上汽通用的智能制造与智能物流探索.doc

1、【案例】上汽通用的智能制造与智能物流探索文丨本刊记者 王玉上汽通用在向智能制造转型方面走在了行业前列，智能物流作为智能制造的关键组成部分，更 是战略规划清晰、路径明确。上汽通用在打造全局物流数字 化体系的基础上，对部分物流业务环节进行智能化改造并取 得了显著效果。上汽通用汽车有限公司（以下简称“上汽通 用”）成立于 1997 年 6月 12日，由上海汽车集团股份有限 公司、通用汽车公司共同出资组建而成，现有浦东金桥、烟 台东岳、沈阳北盛和武汉分公司四大生产基地，共9 个整车生产厂、 4 个动力总成厂，拥有三大品牌、二十多个系列的 强大产品阵容，覆盖了从高端豪华车到经济型轿车各梯度市 场，以及

2、MPV 、SUV 、混合动力和电动车等细分市场，同时 面向未来全面开启新能源车战略。 2016 年，在中国宏观经 济仍处于 L 型底部、市场竞争更趋激烈的背景下，上汽通用 以“卓越精营”驱动“ 2020 战略”全速启航，全年完成 销售 1887071 辆，同比增长 7.7% ，旗下别克、 雪佛兰和凯迪 拉克三大品牌分别销售 1230203 辆、538852 辆和 118016 辆。 历经 20 年的发展，上汽通用始终是中国汽车行业的领跑者， 不但业务规模以几何级数增长，经营范围不断扩大，在技术 创新和模式变革的探索方面也走在行业前列。随着智能制造 在全球兴起，上汽通用在业内率先开始对智能制造的

3、积极探索和严密布局，智能物流作为其中核心板块之一大胆尝试， 稳步推进。上汽通用生产控制与物流部业务开拓与发展经理 倪斌在上汽通用 20 岁生日之际，本刊记者采访了上汽通用 生产控制与物流部业务开拓与发展经理倪斌，请他分享了上 汽通用智能制造体系下的智能物流规划与实施情况。可以 说，智能制造与智能物流建设总体战略规划清晰、 路径明确、 实施有效，该体系的成功打造将会是上汽通用未来继续领跑 中国汽车行业的强大驱动力。一、智能物流建设背景1.智能制造是转型方向近年来，汽车制造行业面临产能过剩，客户 需求产品多样化与个性化，原材料成本和劳动力成本上升， 利润空间减小等诸多挑战，传统的管理手段和运行模式

4、明显 已经遇到了瓶颈。智能制造的兴起，无疑为汽车制造业的转 型发展带来了新的机遇。在互联网高速发展的当下，人们的 思维模式发生颠覆性转变；同时各种新技术的发展与成熟应 用，会推动商业智能走向一个新的高度，也使人工智能的实 现成为可能。这些对汽车产业的影响已经从汽车产品向整个 汽车工业延伸，全球很多汽车企业都在积极完成转型，上汽 通用作为中国汽车行业领军者更不例外。其实在公司成立初 期，上汽通用就建立在一个先进工艺和高自动化率的基础 上，具有完善的信息化系统支持业务高效运作。公司在发展 过程中也不断创新，持续引入先进的生产技术和工艺，增加 自动化、数字化、智能化设备的投入，不断巩固制造领先的优势

5、。可以说， 20 年的积累为上汽通用实施智能制造打下了 坚实基础。上汽通用整个智能制造体系由智能系统、智能产 品、智能研发、智能设计、智能生产、智能质量、智能销售、 智能服务以及智能物流等多个板块组成，覆盖了产品研发、 制造工艺及设备工程开发、生产制造、物流运作与管理、质 量管控、市场营销及售后服务等方面。上汽通用在上述各个 业务环节中均部署了全局性的数字化、智能化应用实践，将 分阶段稳步推进。 2.智能物流发展时机已到物流作为汽车制 造中的核心一环也面临着诸多压力。传统模式下的物流效率 提升已接近瓶颈，需要寻求突破；市场需求与产品供给需要 更精准、更快速对接，对供应链及物流提出更高要求；劳动

