近期，依托智能決策技術(shù)打造的整車數(shù)字化排產(chǎn)系統(tǒng)在上汽通用凱迪拉克工廠正式上線運(yùn)營，這意味著上汽通用凱迪拉克工廠生產(chǎn)計(jì)劃制定的模式完成了新一輪變革，點(diǎn)亮了上汽通用全局?jǐn)?shù)字化戰(zhàn)略中的又一座燈塔。整車數(shù)字化排產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)用讓上汽通用凱迪拉克工廠實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)、更高效、更均衡的排產(chǎn)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化的物料拉動(dòng)，降低了物流成本，為上汽通用帶來了可觀收益，更為上汽通用實(shí)現(xiàn)整車廠、零部件供應(yīng)商、物流運(yùn)作服務(wù)商與經(jīng)銷商多方高效協(xié)作，建立“共擔(dān)、共享、共贏”的數(shù)字化新生態(tài)奠定了重要基礎(chǔ)。

“制造”可以說是汽車工廠運(yùn)作的開關(guān)鍵，“生產(chǎn)計(jì)劃”指導(dǎo)汽車生產(chǎn)運(yùn)作，拉動(dòng)生產(chǎn)物料供應(yīng)，影響供應(yīng)商送貨周期與單次送貨數(shù)量，是汽車工廠穩(wěn)定生產(chǎn)的前提，更是精益物流實(shí)現(xiàn)的重要抓手。

01

排產(chǎn)優(yōu)化

汽車工廠面臨的棘手問題

當(dāng)下，我國汽車行業(yè)企業(yè)正在面臨重重挑戰(zhàn)：產(chǎn)能過剩，乘用車市場信息聯(lián)席會(huì)發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截止2021年底，全國乘用車產(chǎn)能合計(jì)4089萬輛，產(chǎn)能利用率為52.47%。雖然比2020年的48.45%提高4%，但還是處于產(chǎn)能嚴(yán)重過剩的區(qū)間。

原材料成本、倉儲(chǔ)物流成本上升，企業(yè)利潤空間不斷被壓縮，去年以來，汽車零部件原材料價(jià)格已經(jīng)出現(xiàn)多輪上漲，海運(yùn)費(fèi)用同比已經(jīng)翻了十倍；人口紅利減退、土地成本增高，倉儲(chǔ)成本正在不斷攀升。與此同時(shí)，汽車需求多樣化、個(gè)性化特征日趨凸顯，車型、車系日趨復(fù)雜。新冠疫情、芯片短缺、拉閘限電等黑天鵝事件頻發(fā)，供應(yīng)鏈不確定性在持續(xù)增強(qiáng)……

越來越多的個(gè)性化購車需求對(duì)于傳統(tǒng)車廠都是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，如何進(jìn)一步改進(jìn)生產(chǎn)管理的模式，才能避免淪為一個(gè)“代工企業(yè)”。在紛繁復(fù)雜的內(nèi)外部因素影響下，汽車工廠生產(chǎn)對(duì)需求和資源匹配的精準(zhǔn)性、敏捷性要求越來越高，傳統(tǒng)的生產(chǎn)計(jì)劃制定與物料籌措模式越來越難以應(yīng)對(duì)這樣的挑戰(zhàn)。

例如：各個(gè)車間、各個(gè)產(chǎn)線生產(chǎn)的產(chǎn)品或生產(chǎn)工序各有不同，同時(shí)產(chǎn)品和原材料及備件數(shù)量龐大，組成了一個(gè)極其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，靠人的管理經(jīng)驗(yàn)很難梳理清楚這背后浩瀚的可能性，在時(shí)間壓力下管理人員只能匆匆給出一個(gè)可用的排產(chǎn)方案，而這通常不是覆蓋產(chǎn)線利用率、倉儲(chǔ)與物流成本、市場需求等全局視角下的最優(yōu)安排；更麻煩的是，如果產(chǎn)線出現(xiàn)異常情況，或者前端出現(xiàn)急單和插單，管理人員很難既快速又合理調(diào)整應(yīng)對(duì)，只能先滅了眼前的火，結(jié)果帶來連鎖反應(yīng)，生產(chǎn)計(jì)劃亂成一鍋粥……

