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Service 精益生产

库存与计划

日期: 2020-06-03
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01


生产类型和库存


其一,生产类型


众所周知,根据不同的场景,生产过程可以做四个分类:


1、工艺特征:连续和离散


2、组织方式:备库和订货


3、批量特征:大量、成品和单件


4、物流形态:V、A、T、I(无图示)


而且,这四种的生产场景,需要的管理方式是不同。


其二,绩效指标限制


工厂(制造系统)是在一定预算下运行的系统,不能超越成本(预算)实现交付。工厂追求的绩效是:交付好、产出高、库存低,


所以,在做运作计划时,必然考虑“生产准备成本”与“库存持有成本”的均衡。


库存与计划


离散制造环境,尤其是MTO的场景,库存持有成本非常高:如果生产了客户不需要(数量过多、时间过早)的产品,损失风险非常大(客户取消订单)。


则往往采用“追逐式”的计划,实现产出与需求(时间和数量)的平衡。


连续制造环境,往往是MTS的场景,切换的成本非常非常高:钢铁、炼化企业,停产到满产的周期长、成本高,所以是连续式生产,但是需要原材料和成品作为缓冲,确保生产的平稳定。


这个场景,称之为“平衡”计划策略,是为了“产出=产能”。就是产能贵、库存持有成本低。


混合制造环境,而且是MTO的场景,产能非常昂贵(如半导体),则必须要维持生产,往往是将客户需求的订单在时间上进行提前或延后(非重点客户、非重点订单),“削”需求的峰“填”产能的“谷”,实现连续的产出。


混合场景需要“混合”的计划策略:产出=需求=产能。需求上,往往会提前生产,会形成库存。


02


物流特征和库存


其一,工厂物料流动本质特征


众所众知,工厂内的物料流动,具有三个基本特征:


1、相依性限制


工厂内的物流,受到外部的客户需求、供应商来料的限制,受到内部BOM、工艺路线和设备布局的限制。


2、流动性制约


工厂内的物流,必然遵循WIP=TH(产出率,最大是瓶颈产出率)*CT(加工时间,最小是工艺时间)里特定律的制约。工厂瓶颈产出率限制了工厂产出的上限。


3、变动性的影响


工厂的物料流动受到外部、内部两个变动性的影响。外部的变动性包含了需求变化、供应商来料变动。


内部的变动性包含了产能(人、机、模具等)异常和质量(设计、需求、作业等)异常。


变动性的影响会影响流动状态(畅流还是断流)和流动速率。


其二,物流特性和库存缓冲


众所周知,工厂物料在工厂内的平均流程时间(MLT:制造前置时间)最短为最佳。


但是,工厂与客户不能刚性的,因为客户的需求会变动,仅仅在OEM场景中的验货环节,成品至少需要一周的缓冲。


工厂与供应商也不能刚性,不仅工厂内部的变动性会影响供应商的来料,供应商的变动性也需要原材料库存缓冲作为弥补。


1、相依性限制引起的库存


工厂内部的工序特征不同,更需要库存缓冲:


以机械行业的加工工序的带锯床下料、热锻压、热处理、精加工就可以说明。


带锯床的作业效率比较低,往往需要很长的加工时间,所以一般会提前加工,形成短料。


热锻压的加工效率很高,能耗比较高,需要连续加工。以上两个工序都是单件、串行加工。


而热处理是需要集批加工(气氛炉、真空炉、网带炉),自然需要在热处理前形成半成品库存(同理,电镀工序同样需要批量处理)。


精加工又是单件加工,是串行、单件加工特征。


2、流动性制约引起的库存


工厂必然遵守里特定律:WIP=TH*CT,少的在制品量,在缩短CT的同时,必然会影响到产出。同时,工厂的产出,取决于瓶颈的产出。


为了保证瓶颈不断流,需要在瓶颈前增加缓冲,也需要库存。同时为了保障物料供应,需要原料缓冲。为了保障出运,需要出货缓冲,均会产生库存。


库存与计划


3、变动性影响引起的库存


由于供应商、制造过程、订单的多品种均有齐套的需求,而供应商送料、制造过程完工、订单完工不可以即可完成,必然会存在齐套性库存,肯定需要引起库存。


所以,库存是必然会存在的。我们需要确定的是,那些库存是合理的,那些是不合理的。但是,要判断库存合理性,与控制库存的合理性一样的困难。


03


关于库存的结论


1、库存分类


库存可以分为四类:原材料(RM)、在制品(WIP)、产成品(FG)和备品备件。其中,备品和备件,往往是机物料,作为设备和设施维修使用,与BOM无关。


2、BOM库存形成原因


第一,原材料


如果我们能以完全准时制的方式(即,恰在生产系统需要时)从供应商处接收物料,就不需要保有任何原材料库存了。这在现实中永远不可能出现,故所有的制造系统都会储存原材料。


影响原材料存量规模的因素主要有三个:


