精确WIP的盘点方法

文/ 王永锐

一、什么是WIP？

WIP（Working In Progress）指的是在制零件，概念来自于ERP系统，指车间里已装配但尚未随成品下线报交而被扣除库存的零件。

我们建立一个最简单的模型，来直观说明WIP，如图1：

● SAP系统中有仓库库存点和总装（General Assembly，以下简称“GA”）车间两个库存点；

● 仓库库存点A零件系统数与实物数一致为8个；

GA库存点，系统数为6个，但是其中4个在工位n的线旁料架上还未使用，还有2个已在工位n装车，经过工位n的车辆都装上了A零件；这2个已经装车的A零件就是WIP。SAP系统中只能显示出GA库存点的库存6个，而不能区分线旁料架和WIP。

经过整车下线报交点的车辆，A零件库存在SAP系统的GA库存点扣除，不再以零件形式而存在。

● 当然，实际中的WIP要比这个模型复杂得多，在后文中会逐步体现出来。

图1 两个库存点的模型

图2 GA的单一线性结构

图3 BS的树状结构

二、两种具有代表性的生产线结构

我们首先需要理解两种具有代表性的生产线结构，实际上就是GA的单一线性结构和BS（Body Shop，车身车间）的树状结构。

图4 顺序计算法的生产线

图5 顺序计算法的生产线盘点

1.GA的单一线性结构

如图2所示：

生产线从左向右流动，G1/G2/G3/G4/G5/G6是工位，每个工位上一辆在制品车，B1/B2/B3是buffer，为连接G1～G4与G5～G6两段刚性生产线的缓冲地带，共3个车位（buffer也是造成ERP系统中看到的WIP不精确的一个原因，系统中只能对buffer设定一个恒定值，而buffer的实际值如图2所示可以是0～3辆车）。

● 零件A在G1工位安装，零件B在G2工位安装，零件C和D在G3工位安装。

表1 《盘点表》示例

表2 《车号表》示例

表3 《BOM表》示例

表4 《盘点表》

表5 《BOM表》

2.BS的树状结构

如图3所示：

● 两条主线，主线1（经由G1/G2/G3/G4/G5）与主线2（经由G'1/ G'2）汇合在G6工位。

● 主线1的分拼线1，经由G2'和G2''两个工位后汇合到G2工位。

● 主线1的分拼线2，经由G4''和G4'两个工位后汇合到G4工位。

● A/B/C/D/E/F/E'/F'/H/I/J/K/L这些零件，分别在箭头所指的工位上安装。

显然，BS的树状结构WIP要比GA的单一线性结构复杂一些。

三、获取精确WIP的现状

一般来说，主机厂如果不清线，要获取WIP的现状情况有四种，但都不精确。本文由于篇幅所限，在此不进行详细展开。接下来，我们将以其中一种情况入手，循序渐进讲述所有车间的WIP精确获取办法。