科學(xué)、高效、靈活、共享的“生產(chǎn)計(jì)劃”已經(jīng)成為了汽車企業(yè)提升整體生產(chǎn)管理效率的關(guān)鍵，保障生產(chǎn)供應(yīng)鏈穩(wěn)定的基石，更是應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，提升市場競爭力的核心一環(huán)。

02

理清痛點(diǎn)

依托智能決策探求新路徑

作為我國汽車產(chǎn)業(yè)數(shù)字化先行者，上汽通用在對(duì)傳統(tǒng)業(yè)務(wù)流進(jìn)行全局?jǐn)?shù)字化改造的探索過程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的生產(chǎn)模式雖然已經(jīng)具有了完善的信息化系統(tǒng)作為支撐，但是仍舊需求人工操作“Excel”的方式完成最終排產(chǎn)計(jì)劃：

※ 生成的排產(chǎn)計(jì)劃并不十分精準(zhǔn)，月度計(jì)劃JPH（小時(shí)產(chǎn)量）與規(guī)劃JPH出現(xiàn)的差異，引起物流資源需求波動(dòng)；

※ 當(dāng)前生產(chǎn)計(jì)劃單純按照車型級(jí)條件來制定，實(shí)際執(zhí)行過程中會(huì)根據(jù)顏色、配置等條件再次調(diào)整，這會(huì)造成物料需求計(jì)劃的不均衡；

※ 工廠各個(gè)車間共用一個(gè)排序計(jì)劃，無法兼顧各車間實(shí)際生產(chǎn)的物流資源需求，會(huì)引起實(shí)際運(yùn)輸車次及裝載率的波動(dòng)；車身子線與主線生產(chǎn)、工廠級(jí)制造計(jì)劃（JPH和序列）不一致，造成計(jì)劃物料需求和實(shí)際物料需求的差異波動(dòng)再度加劇。

汽車排產(chǎn)計(jì)劃與物流運(yùn)作效率、成本密切相關(guān)

現(xiàn)有生產(chǎn)管理模式已經(jīng)成為了提升物流資源規(guī)劃的精準(zhǔn)度的重要瓶頸點(diǎn)，無法快速應(yīng)對(duì)市場及生產(chǎn)波動(dòng)\也無法保證平穩(wěn)生產(chǎn)和合理降低物流運(yùn)作及資源成本。同時(shí)，上汽通用了解到復(fù)雜約束條件下的算法創(chuàng)新，大規(guī)模問題的快速求解、以及機(jī)器學(xué)習(xí)，深度學(xué)習(xí)，強(qiáng)化學(xué)習(xí)等智能決策技術(shù)是突破這一瓶頸的重要手段。

在此之前，上汽通用曾攜手杉數(shù)科技基于智能決策技術(shù)開發(fā)了一款庫位布局智能規(guī)劃系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全局多目標(biāo)優(yōu)化，在倉儲(chǔ)物流降本增效方面成效顯著。基于此，上汽通用再次攜手杉數(shù)科技，以制造水平最為先進(jìn)的凱迪拉克工廠為試點(diǎn)，以融合智能決策技術(shù)打造全新的整車數(shù)字化排產(chǎn)系統(tǒng)為主要方向，改進(jìn)當(dāng)前生產(chǎn)計(jì)劃制定的方式，深入探索生產(chǎn)管理模式變革。

整車數(shù)字化排產(chǎn)系統(tǒng)讓凱迪拉克BS、PS、GA排產(chǎn)計(jì)劃更精準(zhǔn)

智能決策技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用探索尚處于初期階段，在汽車工廠排產(chǎn)方面更是沒有可參考的標(biāo)準(zhǔn)，作為第一支吃螃蟹的隊(duì)伍，上汽通用和杉數(shù)科技排產(chǎn)項(xiàng)目組從業(yè)務(wù)優(yōu)化方向、技術(shù)與方案可行性、未來業(yè)務(wù)發(fā)展等方面對(duì)凱迪拉克工廠焊裝車間（BS）、涂裝車間（PS）、總裝車間（GA）的排序計(jì)劃與相關(guān)業(yè)務(wù)運(yùn)營進(jìn)行了全面且深入的摸排調(diào)研，經(jīng)過縝密分析之后發(fā)現(xiàn)，想要解決以上瓶頸問題，就必須要打破原有的三個(gè)車間按照同一序列、取最長的路徑、按同一節(jié)拍打散到物料需求的排產(chǎn)規(guī)則，根據(jù)市場需求、車間工藝及運(yùn)作限制，統(tǒng)籌平衡物流及車間整體資源：

