大规模定制带来的挑战

大规模定制带来的挑战

最近一些年,很多制造业企业会感觉到这样几种现象:

  • 产品的品种越来越多;

  • 生产的批量越来越小;

  • 交货期越来越急;

  • 生产过程的例外越来越频;

  • 生产周期越来越长;

  • 库存也越来越大;

  • 供应链管理越来越复杂;

  • 工厂的产能变得越来越小;

  • ...... ......。

这种现象已经清晰地表明,大规模定制的时代快要到来了,在一些行业实际上已经来到面前。应对大规模定制的挑战是我们无法回避的一个事实。但是,很多制造企业还没有准备好,还没有意识到这个挑战的核心是什么。我们都是从大规模生产走过来的。固有的思维习惯还在束缚着我们思想。工业企业的体制架构不一定能够适应新的市场。制造企业的管理模式、系统、方法和工具都是沿用过去的;尽管在这个过程中,企业已经做了很多改进完善,但是工业管理的理论基础基本还是停留在大规模生产模式。所以,我们需要研究大规模定制对我们的影响及其原因,去勇敢地面对大规模定制带来的挑战。

对产能的影响

汽车工业经过一百多年的发展已经非常成熟。由于汽车产业在经济领域的重要地位,几乎所有的新技术、新工艺、新材料都涌向汽车工业。汽车在消费市场的巨大作用,让汽车企业之间的竞争非常激烈。所以,在效率、质量、成本方面的要求,汽车工业都极其严苛。在这种环境下,我们通常看到的汽车工厂大多是高新技术的集大成者。我们看到高度自动化的汽车生产线的视频后,会被这登峰造极的“机器智能”景象震撼。但是人们并不知道这条生产线背后的情况。

所有的汽车生产线都大同小异。主要是四道工序:冲压、焊接、喷涂、总装。根据汽车厂的场地布局、生产车型的种类等等因素,各个工序可能是一条或几条生产线。为了确保各条生产线能够连续作业防止停工待料,在各个工序之间都设计了库存作为缓冲。在喷涂工序的前后端设置了WBS、PBS的缓冲库存。在这里可以重新编排上序工件的顺序,以满足下序特定的要求。比如最容易理解的,焊接要尽可能把同样的车型,而喷涂工序偏爱同色的车型排序以减少换型。汽车总装工序,线边库存受到供应链的各种限制、场地限制、配送限制等等,需要考虑的因素更多。通常,生产线运行要满足的约束条件有几十个,而最重要的约束是订单准时交付。

大规模定制带来的挑战

举例国内某个工厂的自动化生产线。这是四年前设计投产的,设计产能是每小时60辆。四年之后,由于市场订单呈多品种、小批量,而生产线依旧必须满所有约束条件才能运行,于是就在生产线上插入放空运行。这样生产线产能变成每小时50辆左右,产能下降了约10%-20%。

对生产周期的影响

按说过去订单以千为单位,现在订单以百为单位,订单的生产周期应该更短。而事实恰恰相反,国内某汽车集团实施客户定制化生产以后,汽车生产线生产的“节拍”没有变化,但是订单的生产周期由20天增加到40天。在离散性更大的一些制造业企业,这个现象就更加严重。我有时候会问企业生产主管一个问题。假如这个订单资源独享的情况下需要多长时间做出来?答案一定与实际执行的结果相差巨大。订单在生产过程的安排控制难题拉长了生产周期仅仅是一个方面,实际上由于订单的处理、供应链的支持可能占用了更多的时间。订单的生产周期管理的关键并不是设备资源先进与否决定的,也不是车间工人满负荷8小时工作能够改善的,它主要是由管理决定的。(关于对生产周期的影响分析请参考《MES的另一视角》。)

对生产成本的影响

大型客机基本都是定制化的。自从美国波音设计了大型飞机的脉动柔性装配生产线,这种生产模式已经普遍得到推广应用。所谓“脉动”,其实就是有时候工件(飞机)固定位置,生产设备人员轮流移动到工件进行加工;有时候生产资源固定,工件随生产进程移动;并且这些操作都按照一个相对固定的“节拍”。大型飞机的装配生产受到非常复杂严格的环境条件,众多供应链提供的零件和部件、场地、工装、测试、人员资质、标准、第三方等等条件都需要满足才能够生产。所谓柔性也是在一定范围内容许加工产品和工艺的变动。为确保订单准时交付,制定这样生产线的生产计划非常复杂,工作量繁重。

大规模定制带来的挑战

下图就是波音公司大型飞机的脉动生产线的计划。可以看出来,这个用Excel做的生产计划非常复杂。这样带来一个巨大矛盾。生产计划的执行涉及到众多部门,临时改变计划几乎不可能。而生产现场由于个性化定制带来的复杂情况,缺料、设计、工装、设备、人员等等例外出现是经常性的。为了满足交付,最有效的办法就是加班。在这个工厂,加班工资占据了工资总额的1/3。

大规模定制带来的挑战不仅仅表现在影响了企业运营的效率、质量、成本,更重要的是我们还没有意识到,没有准备好如何应对这一挑战。

从大规模生产到大规模定制是一个极其缓慢的过程。人们在这个过程中浑然不觉,如同“温水煮青蛙”,待感觉到难受的时候已为时过晚。再加上墨守陈规是人的本能。大多数情况下,人们在感觉需要改革时总是在既有的习惯、方法、理论基础进行改善。当量变到质变的时候,才发现“转型”、“升级”、“换代”的必要性。

与大规模生产相比,大规模定制的显著特征就是变化多、变化快、多种变化的交织。应对这样的生产现场场景先不说相应的管理软件,至少须要有一个与之相适应的敏捷的管理组织和管理机制。但是,组织机构和体制机制的变革往往是伤筋动骨的,是涉及到方方面面的利益和权限,所以工业企业没有被逼到生死边缘的时候往往不会进行大刀阔斧的组织机构变革。

