一种基于看板的精益物流系统

技术领域

本发明属于动车制造技术领域，特别涉及一种在动车制造过程中基于看板的精益物 流系统。

背景技术

物料配送的两大依据就是MRP和看板。

MRP指根据产品结构各层次物品的从属和数量关系，以每个物品为计划对象，以完 工时期为时间基准倒排计划，按提前期长短区别各个物料下达计划时间的先后顺序，是 一种工业制造企业内物资计划管理模式，MRP可以帮助人们把主生产计划转换为能力需 求计划，生成负荷报告，然后根据负荷报告分析结果和反馈调整主生产计划，但需要注 意的是在反馈调整的过程中，人工参与是很多的，现在还没有MRP系统可以自动平衡能 力需求中的超负荷或负荷不足情况；另外，生产现场的各工序生产活动的节拍是否合拍 是生产控制的关键，如果采用MRP系统来管理，就会出现由MRP系统对各工序分别下达 生产指令，各工序按照其指令各自开工生产，前道工序按照系统计算出的后道工序的需 求进行生产活动，不一定与后道工序的实际需求相吻合，这是因为，MRP的计划时区通 常是以周或天为单位的，而实际上许多企业尤其是流水线生产方式的企业，各工序的加 工时间是以分钟甚至秒做单位。系统的时间单位与实际的不一致，就容易造成系统的需 求与实际需求之间的时间差，从而容易造成生产现场的在制品积压和生产活动的混乱。

看板方式来源于TPS(Toyota Production System丰田生产方式)，看板方式只是 准时化生产方式下的实现手段，对于企业物流系统来说就是准时配送，物流理货员会根 据物料看板，确定送料的具体时间、送货地点及送货物料，根据看板的具体明细进行物 料的配送，根据日本丰田汽车公司的经验，单纯地采用看板管理不可能全面实现生产过 程的合理化。

因此，MRP和看板管理各有所长，又各有所短，如果企业只在两者之中选择一种作 为企业的生产管理模式，不可避免地会遇到各自的缺陷。

发明内容

为了克服MRP和看板管理各自的缺点，本发明提供了基于看板的精益物流系统，即 无论是网络、检修订单和生产订单，不论在创建或是更改时，都直接更新精益物流看板 系统的物料需求表，便于系统手工或后台自动计算出看板数据，实现了精益物流看板管 理，从而改善了物流配送的流程，重点解决了制造现场物料的供求矛盾，以生产订单驱 动物流，使前道工序的生产和原材料采购严格按照后道工序所传递的需求指令进行，使 整个物流配送的流程将MRP的“推”变成了看板管理的“拉”。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种基于看板的精益物流实现方系统， 包括：基本信息管理、订单管理、工序管理、要料需求管理，其中

基本信息管理：包括工作中心、物料信息、所述订单要生产的产品结构BOM表；

订单管理：包括产品信息、产品数量、完成日期；

所述BOM表包括：物料、所述物料的数量；

所述工序，包括：要生产/采购的物料、相关的工作中心、生产/采购周期；

要料需求管理：用于根据所述订单产品的BOM表，以及所述BOM中涉及的物料及所 述物料相关的工序采用并行处理技术生成的在某时间需要某种物料的情况；

库存管理：用于记录仓库中物料的实时数据，并根据所述要料需求管理中的物料需 求时间计划，将需要出库的物料生成出库单。

所述要料需求管理还包括：作业管理，所述作业管理，包括：作业名称，所述作业 管理用于根据所述BOM表中所有工序的数量，为所述BOM表的每一个工序分配一个所述 作业；

优选的所述作业为20-30个，所述作业管理用于，将所述BOM表中的所有工序分为 20-30份，每份分配一个作业；

工作中心还包括权重，所述权重，是指所述工作中心使用的物料占总物料的百分比； 所述作业管理还包括在为所述BOM分配作业时，每份所述作业对应的BOM中的工序中， 属于所述工作中心的数据占所述作业的所有工序的数量为，所述工作中心的权重；