實(shí)現(xiàn)平準(zhǔn)化排產(chǎn)，按配置級(jí)制定滿足工藝要求的平準(zhǔn)、循環(huán)的排序計(jì)劃，以達(dá)到均衡的貨量需求。

實(shí)現(xiàn)分車間排序，按工藝要求和物流最優(yōu)制定分車間排序計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)各車間物料的準(zhǔn)確預(yù)測，避免溢庫和緊急拉動(dòng)。

實(shí)現(xiàn)車身分子線排產(chǎn)，單獨(dú)制定符合子線工藝限制的子線排序計(jì)劃，提升子線計(jì)劃與實(shí)際生產(chǎn)匹配度；獲取更 為精確的車身零件需求；車身生產(chǎn)跟蹤，實(shí)現(xiàn)重排序更新。

03

全新開發(fā)

給整車排產(chǎn)裝上“芯引擎”

平準(zhǔn)化排產(chǎn)、分車間排序、車身分子線排序，每一個(gè)需求背后都是異常復(fù)雜的決策問題。基于豐富的數(shù)字化項(xiàng)目實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，上汽通用對(duì)工廠各個(gè)車間內(nèi)所有的業(yè)務(wù)需求與限制條件進(jìn)行了詳細(xì)梳理，僅凱迪拉克工廠BS（焊裝車間）、PS（涂裝車間）、GA（總裝車間）車間的業(yè)務(wù)需求就達(dá)30多種，加上其他工廠各車間的業(yè)務(wù)需求更是達(dá)50多種。例如：

在總裝車間（GA），車輛需要混線生產(chǎn)；不同車型車輛有著不同的總生產(chǎn)工時(shí)要求；不同車型車輛在不同的固定生產(chǎn)時(shí)間內(nèi)不能連放，且盡量平均；某兩個(gè)車型、三個(gè)車型，甚至四個(gè)車型互相不連放，且盡量平均；配置級(jí)及小時(shí)級(jí)均衡且循環(huán)，訂單顏色按日均衡，小顏色訂單不放最后……

在焊裝車間（BS），不同產(chǎn)線有著不同的最大生產(chǎn)工時(shí)限制；需要盡量減少配比變化頻次（周度變化），部分車型需要根據(jù)天窗大小兩種組合結(jié)塊排序；部分車型根據(jù)后門高中低配，分三種組合結(jié)塊排序……

在涂裝車間（PS），同色車需要連續(xù)排產(chǎn)，從而減少油漆不同顏色間的噴漆系統(tǒng)清洗；對(duì)小顏色要求月度集中排產(chǎn)，同時(shí)噴涂造車……

面對(duì)訂單、產(chǎn)線、生產(chǎn)工藝、車型、顏色、配置、混線生產(chǎn)等如此復(fù)雜且大量的業(yè)務(wù)需求，到底該如何轉(zhuǎn)化為有限的約束條件，并構(gòu)建出科學(xué)的算法模型成為了整車數(shù)字化排產(chǎn)系統(tǒng)開發(fā)過程中最為棘手的問題。杉數(shù)科技算法團(tuán)隊(duì)?wèi){借強(qiáng)大的核心優(yōu)化模型與求解算法設(shè)計(jì)能力，將覆蓋上汽通用所有工廠各個(gè)車間的50多種業(yè)務(wù)需求轉(zhuǎn)化為有限的約束條件，成功構(gòu)建了排序計(jì)劃算法模型。在此基礎(chǔ)上，依托智能決策技術(shù)打造整車數(shù)字化排產(chǎn)系統(tǒng)在上汽通用凱迪拉克工廠成功上線。

