近期，依托智能決策技術打造的整車數(shù)字化排產系統(tǒng)在上汽通用凱迪拉克工廠正式上線運營，這意味著上汽通用凱迪拉克工廠生產計劃制定的模式完成了新一輪變革，點亮了上汽通用全局數(shù)字化戰(zhàn)略中的又一座燈塔。整車數(shù)字化排產系統(tǒng)應用讓上汽通用凱迪拉克工廠實現(xiàn)更精準、更高效、更均衡的排產目標，實現(xiàn)了精細化的物料拉動，降低了物流成本，為上汽通用帶來了可觀收益，更為上汽通用實現(xiàn)整車廠、零部件供應商、物流運作服務商與經銷商多方高效協(xié)作，建立“共擔、共享、共贏”的數(shù)字化新生態(tài)奠定了重要基礎。

“制造”可以說是汽車工廠運作的開關鍵，“生產計劃”指導汽車生產運作，拉動生產物料供應，影響供應商送貨周期與單次送貨數(shù)量，是汽車工廠穩(wěn)定生產的前提，更是精益物流實現(xiàn)的重要抓手。

01

排產優(yōu)化

汽車工廠面臨的棘手問題

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

原材料成本、倉儲物流成本上升，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格已經出現(xiàn)多輪上漲，海運費用同比已經翻了十倍；人口紅利減退、土地成本增高，倉儲成本正在不斷攀升。與此同時，汽車需求多樣化、個性化特征日趨凸顯，車型、車系日趨復雜。新冠疫情、芯片短缺、拉閘限電等黑天鵝事件頻發(fā)，供應鏈不確定性在持續(xù)增強……

越來越多的個性化購車需求對于傳統(tǒng)車廠都是一個巨大的挑戰(zhàn)，如何進一步改進生產管理的模式，才能避免淪為一個“代工企業(yè)”。在紛繁復雜的內外部因素影響下，汽車工廠生產對需求和資源匹配的精準性、敏捷性要求越來越高，傳統(tǒng)的生產計劃制定與物料籌措模式越來越難以應對這樣的挑戰(zhàn)。

例如：各個車間、各個產線生產的產品或生產工序各有不同，同時產品和原材料及備件數(shù)量龐大，組成了一個極其復雜的結構，靠人的管理經驗很難梳理清楚這背后浩瀚的可能性，在時間壓力下管理人員只能匆匆給出一個可用的排產方案，而這通常不是覆蓋產線利用率、倉儲與物流成本、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整應對，只能先滅了眼前的火，結果帶來連鎖反應，生產計劃亂成一鍋粥……

科學、高效、靈活、共享的“生產計劃”已經成為了汽車企業(yè)提升整體生產管理效率的關鍵，保障生產供應鏈穩(wěn)定的基石，更是應對挑戰(zhàn)，提升市場競爭力的核心一環(huán)。

02

理清痛點

依托智能決策探求新路徑

作為我國汽車產業(yè)數(shù)字化先行者，上汽通用在對傳統(tǒng)業(yè)務流進行全局數(shù)字化改造的探索過程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的生產模式雖然已經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計劃：

※ 生成的排產計劃并不十分精準，月度計劃JPH（小時產量）與規(guī)劃JPH出現(xiàn)的差異，引起物流資源需求波動；

※ 當前生產計劃單純按照車型級條件來制定，實際執(zhí)行過程中會根據(jù)顏色、配置等條件再次調整，這會造成物料需求計劃的不均衡；

※ 工廠各個車間共用一個排序計劃，無法兼顧各車間實際生產的物流資源需求，會引起實際運輸車次及裝載率的波動；車身子線與主線生產、工廠級制造計劃（JPH和序列）不一致，造成計劃物料需求和實際物料需求的差異波動再度加劇。