表6

四、算法1：顺序计算法

概要：单一主线从装车工位顺序依次计算到下线报交点前第一辆车。

首先，我们建立一条生产线（生产线方向，如图4），包含刚性的工位段，以及buffer段，然后我们要计算A、B两个零件的WIP。

我们走到G1和G2两个工位，盘点出G1工位车号为Sn9，G2工位车号为Sn8，如图5。

然后，我们会把这个盘点结果记录到表上，以下我们称此表为《盘点表》，预留“WIP”列用于填写计算的WIP结果，如表1。

接下来，我们从生产控制系统中拉出车号序列清单，以下简称《车号表》，内容如表2。

（假设Sn3由于某问题被Set Out，《车号表》也将精确体现这个情况。）

随后，我们再打开《BOM表》，关键内容如表3。

接下来，我们就根据上面三张表，用简单的Excel VBA编程，顺序计算A、B两个零件的WIP数量。算法如下：

a.从表4《盘点表》中从上往下顺序执行—首先程序找到零件号A，及其在工位G1上的盘点车号是Sn9（注意：工位很重要，可能存在同零件多工位）。

b.接下来程序到表5《BOM表》中查找到，A零件在工位G1上只用于ES6车型，用量为1。

c.程序（如表6）随后就知道，从工位G1对应的车号Sn9开始，往报交点前第一辆车（Sn1）数过去，凡是《车号表》中为ES6的车型，就把A零件的WIP数量累加1。从表6中我们可以看到从Sn9~Sn1，车型为ES6的车号分别是Sn9/8/6/4/2/1，共6个，那么在G1工位使用的A零件的WIP就是6。

d.盘点表中A零件的“WIP列”就会被程序填写上数字6，如表7，然后程序循环回到步骤a，开始对B零件进行同样a/b/c/d四个步骤的计算。

结合上文所述，我们可以思考并总结复述一下B零件WIP的计算过程：

B零件用于工位G2（《盘点表》和《BOM表》一致）；《BOM表》上B零件在G2工位同时用于ES6和ES8且用量为2；然后《盘点表》上G2工位所盘点到的车号是Sn8，那么到《车号表》中找到车号Sn8，从上往下数到最后的Sn1，看到ES6和ES8总共7辆车，于是7辆车×用量2=14，G2工位B零件的WIP=14就计算出来了。

图6 逆向计算法的生产线

图7 逆向计算法的生产线WIP分步情况

表7

表9

表10

表11

表12

表13

基于这个计算原理，《盘点表》的“零件号+工位+车号”可以往下延长，《BOM表》的“零件号+工位”也可以往下延长，同时BOM表的车型配置列也可以往右增加，于是就可以精确计算出任意零件+工位的WIP了。当然，前提是单一主线，生产控制系统中的《车号表》精确体现了实际的在制车辆序列，实际上也就是主机厂的GA车间适用。

表14

表15

五、算法2：逆向计算法

概要：对于单一主线的WIP，计算该工位的在制品由哪些零件构成。

算法1是正向算法，既然有正向思路，就有逆向的办法，下面我们看看如何以逆向的思路来计算WIP。这种逆向的计算方式，将突破单一主线的框架，将适用于几乎任何形式的生产线。不过，我们在举例讲解时，为便于理解，还是先以单一主线的模型来讲述这一原理。

同样，我们继续刚才的例子，建立一条生产线，包含刚性的工位段，以及数量不确定的buffer段（这个buffer段后面会很有用），如图6。

基于图6的假设，我们把A/B/C三个零件在各个工位上的WIP先标识出来，如图7。

由图7可见，从G1工位开始，后面的每一辆ES车型，都含有A零件×1件；从G2工位开始，后面的每一辆ES车型，都含有C零件×3件；从G4工位开始，后面的每一辆ES和ET车型，都各有B零件×2件，我们标注在每个工位号和当前工位车型的下面。

如果我们把每个工位上停留的车由哪些零件装配组合而成，形成清单；再把每个工位的清单全部集合起来，就可以知道整个生产线的WIP了。

我们从G 1工位到G 5工位一路加过去，得出A零件WIP=5，B零件WIP=8，C零件WIP=12。

这就是逆向计算法—计算每个工位的在制品由哪些零件构成，再求每个工位的并集，得出整个车间的零件WIP。

这个时候，对于盘点的要求就有所变化了，不再是针对零件进行盘点，而是针对工位上放置的是什么车型配置进行盘点，《盘点表》会变成表8所示，盘点出每个工位上有什么车型，多少台。