优选的，所述工作中心包括：总装物料、转向架设置和车体设计；

优选的，所述总装物料的权重为50％至60％，在为所述总装物料分配作业时，每个 作业中有50％至60％的所述BOM数据属于所述总装物料；所述转向架设置的权重为10％ 至20％，在为所述转向架设置分配作业时，每个作业中有10％至20％的所述BOM数据属于 所述转向架设置；所述车体设计的权重为20％至30％，在为所述车体设计分配作业时， 每个作业中有20％至30％的所述BOM数据属于所述车体设计。

所述要料需求管理还包括运算标示，所述运算标示，用于标记所述BOM表中需要生 成所述要料需求的数据；

优选的，新建订单的相关BOM表的各个节点的运算标识为空；

优选的，所述运算标示的初始值为“X”，所述运算标示的执行结束值为“Z”。

还包括日志管理，所述日志管理包括日志表，用于存储生成所述要料需求出错时的 数据；在生成所述要料需求出错时，所述错误数据存入所述日志表，当下一次生成要料 需求时，将日志表中的错误数据再次生成要料需求，并且将生成所述要料需求的日志数 据删除；

所述日志表包括：订单号、计划开工日、工序、物料、数量、计划备料日、库位、 工作中心、日志类型；

优选的，每次生成所述要料需求看板时，都将所述日志管理中的错误数据生成看板 数据；

优选的，所述日志类型包括：定单变更、三日计划变更或工序变更

优选的，所述日志管理还包括显示日志信息、删除日志信息。

所述工作中心还包括物流中心，所述物流中心根据所述要料需求生成所述出库单； 所述理货员根据所述出库单将所述物料从所述货位送往所述送料地点，并执行送达工序； 所述送达工序就是将所述要料需求看板中所述的物料信息置为完成状态，同时进行发货 过账登记；

优选的，所述物料类型包括是否为反冲料，如果所述物料是反冲料，所述理货员将 所述库存转移到所述工作中心，同时记物流库存数量减少；如果不是反冲料则进行所述 发货过账登记，记物料库存减少。

所述基于看板的精益物流系统，应用于动车制造行业；

优选的，所述订单包括：订单号、完工日期、物料、数量、订单类型；

优选的，所述订单类型包括：生产订单、检修订单和三日生产计划；

优选的，所述订单还包括：计划开工日，所述检修订单的计划开工日为当前日期后 三天内的任意一天；

优选的，所述的工序还包括：工序名称、物料、数量、送货/生产周期、工作中心、 班组；

优选的，所述要料需求为包括：订单号、工序、物料、数量、计划备料日；

优选的，在所述要料需求生成后，按所述计划备料日、所述工作中心、工序和/或 班组显示多个要料需求；

优选的，将所述要料需求中所述的计划备料日，为当前日期后一天的数据，生成所 述出库单；

优选的，所述物料包括物料类型、库位、货位、理货员、采购周期；

优选的，所述要料需求为要料需求看板；

优选的，所述工序还包括工序类型，所述工序类型为：采购或者生产；

优选的，所述工序还包括：生产所述物料需要的下级物料，当所述工序类型为采购 时，所述的下级物料为空；

优选的，所述工序与BOM表中的物料一一对应。

为BOM表的节点分配作业的步骤如下：

1)计算所述BOM表的所有节点的数量；

2)用步骤1)计算出的所有节点的数量除以作业的数量，得到为每个作业分配的所 述BOM表的节点数量；

3)将第一个作业定义为当前作业；

4)从BOM表的根节点开始为所述BOM表中的所有节点分配当前作业的名称，每次 为所述节点分配作业名称时，记录为所述作业分配的所述BOM表的节点数量，当所述数 量达到步骤2)中定义的每个作业允许分配的作业数量后，将下一个作业定义为当前作 业；重复执行步骤4)直到为所述BOM表中的所有节点都分配作业名称。