汽車排產計劃與物流運作效率、成本密切相關

現(xiàn)有生產管理模式已經成為了提升物流資源規(guī)劃的精準度的重要瓶頸點，無法快速應對市場及生產波動\也無法保證平穩(wěn)生產和合理降低物流運作及資源成本。同時，上汽通用了解到復雜約束條件下的算法創(chuàng)新，大規(guī)模問題的快速求解、以及機器學習，深度學習，強化學習等智能決策技術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開發(fā)了一款庫位布局智能規(guī)劃系統(tǒng)，實現(xiàn)了全局多目標優(yōu)化，在倉儲物流降本增效方面成效顯著?；诖?，上汽通用再次攜手杉數(shù)科技，以制造水平最為先進的凱迪拉克工廠為試點，以融合智能決策技術打造全新的整車數(shù)字化排產系統(tǒng)為主要方向，改進當前生產計劃制定的方式，深入探索生產管理模式變革。

整車數(shù)字化排產系統(tǒng)讓凱迪拉克BS、PS、GA排產計劃更精準

智能決策技術在工業(yè)領域的應用探索尚處于初期階段，在汽車工廠排產方面更是沒有可參考的標準，作為第一支吃螃蟹的隊伍，上汽通用和杉數(shù)科技排產項目組從業(yè)務優(yōu)化方向、技術與方案可行性、未來業(yè)務發(fā)展等方面對凱迪拉克工廠焊裝車間（BS）、涂裝車間（PS）、總裝車間（GA）的排序計劃與相關業(yè)務運營進行了全面且深入的摸排調研，經過縝密分析之后發(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規(guī)則，根據(jù)市場需求、車間工藝及運作限制，統(tǒng)籌平衡物流及車間整體資源：

實現(xiàn)平準化排產，按配置級制定滿足工藝要求的平準、循環(huán)的排序計劃，以達到均衡的貨量需求。

實現(xiàn)分車間排序，按工藝要求和物流最優(yōu)制定分車間排序計劃，實現(xiàn)各車間物料的準確預測，避免溢庫和緊急拉動。

實現(xiàn)車身分子線排產，單獨制定符合子線工藝限制的子線排序計劃，提升子線計劃與實際生產匹配度；獲取更 為精確的車身零件需求；車身生產跟蹤，實現(xiàn)重排序更新。

03

全新開發(fā)

給整車排產裝上“芯引擎”

平準化排產、分車間排序、車身分子線排序，每一個需求背后都是異常復雜的決策問題?；谪S富的數(shù)字化項目實施經驗，上汽通用對工廠各個車間內所有的業(yè)務需求與限制條件進行了詳細梳理，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)務需求就達30多種，加上其他工廠各車間的業(yè)務需求更是達50多種。例如：

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

在焊裝車間（BS），不同產線有著不同的最大生產工時限制；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塊排序；部分車型根據(jù)后門高中低配，分三種組合結塊排序……

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

面對訂單、產線、生產工藝、車型、顏色、配置、混線生產等如此復雜且大量的業(yè)務需求，到底該如何轉化為有限的約束條件，并構建出科學的算法模型成為了整車數(shù)字化排產系統(tǒng)開發(fā)過程中最為棘手的問題。杉數(shù)科技算法團隊憑借強大的核心優(yōu)化模型與求解算法設計能力，將覆蓋上汽通用所有工廠各個車間的50多種業(yè)務需求轉化為有限的約束條件，成功構建了排序計劃算法模型。在此基礎上，依托智能決策技術打造整車數(shù)字化排產系統(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計劃解決方案示意圖

上汽通用整車數(shù)字化排產系統(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排班信息；主數(shù)據(jù)主要承接上游系統(tǒng)中周作業(yè)計劃的車型、顏色、配置等數(shù)據(jù)信息，并進行儲存和展示。在日歷與主數(shù)據(jù)模塊可以對相關約束條件進行設定。

二是，作業(yè)計劃模塊。將上游主計劃系統(tǒng)（PPOS）作出的粗顆粒度計劃（周作業(yè)計劃）經過約束算法計算轉化為細顆粒度的日作業(yè)計劃，并將日計劃生產的車型、顏色、配置等詳細信息反饋給上游計劃系統(tǒng)及SAP，用于進行生產及拉動需求物料的準備。

三是，分車間排序模塊。整車排產計劃輸出后，分車間排序模塊將根據(jù)車間JPH，時間窗設置，車型結塊及平準化等相關約束要求，生成BS（焊裝車間）-PS（涂裝車間）-GA（總裝車間）的生產序列排序，用于各車間生產以及的精細化拉動物料供應。

