制造企業生產物流是指原材料、半成品等物料按照生產計劃從倉庫配送至車間,流經各生產線形成產成品并存儲到成品倉庫的整個物流過程[1]。長期的生產經驗表明,生產過程中零部件的準備及等待時間占生產周期的85%,而實際在設備上的加工時間僅占15%；同時,根據物流工程管理數據顯示,某制造企業生產過程中的物流費用占企業總費用的75%,其中物料搬運成本占生產活動總成本的比例高達35%-55%[2]。由此可見,生產物流系統運作效率的提升對企業生產成本的控制以及競爭力的提升起著重要作用。
良好的車間布局可以提高物料搬運速度,縮短生產周期。通常不同類型產品適用不同的布局形式,對生產物流系統的要求也有顯著差異。例如,大批量連續生產的產品,企業傾向于采用產品式原則布局,按照產品的加工流程及工藝順序,使用專用化、自動化的設備進行生產及運輸。單件小批量生產模式下,企業傾向于采用工藝式原則布局,在某個生產單位內集中相同工藝的設備和工人,可以完成不同產品相同工藝的加工。此類布局形式一般使用通用性較強的設施設備進行生產及運輸,比如托盤、叉車等。
需求和供應的平衡可以保證企業在生產能力之內有效地滿足客戶的需要。市場需求的準確性可以為生產計劃的穩定性提供保障,進一步促進生產物流系統的順暢運行,有助于企業在激烈的市場競爭中取勝。
人員是企業生產過程的主導者,從人因工程學的角度分析人因要素對制造過程的影響,可以提升企業生產物流的運作效率。人因工程學是20世紀40年代發展起來的一門研究人、機器及工作環境之間相互作用的工業設計學科,讓機器及工作環境的設計適合人的生理、心理特點,使得人能夠在舒適和便捷的條件下工作和生活[3]。1946年,人的因素（Human Factors）作為專業術語第一次正式出現于Ross Mc Farland的專著《航空運輸設計中的人因問題》[6]。
部分制造企業的車間設施布局不合理,出現前后工序產能不匹配的現象,造成生產失衡。例如,前端設備產能過高而后端設備產能不足導致在制品積壓,拉長產品生產周期；同時,在制品在生產現場堆積容易造成生產管理混亂。或者前端設備產能過低,產出的在制品難以滿足后端設備需求,后端工作人員及設備閑置造成產能浪費。此外,設備擺放不合理,迂回搬運、交叉搬運等問題層出不窮。設施布局不合理使得生產過程中的等待、搬運和庫存成本的浪費大幅增加,成為企業制造能力提升的一大障礙,不利于企業的長遠發展。
制造企業生產過程中的不確定因素較多,容易導致生產計劃的頻繁變動,進而帶來一系列連鎖反應,降低了生產物流效率。例如,產品A突發緊急需求,為快速響應市場需調整其生產優先級插單生產,導致原待上線產品B繼續排隊等待,而產品A所需的原材料及零部件需要快速分揀并運送至生產現場,打亂了原有的生產節奏。此外,部分制造企業內部信息系統不完善或功能分散,各零散系統之間無法實現信息共享,排產前需要人工核驗物料、輔料、設備、工裝夾具等資源的齊套情況,信息較多而人工校驗過程易出錯,容易導致即將上線的計劃暴露出各類問題,進而造成生產計劃調整,影響生產物流系統的高效運轉。
企業的生產計劃排程在一定程度上取決于市場需求情況。2024年2月23日,習近平主席在中央財經委員會第四次會議上強調,加快產品更新換代是推動高質量發展的重要舉措,鼓勵引導新一輪大規模設備更新和消費品以舊換新[4]。同時,隨著經濟的發展及人民生活水平的日益提高,客戶需求更加多樣化、個性化。產品更新換代速度的加快和顧客需求的升級讓市場需求情況更加復雜,需求預測的難度越來越高。同時,部分制造企業缺乏對市場的深度調研及分析,過度依賴銷售人員的個人經驗,進一步導致市場預測失衡。
市場需求的快速變化對企業的生產柔性提出了更高的要求。柔性生產強調對資源的廣泛協調與有效利用,增強企業的靈活性和應變能力,更好的適應多變的市場[5]。但是部分制造企業在生產物流系統規劃時對生產柔性重視不足,導致車間不能快速進行產品切換,加劇了實際生產與市場需求之間的偏差。企業生產能力難以有效滿足客戶需求,供需失衡導致緊急訂單涌現,持續擠壓生產柔性空間,進一步導致生產物流系統的超負荷運轉。
