就会影响库存控制,还可能会增大货架、场地等仓储资源的成本。
    所以,既要进行小批量运输,又要进行均衡化运输。 
    第四、优化装载作业,保障均衡化运输
    均衡化、多频次的运输要求装卸效率要高。
    汽车行业,长距离运输最常见的车型是飞翼车,短距离同步上线运输最常见的是牵引台车。
    对于飞翼车,为了提高装卸效率和装载量,物流容器要求标准化。飞翼车的规格和托盘的尺寸是标准化的,所以对于回转箱(不可折叠),要求通过各种组合形式可以刚好匹配托盘的尺寸,比如:广州丰田确定15种标准尺寸的回转箱,这15种回转箱可以满足许多种物料,通过多种组合都可以适应托盘的规格,这样一辆车可以运输许多种物料。同时在装卸和堆垛时,以托盘为单位进行,提升了装卸与堆垛效率。
    对于台车物流,由于要直接上线,所以,许多容器都是带车辆的料架。比如:座椅、轮胎等,可以方便地进行装卸和上线。

    采购收货

    整车厂的供应商的发货时间均衡化很重要,比这个同样重要甚至更重要的是整车厂收货时间的均衡化。
    广汽丰田所有供应商每天的收货次数超过200车次。
    另一个主要汽车企业上海通用,早期每天收货次数更多,卸车过车是整个采购物流过程的瓶颈环节,卸车场物流员工两班倒,在吃饭时间需要轮流就餐,但在每天的有些时段供应商的送货车队仍然需要排队。后来,通过巡回混载、采用更大型卡车等方式才有所缓解。
    如何更好地组织好汽车零部件的收货、卸货呢?
    第一、到达时间均衡化

    所以,要对到达的每辆运输卡车都设定均衡而精确的到达时间,就像火车站的车辆调度、飞机场的飞机起降调度一样。否则, 会造成大量提前到达的运输卡车在路边等待,把马路当停车场。
    但是,要想让运输卡车完全像火车那样准点不太可能,更何况火车有时也不准点,那么,就需要设立临时停车场,让卡车在这里排队等待。
    第二、临时停车场布置均衡化
    为了让到达的车辆有序等待,入厂时临时停车场布置也需要负荷均衡化原则。
    比如:为了实现均衡化收货,广汽丰田设置了专用停车场(丰田称为Yard),以此作为缓冲区域。送货来的卡车在停车场等待,为待会儿进行卸货均衡化进行缓冲。
    第三、牵引作业准时化、均衡化
    部分长途卡车由于路途较远,路上运输时间有波动的可能性较大,后面的卸车时间又有严格的时间表,所以这部分送货卡车在停车场的停车时间有时候会较长。
    为了保证供应商发货时间的均衡化和准时化,所以长途卡车司机将装满零部件的卡车送到停车场、办理完交接手续之后,就卸下车头,挂上另一个空挂车离开整车厂,返回供应商那里,开始下一个循环的送货过程。
    停在停车场的满载零部件的挂车由停车场司机负责牵引作业,在适当的时候牵引到卸货通道。
    这种将送货司机和停车场牵引司机工作分开的目的为了提升送货司机的工作效率,做到较满负荷工作,做到公路运输、卸货这两种作业的标准化。这种分工有点类似于生产线上将生产操作工(常规作业)与搬运工(非常规作业)分开的模式。 
    停车场牵引司机的工作是准时化作业,每天有相对固定的牵引时间表。也就是说,并不是送货卡车来得早,就牵引得早。
    正是为了保证这种牵引作业的固定化、准时化,所以,让送货司机和停车场牵引司机的工作职能分开,让送货司机不必等待。
    牵引司机按照标准作业指示将挂车拖到指定的卸车通道,便于(叉车)卸车人员进行卸车。 
    第四、卸货时间与卸货作业准时化、均衡化
    卸货作业需要人物、物力,所以均衡化卸货作业有助于节省卸货资源投入,从而提升整体卸货效率。
    假设:整车厂每天有200个车次的到货,如果让这些车辆均衡、依次到达,仓库门口有10个卸货通道就够了。
    但是如果这些车辆一窝蜂地都在某个时段到来,要么需要在外面停车场长时间等待;要么需要增加一些卸货通道、卸货平台和卸货人员,当然在车辆少时,这些人员又会空闲下来,造成等待浪费。
    这样,对于每一个(叉车)卸货人员来讲,他每天的工作是均衡的、固定的、清晰的。与牵引作业一样,他的卸货作业指令来自于一个提前已经制定好的、相对固定的卸货时间表。
    这个卸货时间表与前面讲过的牵引时间表是紧密相连的,要做到牵引过来就卸货,这样才不会占用卸货通道太长时间。仓库(或P链)前面卸货通道数量是有限的,管理不当的话会形成瓶颈。
    汽车零部件在整车厂卸货之后,要送到仓库进行存放。在丰田,他有一种比较特殊的暂存方式:进度吸收链(P链,Progress Lane)。

