高大鵬，張祥杰

（上海汽車集團股份有限公司乘用車鄭州分公司，河南 鄭州 450000）

0 引言

自2000年以來，我國汽車市場出現(xiàn)井噴式增長，汽車市場銷量增長可分為三個階段：第一階段，從2001年的230余萬輛到2010年突破1 800萬輛，年均增長率高達25%的高速增長階段；第二階段，從2011年開始產(chǎn)銷增長率大幅降低，年均增長率約為9%的正常增長階段；第三階段，2018年開始出現(xiàn)首次下跌，并持續(xù)到2020年，預(yù)計2021年有望逐步企穩(wěn)，進入微增長或者橫盤階段。汽車行業(yè)的競爭格局也將進入到存量廝殺時代，汽車企業(yè)想要在激烈競爭中取勝，一是要滿足用戶個性化需求，二是要不斷精耕細作，探索汽車行業(yè)全價值鏈的價值提升，與供應(yīng)鏈成本的持續(xù)優(yōu)化。

汽車混線生產(chǎn)是從大規(guī)模生產(chǎn)向多品種、小批量轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵因素，也是滿足用戶個性化需求的前提條件。但與此同時，汽車混線生產(chǎn)也給汽車物流與供應(yīng)鏈帶來很大挑戰(zhàn)，諸如車型增多帶來零件數(shù)量指數(shù)級增加，從而帶來庫存水平不斷增加；不同車型對零件消耗速率不同，導(dǎo)致整個供應(yīng)鏈流量的波峰波谷，進而浪費物流資源，這對作為供應(yīng)鏈源頭的生產(chǎn)計劃提出了更高要求。

1 平準化與定序化概述

平準化是在多品種混線生產(chǎn)中的一個概念，是相對于批量生產(chǎn)而言的，指以產(chǎn)品裝配線的負荷波動最小為目標，科學(xué)合理地編制流水線上各種產(chǎn)品投產(chǎn)的先后順序，使生產(chǎn)的產(chǎn)品品種、產(chǎn)量、工時、設(shè)備負荷等全面均衡。在汽車行業(yè)，日本豐田汽車通過目標追蹤法，求解生產(chǎn)計劃的排產(chǎn)順序，以滿足生產(chǎn)線裝配工時、物料消耗速率的平準化需求。胡莎基于物料消耗平準化構(gòu)建了排產(chǎn)模型，并利用Flexsim軟件對優(yōu)化前后的排產(chǎn)順序進行仿真[1]。丁繼武等基于時段特征構(gòu)建混流切換模型與混流排程方法，并通過實例驗證了排程結(jié)果的有效性[2]。宋華明等從供應(yīng)鏈視角，構(gòu)建了準時制系統(tǒng)中各級零部件供應(yīng)速率平準化的數(shù)學(xué)模型，并運用模擬退火方法求解排產(chǎn)結(jié)果[3]。

目前，對生產(chǎn)計劃的研究大多集中在總裝車間的生產(chǎn)平準化方面，這對總裝車間裝配工時均衡化，供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)物流流量均衡化都起到很好的作用。但是，隨著客戶個性化需求不斷增多，一個工廠所兼容的車型也不斷增多，多車型混線生產(chǎn)對焊接車間的物流供應(yīng)提出更多挑戰(zhàn)，因線邊空間有限，部分零件需隨車型進行切換，為減少切換損失，對焊接車間的生產(chǎn)序列有了組批的需求。而總裝車間的平準化需求與焊接車間的組批需求顯然是矛盾的，這就需要生產(chǎn)計劃排程時借助WBS（White Body Storage，簡稱WBS）/PBS（Painted Body Storage，簡稱PBS）能力，統(tǒng)籌考慮平準化生產(chǎn)與組批生產(chǎn)的需求。

定序化是對生產(chǎn)計劃在平準化基礎(chǔ)上的進一步補充與約束，要求各車間在生產(chǎn)過程中盡可能減少對序列的打亂，并通過WBS/PBS庫區(qū)對打亂的序列進行調(diào)整，以確保實際生產(chǎn)序列與計劃生產(chǎn)序列一致。順序遵守率是反映定序化優(yōu)劣的定量指標，該指標直接影響到零部件庫存水平的高低，即若順序遵守率較低，則需要建立較高的庫存應(yīng)對實際生產(chǎn)序列與計劃生產(chǎn)序列的不一致，反之，則僅需要建立較低的庫存應(yīng)對實際生產(chǎn)序列與計劃生產(chǎn)序列的不一致。

