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汽车行业精益化供应链构建与分析(上)

更新时间:2021-11-20

  汽车行业供应链体系涵盖零件加工、中间产品和最终产品制造、物流运输以及将产品交付给用户的全过程。为提高产品竞争力和谋求更大发展空间,需要打造精益化供应链体系,本文按照供应链的阶段属性,将汽车供应链划分为生产链和营销链两部分,并围绕各自特点对其精益策略进行了深入分析。

  企业为提高产品竞争力,谋求更大生存和发展空间,普遍的做法是“内外兼修”,即对外“开源”:通过产品创新和性价比提升来扩大市场份额,实现增收;对内“节流”:通过贯彻精益思想、杜绝生产经营中的浪费,实现降本。

  供应链体系与产品的成本、质量与交付密切相关,对企业的“开源”和 “节流”有重要影响。汽车行业的供应链体系涵盖零件加工、中间产品和最终产品制造、物流运输以及将产品交付给用户的全过程,是将供应商、制造商、物流商、销售商、最终用户连成一个整体的网链状结构。优秀的供应链可以通过各环节(子系统)的高效协同,在谋求实现整体效应最佳化的同时,更好地满足企业内外部面临的需求。

  为更好地描述相关内容,按照供应链的阶段属性,本文将汽车供应链划分为两部分:生产链和营销链(如图1所示)。生产链主要包括(零部件)供应商,(整车)制造商和负责生产用物料运输、存储的物流商;营销链主要包括(整车及备件)销售商(包含最终用户)和负责商品车存储、运输的物流商。

  精益供应链是以精益思想为指导,在兼顾眼前利益和长远利益、局部利益和全局利益的基础上,通过持续改善、削减浪费,满足市场(用户)对产品在质量、价格、交付和服务等方面的需求。

  精益生产链就是各环节消除浪费、高效协同、均衡发展的生产链。丰田汽车公司归纳出生产链中存在“七种浪费”:①制造过多(早)的浪费;②库存的浪费;③搬运的浪费;④不良品的浪费;⑤等待的浪费;⑥加工的浪费;⑦动作的浪费。这“七种浪费”以不同形式、不同程度存在于生产链的各个环节之中,必须通过全员的持续改善逐渐加以削减(浪费无法彻底消除,所以改善没有止境)。

  构建精益生产链的核心是确保生产链主体行为的精益化,即制造商、供应商和物流商的管理模式精确匹配和运营模式高效协同,进而实现投入与产出的同步精益。首先,体现在生产模式上。在“以销定产”的大前提下,建立规范的生产秩序(体现在生产计划锁定、平准化生产、生产计划兑现率等方面);其次,在物流模式上,运用合理的物流模式(体现在“订单分割”、“循环取货”等模式运用和准时化、标准化信息化等方面),实现资源配置和作业效率的最优化;第三,严格推行“自働化”。这里的 “自働化”指的是生产线(设备)能够像人员值守一样“自动”检测到生产过程中发生的异常,为了防止因异常而生产不良品导致生产线自动停止运行。在精益理念中,杜绝生产过程中产生的品质不良。永远是精益生产链的重要组成部分。

  精益营销链,就是将商品整车从制造商以精益的方式(主要体现为各环节的“零库存”)运送至销售商并完成向用户交付的营销链。商品车的运输模式主要有四种(如图2所示):公路轿运车运输、铁路专用笼式运输、水路滚装船运输和单台驾驶运输(俗称“地跑”)。这四种方式各具特点:

  (2)铁路专用笼式运输,可实现大批量集约运输,物流成本低,但受路线与辅助设施(装卸设备、装卸平台、存储区域等)影响较大,也受营销模式(订单提前释放、分拨中心作业)等条件制约;

  (3)水路滚装船运输,同样可以大批量集约运输,物流成本低,绿色环保,但受水资源分布与辅助设施及营销模式影响较大;

  (4)地跑物流模式,一般适用于大型载重车、客车等运输,实现单辆份、点对点运输,灵活快捷,但是效率较低,也无法实现“零公里”交付。一般情况下,实现商品车从制造商交付到销售商的运输方式会应用上述四种方式中的一种或几种的组合。

