多品种跨批量制造企业精益仓储研究与应用

仓储作为衔接采购、生产、销售的重要环节, 是供应链管理的核心组成部分。客户需求的多样化和个性化, 使得企业逐渐形成了兼具中小批量和大量生产的跨批量生产:同一批次的产品种类越来越多, 不同种类产品的批量跨度越来越大。企业产品向“多品种、跨批量、多批次、短周期”方向的转变, 为制造企业、第三方物流企业以及配送中心的仓储管理带来新的挑战。国内外学者对仓储管理进行了一定的理论研究。库位分配方面, Hsieh和Tsai[1]也提出了基于BOM分类的库位分配方法。Potrc I等[2]以不同货架类型和堆垛机不同速度特性为假设基础, 仿真了多载具系统平均行程时间和吞吐能力的关系。肖建等[3]根据物料需求相关性和频率, 设计了货位分批的优化模型。柳赛男、李海娟等[4,5]讨论了立体仓库为全空状态时的静态货位分配策略。马殷元等[6]分析了自动化仓储管理与设备控制系统的功能需求, 设计了基于以太网的设备监控通信协议分层模型。在诸多研究中, 针对多品种跨批量制造企业以及从精益思想的视角对仓储管理问题的研究甚少。本文从精益生产思想的角度出发, 建立基于精益思想的仓储管理优化模型, 对某多品种跨批量制造企业进行库房布局优化应用。

精益生产方式[7] (Lean Production) 是由日本丰田生产模式演化发展而来, 在麻省理工学院詹姆斯.P.沃麦克等人撰写的《改变世界的机器》一书中正式提出。精益生产宗旨在于通过消除浪费来实现成本的最低化[8]。

目前, 由于仓储管理中许多不合理的库房布局或存储策略, 以及库管人员种种不得当的作业方式或操作活动, 仓储运行过程产生很多浪费, 如表1所示。

精益仓储管理 (Lean Warehouse Management) 的核心就是消除仓储管理过程中存在的或者潜在的浪费。实施精益生产, 必须正确地确定价值识别浪费, 然后让创造价值的各个活动不间断地“流动”起来, 为企业带来效益。实现仓储部门各个活动流动的方法就是布局优化。经过对仓储管理中浪费现象的分析和研究, 本文建立了基于精益思想的仓储管理优化模型, 如图1所示。

  
表1 仓储运行过程中存在的浪费现象  下载原图


表1 仓储运行过程中存在的浪费现象

精益仓储管理优化从人的主观因素、物流动态因素和空间静态因素出发, 综合运用运筹学、工业工程、系统工程以及数学理论等多种方法, 结合定性分析、定量分析和个人经验, 将物流动态因素的环节作为仓储布局的核心环节, 并贯穿在布局优化的始终。

优化过程分四步走, 第一步根据物料的库存量、流动率以及需求量, 规划库房的整体布局;第二步分析物料的属性, 选择科学合理的物料存储策略和存储方式;第三步, 在规范布局和明确储区的基础上, 依据一定的货位优化目标和优化原则, 对货位进行具体指派优化;第四步, 也是最重要的一步, 就是后期的实施、维护和持续改进, 借鉴质量环PDCA循环, 要求员工按照要求认真执行, 及时反馈发现问题, 进一步调整改进以便于做好仓储工作。

图1 基于精益思想的仓储管理优化模型  下载原图
 

实施精益仓储的目标就是合理规划库房, 提升作业效率, 降低管理费用;同时, 降低库存, 加速资金周转, 使管理标准化, 从而降低企业运作成本。换言之, 有效利用仓储空间、搬运设备、保管人员以及其他能源, 能最大程度的减少物料搬运, 缩短拣货作业距离, 降低企业成本, 使经济效益最大化。

某多品种跨批量制造企业是改制重组的投资主体多元化的现代企业, 随着企业产值突破性的增长, 生产出现新特点, 产品种类达到数百, 批量从单件至上万件不等, 为企业仓储管理带来了新的挑战。由于资源有限, 企业尚未引进先进设备进行仓储管理。如何在有限的库房空间、多样的物料品种以及落后的存储搬运设备下, 运用科学有效的仓储管理方法对仓库储区以及货位分配进行改进与优化, 提高物料流动率和空间利用率, 同时节约企业仓储运营成本, 成为目前企业亟待解决的问题。

