拉動系統在組裝工廠的實施

拉動系統是豐田公司受到美國超級市場供貨方式的啟發，而產生的一種生產系統。它以需求為導向進行生產組織，大大提高生產敏捷性，減小庫存，提升生產效率。

1．拉動系統的基本組成及其缺陷

在組裝工廠(或車間)中，拉動系統由看板，周期，超市等幾個基本要素組成。拉動系統就是運行在它們之上。

1.1 看板

在拉動系統中，看板是最基本信息傳遞載體，它將需求信息向上游工序傳遞，是生產開始的信號。在實際使用中，看板通常是一張固定格式的卡片，上面有各種生產所需的信息，比如：料號，需求數量，需求位置，需求時間，生產線等等。

1.1.1看板的設置應遵循一定的原則，以下為設置看板的十個原則:

1. 貨物只隨看板移動

2. 看板的數量等於貨物的數量

3. 貨物只按看板生產

4. 使用看板減少庫存

5. 貨物之儲存在看板標示的位置

6. 貨物上一直貼著看板

7. 在已制訂的周期有秩序地拉動1

8. 貨物按看板的順序接收(先進先出)

9. 貨物消耗後才運行看板

10. 不良品不被傳遞到下工序2

1. 必須按照規定好的路線和周期進行原材料的補充與產品的輸送，如果物料流動混亂，會導致整個系統的混亂。

2.不良品不能被組裝/加工，如被傳遞到下工序，那麼看板上的數量就是錯誤的，擾亂了看板運行的基礎。

1.1.2 看板數量設定

正常情況下，看板的數量與生產線的產能和供料周期(頻率)成正比，與單位包裝數成反比。

在供料過程中存在著不確定性，對於某一種物料，可能存在第一個供料周期的最開始得到需求信息，但是在第二個供料周期的結束時，物料才到達需求工位。並且要形成拉動，保證生產的連續進行，必須要有兩個看板才可以。

所以，看板數量的相關公式為：

看板數量= Max[2, 2 x INT(產能x供料周期/單位包裝數)+1]

此公式中的+1的含義為，增加一張看板以保證生產的連續性，以避免由於物料輸送中的隨機性而導致的物料中斷。

1.2 周期：

周期是指在車間與倉庫或者生產線於物料超市之間，相鄰兩次傳遞物料過程的最小時間間隔。

周期（供料）的確定可遵循以下的方法：

· 確定生產線的基本信息，如每小時產能，生產線在車間內的位置，生產線的工位分布，做出物料流動簡圖

· 取得物料清單BOM

· 取得物料清單BOM中每一種物料的單位包裝數(Quantity per Box)

· 確定每一種物料在生產線物料架/物料容器內能容納的包裝/周轉箱的最大數量（正常狀態下）

· 用（包裝/周轉箱的數量 x 單位包裝數 / 物料清單BOM中的用量）得出此種物料在一次供料情況下的最大使用時間，即此種物料的最大供料周期。

· 計算完此生產線所有的物料，並建立數據表。

· 在數據表中找出最小的「在一次供料情況下的最大使用時間」

此數據便是此條生產線的最大供料周期。

生產中實際的供料周期應小於等於 1/2「最大供料周期」。

1.3 超市與非連續過程

在工廠中，有很多生產過程由於種種原因是非連續的。例如：半成品生產速度與成品的有差異，工藝的限制，物料供應的限制，生產設備的限制等。為了保證生產的連續性，就需要在生產中斷的地方保持一定種類/數量的庫存。這個保證生產連續性的最小庫存就是安全庫存。而存放這些庫存的地方，就是生產超市（看板區）。

最常見的非連續過程與超市的實例是肯德基的漢堡包超市。由於點餐和製作是兩個分開的過程，為了滿足顧客的需求，減少顧客的等待時間，肯德基在點餐台和製作間之間建立也一個食品超市。