  精益营销链的理想状态是从制造商整车下线到经销商各环节的“零库存”。由于受消费习惯、营销政策等方面的影响,无论制造商还是经销商,都会建立一定的商品车库存,以应对销量的季节性(销售领域有“金九银十”的说法)和政策性(法规、税收等调整)波动,以充足的资源满足市场的需要。围绕着物流的Q、C、D(质量、成本、交付)核心要素指标的优化,通过多式联运、分拨中心存储和物流商之间的资源(回程资源、包装器具、信息资源等)合作等形式,提高营销链的精益性。

  在生产线车型平准化和适度的生产计划锁定周期的前提下,供应商和制造商可以合理配置资源,均衡地组织生产;物流商可以精确制定集货路线和集货时刻表(也称“早见表”),实现“高积载率”的准时化运输;制造商实施订单分割模式(一天的产量平均分割成N等分,每一分割也被称为一个订单。考虑到内物流的作业时间和不同包装数量的因素,一般以24分割、36分割和48分割较为常见),确保“多频次、小批量”均衡、精益地集货;推行P链(Progress Lane,也称为P-Lane,过程链)模式可以有效吸纳订单分割后各批次的零部件,将计划供给转化成进度供给,确保生产线侧的“零”库存;生产、物流信息系统确保计划执行与物料筹措的准时化;包装器材标准化、运输器材标准化、出货方式标准化、现场作业标准化保证了物流运营中货品的品质,同时也使物流计划可量化、可评价、可调整,为体系的数字化升级奠定了基础。

  年度生产计划是企业生产经营的战略目标之一,是平衡该年度市场需求、生产能力、物料供给等多方要素的最终结果,是制造商、供应商和物流商年度生产的指导性纲领,主要内容包括计划期的产量计划与进度计划,其目的是充分、合理地利用、配置生产资源,指导关联方长周期物料的生产准备,并根据生产需要精准匹配人力资源,做好人员的针对性培训和制定生产设备的检修、保养等。

  月度计划和周度执行计划是企业为实现年度目标的实施路径。合理的计划锁定期对精益生产链至关重要。产品的竞争需要汽车生产企业构建柔性化的生产链(较短的计划锁定期),以提升对市场需求的反应速度,更好地满足交付需求;同时,产品的竞争又需要汽车生产企业构建稳定的生产链(较长的计划锁定期),通过刚性的生产计划减少生产准备、生产组织和集货路线、集货效率频繁变动产生的浪费,满足成本需求。生产计划锁定期就是在这种“二律背反”中寻求的平衡点。

  生产计划锁定期取决于周期最长的零部件的前置时间(L/T,Lead Time,是指从制造商发出订单到收到该订单对应货物的间隔时间,通常以天数或小时计算)。由于地理分布的原因,各供应商的前置时间不尽相同(如图3所示)。

  图中所示的供应商D的前置时间最长,为了保证生产链的精益性,将会重点考虑这个因素,制定合理的生产计划锁定期。例如,在上世纪九十年代,国内一些与欧洲企业合资的企业,由于CKD零件的前置时间是90天左右,所以生产计划锁定周期一般是三个月:三个月前海外订货,三个月后交付使用,期间的生产计划无法调整(只能调整三个月之后的物料订单,也就是三个月后的生产计划)。目前的管理手段已使L/T大幅度缩短,但是,如果过分追求柔性化,将会影响生产秩序和物流秩序的稳定性(需要频繁调整集货路线,频繁测算、核定所配置的资源),甚至需要增加大量库存储备以应对变动,这是与精益化的理念相违背的。因此,保证必要的生产计划锁定期,平衡好刚性锁定与柔性制造的关系,对构建精益生产链将是十分重要的。

  目前,一汽丰田的合资企业还保持着锁定三个月生产周期车型的做法,每月向供应商发送未来三个月的《内示计划》(图4是一汽丰田公司某工厂向供应商发送的某零部件的《内示计划》)。《内示计划》对该供应商生产的每种零部件当月每天的需求数量和下两个月每种零部件的需求总量进行告知,供应商可依此制定生产计划、进行资源准备、组织生产制造和仓储发货等工作。《内示计划》可以反映出制造商在“生产计划锁定期”、“生产平准化”和“生产计划兑现率”等方面的管理水平,也是生产链精益化水平的一个重要标志。

