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APS助威马汽车实现基于大数据的大规模个性化订制

2019/1/19    来源:e-works    作者:e-works整理      
关键字:MES案例  e-works年度盘点  智能制造  威马汽车  
本文为“2018年度中国两化融合暨智能制造应用领先暨最佳实践奖”参评案例。本次活动将评选出2018年度,为中国两化融合暨智能制造领域带来突出效益的最佳实践工程,全面介绍企业推进两化融合或者智能制造的步骤、重点与难点、获得效益等,分享建设过程中的经验,供广大制造业行业企业学习供鉴。

一、企业简介

    威马汽车科技集团(WM Motor)成立于2015年,公司名字取自德语世界冠军(Weltmeister),是国内新兴的新能源汽车产品及出行方案提供商。威马汽车致力于成为智能电动汽车的普及者,通过数据高效驱动智能硬件发展,成长为智慧出行新生态的服务商。

    截至2018年12月,威马汽车科技集团的团队规模已经超过3000人,秉承“开放,聚能,内驱,尊重”的核心价值观,构建了多元化的人才结构,汇聚了众多来自全球的全产业链人才,分布在德国萨尔州(整车技术研发中心)、美国硅谷(人工智能研究院)、上海(集团总部、设计·采购中心、智能网联研发中心)、北京(区域总部及政策研究中心)、成都(全球研发总部)和温州(新能源汽车智能产业园)。同时,威马汽车还构建了以用户为核心的新零售渠道网络,开创新4S(Space、Store、Station和Spot)模式,已累计签约40家智行合伙人,覆盖北京、上海、广州等近40座主要城市,将为用户带来更高效和更高品质的用车体验。

威马汽车温州工厂

图1 威马汽车温州工厂

二、企业在智能制造方面的现状

    威马汽车作为国内新能源汽车方面的领军企业,率先采用C2M新型供应模式,在2018年9月实现了量产交付,帮助中国新能源汽车在风云变幻的国际市场上更进一步。在这荣耀的背后意昧着每一张订单对应着独一无二的下线车辆,即便是修改轮圈尺寸或车身颜色这样看似“稀松简单”的操作,都会导致当前订单作废,系统必须重新生成订单后,才能进行生产操作,企业面临着多品种小批量制造、快速响应交期、计划即时演算调整等一系列富有挑战的技术难题。

    为此,威马汽车结合企业自身特点,积极响应国家号召,通过国际先进的大数据分析方法结合实际业务场景,成立由国内诸多运筹学学者、大数据专家、汽车行业专家、以及德国工业4.0专家组成的技术攻关小组。通过建立威马特有的APS系统及时制定及调整生产计划、需求计划,物料计划三大主计划,以达到三者之间的平衡,结合先进的运筹学算法,实现了分钟级的计划快速响应与调整,是国内新能源车企中首家也是唯一家真正落地实现C2M模式的车企。

三、参评智能制造项目详细情况介绍

    1.项目背景介绍

    传统汽车行业中往往采用的是按库存推动式生产,一旦市场产生变动就会造成大量的生产,给企业带来大批的资金压力,而另一方面采用按单生产的方式企业往往面临供应链,产能的诸多约束条件限制,稍有不慎就会带来产线停线的严重后果。

    威马汽车APS系统衔接销售端与制造端两大核心部门,与DMS、ERPMESBOM等系统紧密集成。项目以客户需求为导向,以消灭一切浪费,精益生产为核心,以建立一个对市场变化快速反应的生产经营管理体系为目标,实现了用户在电商平台下单,企业即可实现根据用户订单个性化定制需求,快速安排生产,同时在整个制造过程中将用户的OTD(order to delivery)控制在行业领先水平,实现了企业的多配置、低成本、高用户满意度的目标。

    2.项目实施与应用情况详细介绍

    APS系统利用大数据的3V特点:Volume(数量巨大)、Velocity(产生速度快)、Variety(离散的),通过销售公司收集和提供的海量的销量预测数据,结合科学算法分析,合理配备零部件库存,接收销售公司下达的周计划,运用系统内置的排产算法,进行周计划的排产;接收经销商订单后,完全匹配、相似度替换周计划,或在线预配,真正意义上实现了BTS(按库存生产)、LTO(按订单交付)、BTO(按订单生产)三种订单交付策略的结合,同时达到了缩短交货周期、提供给力价格、支持个性化配置目的。

APS智能排产系统架构图概览

图2 APS智能排产系统架构图概览

    1)APS核心功能模块

    威马APS项目是通过预测-生产计划-订单一体化的方案来应对客户端的订单配置多样性变化,以及市场订单波动异常时,有效保持生产平稳的解决方案。主要包括以下核心功能模块:

    周计划计算:系统接收到销售公司订单(周计划)后,在考虑日历班次限制、物料限制、工艺限制等限制条件的前提下,将周计划排在指定的计划周次内。

    预排产计算:系统接收到订单后,实时触发经销商订单预排产计算,系统先匹配周计划,如配置完全相同,则将周计划分配给该订单,如匹配失败,则在考虑日历班次限制、物料限制、工艺限制等限制条件的基础上,对订单相似度替换,将周计划配置替换成订单的配置,如替换失败,则系统进行在线预配,并实时反馈预排产下线日期及订单替换关系到销售端。