需要注意的是， buffer车位不是工位，不安装零件，buffer上车型也属于已完成G4工位装配的在制车型。所以，buffer上的在制车辆都盘进G4工位里面了。

接下来，我们根据《BOM表》开始计算，为便于理解，我们再在前面《BOM表》中模型增加一个C零件，在ES车型上单车用量为3，如表9。

a.我们从《盘点表》的G1工位开始，从上往下，按G1工位往G5工位的顺序开始计算每个工位上的车型由哪些零件组成。程序先来到G1工位，查看到G1工位上有1台ES，于是程序转到《BOM表》，查找到所有工位在G1，且用于ES车型的零件，是A这个零件，1件，于是程序生成了表10《后台计算过程数据暂存表》（以下简称《暂存表》）。

b.然后，程序转回《盘点表》，从G1工位转到了G2工位。程序查看到，G2工位上有一台ES车型，于是程序转到《BOM表》，查找到所有工位在G2和G1上，且用于ES车型的零件—为什么是G2和G1工位呢？因为按照《盘点表》，程序知道G2工位前面还有G1工位，到达G2工位的在制品一定经G1工位装配过了。因此，程序执行的逻辑是执行到哪个工位，就从《BOM表》中查找≤该工位，且符合该工位车型配置的所有零件。于是程序在《BOM表》中查找到，ES车型在《BOM表》的G2工位安装C零件3件，在G1工位安装A零件1件，程序在a中的《暂存表》中增加了两行数据，如表11。

表11中最后一行数据之所以将工位标G2，表示的是在G2工位上已安装的意思，而不是说A零件的《BOM表》工位是G2，注意与第一行的区别。

c.接下来程序回到《盘点表》，继续往下执行到工位G3，然后看到G3工位上有1台ET车型；同样，程序到《BOM表》中查看从ET车型在G3/G2/G1工位上有哪些零件安装，结果发现无零件安装，返回值为空，于是《暂存表》保持不变。

d.再下去程序执行到《盘点表》的G4工位，发现G4工位上有2台ES和1台ET，那么就两个车型WIP分别计算再相加。

程序回到《BOM表》，查找G4/G3/G2/G1工位上ES车型所装配的零件分别是B×2/无/C×3/A×1，因G4工位上有2台ES，于是程序计算出来G4工位上的两台ES车型共有（B×2+无+C×3+A×1）×2=B×4+C×6+A×2。然后，程序接着前面的《暂存表》增加了三行记录，如表12。

执行完对G4工位上2台ES的计算，程序不会忘记G4上还有1台ET，根据同样的原理，程序在《BOM表》中查找G4/G3/G2/G1工位上ET车型所装配的零件，查找结果只有G4工位上有B零件2件，于是继续在《暂存表》增加一行记录，如表13。

图8 存在树状结构的工位模型

图9 单一序列工位图

e.程序回到《盘点表》继续分别执行最后一个G5工位，然后G5工位在《BOM表》中没有零件安装，所以G5工位上这台ES在制品WIP计算结果与G4工位中的1台ES在制品WIP一致，B×2/无/C×3/A×1（计算过程原理与上同，不具体展开），于是在《暂存表》增加三行记录，如表14。

f.至此，程序已经从《盘点表》的G1执行到了G5工位，执行完毕，最后程序对《暂存表》按照零件号汇总，得到最终的WIP计算结果，如表15。

在此进行小结，有两个关键点值得注意：

一是程序按照《盘点表》工位顺序从上往下顺序执行，即从第一个工位一直执行到最后一个工位，每个工位上的在制品分别计算WIP。

二是程序在执行《盘点表》的每个工位时，针对工位上盘点到的不同车型配置，查找《BOM表》中该车型配置下≤该工位安装的所有零件，也就是从该工位一直往前到整个生产线的起点工位。（这一条很重要，后面我们在讲非单一主线装配结构生产线WIP的计算时将要举一反三）。

六、算法3：工位插入截止法

概要：通过“工位插入截止法”，把树状工位转化成单一主线，计算任何形式结构工位的WIP。

BS的树状工位，显然无法用算法2的单一主线WIP逆向算法来计算。但是，该算法是一个基础，我们对于树状工位WIP的算法，也需要把树状工位转化成单一主线工位。笔者称之为“工位插入截止法”，来将多主线、多分枝分拼线整合成单一主线。