四是，車身子線排產模塊。車間排序計劃輸出后，根據(jù)系統(tǒng)指定的首單號，排產窗口數(shù)，排產覆蓋BS（焊接車間）生產窗口數(shù)等相關約束要求，生成BS（焊接車間）下屬子線的排產計劃，保證BS（焊接車間）的正常生產運營，并用于子線生產以及的精細化拉動物料供應。

04

價值彰顯

為全局數(shù)字化戰(zhàn)略賦能

上汽通用凱迪拉克工廠整車數(shù)字化排產系統(tǒng)利用智能決策技術，根據(jù)車間工藝及運作限制，統(tǒng)籌平衡物流及車間整體資源，充分考慮排序約束條件，準確制定分車間排序計劃，讓現(xiàn)場序列生產更加平準穩(wěn)定，提升生產效率，提升供應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，提升子線計劃與實際生產匹配度，帶來的效果可以說是立竿見影。

提升了生產計劃排產的科學性，以及排產計劃生成效率。原來的排產模式下人工需要根據(jù)主系統(tǒng)中的月計劃數(shù)據(jù)，約定各車間生產速率、生產時間，根據(jù)個人經驗按照顏色以平準化原則來做周生產計劃?？紤]的約束條件有限，排產計劃科學性不高。整車數(shù)字化排產系統(tǒng)的上線運營后，排產人員只需要選擇設定分配規(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，就可以在保障平準化的原則下自動生成更為科學、合理、精細的日排產計劃，排產效率更高。 

提升了入廠物流、工廠物流的運作效率，降低了物流成本。在實際運行過程中，上汽通用凱迪拉克工廠的整車數(shù)字化排產系統(tǒng)通過精準排序計劃，輸出更為精準的物料需求，提升計劃拉動物流車次運輸效率10%，日均運輸管理費用降低7%，減少了運輸車輛投入。基于整車排產優(yōu)化項目對入廠運輸效率的提升，結合各路線/供應商結算模式，預計年化收益達數(shù)百萬。

有助于上汽通用對供應鏈進行延伸管理，為上汽通用建立“共擔、共享、共贏”的數(shù)字化新生態(tài)奠定重要基礎。上汽通用凱迪拉克工廠整車數(shù)字化排產系統(tǒng)項目為試點項目，后續(xù)整車數(shù)字化排產系統(tǒng)將在上汽通用其他工廠陸續(xù)推廣；與此同時，隨著上汽通用各個工廠與整車廠、零部件供應商、物流運作服務商與經銷商之間的系統(tǒng)打通，整車數(shù)字化排產系統(tǒng)還將助力多方協(xié)作，科學的工廠排產計劃將會與上下游企業(yè)實現(xiàn)共享，為零部件供應商的生產與備貨，物流運作服務商的運輸資源調配與計劃制定等提供更科學參考，帶來全鏈路生產與物流運作精益化水平的提升。 

“作業(yè)計劃電子化并實現(xiàn)了與其他系統(tǒng)的聯(lián)動，分車間排序精細化了不同工廠的排產，更好的指導了整車生產和物料采購”

—上汽通用項目組

05

寫于最后

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

融合了機器學習和運籌優(yōu)化技術智能決策技術是一個全新的技術領域，作為這一技術領域的開拓者和領跑者，杉數(shù)不僅執(zhí)著于智能決策技術平臺的創(chuàng)新與迭代升級，更加注重智能決策技術在業(yè)務場景中的落地應用。成立5年多的時間里，杉數(shù)智能決策技術已經在20多個行業(yè)100多家龍頭企業(yè)的業(yè)務場景發(fā)揮了作用，幫助眾多工業(yè)制造企業(yè)實現(xiàn)了生產計劃、排程排序、物料計劃、產銷協(xié)同、排班計劃、低碳優(yōu)化等業(yè)務決策優(yōu)化，積累了豐富落地經驗。杉數(shù)科技將繼續(xù)與汽車行業(yè)企業(yè)一道深入探索供應鏈數(shù)智化變革，用智能決策技術助力更多的行業(yè)企業(yè)發(fā)展，賦能產業(yè)協(xié)同。