    存放与开捆-P链
   
     P链(Progress Lane)是零部件被送到整车厂后的用于开捆、拆包装的临时存放区。
    在这个暂存区里,零部件按照一定的规则码放,主要是按照供应商进行排序的。根据生产线的生产进度,按照准时化的原则对包装完整的零部件进行开捆。
    P链主要用于存放飞翼车物流的零部件,那些顺序拉动/同步上线的物料不进P链。这就意味着,大部分零部件都要经过P链进行开捆。
    飞翼车物流中的一部分是从多个供应商那里巡回混载而来的,另一部分是经过Cross-Docking(越库)送来的。这两种运输方式的共同特点就是每辆飞翼车中都有多个供应商的零部件。 
    广汽丰田的P链区域原来分为24条链。这个24是怎么来的呢?与订单分割有关。当时丰田每天订单最多分割成24个,那么P链区域也是24条链,每个订单对应一条链。也就是最频繁的订单每四十分钟来送一次货,一天工作16小时,送24次货,每次将货卸在对应的一条链上。
    随着广汽丰田生产管理水平的提升,厂内搬运间隔从40分钟减少为30分钟左右。这样就将24条链扩大为32条链,此时订单分割从24个增长为32个,装满P链的时间从40分钟改为30分钟。
    那么,P链具体是如何实现均衡化存放与开捆的呢? 
    第一,卸车后入链均衡化
    假设:现在P链是32条链,我们来看不同的订单分割、不同的到货次数如何入链。
    如果供应商“甲”的订单分割是32、到货次数是32次,那么每次到货就分别送到对应的P链。比如:第32次到货送到第32条P链。
    如果供应商“乙”的订单分割是32、到货次数是8次,相当于每次送来4个订单,那就按照订单分割进行入链,每个订单一条链,每次到货分给四条链,8次装满32条链。
    如果供应商“丙”的订单分割是8、每天到货一次,订单数比链数少。那就按照分割订单,分配给第1、5、9、13、17、21、25、29条链。
    这样看来就会出现有的链物料多,有的链物料少,为了防止这种不均衡情况,订单分割不足32的那许多供应商是错开放置的。比如:另一供应商“丁”的分割订单也是是8,那就分配给2、6、10、14、18、22、26、30。以此类推,供应商很多,通过这种轮流原则,实现入链存放的均衡化。
    当然,由于采用巡回混载方式,每次到货的车上有许多供应商的零部件,不要紧,按照物料箱上的订单号,分别进行放置。入链主要看订单号,而不是看到货车辆或车次(一个车上会有多个分割后的订单号,相当于多个小包装,就像上面提到的“乙”和“丙”供应商)。
    前期进行的订单分割贯穿了从供应商生产,到供应商出货,到整车厂入库(P链)的整个过程,在这整个过程都能实现均衡化、准时化。
    而订单分割背后所隐含的间隔(比如:半小时一次)贯穿的流程更长:采购订单分割、供应商出货、P链搬入、P链搬出、仓库备料、物料上线等全过程,做到整个供应链的准时化、均衡化。 
    由于每天的到货数量、频次是基本固定的,所以,每天按照同一放置计划表进行卸货、暂存。
    强调一下:P链的均衡化并不是指任何时刻32条P链都均匀地放置着各种物料。其实32条链在每天的大多数时间都只有几条链是满的,随着一天中时间的推移,这种满链在向后推移,因为前面的链上的物料被拉走了。所以,P链的均衡化指的是在一天中,每条链曾经存放的物料总量的均衡化;还指的是每天16小时P链搬入时间表、P链搬出时间表的均衡化。 
    第二,P链放置:均衡化订单分割的固化