6、 力成本上升、土地资源稀缺及价格不断提高等因素，导致物 流成本大幅提高；新兴产业公司拥有得天独厚的互联网资源 优势，汽车物流面临跨界竞争的威胁。在此背景下，汽车物 流被越来越多地植入“智能”的诉求。加上近年来，自动化 设备、智能机器人、新控制技术的不断涌现，物联网、视觉 识别、大数据分析、云计算、机器学习等先进技术的不断发 展成熟，都给智能物流的发展提供了良好契机。对于上汽通 用而言， 物流智能化转型是企业保持优势、 持续前进的目标， 同时也是支撑公司智能制造顺利推进的重要组成部分。另一 方面，上汽通用作为汽车产业链的龙头，通过智能物流战略 的推进， 也将协同并带动汽车上下游产业链的共同发展。

7、二稳健的数字化物流发展规划上汽通用智能物流的发展主线 将围绕模块化、自动化、数字化、网联化、智能化五个方向 展开，数字化的实现被视为智能化改造的基础。 2015 年，基 于公司智能制造发展战略，上汽通用制定了供应链与物流数 字化发展规划，在物流全过程中对传统业务流程进行全局数 字化改造；同时，依托自动化物流设备、感知技术、物/务联网、大数据、智能优化算法等先进技术，对部分物流业务和 系统进行智能化改造尝试，挖掘和寻找传统业务的突破点和 新的效益增长点，为智能物流转型升级打下坚实基础。上汽 通用数字化战略全景 1.把握汽车供应链特点，推进物流数字 化（ 1）业务链长、环节多、范围广上汽通用的供应

8、链与物 流管理运作由生产控制与物流部负责，其业务覆盖生产计 划、物料准备、入厂物流、工厂物流、一直到出厂物流等一 整条业务链； 包含生产计划管理、 零件计划管理、 库存控制、 供应链管理、物料运输管理、仓储管理、料箱料架管理、包 装设计、整车发运等各个业务环节；业务范围在公司内涉及 到几乎所有部门 （市场、 采购、财务、工程、制造、质量等）， 公司外涉及到零部件供应商（包括国内、国外）与物流服务 供应商（包括陆运、海运、空运等） 。（ 2）系统数量多、互 联互通性差基于供应链的复杂性，上汽通用的信息系统建设 和应用也较为复杂。具体表现在：一是公司业务部门众多， 各部门所涉及和应用的系统多达 3

9、0 多种；二是以往各业务部门的系统单独开发，互联互通性不强，导致各系统效率不 同；三是各个系统并不是从同一数据池、在同一时间抓取数 据，造成信息不对称。 2. 构建互联互通的数字化信息系统为 实现供应链上下游高效衔接，上汽通用需要从两个方面入 手，推进传统业务流各环节的数字化改造：一是疏通整个业 务链，二是打通整个信息流。为此，上汽通用采用了企业架 构方法，对业务架构、应用架构、数据架构等内容，通过梳 理、分解设计、构建、集成、扩展，形成端到端全局性规划， 确保各数字化信息系统符合部门战略和业务、技术发展要 求，互相之间实现互联互通； 同时， 在 IT 架构设计中采用了 数据模块化设计，保证相

10、关系统未来再改动时只需改动特点 模块即可，不对其他系统造成任何影响。倪斌以上汽通用汽 车凯迪拉克工厂为例，介绍了智能工厂的整体架构布局。该 工厂应用工业以太网技术，为底层生产设备提供高带宽的网 络化接入。设备层的传感器、执行器等设备均通过工业以太 网接入系统； 在控制层， 使用 PLC 产品实现工艺过程和安全 设备的一体化控制，在现场部署大量基于PC 或面板型的HMI 产品，实时获取生产设备运行状态信息和工艺过程信 息，并能进行远程控制；在车间层，部署了 MES 系统，具 备了生产过程监控、设备监控、生产计划调度、物流运作管 理、质量信息收集和追溯等功能， 并向上和企业 ERP 系统贯 通；在