基于此，本文從總裝車間、焊接車間特點出發(fā)，構(gòu)建兼顧焊接車間組批需求的平準化生產(chǎn)序列，并研究提升實際生產(chǎn)序列順序遵守率的方法。

2 平準化與定序化在S汽車裝配企業(yè)的應(yīng)用

2.1 平準化目標設(shè)定

平準化目標設(shè)定前，介紹一下整車物料號的概念，整車物料號是由14位（不同企業(yè)長度略有不同）字母與數(shù)字組成，分別代表著車型平臺、動力總成等配置、內(nèi)飾顏色、外飾顏色，在企業(yè)內(nèi)部，車型級、配置級、物料號級代表著由粗到細的顆粒度。

平準化目標涉及時間范圍、班級別平準的顆粒度、上線序列平準的顆粒度三個維度，如圖1所示。對于平準化的時間范圍，行業(yè)內(nèi)也有不同選擇，豐田汽車是月度范圍內(nèi)平準，日產(chǎn)汽車是周度范圍內(nèi)平準，S汽車為響應(yīng)市場需求，將月訂單模式優(yōu)化為周訂單，以及海外車型存在交付時間限制，故S汽車的平準化時間范圍設(shè)定為周度范圍內(nèi)（周間盡可能平準）。對于平準化的顆粒度，結(jié)合兩種級別平準化的意義進行設(shè)定。班級別平準化對汽車物流與供應(yīng)鏈流量的均衡化起著決定性作用，為了確保供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)流量均衡，對周訂單總量按照物料號的顆粒度平均分配到每個班次，即班級別平準的顆粒度設(shè)定為物料號級。上線序列平準化對生產(chǎn)線的裝配工時、物流SPS（單臺車配套）配料工時、物流零部件配送上線工時的均衡化有著至關(guān)重要的影響，同時考慮到影響生產(chǎn)與物流工時均衡的因素主要取決于車型+配置，故上線序列平準化的顆粒度定義為配置級平準。

圖1 平準化目標的維度

2.2 生產(chǎn)計劃平準化步驟與方法

每周根據(jù)銷售的訂單需求、各車間的產(chǎn)能、生產(chǎn)限制條件策劃生產(chǎn)作業(yè)計劃（班次），根據(jù)班級別平準化原則，將物料號級別的周訂單平均分配至班次，在物料號級別做到周度訂單每班次總量一致。在班次生產(chǎn)任務(wù)確定后，將班次生產(chǎn)任務(wù)分解為上線序列，如圖2所示。生產(chǎn)計劃平準化的核心是上線序列平準化，結(jié)合平準化目標——生產(chǎn)線的裝配工時與物流SPS配料工時均衡化，本文根據(jù)出現(xiàn)率原理，編制生產(chǎn)計劃上線序列。

圖2 生產(chǎn)計劃編制步驟

編制班次上線序列分為三步，從報交計劃倒推，依次得出總裝車間序列、涂裝車間序列、焊接車間序列，具體如圖3所示。其中總裝車間序列是結(jié)合生產(chǎn)裝配限制條件，根據(jù)出現(xiàn)率原理生成；涂裝車間序列是結(jié)合油漆限制條件，以及顏色6臺組批原則生成；焊接車間序列是結(jié)合車身限制條件，以及車身12臺組批原則生成。

圖3 班次上線序列編制圖示

其中，總裝車間平準化算法的出現(xiàn)率原理是指根據(jù)各配置數(shù)量所占當(dāng)班次生產(chǎn)任務(wù)數(shù)量的比例大小進行上線順序的選裝。第一輪次選擇各配置的上線順序，即對比V1-V3比例，選取比例最大的配置，第二輪次各配置比例減去已排產(chǎn)數(shù)量，對比V1-V3比例，選取比例最大的配置，依此類推，得出上線序列。具體來說，假設(shè)生產(chǎn)線有V1、V2、V3共3種配置的車型，需求分別為V1：50臺，V2:30臺，V3：20臺，比例分別為0.5,0.3,0.2，進行平準化計算后，得到總裝順序詳見表1。

