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汽车百年流水线会不会被颠覆?

www.cechina.cn2023.09.12阅读 2463

  现在汽车产品,成熟期都很短,这种刚性的制造系统,正在产生巨大的约束,限制面向多样化的车型需求。如果流水线的工序组成方式不改变,而依靠着智能制造的手段控制工程网版权所有,那么它所能促成的“多品种小批量”,实在是太有限了。
  回答这样的制造问题,需要先理解电动车正在发生的品牌撕裂效应。电动汽车这两年正在让自己焕然一新,特斯拉、比亚迪、蔚小理等新品牌高速崛起,而那些百年汽车老品牌却突然显得笨重起来。丰田依然是全球汽车销量最高的制造商,2023/2024财年第一季度收入近5000亿元人民币,利润600亿人民币,大涨75%。然而丰田在电动汽车的落后,也是有目共睹的。这甚至导致丰田章男今年初退出社长的位置。
  德国大众汽车则机敏得多,它似乎觉察到了体态缓慢是一个错误,而自身力量已不足以在短时间内赶上对手。要么中国制造太快,要么德国汽车太慢,只有借助中国力量才是最佳翻身之道。因此大众在中国投资频繁,上半年投资了造车新势力小鹏;此前收购江淮汽车、逐渐控股国轩高科,布局动力电池;跟地平线公司成立自动驾驶合资公司。这些举动表明,德国人拥有全球最务实的眼界。而这些连环手的基本逻辑是一致的,那就是抓住中国力量,向中国速度看齐。
  这些速度,表明消费者对于电动汽车的品牌内涵已经发生了全新的改变。他们似乎更关心电动汽车自身的内涵,消费者的需求一旦被调动起来,就会发生火山喷发般的力量。制约了传统制造商发力的原因在于速度。传统一辆车型,通常都是八年生命周期,三年设计制造期,五年销售周期。然而,现在正处于消费爆炸的初期,消费者的求变心理已经很难让汽车制造商能有如此的从容。
  电动汽车开始快速规模化生产的时候,差异化变得越来越难。由于电动汽车制造相对传统燃油车要简化了很多零部件,汽车同质化越发明显。一款车型包打全世界的特斯拉模式也在受到质疑,它在很多个性化设计方面功夫也不足,无法贴近本地化需求。这一点,也让它在中国的个性化魅力,落后于造车新势力。上汽通用五菱的宏光Mini也是新车快跑的典范,当它率先推出小型Mini电动车的时候,一骑绝尘。然而,赛道上一旦出现这样的黑马,立刻就会有许多跟随者加入。这些追随者的多样化变身足以拉平首创者的新鲜感。竞争对手过多的时候,五菱需要找新的黑马选手,继续快速奔跑。多样化的消费需求,也跟着一起加速。世界上只剩下一种声音,那就是“罗拉快跑”。
  传统汽车制造商对于这样的声音,忽视了太久。
  全面2C,直达用户的每个需求
  用户的心理时刻都在发生微妙的变化。那么,如何能够直达用户,将这些细小变化了然于心?上汽通用五菱正在采用全新的方式,放大用户端的声音,寻求新的领跑点。
  上汽通用五菱向来不按常理出牌,多年总有神车问世。每次总是在人们未曾意料的视线之外。这其实是由于它的战略触觉贴近民生地气,能够快速把握消费者流动性的社会心理。然后又借助于强大的制造力,将想法迅速变成工厂行动。
  从2020年的宏光Mini电动车一炮打响开始,五菱一直在推动与“全面2C”的理念相结合。那就是公司所有的部门,无论是制造部、设计部、质量部,都向最前方的用户端迫近。五菱通过多部门组成的“球形组织”、质量部参与销售活动、设计师下沉渠道等方式,让每个团队都能听见一线炮火的声音。靠着众多的信号接收器,用户的多样化需求的微弱信号,变成了一种海浪般的声音,人人都能听得见。
  然而,要真正满足用户的各种需求并不容易。任何一个企业的车型,基本都满足二八法则。也就是20%的车型,满足80%的需求。这20%的车型是大规模化生产,足以降低成本的同时,也使得人们拥有的车辆的80%都是一致的。而剩余的20%的需求,则被看做是边缘市场,汽车制造商有80%的销量不佳的车型都集中在这里。这些产量不高的车型,成本也价格不菲。汽车厂家的整个资源系统,都不会向这20%的市场去靠拢。