杉數(shù)科技為上汽通用制定的智能整車排產(chǎn)計(jì)劃解決方案示意圖

上汽通用整車數(shù)字化排產(chǎn)系統(tǒng)主要包括了以下三大功能模塊：

一是，日歷與主數(shù)據(jù)模塊。日歷的功能是獲取生產(chǎn)排班信息；主數(shù)據(jù)主要承接上游系統(tǒng)中周作業(yè)計(jì)劃的車型、顏色、配置等數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行儲(chǔ)存和展示。在日歷與主數(shù)據(jù)模塊可以對(duì)相關(guān)約束條件進(jìn)行設(shè)定。

二是，作業(yè)計(jì)劃模塊。將上游主計(jì)劃系統(tǒng)（PPOS）作出的粗顆粒度計(jì)劃（周作業(yè)計(jì)劃）經(jīng)過約束算法計(jì)算轉(zhuǎn)化為細(xì)顆粒度的日作業(yè)計(jì)劃，并將日計(jì)劃生產(chǎn)的車型、顏色、配置等詳細(xì)信息反饋給上游計(jì)劃系統(tǒng)及SAP，用于進(jìn)行生產(chǎn)及拉動(dòng)需求物料的準(zhǔn)備。

三是，分車間排序模塊。整車排產(chǎn)計(jì)劃輸出后，分車間排序模塊將根據(jù)車間JPH，時(shí)間窗設(shè)置，車型結(jié)塊及平準(zhǔn)化等相關(guān)約束要求，生成BS（焊裝車間）-PS（涂裝車間）-GA（總裝車間）的生產(chǎn)序列排序，用于各車間生產(chǎn)以及的精細(xì)化拉動(dòng)物料供應(yīng)。

四是，車身子線排產(chǎn)模塊。車間排序計(jì)劃輸出后，根據(jù)系統(tǒng)指定的首單號(hào)，排產(chǎn)窗口數(shù)，排產(chǎn)覆蓋BS（焊接車間）生產(chǎn)窗口數(shù)等相關(guān)約束要求，生成BS（焊接車間）下屬子線的排產(chǎn)計(jì)劃，保證BS（焊接車間）的正常生產(chǎn)運(yùn)營，并用于子線生產(chǎn)以及的精細(xì)化拉動(dòng)物料供應(yīng)。

04

價(jià)值彰顯

為全局?jǐn)?shù)字化戰(zhàn)略賦能

上汽通用凱迪拉克工廠整車數(shù)字化排產(chǎn)系統(tǒng)利用智能決策技術(shù)，根據(jù)車間工藝及運(yùn)作限制，統(tǒng)籌平衡物流及車間整體資源，充分考慮排序約束條件，準(zhǔn)確制定分車間排序計(jì)劃，讓現(xiàn)場序列生產(chǎn)更加平準(zhǔn)穩(wěn)定，提升生產(chǎn)效率，提升供應(yīng)鏈的敏捷性和精確性。系統(tǒng)支持車身分主線&子線排序模式，提升子線計(jì)劃與實(shí)際生產(chǎn)匹配度，帶來的效果可以說是立竿見影。

提升了生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)的科學(xué)性，以及排產(chǎn)計(jì)劃生成效率。原來的排產(chǎn)模式下人工需要根據(jù)主系統(tǒng)中的月計(jì)劃數(shù)據(jù)，約定各車間生產(chǎn)速率、生產(chǎn)時(shí)間，根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)按照顏色以平準(zhǔn)化原則來做周生產(chǎn)計(jì)劃。考慮的約束條件有限，排產(chǎn)計(jì)劃科學(xué)性不高。整車數(shù)字化排產(chǎn)系統(tǒng)的上線運(yùn)營后，排產(chǎn)人員只需要選擇設(shè)定分配規(guī)則，如按照顏色，或按照配置，再或按照顏色和配置交叉的原則，就可以在保障平準(zhǔn)化的原則下自動(dòng)生成更為科學(xué)、合理、精細(xì)的日排產(chǎn)計(jì)劃，排產(chǎn)效率更高。 