11、企业层，按照业务链及功能分工， 部署了基于 ERP 系 统以及其他的相关系统，实现全业务链的系统功能覆盖。未 来，该工厂随着物联网建设不断投入，在设备层和控制层将 接入更多传感器和设备，需采集并传输更多的数据供处理分 析；在车间层和企业层，将推进大数据分析和可视化工具应 用，帮助识别业务运行环节的优化机会，利用数字化建模分 析、智能算法等技术，探索智能排产、智能调度、智能优化 等高级应用；在各个层级上，将结合具体项目需求，开展通 信网络的性能升级，部署相关业务应用。三、智能物流系统 建设探索据倪斌介绍，基于成本控制与风险可控的考虑，上 汽通用智能物流系统建设的推进，并不是集中在某一个生产 基地

12、或者某一个工厂，而是利用全局资源，选取合适的项目 在不同的工厂分头试点，待取得成功之后再在四地工厂全面 推广。智能物流战略推行两年以来，上汽通用已就数字化技 术和智能物流装备等进行了分头试点，为全面实现智能物流 转型升级打下坚实基础。 1.数字化技术应用及探索上汽通用 在生产计划排产、入厂物流、工厂物流、供应链延伸管理等 环节，不断引入数字化技术应用，推进物流的数字化及智能 化转型。（ 1）数字化排产技术 2016 年，上汽通用在国内汽 车行业首次在冲压业务领域应用数字化排产技术。冲压车间 的排产是典型的小批次、多边界条件、多约束条件的数学模 型，同时在换模时间长、 次数多、 库位不确定等多种

13、因素下， 人工考虑的约束条件有限，排产效率低。上汽通用将传统的 手工排产转变为数字化排产，可以大幅缩短排产所需时间， 快速响应生产需求变化；缩减物料缓存区面积，提高场地利 用率，实现精益库存管理；合理安排和配置人员，提升计划 员工工作效率、 设备利用率及生产效率， 并能调和产能溢缺， 减少公用动力，降低各项物流运作费用。数字化排产在浦东 金桥冲压工厂取得经验并进一步优化算法后，上汽通用将会 在 2018 年把该技术逐步推广到动力总成工厂、整车装配厂， 进而在四地工厂全面采用。 （ 2）室内定位技术上汽通用在汽 车制造业工厂物流领域首次应用室内定位技术，配合自动化 扫描等各类先进感知技术， 实现

14、人、 机、料数字化跟踪分析， 优化送料路径，提升人员效率，最大化设备利用率，精益厂 内库存，有效支撑数字化工厂的构建。 （ 3）智能调度技术在 行业内首次尝试应用智能调度算法，通过入厂物流、工厂物 流等环节的全局资源调度，高效匹配物料需求与物流资源， 实现物流整体效率的大幅提升。 （ 4）模拟仿真技术目前，模 拟仿真软件多用于工厂规划或产品开发，对于整个流程中所 有自动化设备的结合运作仿真技术还属于空白。上汽通用正 在探索在物流系统整体规划方面采用模拟仿真软件，仿真整 个物流过程中的瓶颈、预知风险，模拟更多的方案，从而找 出最优方案。 （ 5）窄带技术在料箱、料架追踪中的应用上 汽通用利用中国

15、移动窄带技术， 集成了 GPS 模块，只要手机 有信号的地方都能追踪并传送料箱、料架的位置、状态等信息，实现料箱、料架的全生命周期管理。目前该技术应用处 于探索阶段。 2.智能物流设备应用及探索在智能物流体系建 设过程中，上汽通用围绕入厂、接收、仓储、分拣、上线、 下线、发运、出厂等八大运作环节，持续推进物流自动化水 平。目前主要应用的自动化物流系统如下： （ 1）自动化立体 库上汽通用已经在四个基地多个工厂分头试点了穿梭车、堆 垛机等在内的不同形式立体库，用于包括发动机、变速箱在 内的多种标准化大型零部件及总成件的自动化存储，提升了 仓储面积利用率和物流作业效率。自动化立体库自动化立体 库目

