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上汽通用的智能制造與智能物流探索

2019-11-21 14:11:13 中國信息化周報 2019年36期

王玉

上汽通用在向智能制造轉型方面走在了行業前列,智能物流作為智能制造的關鍵組成部分,更是戰略規劃清晰、路徑明確。上汽通用在打造全局物流數字化體系的基礎上,對部分物流業務環節進行智能化改造并取得了顯著效果。

智能物流建設背景

近年來,汽車制造行業面臨產能過剩,客戶需求產品多樣化與個性化,原材料成本和勞動力成本上升,利潤空間減小等諸多挑戰,傳統的管理手段和運行模式明顯已經遇到了瓶頸。智能制造的興起,無疑為汽車制造業的轉型發展帶來了新的機遇。在互聯網高速發展的當下,人們的思維模式發生顛覆性轉變;同時各種新技術的發展與成熟應用,會推動商業智能走向一個新的高度,也使人工智能的實現成為可能。這些對汽車產業的影響已經從汽車產品向整個汽車工業延伸,全球很多汽車企業都在積極完成轉型,上汽通用也不例外。

在公司成立初期,上汽通用就建立在一個先進工藝和高自動化率的基礎上,具有完善的信息化系統支持業務高效運作。公司在發展過程中也不斷創新,持續引入先進的生產技術和工藝,增加自動化、數字化、智能化設備的投入,不斷鞏固制造領先的優勢。可以說,20年的積累為上汽通用實施智能制造打下了堅實基礎。

上汽通用整個智能制造體系由智能系統、智能產品、智能研發、智能設計、智能生產、智能質量、智能銷售、智能服務以及智能物流等多個板塊組成,覆蓋了產品研發、制造工藝及設備工程開發、生產制造、物流運作與管理、質量管控、市場營銷及售后服務等方面。上汽通用在上述各個業務環節中均部署了全局性的數字化、智能化應用實踐,將分階段穩步推進。

物流作為汽車制造中的核心一環也面臨著諸多壓力。傳統模式下的物流效率提升已接近瓶頸,需要尋求突破;市場需求與產品供給需要更精準、更快速對接,對供應鏈及物流提出更高要求;勞動力成本上升、土地資源稀缺及價格不斷提高等因素,導致物流成本大幅提高;新興產業公司擁有得天獨厚的互聯網資源優勢,汽車物流面臨跨界競爭的威脅。在此背景下,汽車物流被越來越多地植入“智能”的訴求。

加上近年來,自動化設備、智能機器人、新控制技術的不斷涌現,物聯網、視覺識別、大數據分析、云計算、機器學習等先進技術的不斷發展成熟,都給智能物流的發展提供了良好契機。

穩健的數字化物流規劃

上汽通用智能物流的發展主線將圍繞模塊化、自動化、數字化、網聯化、智能化五個方向展開,數字化的實現被視為智能化改造的基礎。2015年,基于公司智能制造發展戰略,上汽通用制定了供應鏈與物流數字化發展規劃,在物流全過程中對傳統業務流程進行全局數字化改造;同時,依托自動化物流設備、感知技術、物聯網、大數據、智能優化算法等先進技術,對部分物流業務和系統進行智能化改造嘗試,挖掘和尋找傳統業務的突破點和新的效益增長點,為智能物流轉型升級打下堅實基礎。

上汽通用的供應鏈與物流管理運作由生產控制與物流部負責,其業務覆蓋生產計劃、物料準備、入廠物流、工廠物流、一直到出廠物流等一整條業務鏈;包含生產計劃管理、零件計劃管理、庫存控制、供應鏈管理、物料運輸管理、倉儲管理、料箱料架管理、包裝設計、整車發運等各個業務環節;業務范圍在公司內涉及到幾乎所有部門(市場、采購、財務、工程、制造、質量等),公司外涉及到零部件供應商(包括國內、國外)與物流服務供應商(包括陸運、海運、空運等)。

基于供應鏈的復雜性,上汽通用的信息系統建設和應用也較為復雜。具體表現在:一是公司業務部門眾多,各部門所涉及和應用的系統多達30多種;二是以往各業務部門的系統單獨開發,互聯互通性不強,導致各系統效率不同;三是各個系統并不是從同一數據池、在同一時間抓取數據,造成信息不對稱。