表16 《BOM表》

表17

表18 《盘点表》

表19

表20

表21 《盘点表》

我们先建立一个存在树状结构的工位模型，如图8。在这个模型里，主线工位从最前端到最末尾，从左向右依次为G1/G2/G3/G4；同时，G3工位还和一段分拼线相连接，分拼工位从G7开始，经过G7/G6/G5后汇合到G3。

假设各个工位上需要安装的零件是A/B/C/D/D'/E/F/H，把这些零件按照《BOM表》（如表16）标注在对应的工位附近。假设各个工位上的车型配置分别是ET和ES，直接标注在各个工位下面。

上面标注到各个工位上的车型是我们盘点出来的，《盘点表》如表17。

这里注意该《盘点表》，实际上已经在第一列把树状工位串成了一条“单一主线”工位序列，过程如图9。

这就是“工位建模”的过程，将树状的工位全部插入、拉直，形成一条“单一主线”工位序列。这个工位序列，也就是《盘点表》第一列中从上往下的工位序列。

看起来和前文第六部分中的算法有些像，但还不完整，我们还需要在工位序列的右边增加一列“截止工位”。什么是截止工位呢？其实在前文第五部分也是有截止工位的，只不过所有的截止工位都是同一个，也就是单一线性工位的起点工位G1。

在前文的算法总结中提到，“程序在执行《盘点表》的每个工位时，针对工位上盘点到的不同车型配置，查找《BOM表》中该车型配置下≤该工位安装的所有零件，也就是从该工位一直往前到整个生产线的起点工位”。但现在我们用“插入截止法”把分拼树状枝线工位插进了主线工位，而分拼枝线工位的起点并非是整个生产线的起点工位，而是枝线工位自己的起点。因此，在《盘点表》中，我们可以看到工位列中G5/G6/G7旁边的“截止工位”标注的都是G7工位，如表18。

接下来我们举例看看截止工位在程序中所起到的作用：略去前面执行过程，假如程序按《盘点表》从上到下执行到了工位G6，要计算G6工位上的在制品有多少零件WIP。

a.程序从《盘点表》中识别到G6工位上有6台ES和5台ET。

b.程序到《BOM表》中，先查看BOM中所有工位在G6且车型配置为ES的零件，查到为D零件，单车用量1，再乘以6台，得出D零件6件；随后，程序继续查看BOM中所有工位在G6且车型配置为ET的零件，查到为D’零件，单车用量为2，再乘以5台，得出D’零件10件，把计算结果写入到《暂存表》，表19。

c.与前文第五部分讲的算法原理同，程序在计算完G6工位后，会沿着《盘点表》中的工位顺序，依次向上计算G6工位前面的每一个工位相应车型配置会安装什么零件，即按照G7、G2、G1的顺序依次计算。

程序在b.计算完G6后，再计算G6前面的G7工位，到BOM中查找工位在G7且车型配置为ES的零件，查到为C零件1件，然后乘以《盘点表》上G6工位上盘点到的6台ES，得到这6台ES在经过G7工位时被安装了C零件1×6=6件；程序自然也不会忘记还有5台ET也经由G7工位到达G6工位，于是程序再从BOM中查找所有工位在G7且车型配置为ET的零件，查到也是C零件，单车用量2，得到这5台ET在经过G7工位时被安装了C零件2×5=10件。程序把这两行计算结果增加写入到《暂存表》中，如表20。