超市的優點：適應快速的換型（應對突發的生產變化），控制簡單，各種半成品定量生產/儲存。

超市的缺點：如果半成品的種類繁多，那麼會佔用大量的儲存空間，併產生大量的庫存。如果半成品有保質期/使用期限制，或者有工程變更，就可能會導致大批半成品報廢。

我們稱這種應用物料超市的拉動為超市式拉動，即向超級市場一樣，保持固定的庫存，以適應顧客(下工程)的不同需求(肯德基模式)。

1.3.1供料周期，安全庫存與看板數量的關係

供料周期和看板數量是由生產線的設計決定的，兩者成正比，而安全庫存是保證生產車間內生產能連續進行的零部件的最小庫存。如果零部件的庫存小於這個安全庫存，在正常生產型況下，生產線就可能會出現由於缺少零件而停止生產的情況。一般來說，如果供料周期長，所需要的安全庫存(生產線上零件)就要大。反之亦然，如果要安全庫存小，就應縮短供料周期，增加供料次數。

1.4 看板拉動系統(超市式)的缺陷

看板管理是豐田製造系統(TPS)的核心部分，但是如果實施不好，很容易丟掉原生產系統中優良的流程。

1.4.1缺陷1——庫存變大

看板拉動生產之所以能在生產車間內連續的進行，是依靠零部件的安全庫存進行的。安全庫存與供料周期，看板數量相關，由生產線設計決定。按照看板數量公式，看板數量= Max[2, 2 x INT(產能x供料周期/單位包裝數)+1]，如果我們選擇的供料周期較長，對於一些物料，則看板數量會相應的增大，並且是供料周期增大比例的2倍。看板數量的增大，意味著正常情況下的零部件庫存也會按比例增大2倍。

庫存變大也意味著在相同空間內所容納的物料種類變少，生產線可能會變得擁擠。生產線的擴充性變差，當有新產品進入時，重新布置物料的工作會變得更加麻煩。

1.4.2缺陷2——帳務控制不明晰

在看板拉動生產中，整個生產過程是一個連續過程，沒有間斷。成品看板拉動生產線生產，生產線產生物料需求，物料看板拉動倉庫的超市，超市物料的短缺又會拉動供應商送料……在這個過程中，對物料沒有流程明晰的帳務控制，只要WIP庫位的容量足夠大，能掩蓋相當數量的帳務混亂(如：物料超用，庫位不明等)。而工單(Work Order)生產中，有領料/發料單控制物料數量，物料損耗、丟失能用物料超領的形式發現。在拉動生產中，只有在進行物料盤點的時候，才能發現問題。

1.4.3缺陷3——信息傳遞的變化

在看板拉動生產中，生產信息的傳遞是人工的。紙質的生產看板被人工的從一個工序傳遞到上個工序，這是拉動生產系統自發產生的信息的流動。在ERP/MIS的時代，很多生產信息可以通過電子的方式進行傳遞，傳遞的速度和準確性比人工要好很多。所以，不能把看板僅僅看作一張紙質卡片。看板實際上只是一個需求信號，可以是紙質的看板，空的周轉箱，標籤，發貨票，也可是電話，電子郵件，電子工單，這些都可以是看板，及拉動的信號。所以在導入拉動生產時，要注意信息的傳遞，而不只是強調紙質看板的傳遞。

1.4.4缺陷4——生產管理的變化(主生產計劃的實施與人員安排)

計劃生產中，會有主生產計劃產生，並分發至全部的相關部門。在拉動生產中，生產線按看板生產，看板是根據客戶訂單產生的，如果生產部門，物料/計劃部門，銷售部門溝通不足，會導致生產信息的中斷，使生產部門不知道整體的生產計劃，無法進行中長期的生產安排，導致生產安排的彈性變小。

2.看板拉動系統的變化

為避免看板拉動系統(超市式)的缺陷，我們可以採用另外一種拉動生產

2.1 適時(順序)拉動生產---JIT(Just In Time)

當完全照搬看板原則進行生產時，可能與實際情況相衝突——例如，生產線空間小，道路窄，物料種類多，生產速度快等——這時可以考慮適時(順序)拉動，即JIT形式的拉動。

如果生產穩定，可以採用適時(順序)拉動。即在生產需要的時間點，將物料或半成品按下工序的需求地先後順序生產並送達。這樣，就可以把安全庫存去掉，生產線所需要的看板數量公式變為：看板數量=Max[2, INT(產能x供料周期/單位包裝數)+1]，如果採用二次周轉位置來處理一些單位包裝數量很大的小零件的話，則看板數量的公式可以簡化為：看板數量=INT(產能x供料周期/單位包裝數)+1。即看板數量減少一半，意味著生產線的物料庫存減少一半，生產線的相當部分的庫存空間被釋放出來。