表1 出現(xiàn)率算法示例

2.3 定序化方法

針對S汽車情況，定序化有兩層含義，一是上線計劃序列化，且SAP系統(tǒng)序列與實際上線序列一致；二是生產(chǎn)過程中的定序化，通過BDC等硬件以及RC（Route Control,簡稱RC）調(diào)度系統(tǒng)等軟件確保上線序列的順序遵守率。

S汽車最初無上線序列，SAP系統(tǒng)發(fā)布的是班次各車型批量上線計劃，備貨時無法確定實際投入時間，因此需增加1個班的安全庫存來應(yīng)對，具體如圖4所示。

圖4 班次無上線序列的零件需求

結(jié)合上一節(jié)的班次生產(chǎn)計劃平準化，得到可以滿足焊接車間、涂裝車間、總裝車間各自限制的上線序列。此時，SAP系統(tǒng)發(fā)布的上線序列是可執(zhí)行且與實際投入一致，零件只需按計劃需求時間到貨，可減少1個班安全庫存，為應(yīng)對生產(chǎn)計劃波動，設(shè)置2h安全庫存，具體如圖5所示。

圖5 班次有上線序列的零件需求

在S汽車裝配企業(yè)，對于生產(chǎn)過程的順序控制采用了兩種控制方法。第一，生產(chǎn)序列邏輯優(yōu)化?；诤附榆囬g、涂裝車間、總裝車間的需求計算生產(chǎn)序列，該序列不同于原來的班次批量計劃，是一種可執(zhí)行序列，從根本上保障了順序遵守。第二，BDC調(diào)度+RC調(diào)度邏輯優(yōu)化，設(shè)定車輛進出BDC庫區(qū)的規(guī)則。S汽車前期因為無定序需求，RC調(diào)度規(guī)則為各車型按照比例放車，未考慮序列，順序遵守較差。現(xiàn)將RC調(diào)度規(guī)則優(yōu)化為順序控制，具體如下。

車輛進BDC庫區(qū)規(guī)則：①入庫車輛的生產(chǎn)序號和已有車輛車道最后一輛生產(chǎn)序號比較，大則入該道；②如果可進入車道多于一道，選擇尾車生產(chǎn)序號較大的一道；③如果沒有任何一道尾車比自己小，則另起一道；④對于③的情況，如果所有車道均有車輛則進入差值絕對最小的車道；⑤滿足區(qū)域設(shè)定HOLD規(guī)則，設(shè)定HOLD情況下HOLD車進HOLD道，若無則按上述規(guī)則；⑥滿足車道屬性設(shè)定，同時滿足當(dāng)前車道封閉/解封功能；⑦若入車為空撬，系統(tǒng)按車道優(yōu)先級入空撬。

車輛出BDC庫區(qū)規(guī)則：

①出庫時計算最后排庫區(qū)內(nèi)空橇，若系統(tǒng)啟用優(yōu)先排空橇功能后則優(yōu)先排出。②HOLD車道在未解除HOLD屬性時不出車。③正常車輛按照生產(chǎn)序號的小號優(yōu)先原則出車。

2.4 實施效果

S汽車從平準化與定序化維度對生產(chǎn)計劃進行優(yōu)化后，物流與供應(yīng)鏈收益顯著。一方面對于零部件安全庫存，生產(chǎn)計劃波動的安全庫存從11h下降到2h，大幅降低了庫存面積、庫存資金占用以及庫存管理成本。另一方面平準化的計劃帶來均衡化的零部件消耗，對整個供應(yīng)鏈運作資源的均衡化也提供了有利條件。

3 結(jié)語

隨著豐田精益生產(chǎn)思想深入人心，國內(nèi)外汽車企業(yè)涌現(xiàn)出大量關(guān)于生產(chǎn)計劃平準化理論與實踐，但實施效果不盡相同。本文結(jié)合S汽車現(xiàn)狀，以及三大車間的線體特點、特殊需求，以及物流與供應(yīng)鏈運作需求，同時考慮零部件庫存優(yōu)化，從平準化與定序化角度對生產(chǎn)計劃進行優(yōu)化，取得一定成效。

當(dāng)然平準化與定序化思想的導(dǎo)入只是開始，在實施過程中，仍需要精益求精、持續(xù)改善。如分析影響物流與供應(yīng)鏈運作的特殊零件，并添加到平準化算法中；監(jiān)控、分析順序遵守率差異原因，持續(xù)優(yōu)化改進。