注意工位还是G6，因为是针对G6工位WIP的计算。

d. 如果仍按照前面算法2的算法，计算完G7工位后还要继续沿着《盘点表》工位顺序向前，轮到计算G2工位。但是，G6工位是在分拼线上，其起点是G7工位，并没有经由G2和G1工位，因此在《盘点表》的工位列旁边增加的“截止工位”列就要起作用了，我们对于G6工位旁边标注的截止工位是G7，也就是说当计算G6工位WIP时，沿着《盘点表》继续往前爬的时候不要爬到最前面的工位G1，而是只要爬到G7工位就需要截止了。程序执行到步骤c.的时候，已经爬到了G7工位从而截止，针对G6工位的WIP就计算完毕了。这就是“截止工位”的重要作用。

e.这个程序执行过程用文字模拟到了插入的这段工位内，为更加明白我们继续模拟下去，略去工位G5，我们假设现在程序沿着《盘点表》工位顺序执行到了G3工位。现在主要讲下程序执行到G3工位时的子步骤：

e1. BOM中查询G3工位的所有符合G3工位盘点出来的车型的所有零件，加入《暂存表》。

e2. 沿着《盘点表》往前往上计算工位G5（因为G3工位的截止工位是G1，所以要一直往前往上追溯）。

♦算出BOM中G5工位上所有符合G3工位盘点出来的车型的所有零件，加入《暂存表》；

图10 树状结构的Excel建模1

图11 树状结构的Excel建模2

图12 以第一人称视角的盘点示意图

♦算出BOM中G6工位上所有符合G3工位盘点出来的车型的所有零件，加入《暂存表》；

♦算出BOM中G7工位上所有符合G3工位盘点出来的车型的所有零件，加入《暂存表》；

♦G5工位的截止工位是G7，到此，针对G5工位计算完毕。

表22

表23

表24

表25 《盘点表》

e3. 沿着《盘点表》继续往前往上计算工位G6；

♦算出BOM中G6工位上所有符合G3工位盘点出来的车型的所有零件，加入《暂存表》；

♦算出BOM中G7工位上所有符合G3工位盘点出来的车型的所有零件，加入《暂存表》；

♦G6工位的截止工位是G7，到此，针对G6工位计算完毕。

e4. 沿着《盘点表》继续往前往上计算工位G7；

♦算出BOM中G7工位上所有符合G3工位盘点出来的车型的所有零件，加入《暂存表》；

♦G7工位的截止工位是G7，到此，针对G7工位计算完毕。

e5. 沿着《盘点表》继续往前往上计算工位G2；

♦算出BOM中G2工位上所有符合G3工位盘点出来的车型的所有零件，加入《暂存表》；

♦算出BOM中G1工位上所有符合G3工位盘点出来的车型的所有零件，加入《暂存表》；

♦G2工位的截止工位是G1，到此，针对G2工位计算完毕。

e6. 沿着《盘点表》继续往前往上计算工位G1；

♦算出BOM中G1工位上所有符合G3工位盘点出来的车型的所有零件，加入《暂存表》；

♦G1工位的截止工位是G1，到此，针对G1工位计算完毕。

至此，G3工位上所盘到的车型WIP计算完毕。对于计算结果，可以根据程序进行自行验算。

七、各种算法如何运用于实际

这里要补充明确一个关键点，我们通篇所讲的工位上的某车型在制品，不一定是一台车，甚至哪怕这个工位只有一个零件，都叫做该工位的在制品，只要辨明这个在制品是什么车型配置，盘出该在制品的车型配置及数量即可。假如BS的第一个工位G1就是放一个零件A上去，待下一个工位G2的机器人去抓，那么我们盘点G1工位时，只需要盘出G1工位上有1台什么车型配置即可，不需要知道是什么零件。就像我们前面举例的G1工位上盘出一台ET，如表21。

总结来看，根据算法3，盘点WIP时只需要盘出该工位有多少个什么车型的在制品。接下来我们看看如何将理论运用于实际盘点工作。

1.BS WIP的实际操作步骤

BS WIP只能使用算法3所述的“工位插入截止法”，我们再将这个过程更加真实地展现一遍：

（1）完成BS工位按其实际树状结构的Excel建模（参见图10）。

（2）完成BS工位由树状结构到单一主线工位的转换，标注“截止工位”。

截止工位是可以多层级嵌套的，注意每一段分拼枝线的截止工位都是该分拼枝线的起点工位，转换也是灵活多变不影响计算结果的，比如举两种方法来转换：

●方法一：

把G'1—G'2—G6—G7看作第一层级主线，把G1—G2—G3—G4—G5看作第二层级枝线，把G2''—G2'看作第二层级枝线下的第三层级枝线，把G4''—G4'看作第二层级枝线下的另一条第三层级枝线，如图10。