  平准化生产分为生产数量平准化和车型排列平准化。生产数量的平准化指的是在编排生产计划时要确保每个工作日内生产的车辆数量相同;车型排列的平准化,指的是生产线一定生产周期内(一小时或更短的时间间隔)生产制造的各种细分车型排布均匀,数量相等(如图5所示)。这样均衡的生产对制造商和供应商而言,可以精确地进行设备、人员、面积等资源配置,避免出现剩余和不足等浪费现象;对物流商而言,平准化的生产可以使外物流(循环取货)的集货卡车处于稳定和较高的积载状态,同时也可以保证内物流的物料配送作业量均衡、稳定,实现人力资源的科学配置和设备能力充分发挥,杜绝“资源闲置”和“作业等待”等浪费的现象发生。

  生产计划兑现率,指的是单位时间内(例如一小时)计划通过总装生产线的车辆型号与实际通过的车辆型号的符合程度。计划兑现率以百分数表示,计算公式为:计划兑现率=(单位时间内与计划相符的车型数量)/(单位时间内计划的车型数量)× 100%。由于大多数生产链的物料供给采用“前补充物流模式”(由“后补充物流模式”演变而来,按照既定的生产计划,根据 “时间窗”管理原则,提前向供应商发出要货指示的物流模式,这种物流模式的特点是可以有效控制物料库存,实现存储与配送的精益化),所以,生产计划兑现率直接影响物料“溢出”与“欠品”的发生频次。

  由于在焊装车间、涂装车间等因质量等原因“跳线”车、质量评审的抽检车和特殊工艺(如“双色车身”喷涂)等原因,致使实际车序与计划车序产生偏差,计划兑现率难以实现100%。大多数制造商的做法是建立“涂后车身存储库”,对“离线”的车身补偿,还原计划车序,确保进入总装车间的车身与计划时间上吻合、种类上匹配,顺利实现零部件与对应车身的完美“约会”。

  准时化(Just in Time)作业是精益生产链的核心要素之一。在精益生产链体系中,不仅需要供应商的零部件与(虚拟)生产线的车序完美匹配,更需要“抵达时间”精确吻合。图6(左)是一汽丰田供应商零部件出货顺序与生产工厂车序匹配的示意图。通过零部件种类与整车装配需求的高度一致,杜绝了零部件的“欠品”与“溢出”;图6(右)是物流商信息流周期与实物流周期的推移示意图,通过对零部件全过程的时间窗管理,实现不同 “工程深度”(零部件装配工位与总装车间起始工位的距离)零部件的准时化到达,确保了制造商生产过程的“零库存”。需要指出的是,因为物流 “多频次、小批量” 的精益配送方式中整包装零部件数量为最小批量单元,所以在相邻的两次配送之间生产线还是会存放一定数量的零部件。同时,为了应对零部件既存的质量问题和生产装配过程产生的不良品,都需要在生产线侧的部品棚内存放少量的零部件。因此,这里所说的“零库存”是广义的零库存。

  标准化指的是对重复性的事物,通过制定和实施标准达到统一,以获得最佳秩序和社会效益。从中国古代的“车同轨、书同文”,到现代的ISO(International Standard Organization,国际标准化组织),都表明标准化是人类文明进步的成果,是改进产品、过程和服务的适用性,促进技术合作、实现共赢的基础和保障。

  生产作业的标准化,是将每一道操作程序和每一个动作进行分解,通过对动作细节、单元的分析,找出“浪费点”,并依此对作业过程进行改善,逐步达到安全、准确、高效、省力的作业效果。精益理念中,改善的过程就是:复杂的作业简单化,简单的作业标准化,标准的作业持续化。所以,制造商和供应商共同推进标准作业并使之巩固,是生产制造环节不断提升精益化水平的重要举措之一。