在考虑了各工作中心的权重后为BOM表的节点分配作业的步骤如下：

1)计算所述BOM表所有节点的数量；

2)用步骤1)计算出的所有节点的数量除以作业的数量，得到为每个作业分配的所 述BOM表的节点数量；

3)根据所述步骤2)计算得到的为所述每个作业分配的所述BOM表的节点数量和 每个工作中心的权重计算得到：每个作业中属于各工作中心的BOM表节点的数量；

4)将第一个作业定义为当前作业；

5)将第一个工作中心定义为当前工作中心；

6)从所属BOM表中取得当前工作中心中尚未分配作业的一定量的数据，分配给所 述当前作业；所述的一定量为：步骤3)计算得到的，每个作业中属于各工作中心的BOM 表节点的数量；

7)将后一个工作中心定义为当前工作中心，并执行步骤6)，直到BOM表中所有工 作中心的数据都分配了当前作业；

8)将下一个作业定义为当前工作中心，执行步骤5)直到执行到最后一个作业；

9)为剩下的所有BOM表中尚未分配作业的数据分配最后一个作业。

本发明的有益效果是，基于信息技术的模式，在精益生产先进理念和技术的指导下， 以MRP和物流看板理念相结合，以实际精益物流配送为目标的信息系统，本系统的应用， 有效的改善了物流配送流程，着重解决了制造现场物料的供求矛盾问题，仓库管理人员 根据物流电子系统中的工序、工位物料配台信息，可以随时查询生产班组的物料需求。 即使生产分厂没有提出看板，也能根据主生产计划和物料需求计划查看备货信息，做到 物料在库房内的提前配台，使前道工序的生产和原材料采购工作严格地按照后道工序所 传递的需求指令进行。这样也保证了物料配送时间缩减到最短，并有效的减少了物资库 存积压和资金占用。

设计变更是公司生产经营活动中的一项重要业务，当用户需求更改、供应商发生变 化、产品出现质量问题，以及产品生产制造过程中出现偏差时，都可能提出设计变更的 要求，设计变更管理良好的企业，能够凭借企业信息系统的支撑，快速、有效地组织各 部门人员完成设计变更活动。全面的质量管理是企业管理工作的关键业务，而控制好设 计变更又是质量管理的核心工作。设计变更活动的最主要和最困难的任务是保持产品数 据的完整性、一致性和可跟踪性。精益物流看板系统能保证设计变更引起的一系列产品 数据的修改和版本演化的一致性，即在任何时间都可获得描述产品唯一技术状态的完整 一致的产品数据；能够记录数据间的版本关系，保证数据的可跟踪性。精益物流看板系 统达到了以下效果：

1)设计变更涉及的产品数据关系复杂，建立一个完整支持设计变更的产品数据模 型是基础。

2)提供自动化的工作流程驱动系统，控制更改过程的进行。工作流定义工具预先 定义各类更改的标准工作流程，在工作流程的控制下协调调度任务、人员、数据，完成 产品数据的有序更改。

3)设计变更的文件构样式复杂多变，系统提供了处理复杂数据的用户接口功能。

4)设计变更支持以下功能：设计变更申请单、更改单、更改文件管理；设计变更 的流程定义和审批控制；产品数据的一致性完整性检查和版本演变控制；设计变更中零 部件的更改查询；信息过程集成的事件服务。

在动车制造行业中，每月会产生上万笔生产订单，即会有几十万甚至上百万道工序 的发料，让这些物料在合适的时间、地点发到对应的生产班组，确保公司精益化生产的 需求，基于看板的精益物流系统还设计了理货员、货位、物料一一对应的功能；即确保 看板运行后，每一个物料，都会对应相应的货位、唯一的理货员；使物流管理的颗粒度 细化。

附图说明

下面结合附图对本发明所述的基于看板的精益物流系统进行具体说明。

图1是本发明基于看板的精益物流系统的结构示意图；

图2是BOM表的结构示意图；

图3是本发明中生产分厂的结构示意图；

图4是本发明精益看板数据流程图；

图5是本发明实现的网络拓扑图。

具体实施方式

看板构成：电子看板由抬头和明细(也即项目)组成，看板抬头是以订单为单位， 包含需求汇总号、工艺路线、序列、记录类型、工作中心、生产订单号、生产订单状态 等；因看板是以工序作为最小配送单元，所以明细是以工序为单位，包含需求汇总号、 工艺路线、台位、需求物料、工厂、库存地点、反冲标识、要料时间等具体信息。满足 了精益生产配送的要求，在精益物流看板系统中，通过需求汇总号将看板的抬头和明细 相连。