原公式中的乘數2代表著如果在一個供料周期中，物料看板（需求信息）沒有傳遞，生產線可以支持到下一個供料周期，而不會出待料問題。在適時(順序)拉動中，取掉了這個2，代表著，在一個供料周期中，必須完成送料和取得看板的工作，如果兩個工作中的任何一個沒有完成的話，在下一個供料周期中，生產線就會立即由於缺料而停線。這說明適時(順序)拉動要更加嚴格的要求供料的準確性。

超市式拉動與順序式拉動的比較

在超市式拉動中，每一種半成品都有一個固定的庫位來儲存固定數量。當半成品種類多的時候，會佔用大量的空間來存放可能並不立即需要的半成品。

在順序式拉動中，所有需求的半成品都共用一個或幾個公用/自由庫位，按照下工程的需求先後順序排列在庫位中。而暫時沒有需求的半成品則沒有庫存。

2.2 順序式拉動供料模式——單行線模式與Milk Run模式

單行線是一種道路形式，只允許車輛往一個方向前進，從而減少交通擁堵。

Milk Run 是一種特殊的供應商送料模式，和每天早上牛奶車給用戶送牛奶相反，最終用戶的貨運車到各個供應商處收零件，使得運輸效率最高，運輸成本最小。

在車間內部，我們也可以採用相同的原理來優化物料車的運行。請看下面的圖，圖中表明了一個車間中，物料車運行圖的進化。

l 在一般模式中，物料車圍繞著生產線運行，這樣物料會被運送到全部需求的地方，但由於在某條道路上存會有兩輛車在同時運行，會造成交通堵塞，導致效率降低。

l 在單行線模式中，一輛物料車只在一條道路上運行，物料可能會人工的搬到某些工位，但是由於一條道路上只有一輛車，所以沒有交通堵塞的事情。但是在主幹路上，還是存在著這種可能。

l 在Milk Run模式中，對於生產線來講，供料周期變為原來的一半，也就是說在同一時間，兩條生產線上只有一輛車，這樣交通堵塞的問題就被解決掉了，但是對於部分工位，由於物料車不能到達，物料只能由人工來協助搬運。

2.3 VMI與供應商看板拉動

VMI 是供應商庫存管理(Vendor Managed Inventory)。VMI是在一個相互同意的目標框架下由供應商管理庫存，以對雙方來說都是最低的成本來優化零部件的生產，儲存，與運輸。對於部分實施VMI的公司，實際上是把庫存轉嫁給了供應商，使得VMI的優勢並沒有完全的展示出來，供應商也不願配合。對於汽車零配件產業，其零部件的特點為：通用件多，批量小，本地供應商少，海外供應商多。這使得VMI很難在供應商端開展。

供應商看板拉動適應了汽車零配件行業的特點，使得供應商容易接受各種零件供應模式。客戶將原材料使用後釋放出來的看板收集好，在供應商送貨的時候將這些看板交給供應商，供應商根據這些看板進行生產，和送貨；以保證客戶生產的正常進行，從而做到了真正的雙贏。

在進行供應商看板拉動的同時，採取Milk Run的運輸方式，會取得更大的效益，使得供應商，物流，和客戶三方的效率最大化。

3. 看板拉動系統的實施事例

公司在實施看板拉動過程中採用了一系列的方法，來優化拉動系統，揚長避短。

3.1 生產平準化，計劃、生產、物料相協調，消除生產管理中信息中斷。

為適應拉動生產中生產管理方面的變化，引入平準化生產，根據客戶預測的訂單量，合理的調整生產計劃，使生產計劃在一個周期內(一星期/一個月)不作較大改變，且做到每一天的生產計劃一致，使生產組織、物料採購、銷售部門根據此生產計划進行中期的安排，並定期溝通，來減少信息的中斷。

3.2 被動的看板生產（超市式拉動）到主動的訂單生產(順序式拉動)變化

要改變超市式看板拉動的被動性，要將不連續的生產過程，變為連續的生產過程，或者變為適時(順序)的拉動。

麥當勞製作方式的變化

麥當勞採用了電子看板的形式，將點餐，製作，送餐變成了一個連續的流程，去掉了製作和點餐中間的超市，由顧客的訂單直接拉動漢堡包的製作。

在實際生產中，有一個半成品超市，共有42種半成品，分別供給14條生產線使用。開始時使用超市式拉動，共設了42個庫位，每種半成品各有10~12個庫存。所以共有440個的固定庫存，佔用了70平米（5x14）的空間，部分半成品的在庫時間可能長達一個月。