    存放在P链的零部件是按照供应商分类来存放的,而不是按照生产线上待装配汽车种类等来存放的,从这个角度来看,他主要是为了卸车方便而不是为了将来物料上生产线方便。
    另外,这里的物料是没有开捆的,就是按照供应商的包装方式在存放的,只有在接到开捆指令后才会拆包装,并按照生产线包装形式进行重新组合、包装。
    P链其实是整车厂仓库的一部分,用于拆包装的那一部分,那丰田为什么要把这一部分独立出来,形成一个相对独立的P链区域呢?目的之一是为了管理可视化。
    在有管理软件信息系统支持的情况下,没有P链这种形式也可以有序地放置物料,有序地拆包装。
    但是对于现场分区管理可视化的角度来看,P链无疑是最好的方式。由于每条P链每天在某个时刻的物料是一定的,所以,出现物料晚到、少到现象就很容易发现。这种可视化还有利于卸车、开捆、搬出的标准化、高效化,因 为在固定的时间、固定的位置,做固定的事情。
    不过P链最重要的目的是为了倒逼均衡化。表面上看,32条P链对应32个订单分割,是先有订单分割后有P链。但实际上,P链的存在固化了订单分割这种非常好的均衡采购方式。试想,如果没有P链,在高度信息化的今天,有高层领导会觉得32个订单分割实在没必要,随时有可能对均衡化产生动摇。但是有了32条P链,逼得整车厂为了均衡地填满P链而坚持订单分割和采购均衡。
    这个逻辑就像是看板(Kanban)对于均衡化的意义,看板表面上是传递生产指令或取料指令的工具,但实际上不止于此。某种物料的看板数量在一定时间内是固定的,经常改变看板数量非常麻烦,所以,逼得汽车厂不得不努力地进行均衡生产和均衡采购,即使是市场需求略有波动。
    电子看板软件系统则要灵活得多,轻松应对市场波动,但在无形中减轻了对均衡的要求或压力,使得有关领导不会为了均衡生产、均衡采购而竭尽全力。
    现在丰田仍然是使用看板最多的汽车企业,也是均衡化搞得最好的企业。看板、订单分割、P链,组合在一起,很好地进行了采购均衡化。所以,丰田的供应商的生产安排最容易,满意度最高(有时候是“之一”)。 
    第三,P链开捆准时化、均衡化
    P链现场有专用的按灯(Andon)指示牌来提示开捆作业,按灯系统的指令与生产下线情况总是保持一致,车辆下线数据会实时反馈给按灯系统。
    下线车辆累积到一定的批量,就会指示P链员工进行开捆。开捆的这些物料会在一定的时间后(比如一个小时后)用到。这批零部件的具体规格与顺序计划表相关,属于提前准备,这是顺序拉动方式在开捆作业中的应用。
    在实际工作中,只要生产线没有出现大的问题,一般是半小时开捆一次,这样就实现了开捆的均衡化。开捆之后,马上就搬出并送到指定的地点。 
    第四,P链搬出的均衡化
    零部件开捆之后,会根据各自的指令、要求被送到指定的地面,这些零部件由专门的台车搬运。
    由于每条P链的零部件数量、体积都大致均衡,所以,每个P链所用的牵引台车数量就是固定的,这样能保证牵引台车数量最小化,或者避免某些牵引台车要运送更多次零部件。这就是P链搬出的均衡化。
    零部件从P链开捆并搬出后,一般有这样几个去向:零部件仓库(PC区)、SPS配料区、同步上线配料区(顺建区)等。
    在SPS配料区、顺建区等,零部件是按照生产线待装配车辆类型进行分类放置的,便于上线装配,这一点与在P链中按照供应商分类放置不一样。

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