1)成批(Batching)。


供应商给出的数量折扣、工厂采购职能的限制(如,可下达和追踪的订单数量有限)以及运输经济批量刺激了对原材料的大量订购。


我们称讨论成批问题时的库存为周期库存(cycle stock),因为它表示在订购周期内持有的存货。


2)变动性(Variability)。


当生产超前于排程、供应商配送落后于排程或质量问题导致过量报废时,如果没有额外的存货可用,产线就要由于缺少原材料而关停。


这种额外的存货可以直接计划为安全库存(safety stock)(即,通过订购使得存货的期望水平保持在安全水平之上)或作为安全提前期(safety lead time)(即,以在需要之前到达的方式订购原材料并因而以原材料库存的形式等待)的结果。


两种情形中,我们都称所持的用于防范变动性的存货为安全库存。


3)废弃(Obsolescence)。


需求或设计变更致使某些原材料不再有用,所以制造系统中的某些库存无益于上述两种目的。


这类废弃库存(obsolete inventory),曾作为周期库存或安全库存采购而现在却完全无用,并应在财务报告许可的情况下尽快处理及勾销。


第二,在制品


除了 JIT 的零库存目标,我们永远不能以零 WIP 运行制造系统,因为如在第二篇所见零 WIP 导致零产出。


在第七章,我们推导出临界WIP(critical WIP),即产线在最佳情形下实现全部产出所需的最小量 WIP 。


在现实情形下,实际 WIP 水平常常大量地超出临界 WIP (如,常是 20~30 倍)。这种 WIP 将处于以下五种状态中的一种:


1)排队(Queueing)等待资源(人员、机器或运输工具)。


2)正在被一种资源加工(Processing)。


3)等待成批(Waiting for batch),不得不等待其他加工任务的到来以形成批次。


库存与计划


这个批次将用于补给大量制造作业(如,由于同时烧结而要一满屋子加工任务的热处理)或转运作业(如,加工任务只以满栈板移动)。


注意加工或转运批次一旦形成,任何其他的等待资源的时间(如,等待热处理设备或叉车可用)都被划入排队时间。


4)转运(Moving),在各种资源之间运输。


5)等待匹配(Waiting for match),组件在装配作业前等待对应物的到达以使装配发生。一旦“成套”部件到达,任何其他的等待装配资源的时间都定义为排队时间。


第三,产成品


如果我们可以把生产的所有东西在加工完成后立即直接送达客户,那就不会需要 FGI了。


有些制造系统(如,生产定制化产品的重负荷加工车间)几乎能够做到这一点,而许多都不行。持有 FGI 的基本原因有五条。


1)客户响应(Customer responsiveness)。


为了提供短于制造周期时间的配送提前期,许多企业使用备货生产(make-to-stock)(而非接单生产(make-to-order))政策。


许多产品,比如,建筑材料(如,屋顶纸板、木料)、标准电子元件(如,电阻、电容)和基本的品(如,苏打、食用油)都是日用品(commodity)。就这点来说,它们的价格与规格(如,质量)都由市场决定。


这样,唯一的竞争性问题就是配送了。为此,这类产品常常生产出来为存货。


支持给定备货生产系统所需的 FGI 数量依赖于客户需求变动性以及想要的客户服务水平。


一种联合备货生产与接单生产效力的方法是接单装配(assembly-to-order)。这种程序生产组件作为存货,然后在接到订单时组装。


以第十章的术语来讲,接单生产的推/拉界面(push/pull interface)在原材料处,备货生产的在制成品处,而接单装配的在二者之间的某个地方。结果就是,其响应比传统的接单生产快,库存比备货生产低。


2)成批生产(Batch production)。


无论出于什么原因,如果生产按预设的数量(批量)发生,那么产出有时候不会完全匹配订单,任何多余的都将进入制成品库存。


例如,一间钢厂的批量为 250 吨(以有效利用铸造炉),但订单平均为 50 吨,则它将常常把批次中的剩余部分放入 FGI。


3)预测误差(Forecast error)。


在没有固定的客户订单情况下投放加工任务时,无论是在备货生产体系中补充存货还是在接单生产体系中满足期望的订单,未如期望情形销售的产品将不可避免地累积。这种过量将以 FGI 的形式结束。


4)生产变动性(Production variability)。


在订单不能及早送达(或在多早送达时有限制)的接单生产体系中,生产时机(timing)的变动性有时将导致居留于 FGI 以等待运送的产品。


对于接单生产或备货生产体系,产量的变动性(如,由于随机的产出损失)可能引起相对于需求的过量生产(如,如果我们“过度膨胀”来补偿产出损失)。再一次地,过量部分将进入 FGI。


5)季节性(Seasonality)。


一种处理季节性变化需求(如,剪草机、吹雪机、室内空调)的方法是在淡季建立库存来满足旺季需求高峰。


这种预建库存(build-ahead inventory)也将成为 FGI 的一部分。


注意这些提高 FGI 的因素是相互影响的。例如,一旦建立 FGI 来提供短的提前期或满足季节性需求,也就增大了遭受预测误差的风险。


因此,系统地看待 FGI 是很重要的。只有这样我们才可能考虑提供显著优势的基本结构变革。


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“感谢冠卓咨询老师对项目组的全程辅导,通过做项目我们学会了如何用系统科学的方法分析研究问题;开阔了我们的视野并让我们的管理人员明白了团队协作的重要性。”


———北京某公司总经理 苏先生


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