  物流作业的标准化,指的是在包装器材标准化、运输器材标准化和出货模式标准化的基础上,通过作业(驾驶、装卸、码放、储存、配送等)的标准化,打造精益化的物流体系。图7(左)是采用EU箱(欧洲标准物流箱)组合码放成为货托(顶层空箱填平,便于多层叠放)的实景图。EU箱不仅安全环保、可循环使用,不同型号箱种还可以实现自由组合码放,形成标准货托提升外物流集货卡车的积载效率(图7中),降低物流成本。同时,随着数字化技术和智能化产品的推广应用,包装标准化也支撑了自动验收(图7右)、智能存储和智能分拣等作业,提升了作业效率,为物流体系的“数智化”升级提供了有力的支撑。

  精益生产链中,生产物流环节所追求的目标,就是通过“多频次、小批量”和“定量不定时”的集货、供给手段,实现资源占用最小化、改善核心要素指标。通过订单分割、循环取货、物流早见表、单辆份供给(SPS,Set Parts Supply)、活用中继地等物流运行模式的成功运用,为物流环节精益化提供支撑和保障。

  在柜台存放一定数量的商品,然后根据该商品的出售情况由仓库向柜台补充等数量的该商品,这就是超市基本的补充商品的逻辑。受这一原理的启发,丰田汽车公司发明了汽车生产线物料“后补充”(意即“先消耗,后补充”)物流模式。从精益思想的角度,“后补充”物流模式存在着两方面的“瑕疵”:①平时需要在柜台保持存放一定数量的商品,存在“等待型”浪费的情况;②由于对消费情况无法准确判断,会出现该商品在柜台上断货的情况,影响营业秩序,导致用户满意度下降甚至丢失部分市场。随着技术的发展和管理水平的提升,以“前补充”(意即“在零部件消耗前进行精准补充”)物流模式取代 “后补充”物流模式,实现生产物流模式精益化水平的飞跃成为必然。“前补充”物流模式原理如图8所示:销售商与制造商原则上每月都要综合平衡市场需求与生产要素之间的关系,形成《(月度)车辆需求计划》,制造商依此制定《(月度)生产计划》,并向供应商和物流开放,以便提前开展诸如物料采购、生产组织和物流路线规划、编制《早见表》(其简要说明内容见下节)等相关工作。

  如图6(左)所示,“前补充”模式的运行步骤开始于制造商按照《(月度)生产计划》按照车型与产量“平准化原则”在信息系统内生成“虚拟生产线”的过程。制造商根据物流周期(供应商的生产准备按照《内示计划》要求)、零部件装配的工程深度、订单分割实际等向供应商发送要货信息(信息载体为电子看板,结构与内容如图9所示),确保提前发注的要货信息(比如在焊装车间或涂装车间的信息采集点)在约定的时间与总装的特定工位精准匹配抵达。

  “前补充”物流模式无需以定量的库存应对生产需要,可以真正实现“必要时刻、必要数量”的准时化供给,它比后补充物流模式更能体现“零库存”的精益理念,但它同时对生产计划(要货信息发注点)与实际生产的吻合率(也称“兑现率”)要求也比较严格,对制造商的生产制造管理水平和信息化水平的要求也比较高。

  在平准化生产的前提下,每一个“订单分割”(把工厂一天的生产任务平均划分成若干等分,每一等分为一个订单)中,所包含的各供应商的零部件种类和货量基本相同。这是实现“多频次、小批量”集货供给和精益配备车辆、人员、场地等资源的基础。根据制造商生产的车型比例和供应商的地理分布,物流商需策划确定包含多条集货路线的零部件的循环取货方案(如图10所示),并形成《物流早见表》(如表1所示,该表也称“集货时刻表”),主要包含订单号、集货路线、发货时刻和进入制造商的卸货口、P链号等信息,用以指导供应商出货作业和司机集货运输作业。

  供应商按照看板(箱标签)的信息,将同一订单的零部件包装箱(EU箱)在标准托盘(图11左,L×W=1000mm×800mm)上边缘对齐码放(高度不超过一米),顶层不平齐时用空箱填平,形成便于叠加码放的货托(图11右)。供应商根据制造商的要货信息(收发清单)和早见表进行不同订单的发货准备,物流商(集货卡车司机)根据早见表的指示,按照集货路线和集货时刻顺序依次到集货路线上各供应商装载零部件(同时返回前一个集货循环时产生的空箱),准时运送到整车工厂规定的卸货口,装载需要返回供应商的空箱,开始下一循环的集货作业。考虑到集货卡车的装载效率(也称“积载率”),每一条集货路线都会根据各供应商出货的货量体积,采取“提前集货”的方式对后续一个或几个订单的零部件一并装载,经过生产工厂验收后再按照订单的分割情况进入到不同的P链(如图12所示)。