本发明中的工作中心包括生产分厂和物流中心。

一、看板生成：

1、动车制造的生产计划主要来源于生产订单和检修订单(也叫检修工单)，鉴于动 车制造生产计划的复杂性和可能存在的变化，以及不可避免的工程设计变更影响，物流 中心对生产分厂发料，不采取基于稳定的生产计划安排的主动配送方式，而是采取按需 配送方式，需要生产分厂基于三日内的生产计划提出要料需求，后续生产分厂提交需求 人员依据要料需求清单，以工序和/或班组节点，将要料需求清单释放提交到物流中心， 而这些生产指令的传递都是通过看板来完成的，这里来源于检修工单的生产计划直接生 成看板数据，并且来源于检修订单的看板只有一笔数据。

基于看板的精益物流系统中，如果有多个看板，会写在后台表中，由后台作业集中 处理。

2、看板生成，可分为后台自动运行和前台手工制定

2.1对于优先级别高、需要紧急处理的看板，可以采用前台手工输入方式提交看板。 在前台手工制定时，系统会判断用户输入的数量，如果用户输入的要运行的看板数量超 过100个系统会提示错误，此作用为避免人为输入错误，提高系统的运行效率。

2.2动车在生产过程中，每一个生产订单涉及到上万的物料处理，对于数量如此宠 大的物料，系统采用并行处理的机制，在后台定义了拆分方法，系统依据工序确定生成 看板的数量，例如：后台有23作业，有10个工单，每个工单有20个工序，系统会将 工序计算出来，即多少个看板数量，是根据工单中的工序计算，如每个工序有100种物 料，即每个工单有2000条看板，将所有订单工序数据，即需要计算看板数量的数据进 行循环标记成A、B、C、D等23个名字(其中A、B、C、D等为作业名)，第一个作业运 行时，只取标记是A的数据，第二个作业运行时，只取标记是B的数据运行，以此类推， 因为每道工序要反复的新旧计算，在ERP内，表存储数据越少，效率越高，所以采用此 机制，大大提高了看板的运行效率，基本上十几分钟可以使大量的数据运行完；当然作 业拆分的数量是根据实际的业务量设置的，当业务量的变化较大时，可以再次调整。这 里，可以采用能同时执行多条指令或同时处理多个数据项的单中央处理器计算机也可以 采用多处理机系统。

同时，在标记的时候需要计算权重，这个权重是按照生产分厂区分的，如图3所示， 由于总装物料占总的比例的60％左右，所以系统在后台处理时，会将60％的作业分配给 总装，转向架设置为15％，车体设计为25％，这样可以最大限度的利用服务器资源，以 最快的速度算出看板的数量。当然这个占比的分配会根据实际的业务数据进行调整，例 如在标记时作业名时，如果A的作业转向架分厂的数据超过总量的25％，系统会自动对 转向架的作业移到下个作业名去标记。这样，有效的将数据分配到23个后台作业中， 且合理的控制了每个作业分厂的运行数量。确保运行出的看板数据分配是合理的。

2.3在运行生成看板明细的时候，由于数据量较大，看板的数据插入和计算都是后 台作业执行计算，这样，与实际业务存在着时间差，也意味着存在着差异数据，系统在 待生成看板明细的表中加了一个运算标识，在运行生成看板明细时，系统会先将此次所 取的、将要生成看板的数据的运算标识置成“X”，待系统运算完生成看板明细后，再将 运算标识重新置空。采用此机制，有效的避免了看板的数据被重复抓取计算，生成看板 数据重复的现象发生。同时，系统为了提高看板的运行速度，避免无用数据运行，每次 运行时，对于生产工单的数据重新读入，且在读取工序数据时候也是多次重新读入，确 保每次所取、所计算的数据都是最新的、最实时的数据，确保了看板数据计算的准确度。