提升了入廠物流、工廠物流的運(yùn)作效率，降低了物流成本。在實(shí)際運(yùn)行過程中，上汽通用凱迪拉克工廠的整車數(shù)字化排產(chǎn)系統(tǒng)通過精準(zhǔn)排序計(jì)劃，輸出更為精準(zhǔn)的物料需求，提升計(jì)劃拉動(dòng)物流車次運(yùn)輸效率10%，日均運(yùn)輸管理費(fèi)用降低7%，減少了運(yùn)輸車輛投入。基于整車排產(chǎn)優(yōu)化項(xiàng)目對(duì)入廠運(yùn)輸效率的提升，結(jié)合各路線/供應(yīng)商結(jié)算模式，預(yù)計(jì)年化收益達(dá)數(shù)百萬。

有助于上汽通用對(duì)供應(yīng)鏈進(jìn)行延伸管理，為上汽通用建立“共擔(dān)、共享、共贏”的數(shù)字化新生態(tài)奠定重要基礎(chǔ)。上汽通用凱迪拉克工廠整車數(shù)字化排產(chǎn)系統(tǒng)項(xiàng)目為試點(diǎn)項(xiàng)目，后續(xù)整車數(shù)字化排產(chǎn)系統(tǒng)將在上汽通用其他工廠陸續(xù)推廣；與此同時(shí)，隨著上汽通用各個(gè)工廠與整車廠、零部件供應(yīng)商、物流運(yùn)作服務(wù)商與經(jīng)銷商之間的系統(tǒng)打通，整車數(shù)字化排產(chǎn)系統(tǒng)還將助力多方協(xié)作，科學(xué)的工廠排產(chǎn)計(jì)劃將會(huì)與上下游企業(yè)實(shí)現(xiàn)共享，為零部件供應(yīng)商的生產(chǎn)與備貨，物流運(yùn)作服務(wù)商的運(yùn)輸資源調(diào)配與計(jì)劃制定等提供更科學(xué)參考，帶來全鏈路生產(chǎn)與物流運(yùn)作精益化水平的提升。 

“作業(yè)計(jì)劃電子化并實(shí)現(xiàn)了與其他系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，分車間排序精細(xì)化了不同工廠的排產(chǎn)，更好的指導(dǎo)了整車生產(chǎn)和物料采購”

—上汽通用項(xiàng)目組

05

寫于最后

面臨成品計(jì)劃高度不可預(yù)知、市場競爭激烈、生產(chǎn)能力與市場飽和度不匹配等困境，智慧化、數(shù)字化、敏捷化的供應(yīng)鏈已經(jīng)成為汽車行業(yè)企業(yè)探索的主賽道，智能決策技術(shù)在汽車供應(yīng)鏈中的深入應(yīng)用正在幫助汽車行業(yè)企業(yè)提升供應(yīng)鏈的精確性和敏捷性。

融合了機(jī)器學(xué)習(xí)和運(yùn)籌優(yōu)化技術(shù)智能決策技術(shù)是一個(gè)全新的技術(shù)領(lǐng)域，作為這一技術(shù)領(lǐng)域的開拓者和領(lǐng)跑者，杉數(shù)不僅執(zhí)著于智能決策技術(shù)平臺(tái)的創(chuàng)新與迭代升級(jí)，更加注重智能決策技術(shù)在業(yè)務(wù)場景中的落地應(yīng)用。成立5年多的時(shí)間里，杉數(shù)智能決策技術(shù)已經(jīng)在20多個(gè)行業(yè)100多家龍頭企業(yè)的業(yè)務(wù)場景發(fā)揮了作用，幫助眾多工業(yè)制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)計(jì)劃、排程排序、物料計(jì)劃、產(chǎn)銷協(xié)同、排班計(jì)劃、低碳優(yōu)化等業(yè)務(wù)決策優(yōu)化，積累了豐富落地經(jīng)驗(yàn)。杉數(shù)科技將繼續(xù)與汽車行業(yè)企業(yè)一道深入探索供應(yīng)鏈數(shù)智化變革，用智能決策技術(shù)助力更多的行業(yè)企業(yè)發(fā)展，賦能產(chǎn)業(yè)協(xié)同。