  P链的每一条链道对应一个“订单分割”中的订单。由于提前纳入的时间跨度不会很大(会产生作业等待),所以某一时刻正在入货的链道,其一定间隔后的若干条链道在一定时间间隔内将处于空闲状态。为减少P链对面积的占用,P链的物理链数要远低于分割数,以增加链循环的频次。

  P链具备两大功能:“零部件储蓄”与“过程转换”。“储蓄”功能指的是将外物流集货的零部件暂存,实现提升积载率和生产现场“零库存”的平衡;“转换”功能指的是P链(将零部件)自供应商“按计划”搬入(入链)转化为根据生产线的作业状态“按进度”搬出(供给)。由此可以看出,订单分割与P链共同作用,实现了“多频次、小批量”运输与高积载率的平衡。在信息系统的指示下,P链链道内的零部件按照生产进度顺序搬出(也称“出链”),实现了“定量不定时”的精益化物料供给。“入链”的“货托”是同一供应商生产的供给生产线不同装配工位的零部件,原则上“出链”的货托需要根据其中每种零部件的装配工位进行分选,然后根据配送路线送达生产线的装配工位。现在,对货托码放进行了改善:同一配送路线的零部件码放在同一货托上,省略了分选作业。

  “出链”的零部件按照生产进度搬出,实现物流配送模式的“小批量”与“多频次”的平衡,同时也实现了供给作业与生产线的作业进度同步,附加作业量最少、供给模式最精益。不过,批量供给模式也需要一定的前提条件。一方面,它需要在生产线侧设置该工位装配的所有零部件存放的部品棚,以应对不同车型生产时,生产线作业人员从中选择使用对应的零部件;另一方面,需要生产线的作业人员可以在节拍内完成除装配作业外的识别、拣选、返空箱等附加作业。当生产线混流生产的车型较多时,生产线侧的某个“瓶颈”工位可能无法安放足够的部品棚,或者某些作业人员无法在节拍内完成所有的作业内容,再或者是由于环境的原因,一些相似的零部件识别困难,经常发生“错漏装”等质量事故。这时就需要采取辆份供给模式来解决这些局部的问题,提升全局的作业效率。

  SPS模式是在汽车制造业广为应用的物流方式之一,是典型的牺牲局部精益换取全局精益的案例之一。学习湘烟 振兴湘酒,通过在工厂内择地建设SPS分拣场,根据生产线的车序对个别工位实施顺序对应的零部件配送,实现“空间置换”,解决生产线侧无法安放足够数量部品棚的问题;通过对生产线作业者作业内容实施分离(如图13所示),解决生产节拍内无法完成作业内容的问题;通过零部件选择环境的改变,提高相似零部件选择的精确性,杜绝“错漏装”的质量事故。

  准时化排序供给模式主要分为“顺引(供应商排序)”和“顺建(制造商排序)”。顺引是指由供应商将零部件按照制造商生产线的车序进行排序并供给制造商的物流模式;顺建是指制造商对按照生产计划批量筹措的零部件根据生产线车序在工厂内排序后配送至生产线 顺引与顺建物流模式示意图

  顺引和顺建物流模式都会降低制造商对生产车间内存储资源占用,是资源紧张的工厂经常采用的物流模式之一。目前,各整车工厂基本上对轮胎、座椅、动力总成等占用存储空间比较大的总成实施顺引,而对于工程深度不足(总装生产线靠前的工位)的零部件,尽管同样是占用工厂存储空间较大的零部件,但由于物流反应周期较短,无法实现在供应商处排序后供给制造商,一般都会根据制造商的生产计划批量筹措零部件,然后在工厂的生产车间附近选择合适的场地建设排序区(顺建场),按照生产线车序排序后进行准时化供给。