差异化程度是定制化的一个重要指标

我们研究大规模定制必须理解差异化程度。定制化生产从来不是一个新需求。商品生产从来都是定制化的。大规模生产是面向一些普适性特定群体的生产模式。过去自行车只有28、26;男车、女车;黑色、红色。那是为普适性的客户需求定制的。当前我们所说的进入了大规模定制的生产模式,主要是因为个性化需求的增强以及市场化程度的加大所引起生产模式新的变化。这个变化就是定制化差异化程度加大。市场竞争追求低成本,这就要求我们必须在定制化商品生产的时候实现规模生产的高效率。定制与规模这一矛盾的两个概念在这里结合了。笼统地说“大规模定制”并不是一个准确的表述。只有定制化差异程度作为前置,才能客观表达大规模定制的生产模式。

在过去几年,从大规模定制的营销角度出现了一些大规模定制的案例。比如某家电厂商推广了“菜单式”定制化模式。将市场店面里的商品搬到网上供客户选定,然后提供一个视频窗口看自己定制的产品在产线生产过程。这的确是一个“定制化”案例,但是应该是定制化差异程度比较小的。

服装大多是定制化的,尤其是外装。作为一家服装厂如果需要应对所有的服装从面料到款式都是高度定制化,那么只要把众多的裁缝铺集合就可以实现。但是低成本的要求需要实现集中化的批量生产,实行专业分工。一件衣服订单到了工厂就转化为衣领、衣袖等等的一堆工单。数字化技术可以很好地管理这些工单、工序的信息,并且很容易还原为订单。服装生产由于结构和工序相对简单、流程路线稳定,实现高度定制化生产的需求并不是很难。关键是你建设这样一个大规模定制的工厂是不是能够拿到足够的订单。服装生产成本占销售价格的很小部分。降低生产成本并不是服装价值链的主要诉求。市场订单的获取、物流、供应链布局、实现快速交付订单是成败关键。这也就是“犀牛”能够出生的原因。

差异性程度从生产任务(订单)有这样几个区别。

1、差异的数量,即通常所说的小批量多品种的数量问题。

2、差异的异质。如果差异数量很多但是类别相同,比如选配汽车内饰、音响、座椅,选定一个和多个对生产环节没有区别。

3、差异的层次。定制化生产从材料、零件、部件、结构、装配都是不同的层次。这些差异化定制的层次之间以及与整体生产的相互影响决定了差异化程度的区别。从大规模定制生产的目标出发,不管什么样的定制化都必须遵照“通用化、组合化、系列化”的原则,否则就不是生产制造,而是科学研究项目。

差异性程度对生产资源的影响主要体现在生产资源的综合利用效率方面。工厂的产能布局都是按照针对某几类订单实现所有的资源综合利用效率最大化的原则设计。当订单种类增加、定制化程度加大、尤其是定制的差异化加大的时候,生产资源会出现瓶颈,而且是动态瓶颈。这时就引起资源利用效率的降低。所以,一个订单充足正常管理运营的制造企业,OEE是衡量该企业定制化差异化程度的参数。企业的OEE在30%至90%甚至更高都是常见的。

通常定制化生产分为三种模式。按订单装配,比如冰箱、彩电;按订单制造,例如汽车零部件;按订单设计,例如火箭、飞船、工业装备。客户定制化需求越是往制造的前端转移,定制化差异程度也随之加大。

大规模定制带来的挑战

工业企业的订单定制化程度加大是市场发展的一种必然趋势,订单定制化差异程度会越来越大,而且这个现象也是当前工业企业生产管理的众多问题的起源。这一发展趋势是制造企业无法回避的。尽管工业企业大都认识到这一点,但是从应对这一现象的思想方法依然是设法回避和降低定制化的程度,而不是勇敢地面对。从习惯的大规模生产模式走出来,以最低的成本生产制造小批量、多品种的订单将是一个新的挑战。

大规模定制“智能立方体”

大规模生产和大规模定制其中的“规模”是一个经济学概念。在微观经济,规模经济是指企业通过一定的规模(产量)形成良好的资源配置、健康的供应链以保证企业边际效益的增加。简单说就是企业产能规模必须跨过盈亏平衡点越远越能盈利。所以企业必须追求一定的产能规模。

在早期的工业发展阶段大多都是小批量的定制化生产,企业规模小(投资小),可以实现小规模、多品种的生产并且盈利。在大规模生产阶段,由于标准化流程化的进步,也能实现大规模低成本地运营。当我们进入到小批量、多品种的生产模式后,如果牺牲一定的成本,实现大规模定制化生产并不难。然而,固定成本的增加以及管理成本的提升必然影响到企业的盈利。数字化建设、智能化管理的目标就是要在多品种大规模定制化的条件下实现低成本。这里所谓的“智能”的程度就是指实现低成本的能力。在成本的约束下,生产规模与定制化的程度是相互制约的。这个时候,企业需要规划适当的产能规模,并控制定制化的程度,让图示的“智能立方体”的体积最大化。
当我们看到任何“示范工程”、“标杆项目”、“灯塔工厂”,首先要研究人家的经营模式、品牌战略、广告效应。就目前的技术而言,只要肯投入,人们想象中的自动化“智能化”场景都能实现,而且也可以做到大规模的客户化的定制。核心是能不能实现低成本,企业能不能持续盈利。

大规模定制带来的挑战

以大规模生产的环境,用数字化技术和工具实现低成本目标,满足小批量、多品种的市场需求,这是当前我们推动智能制造的目标。

待续。下一节将探讨“对产能的重新认识”。

2021-04-17 原文

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