後仿照麥當勞的模式，改用順序式拉動，每條生產線提前半小時給此條生產線下達生產訂單，此條生產線按訂單順序生產，將42個半成品庫位改為14個線別庫位，庫存量減少到2~4個，在庫時間在30分鐘之內。從而達到了加快流動率，減小庫存的效果。

對生產來講，使用了小批量，多頻次交付的方法，來節約空間，減小庫存。

3.3物料及半成品的流動

由於各種零件的屬性不同，所以不是所有的零件都適合使用看板進行拉動，有一些要進行特殊處理。

3.3.1工廠內物流：

3.3.1.1對於一般的零件和通用件，在工廠內部，可採用超市式看板拉動；對外部用應商採用供應商看板拉動，並結合Milk Run的運輸模式以增加零部件運輸的效率。但是對於體積大，型號多的零組件，在工產內部，不宜採用單純的超市式看板拉動，而應該採用順序式拉動或與超市式看板拉動相結合，以減少庫存量，增加資金的流動率。

3.3.1.2 對於耗材和包裝材料，可以採用VMI和安全庫存相結合的方式，來進行供料，安排供應商的人員來控制這些材料的庫存，當發現工廠內的庫存小於安全庫存時，就通知送料。這樣可以減少的物料管理工作，節約人力，也可以幫助供應商來控制庫存量。對於部分耗材(消耗量很小)，還可以將部分此類物料的倉庫庫位取消，直接投放到生產線，由生產線直接控制數量，從而進一步減少倉庫的庫存量。

3.3.2車間內物流：

3.3.2.1 合理的路線、供料周期與模式設計。由於車間的面積，生產線布置等因素的影響，導致通道的寬度有限，且物料車的裝載量較小，如果流動路線、供料周期與模式設計不好，就會使物料輔助人員的數量增多，還會造成阻塞，影響生產效率。

為避免這些問題，採用Milk Run和單行線模式，併合理的設計了供料周期和出發時間——供料周期為30分鐘，每輛物料車出發時間間隔15分鐘，並且將一輛物料車供料的生產線數量增加一倍，併合理的增大物料車的尺寸，讓物料員在車間內工作的時間增長，提高物料員的工作效能，使同一時間在車間內的物料車數量下降了33%；對於生產線，每15分鐘，就有物料員經過，從而使看板數量(零件庫存)也下降了33%。

3.3.2.2 物料的二次處理。由於生產線的空間有限，部分物料的包裝尺寸較大，或不符合環境要求，這就必然導致需要對他們進行二次處理——拆包、換箱。這部分工作可以由生產線員工做，也可以由物料輔助人員做。還可以與供應商協調，進行包裝方式的變更，這樣付出的成本會相應的減小。但盡量不要讓生產線去進行物料的二次處理。

3.3.2.3控制半成品——定看板(容器)。半成品是工廠內產生的，應嚴格控制其生產量，以減小庫存。最好的辦法是變斷續生產為連續生產，去掉半成品的超市，即需要時才生產，這樣可能會造成半成品生產線的生產中斷；也可以採用上面提到過的順序拉動的方法，以減小庫存；還可以採用定看板(容器)的方法，來限制半成品的生產，具體做法是嚴格控制儲存半成品的容器，並逐步減少容器的數量，直至達到臨界狀態。

3.4 庫存(物料)管理

拉動系統中，物料的領取是一個自動的過程，沒有WO，發料作業，故沒有一個具體的數量控制。為解決這個問題，結合ERP，採用了零件轉庫，成品回沖，定期盤點的方法來控制庫存，防止不必要的材料損失。具體做法是，根據看板的需求，在倉庫領料後，將材料所在的庫位轉移到製造部的WIP庫位，當製造部完成的生產，將所有的成品所需要的零部件用製造部WIP庫位中的零件進行回沖，這樣雖然沒有領/發料單，但是可以控制材料的領用。然後每月對製造部的WIP庫位進行實物盤點，以確定物料的實際耗用。這樣，基本上保證了材料庫存數據的準確。在實際中，可以採用RFID技術，減少轉庫與回沖的工作量，提高工作效率，並減少出錯的幾率。