3、要料需求看板

生产分厂依据工序和/或班组节点在精益物流系统中以要料看板形式提交要料需求 清单，释放到物流中心。有如下两种形式：

1)离散件要料需求清单：用户不可以修改需求数量，离散件的后台作业是按工序 来分组计算；

2)反冲料要料需求清单：用户可以修改需求数量，同时系统也可以模拟计算建议 的需求数量。这里的反冲物料是指用料的单位和发货单位不一致的物料，比如油漆之类 的，发料用的单位是罐/桶，但是生产消耗时用的单位是克，通常这种物料的实际消耗 数量在生产完成之前很难统计，因此反冲料是在生产分厂的分厂库进行管理。物流看板 在运行时，根据反冲料的特点进行汇总发料。

二、生产计划变更

生产订单、三日计划不可避免存在变更的可能，因此会导致要料需求看板产生变更， 系统会根据原来的物料数据，看是否有出库记录，同时将原来的出库数和需求数进行比 较，如果无出库，按新的物料的需要数量进行出库；如果有出库记录，即对原物料进行 退库，新的物料出库，产生一退一领。

变更发生的时点可能是在提交要料需求之前或之后。要料需求被提交之后，也可能 被拣配或已做出库单。

处理方式如下：

第一种情况：如果相关工序节点的要料需求清单未被提交、或已提交但未拣配，则 自动追加到原要料需求单号(预留号+记录类型+工序ID+提交需求序号)；

第二种情况：如果相关工序节点的要料需求清单已被提交、且已拣配(含部分拣配)， 则自动生成新的要料需求单号(预留号+记录类型+工序ID+提交需求序号+顺序号)中， 此时，提交要料需求序号，在原要料需求序号基础上+1，这里要料需求序号初始值为1。

三、对要料需求看板中的退料处理

因为生产订单的变更，会产生退料请求，系统中还开发了因实际业务需求，物流部 门主动对发的料进行退料及领料的功能；系统支持一退一领功能，即申请某物料的退料， 可同时申请相应对的物料的领料，也支持单一物料的退料，生产分厂需要根据实际的生 产需求及变动提报退料请求，物流理货员根据实际的发料情况确认退料，如一退一领， 退料的同时，配发新的物料，确保生产分厂、物流发货、收货一致。

要料需求看板中的退料有三种状态：要料需求未出库、要料需求部分出库、要料需 求完全出库，在系统中用不同的字段、不同的值来精准的计算实际业务中可能发生的各 种退料需求，如下表：

注：精益物流系统通过上表的6个字段，三个状态来处理有可能发生的所有的退料 请求，例如，

对于ZDSTS_ASS＝0表示：要料需求未出库；

对于ZDSTS_ISS＝1表示：有退料请求，退料请求关键值与要料需求不一致。

对于上表中的“(无)”系统没有这种状态，系统也不会进行ZDSTS_ISS＝2或 ZDSTS_CIS＝2这样的设置。

四、错误看板调整功能

当生产订单、检修订单保存时，会触发要料需求表的生成，但在动车生产的实际业 务中，会因为设计变更造成生产订单中工序班组、物料、台位的变更，所以看板的数据 要根据实际的要料需求状态进行变更或锁定，锁定后不会生成看板数据，而是生成日志 数据，记录到日志表中，这里，日志的类型包括：生产工单变更、三日计划变更及物料 计划变更等。

系统在设计时，考虑到了生产订单变更的所有的情形，具体明细如下：

注：

1)订单状态为"X"表示被锁定，被锁定的数据不能生成看板数据，而是存储在日 志表中，等待进一步的处理；

2)对于订单需求变更的类型为：“增加物料”的状态为“(单一)”，表示只有一种 状态，系统根据要料需求状态直接进行处理，；

3)在“工序班组变更”的状态有两种：“方式一”和“方式二”，系统根据情况分 别执行，

例如：对于要料需求状态为：“未提交/或已提交但取消”、“已提交未取消”，系统 的处理办法是：直接变更；

对于要料状态为“全部或部分过账”的：对于已过账的，系统选择方式一，锁定该 工序，不生成看板数据，而是生成日志数据(后续处理：由领料部门先提交退料请求申 请退料，后再变更)；对于未过账的，系统选择方式二，直接变更。