然后，我们把第三层级枝线插入到第二层级枝线，插入后的结果，如表23。

然后，我们再把上表整体插入到第一层级工位序列的G'2工位和G6工位之间，完成了树状工位到单一主线工位的转换，如表23。

●方法二：

把G1—G2—G3—G4—G5—G6—G7看作第一层级主线，把G2''—G2'看作第一段第二层级枝线，把G4''— G4'看作第二段第二层级枝线，把G'1—G'2看作是第三段第二层级枝线，如图11。

然后，把三段第二层级枝线插入到第一层级主线序列中，如表24。

如果看到最初的树状工位要用“插入截止法”进行“拉直”，方法二可能更加符合第一印象，不过为了说明“插入截止法”可以嵌套，所以笔者也将方法一举例示意出来了。

这两种”拉直“方法虽然工位的排列顺序不同，但是对于接下来的盘点方法、计算结果，都是一样，没有影响。

以上的步骤（1）和（2）可以说基本上是一劳永逸的，除非遇到车间的改造，再做相应的工位建模维护。

（3）准备《盘点表》和《BOM表》

《盘点表》就是在（2）中的工位序列插入截止表的右边，预置上该车间里面所有的车型配置。

（BS车间的车型配置一般也不多，如果一个成熟的车间柔性化同时生产三种车型，每种车型再分高低配的话，也就六种车型配置；而BS的高低配区别，一般也就在诸如是否带天窗，是否车门、行李箱盖上有预留的饰条饰板孔之类的微小区别上，影响少数零件。）

《BOM表》里有与《盘点表》相同字符的工位、车型配置信息，程序才能参照BOM进行计算，如表25。

图13 WIP在制零件计算VBA程序界面

（4）车间各工位实际盘点

如图12，是以第一人称视角来画的盘点示意图。

比如G'1工位上对A和B两个零件进行装配，其产成品在G'1工位的工装台上有1个，G'1工位的产成品还会放置到一个buffer料架上供下一个工位使用，图12上在这个buffer料架上下两层各4个共有8个，那么我们就盘点得到G'1工位产成品（也就是G'1工位在制品）数量为1+8=9，然后盘点人员这点基本素质还是有的，知道该产成品是车型ES的，于是就在《盘点单》G'1工位旁边、配置为ES列的格子内填入数量“9”。

再盘点G'2工位，我们看到G'2工位上放着一件在制品，同时G'2工位旁边还有该在制品的buffer库存6件，该工位在制品共计1+6=7件；盘点人员也识别出该产成品为ES车型的，于是在《盘点单》的G'2工位旁边、配置为ES列的格子内填写入数量7。

接下来，看到G6工位上的在制品是1辆ES车型、G7工位上的在制品是1辆ET车型，于是分别在《盘点单》上做1件的记录，如图12。（BS车间主线工位也经常有在制品车身被拉下来的情况，这些车身需要注明从哪个工位拉下来的，是什么车型，将其计入到相应工位盘点数量中，即成为WIP盘点的一部分）。

如果主机厂的BS生产控制系统中能精确看到在制车型的工位分布，将进一步简化盘点过程。

（5）完成《盘点单》和《BOM表》后，用VBA程序进行运算，从而得出整个BS车间的在制零件WIP（VBA程序界面如图13）

2.GA WIP的实际盘点操作

GA WIP的实际盘点操作，本文将不详细展开讲述，算法1、2、3都可以使用，而算法2实际上就是算法3中的工位如果没有任何枝线的一个极端情况。熟练掌握方法，只要灵活务实、因地制宜的选用即可。