16、前在汽车行业应用较少，主要是因为汽车零部件规格、 尺寸差异大，实现高效率应用比较难。但随着土地成本、人 工成本的上升，自动化立体库的应用成为趋势。 （ 2）智能新 型 AGC 上汽通用率先试点引入国际先进的智能新型AGC 完成自动运送物料上线作业。 有别于传统磁轨式导航 AGC ，智 能 AGC 可以 360 度原地旋转，几乎没有转弯半径，可以不 用限制线旁零部件密集堆放，提高了上线效率。目前，智能 新型 AGC 在快递物流行业应用较多，而在汽车物流行业应 用较少。同时，上汽通用在 AGC 应用过程中也发现，由于 汽车行业有些零部件整体包装重达一吨以上，而目前 AGC 举升力有限，还不能胜任所

17、有零部件的自动上线。上汽通用 正在与新松、海康威视、极智嘉等行业领先的公司沟通，希 望未来在技术上有所突破。 （ 3）无人叉车上汽通用在浦东 金桥、武汉分公司应用了激光导航无人叉车，实现物料的自 动出入库， 使仓库局部实现无人化运作， 物流效率明显提升， 未来还将会加大投入。 （ 4）智能拣选机器人上汽通用在汽车 行业首次引入智能拣选机器人完成天窗零件自动拣选，提高 了分拣效率。在柔性化生产现场，物料需要排序。上汽通用 采用智能拣选机器人自动抓取天窗放在料架上，并按照生产 计划排好顺序，最后由 AGC 将料架拖至线边，实现了天窗 拣选及上线无人化。天窗智能分拣机器人除此以外，上汽通 用还运用自

18、动化设备，实现整托盘物料的自动扫描、自动打 包、自动短驳；自主研发无人拖车，在发运端实现厂际间物 料无人自动驳运；通过机运链的大规模应用，提高物料接收 端作业效率； 运用自动扫描、 整车立体库、 自动洗车等技术， 提升整车物流操作效率；此外，还通过建立硬件控制系统， 实现对不同自动化设备的统一管理与控制，初步实现无人化 仓库的运作。四、难点及解决途径倪斌表示，在上汽通用智 能物流的推进过程中，许多新技术、新模式在部门、公司甚 至行业内都是首次尝试，无成熟方案可供借鉴，面临诸多困 难与挑战。针对这些技术难点，一方面，上汽通用在部门内 部成立了相应的平台化组织，集成部门各类专家对技术难点 进行集中

19、攻关；另一方面，通过战略供应商协同、产学研合 作等方式， 借用各类外部资源的帮助来进行项目推进。 此外， 受到企业资源和人力条件的限制，不可能所有物流系统和作 业环节一起推进智能化，如何寻求技术与成本之间的平衡， 找准突破口，也是智能物流建设过程中必须考虑的。上汽通 用所追求的是精益的智能物流，用最低的成本来实现最优的 解决方案，所有新技术新模式的应用都是为了最终能产生效 益。因此，上汽通用在做好智能物流发展全局规划后，梳理 整个业务流程中哪些业务有系统，找到最关键的环节先试先 行。例如，入厂物流和出厂物流最复杂，所占物流成本也最 多，即使取得哪怕 1%的改善，都将带来可观的效益，所以 成为智

20、能物流建设的重点。还有一些相对来说比较简单易行 的业务也可以率先尝试。简单来讲，物流智能化改造的步骤 就是，高收益、高回报及能够快速产生效益的业务先推进； 一些规模比较大、难度也大的环节采用“小步快跑，快速迭 代”的理念去推进。最后值得一提的是，在新技术的试点与 验证过程中难免会走一些弯路，但上汽通用公司管理层对于 创新一直抱着容错的态度，允许试错，这使相关人员放下包 袱，大胆尝试，使改善项目得以快速进展。五、价值分析及 未来展望对于智能物流体系建设给上汽通用带来的价值，倪 斌表示，上汽通用原来的物流体系基础扎实，在智能物流体 系建设过程中，每提升一小步都是一次大的突破，目前的探 索达到了预期效果。上汽通用智能物流的不断推进，能够精 准对接需求与资源两端，全面对接产品设计、制造执行及市 场销售等关