    生产计划模拟试算:用户可在系统中进行生产计划参数的设置,触发生产计划模拟试算,系统自动计算出参数调整对生产计划、物料计划和需求计划的影响。

    生产计划计算:系统每天定时触发经销商订单上线计划计算,根据产能、物料及工艺限制对订单需求进行排产,保证计划的可执行性,并且支持订单手工调整功能,手工调整后系统计算对供应链的影响。

    销售预测打散&滚动计划计算:系统接收到销售预测后,根据配置清单、配置优先级、产能限制将销售预测打散、组装后排到对应工作日,生成单车天度预测计划,并根据MES下发的在制订单过点情况和每天的订单上线计划进行预测计划的滚动更新。

    下线日期反馈:系统在接收新的订单进行预排产计算后,会实时反馈订单的计划下线日期,并且接收订单制造点位信息,监测订单状态,全程信息透明,提高客户服务水平。

    物料缺口及物料验证计算:系统支持根据每天的物料需求(在制订单和计划订单)以及接收的零件在途、在库及需求计算订单的物料缺口;并且支持对订单进行物料验证,根据每天可用库存验证订单最早可以排到哪个日期。

    超宕产计算:系统可以支持根据车间实际的生产情况,对锁定期外的订单进行生产计划重排,充分考虑车间实际生产中的超产和宕产情况,自动更新后续生产计划,使生产计划更贴合实际的生产。

    2)主要科技创新内容

    威马希望将主生产计划、物料需求计划、能力需求计划集成到一个模型中,整个项目的核心在于如何安排在综合考虑物料情况与产线情况的基础下安排预测计划的生产,如何快速匹配预测计划与实际排产计划,对于不能够匹配的订单如何安排生产这三块主要内容,大致思路如图3所示:

资源优化

图3 资源优化

    由于其中涉及短期真实订单排产、中长期预测订单排产、中长期采购计划,三者关系如下:

业务背景

图4 业务背景

    整个系统主要涉及五块核心模型,内容涵盖了可能出现的的业务场景,包括:预测计划在充足物料下的模型【M1】,预测计划在物料产能受限情况下的模型【M2】,电商订单不能够完全安排生产【M3】,电商订单能满足生产,其他类型订单无法满足生产【M4】,所有订单均可安排生产【M5】多种业务场景。

    在APS系统上线后,系统通过内部核心算法,使得C2M按单生产模式能够平稳推进,减少了大量的成品库存积压,也通过系统内部采购计划的制订推进了使得C2M预期中的高库存情况也未出现,极大程度上的为企业带来了可观的经济效益,也远远超过传统人工手工排产的效率与准确度。

    本系统囊括计划编制的的6大主体分类50余项功能,系统通过与上下游系统的紧密结合,基本实现了无人工干预的自动化排产,自动化匹配,自动化编制采购计划的三个自动化功能,将业务员从执行者上升为决策者,统一化管理原本诸多信息孤岛中的数据,全局化的控制整个业务系统。

    系统算法由国内多位运筹学学者牵头,大数据专家主导的攻关小组与业务部门共同探索,自主研制的一套汽车计划编制高精度算法。这套算法是C2M落地执行的前驱探路者,不仅在设计思想上比其它汽车厂商的基本系统眼界开阔,在实现上更是在算法的均衡性、准确性、快速性上做到行业翘楚。

    系统所用的算法模型,全面考虑了在C2M模式会产生的诸多业务场景,从预测计划做精做细开始,到匹配阶段会产生的不同问题,一一进行了深入的设计,使得整套系统在全面性与准确性上,拥有独一无二的优势,在攻关小组的不懈努力下,通过不断优化算法,将整个系统的响应周期不断提高做到单车匹配秒级,整版计划的编排分钟级,在汽车行业内达到了很高的水平,也得到了行业专家的肯定。

    3.效益分析

    总结来说APS高级智能排产系统相比其它同行业的类似系统比较优点如下:

    1)改进生产管理

    节省人工制定生产计划和统计分析成本80%以上;

    显著提高设备利用率以及生产效率;

    快速定位生产瓶颈:通过产能、物料、工艺的验证,及时发现物料缺口,快速定位生产瓶颈。通过对易缺件的统计分析,找出最合理的应对措施,从而避免缺料情况的出现造成生产停滞;

    2)改进采购管理

    通过销售预测打散,将预测计划准确的转化成需求计划来制定采购计划,合理的采购备料,降低库存成本。

    由此分析可看出,APS系统在整个汽车行业中尤其是新能源汽车行业中从战略规划,实际实施,与成品效果均处于领军人物水平,通过更新管理模式,结合大数据技术,大幅降低企业运行成本,同时提升客户满意度,提升了企业的经济效益。具有先进性与可行性双重优秀基因,拥有广泛推广借鉴的意义。

    威马汽车的APS高级智能排产系统现在为温州基地提供生产计划和需求计划的分析计算,为销售公司的销售预测解析、订单的下线日期实时反馈、正式下线日期反馈、计划执行情况的跟踪、零件短缺分析提供了一整套完整的解决方案。该系统的成功上线应用是到目前为止国内新能源车企中首家也是唯一家真正落地实现C2M模式,实现秒级的订单快速排产响应与分钟级的生产计划调整的专家级系统。明年该系统会在威马汽车的黄冈、绵阳等基地进行推行,结合实际的业务场景,在精细化排程、均衡化需求分析、KPI管理等层面进一步升级优化APS系统,助力于公司降本增效提升竞争力。

责任编辑:程玥
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