系统会自动将识别出的人为维护错误、生产订单锁定、物料锁定、物料成本没维护、 设计变更等原因造成的错误物料看板数据保存到日志表中，下次运行时，系统会自动对 错误的数据再次执行看板的生成，直到此错误的数据生成看板为止，才会在错误日志记 录表里删除此条记录，因此需要定期启动错误看板调整功能，依据最新的生产订单的信 息流调整错误看板，确保了看板调整的及时性。

但是，并不是生成日志的所有错误数据，最后都会生成看板数据，例如：更改反冲 设定、变更物料类型、更改MRP组，这些可能导致数据运行错误的，在系统中是严格禁 止的，出现这类错误的日志信息时，需要人为检查。另外，要料需求关闭的项目，也不 会再产生物料看板，这些需要手工删除。

五、看板使用：

由于，每月会产生上万笔生产订单，即会有几十万甚至上百万道工序的发料，让这 些物料在合适的时间、地点发到对应的生产班组，确保精益化生产的需求，看板物流平 台设计了理货员、货位、物料一一对应的功能；即确保看板运行后，每一个物料，都会 对应相应的货位、唯一的理货员，确保责任明确、可追溯，理货员能看到自己需要在什 么时间、送料地点、送达工序，做到按需配送；使物流管理的颗粒度细化。系统建立物 料、理货员、货位的对照关系，确保每一个物料都有理货员负责、每一个物料都对应出 货货位。理货员每天可以按照项目或者物料运行物流看板的提料程序，将待刷新的看板 明细生成物流看板，并对看板进行打印，根据打印的物料明细，确定送料的具体时间、 送货地点及送货物料，进行生产配料、发料。在这里，送货地点一般为各生产分厂，但 是基于动车生产的特点，部分物料体积较大，因此会送到生产分厂指定的地点发料。此 指定的地点为中间库。这样即确保了现场的有序生产，也确保了物流按时配料。

由于对生产分厂的看板数据会体现根据实际生产的三日计划数据，因此生产分厂根 据自己的生产情况，提前一天下达后三天的生产物料的明细，系统根据物料需求计划、 产品结构信息等生成要料需求看板，对于是生产分厂的物料，由生产分厂根据要料请求 看板打印出库单，进行生产配料、发料处理。这里生产分厂的物料指：反冲物料或者是 生产分厂自己生产的中间产品。这里的中间产品可能给自己分厂使用，也可能当做物料 给下一个分厂用。

六、看板流程，如图4所示：

1、生产分厂计划员根据生产订单和维修单提前一天下达三日生产计划，三日生产 计划中包括三天的生产物料明细。

2、系统会根据物料需求计划、产品结构信息、物料库存信息等生成要料需求看板， 要料需求看板包括：生产订单、工序、物料、数量、库位等信息。

3、所有分厂的要料需求看板数据汇总起来生成精益物流看板。

4、精益物流看板生成后，按照需求编号根据项目号、班组、工序、列、辆自动打 包，生成各生产分厂看板，各生产分厂看板是按照项目、列、辆生成的物料明细，生产 分厂看板包含以下信息：生产订单、工序、工作中心、台位、生产班组、物料、数量、 库位等信息。

5、物流中心理货员根据精益物流看板和生产分厂计划员提供的要料需求进行：物 流中心分配、拣配、填出库单、发货过账和生产分厂发料等一系列的处理，处理的内容 包括：生产订单、工序、物料、数量、库位等信息。

6、物流中心理货员根据物料类型是否为反冲料进行进一步处理，如果物料是反冲 料则将库存转移到生产分厂，同时记物流库存数量减少；如果不是反冲料则出库记账， 记物料库存减少。

七、看板管理系统实现的硬件设备信息

实现本发明提供的一种精益物流看板管理系统，在设计、开发、测试以及生产系统 中需要至少运行在以下设备上，才能达到比较好的效果。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然 本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人 员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰 为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实 质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。