应用精益仓储管理优化模型, 对该多品种跨批量制造企业仓储部门活动流程及现状分析, 主要有两个问题:

(1) 物料种类繁多、规格复杂、盘状包装, 由于仓储空间有限, 仓库使用随机存储策略, 接收配送任务后, 需要台账查询和人工找寻方式相结合, 大大浪费作业时间;

(2) 物料为盘状包装, 采用落地托盘堆码方式存储, 行车吊取物料之前, 需要人工辅助将盘状物料立放, 若所需物料位于堆码下方, 行车的吊取作业量则更大。

实现仓储区域优化管理的第一步, 就是对库房进行优化。首先从合理的布局着手, 对物资和物资的流动进行有效的分析。

(1) 库房布局优化

根据实际生产需求, 盘点仓库物资, 按照丝材类别分类, 并依据ABC重点管理理论, 确定原材料出入库频率和原材料消耗量为分析的两个关键因素。本文收集了该企业自2010年10月～2011年12月共15个月的物资出入库次数以及消耗量台账记录清单, 占库存总量的98%以上的十四种原材料的合理规划对整个库房空间的合理利用起决定性作用。这十四种材料的月平均出入库次数 (计算出小数的已修整) 和月平均消耗量之间的关系如图2所示。

依据仓库有限条件, 本着方便仓储作业, 缩短搬运距离的原则, 将出入库最频繁、消耗量最大的三种物资1、2、3放置靠近出口处, 将出入库频率最低、消耗量最小的五种物资9、10、11、12、13放置远离出口处;其他出入库较为频繁、消耗量较大的物资, 依次摆放在库房中间位置;物资14现存量较大, 使用频率及消耗量较低, 可进行特殊处理。同时, 将物资重量高的物资放置货架低层, 将物资重量低的物资放置货架高层。

图2 物料月平均消耗量和出入库次数关联图  下载原图
 

(2) 储区二次规划

有数据显示在仓库中的作业大约有60%[9]花费在了装卸搬运以及工人行走等非核心业务上, 为了有效的提高拣选效率, 减少工人行走时间以及寻找货物时间, 合理安排货物的存储位置是个行之有效的方法。鉴于该企业库房仓库空间有限并且物资多品种、小批量的现状, 本文采取分类随机的存储策略。

考虑库房物资为盘状丝材, 以及库房内行车的最大载重限制, 根据丝材厚度和重量, 设计1 m为一个货架单元的重型横梁式货架, 可按需求以简单的方式延长货架, 采取插接组装式结构, 单元货格高度任意调整并且可拆卸。

(3) 员工培训和持续改进

布局优化改进后, 企业实行员工上岗培训并定期考核, 实施定置管理, 使用规范标识牌, 物料标识整齐有序、信息清晰明确, 物料取用方便快捷、盘点省时省力, 取得了明显效果。

  
表2 仓储区域改进前后情况对比表  下载原图


表2 仓储区域改进前后情况对比表

经过改进与优化, 库房的布局清晰规范, 物料摆放整齐有序并且存取便捷;存储空间大大增加, 作业效率得到提高, 功能区位更加合理, 库房更加干净整洁, 作业环境变好, 企业形象得到了提升。

本文分析了多品种跨批量制造企业仓储管理的特点, 提出了基于精益思想的精益仓储管理思想并建立了优化模型, 并针对多品种跨批量制造企业进行实例分析。分析过程中, 采取四步走的方式:第一步分析物料的库存量以及物料的流动率, 对仓库整体布局进行重新设计;第二步, 选择合理的物料存储方式, 采用恰当的物料存储策略, 规划了物料的具体储区, 缩短了库管人员的物料找寻时间并降低了行车的吊取作业量。下一步工作, 将在货位分配的基础上, 依据一定的货位分配原则和货位优化目标, 对货位进行优化从而缩短物料的拣取距离进一步提高库房配货的作业效率。