人因工程學通過對人因要素的分析和改善,可以在保障員工安全、提高工作效率的同時讓工作變得更舒適,增加人性價值。然而,目前大多制造企業對人員的關注更多的聚焦于人力資源管理,通過招聘、培訓、績效管理、薪酬福利等方面進行員工管理,較少從人因工程學的角度分析人因要素對企業的影響。
在進行生產物流系統規劃時,要針對產品特性進行車間布局設計,充分考慮產品批量及工藝特點。對大批量連續生產的產品,可以采用產品式布局原則進行流水線設計。根據產品的產能規劃及企業的工作制度計算出節拍,并根據此節拍合理安排每個工作單元的操作任務,確保整條流水線中各工作單元的節拍與設計節拍一致,保障生產線的平衡。對單件小批量產品可以采用工藝式布局原則,借助SLP系統布局規劃法幫助進行車間布局設計。SLP系統布局規劃法通過對車間內物流和非物流關系的分析,梳理各工作單元之間的關系并進行布局設計[7]。分析生產車間內工藝設備種類,結合產品的工藝路線及產量,確定各作業單元之間的物流強度；根據各工序、機器設備在企業管理方式、車間現狀、資源、員工、環保等方面的親疏程度確定各作業單元之間的非物流強度[8]。兩者結合確定綜合物流強度等級。設計車間布局方案時,將綜合物流強度等級高的工作單元盡量靠近,縮短物料搬運距離,減少搬運過程中的堵塞、繞道等問題,提升企業生產物流系統的運作效率。
提高生產計劃的穩定性首先需要建立相關流程規范并嚴格執行。結合市場需求、物料齊套、設備資源等多重因素確定生產計劃排程的優先級規則。充分考慮多方面因素可以減少例外緊急需求的產生,從前端把控,降低生產計劃的變動性。同時根據企業實際情況,鎖定一定期限內的生產計劃,避免臨近上線的計劃頻繁調整。此外,企業可以基于現有信息系統建設統一運作平臺,將各系統功能進行整合關聯,并對未排產的生產計劃進行物料、設備等資源的自動模擬校驗,提前識別并規避風險,避免人工校驗的低效及易出錯,全面提升生產計劃的穩定性。
準確預測未來銷售趨勢可以讓企業更好地制定供應鏈策略、優化庫存管理,增強競爭優勢。目前常見的需求預測方法有回歸模型、時間序列模型、機器學習方法、混合預測方法等[9]。隨著社會的發展及科技的進步,各個行業的數據量都在爆炸式地增長,大數據技術應運而生,為市場需求預測提供了新思路。借助需求預測模型和大數據技術,通過對市場數據的深入挖掘及高效處理,提升預測模型的準確性,盡可能符合市場實際需求情況,為后續的物料需求、采購、生產等計劃的制定提供更有利的支撐,從而優化生產方案,為生產物流的順暢進行提供保障。
同時,在企業進行生產物流系統規劃時要注重柔性能力建設,通過機器、工藝、產品、運行等多維柔性能力建設,實現產品生產的快速切換,支撐制造系統與市場需求匹配度的同時,提升生產物流系統的運作效率。
人因工程學強調以人為中心的理念,遵循系統工程方法進行設計驅動,實現多學科目標協調[10]。企業在進行人因要素分析及改善時可以從工作環境、工具、技術過程、軟件等要素著手。例如,充分保證采光、照明、衛生、取暖、防塵、防污染、防噪聲等,為員工創造安全、良好的工作環境；開發專用工具,降低員工工作難度,提升操作的準確性；進行員工操作分析,改善操作方法,使操作者、操作對象、操作工具合理布置,降低勞動強度,提高作業效率；改善軟件及設備操作界面,在人機交互過程中從“人適應機”向“機適應人”轉變等。通過人因要素分析,在提升員工工作舒適度的同時提高工作效率,支撐企業的高效運營。
目前,我國制造業規模位居世界第一位,但技術水平及管理水平與世界制造強國相比仍存在差距。生產物流是企業生產制造的基礎保障,通過合理規劃車間布局、提高生產計劃穩定性、提高市場預測準確度及生產柔性、加強人因要素分析等措施提升制造企業生產物流系統的運作效率,對制造企業市場競爭力的提高起到重要作用。在后續研究中,可以加強對車間布局設計方法、生產計劃排程規則、需求預測模型及人因要素系統化改善等方面的研究,進一步完善生產物流系統,提高企業的競爭力。
滬公網安備 31011202008041號