  中继地,也称为集散中心、中转库,是不同场合下经常采用的基本物流模式之一(图15所示)。中继地解决的是远距离且批量小的供应商集货和制造商的内部物流存储面积不足的问题。例如,在长春的某个整车制造商,由于各种原因,少部分供应商分布在广州地区,这部分供应商提供的零部件体积小,使用量低,无法按照精益的方式直接进行循环取货。对此,采取的措施是:对当地(广州地区)的供应商进行循环取货,为提升集货积载率,每次循环集货可以满足制造商多日的生产使用。为了实现对制造商供货的频次和批量,在中转库内也需要根据生产计划进行批次分割,一方面控制制造商的到货数量,另一方面也可以保证物流商长途运输的积载率。制造商的对策是在工厂内设置部品棚,对来自中转库的零部件进行暂存,根据生产进度混入批量供给的零部件运送到生产线。另外一种情况就是,在工厂附近设立的中转库可以解决工厂内物流区面积不足的问题。因工厂内物流面积原因,无法实现循环取货模式下全品种的零部件的定量存放,甚至工厂内没有充足的面积设置P链,这些情况也需要启用中转库,在其中设立存储区或者P链,根据生产进度和零部件品种需求,向生产线实施批次化的进度供给。

  自动化是精益生产方式的两大支柱之一(另一个是准时化),是精益思想在质量管理层面的体现。如前文所述,“自働化”指的是生产线(设备)能够 “自动”检测到生产过程中发生的异常并立即采取措施,避免生产质量不合格的产品(如图16所示)。“一有异常马上停机,绝对不生产次品”,“人不做机器的看守奴”,这是精益思想创始人提倡的“自働化”的根本理念所在:“制造不合格是最大的浪费”、“第一次就把事情做对才是真正的精益”。

  信息系统助力生产链实现精益。制造商为满足终端用户越来越个性化的需求,设计、生产制造的产品也越来越多样化。这种产品配置的多样化带来的生产信息处理量也越来越繁重,手工处理变得无法实现。图17是国内某合资企业生产链信息系统逻辑关系示意图,其系统之复杂和处理的信息量之大可略见一斑。如图17中所示,生产计划系统高效处理客户种类繁多的个性化需求信息,提供给总装线控制系统形成平准化的虚拟生产线车辆信息。看板信息管理系统综合处理车辆信息、部品信息管理系统及外物流管理信息等一系列相关信息后,形成零部件筹措信息按计划陆续向供应商发送。

  营销链精益策略的核心,就是实现制造商和销售商的“零库存”和物流商的品质、成本、交付等核心要素的最佳组合。从某种程度上说,“以销定产”的生产模式可以保证制造商的“零库存”;对销售商而言,需要考虑各地区的消费习惯、潜在用户的品牌忠诚度、竞争对手的销售策略、自身品牌促销活动以及制造商的设备检修时间和生产线的升级改造等因素,需要适当建立一定数量的合理库存(汽车行业的惯例是:库存深度在0.8~1.2之间,说明库存处在合理范围,低于这个指标可能会影响销售数量,高于这个指标可能会增加经营风险)。

  建立商品车的库存储备,就一定需要存储资源。于是,除了生产地建立整车停放场之外,外埠的分拨中心也应运而生。一般说来,分拨中心是物流商和销售商综合考虑相关因素(当地投资政策、整车销售策略、路网辐射情况、公铁水资源等等)而建设的一处或多处商品车停放场,用以改善整车的交付周期(OTD),缓解生产地的整车存储压力、降低存储成本等。

  例如,制造商的某款汽车生产基地在长春,若在成都、佛山、青岛和天津等地建设分拨中心,销售商通过精准的市场预测,就可以把原本集中在长春的商品车库存有针对性地分散到各分拨中心,一方面,这种集约式的运输可以发挥铁路、水路的价格和集约运力优势(如图18所示),实现物流环节的低成本和保证营销的战略安全;另一方面,可以实现分拨中心辐射范围地区用户订单的快速交付,大大缩短OTD周期。

  除此之外,物流商之间的强化战略合作、提升回程资源的共享率也是一项多赢的精益举措。物流企业之间的共享物流信息和运力资源,可以有效改善单程运输时运力资源空回的现象。一些物流商通过战略合作开启了铁路的对流班列,通过此举可实现物流成本降低30%以上。(未完,转下期)

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