為實現供應鏈上下游高效銜接,上汽通用需要從兩個方面入手,推進傳統業務流各環節的數字化改造:一是疏通整個業務鏈,二是打通整個信息流。為此,上汽通用采用了企業架構方法,對業務架構、應用架構、數據架構等內容,通過梳理、分解設計、構建、集成、擴展,形成端到端全局性規劃,確保各數字化信息系統符合部門戰略和業務、技術發展要求,互相之間實現互聯互通;同時,在IT架構設計中采用了數據模塊化設計,保證相關系統未來再改動時只需改動特點模塊即可,不對其他系統造成任何影響。

以上汽通用汽車凱迪拉克工廠為例,該工廠應用工業以太網技術,為底層生產設備提供高帶寬的網絡化接入。設備層的傳感器、執行器等設備均通過工業以太網接入系統;在控制層,使用PLC產品實現工藝過程和安全設備的一體化控制,在現場部署大量基于PC或面板型的HMI產品,實時獲取生產設備運行狀態信息和工藝過程信息,并能進行遠程控制;在車間層,部署了MES系統,具備了生產過程監控、設備監控、生產計劃調度、物流運作管理、質量信息收集和追溯等功能,并向上和企業ERP系統貫通;在企業層,按照業務鏈及功能分工,部署了基于ERP系統以及其他的相關系統,實現全業務鏈的系統功能覆蓋。

未來,該工廠隨著物聯網建設不斷投入,在設備層和控制層將接入更多傳感器和設備,需采集并傳輸更多的數據供處理分析;在車間層和企業層,將推進大數據分析和可視化工具應用,幫助識別業務運行環節的優化機會,利用數字化建模分析、智能算法等技術,探索智能排產、智能調度、智能優化等高級應用;在各個層級上,將結合具體項目需求,開展通信網絡的性能升級,部署相關業務應用。

智能物流系統建設探索

基于成本控制與風險可控的考慮,上汽通用智能物流系統建設的推進,并不集中在某一個生產基地或者某一個工廠,而是利用全局資源,選取合適的項目在不同的工廠分頭試點,待取得成功之后再全面推廣。智能物流戰略推行兩年以來,上汽通用已就數字化技術和智能物流裝備等進行了分頭試點,為全面實現智能物流轉型升級打下堅實基礎。

上汽通用在生產計劃排產、入廠物流、工廠物流、供應鏈延伸管理等環節,不斷引入數字化技術應用,推進物流的數字化及智能化轉型。

2016年,上汽通用在國內汽車行業首次在沖壓業務領域應用數字化排產技術。沖壓車間的排產是典型的小批次、多邊界條件、多約束條件的數學模型,同時在換模時間長、次數多、庫位不確定等多種因素下,人工考慮的約束條件有限,排產效率低。上汽通用將傳統的手工排產轉變為數字化排產,可以大幅縮短排產所需時間,快速響應生產需求變化;縮減物料緩存區面積,提高場地利用率,實現精益庫存管理;合理安排和配置人員,提升計劃員工工作效率、設備利用率及生產效率,并能調和產能溢缺,減少公用動力,降低各項物流運作費用。

上汽通用在汽車制造業工廠物流領域首次應用室內定位技術,配合自動化掃描等各類先進感知技術,實現人、機、料數字化跟蹤分析,優化送料路徑,提升人員效率,最大化設備利用率,精益廠內庫存,有效支撐數字化工廠的構建;在行業內首次嘗試應用智能調度算法,通過入廠物流、工廠物流等環節的全局資源調度,高效匹配物料需求與物流資源,實現物流整體效率的大幅提升。

目前,模擬仿真軟件多用于工廠規劃或產品開發,對于整個流程中所有自動化設備的結合運作仿真技術還屬于空白。上汽通用正在探索在物流系統整體規劃方面采用模擬仿真軟件,仿真整個物流過程中的瓶頸、預知風險,模擬更多的方案,從而找出最優方案。

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