  这也催生了一些改装车的市场。改装车市场的存在,说明了一个汽车小众市场被制造商忽略的局面。制造商没有能力为这些个性化的信徒提供一辆符合心愿的成品车。尽管宏光Mini也有100多个车型,但依然存在着大量的改装后市场。后来宏光Mini干脆只提供一种毛坯房模式,留有极简空间供车主进行“魔改”。这是一种继手工制造、大规模制造之后的第三种制造方式:社会化制造。如果一个产品,在工厂并没有完成全部工序,还需要后续制造力量的介入。这就是一种社会化制造的形态。
  考虑一下瑞典宜家的模式。它简洁实用的设计风格,并非只是为了外观,它也考虑到后续的手工装配过程。它采用了平板组装的方式。平板式包装便于运输,而且用户也容易装配起来。这是一种最简单的社会化制造的方式,它动用了工厂之外的劳动力力量。而汽车的“魔改”、“潮改”则要复杂的多。这种厂外制造,需要将工厂的一些程序进行后移,装配制造发生在销售完成之后。
  这是一种不可或缺的模式,但无疑,这样的效率并不够高,许多用户需要投入不少的费用,为这样的个性化而付出更多。
  如果可以实现用户共创,用户提前介入设计,跟制造商 “商量着来”造车,那么相对于第三种制造而言,个性化所需要的成本就会大幅度降低。只需要1000人的用户,就可以形成一个批量进行生产。一个大的SUV汽车,如果更改车门、玻璃等,可能只需要增加3万元的成本,就完全可以实现小众消费。
  为小众造车,就是聚焦长尾市场。这是一种为了提升消费者体验的全面2C的产品战略,那就是“长尾制胜”的机海战术。
  然而,制造商如果要从小众群体的市场,获得可观的利润,就需要一个强大的制造系统。
  制造商的缓慢
  差异化永远都是相对的。当特斯拉第一次在平民车推出浮起式门把手的时候,一时觉得惊艳,但现在已经成为厂家的标配。差异化,也意味着厂家只能以新取胜、以快取胜,不断扩展新车型。然而传统制造有着太多的约束,足以限制研发工程师设计思路的发挥。
  几年前,国内汽车厂家开始使用全球第一大汽车零部件制造商的辅助驾驶软件ADAS。由于汽车制造工厂内限速25公里,而博世的ADAS限速为30公里。在被要求修改参数之后,这个简单问题的解决,至少需要6个月。标准流程规范出现了,它就像面无表情的大法官一样,将所有流程有条不紊走一遍。首先要将需求描述并写成工程语言,然后完成内部审核。之后,软件开发转移到了印度开发团队。全部修改完毕之后CONTROL ENGINEERING China版权所有,要进行认证。最后交到德国总部获得批准后,再回答中国重新工程化。最后到了生产线可以实施的时候,6个月已经过去了,这跑满一圈拉满程序,涉及到几十个审批环节的工作,就是为了降低一个5公里的速度。
  这正是传统车企按部就班的节奏。四平八稳的风格,更是体现在汽车制造系统。百年车企早已习惯了福特汽车一百多年前所设定的流水线思维。所有的制造体系,都是围绕规模化而来。
  汽车生产线的投资,有着固定的模式。它需要提前规划一条生产线要生产多少种产品,根据产品规划做出成本分摊计划。总装线尤其明显。在冲压、车身、涂装和总装的汽车四大工艺里面,总装车间是人工最密集、自动化效率最低的地方。很多个性化都在这里体现。长春一汽大众的“繁荣工厂”,是2019年开始启动的智能制造标杆工厂。它的总装自动化率,也只有30%。通过底盘合装的方式,最多能够兼容16个车型。
  总装线的寿命周期,往往跟厂房车间一样长。它一旦确定用途,中间就很难更改,如果切换到另外一个型号,往往至少需要1个月的停产时间。如果设计的是小车型,则很难用于大车型。
  为了扩大产线的适应能力,一条产线往往会提前考虑不同车型所需要的工位情况。流水线讲究线体平衡,一般采用“大数原则”。如果上一个工序是4分钟,而后面的工序需要2分钟,则整条流水线的进度依然是四分钟。从精益的原则控制工程网版权所有,则可以做到两个2分钟的工序进行串联,从而跟上一道工序的时间去靠拢。然而,现场生产线,并不总是这样严丝合缝的找到足够的工序模块,可以填充。因此,大数原则看上去是协同法则,但其实也是一种浪费。
  一条产线不得不为将来可能的产品,提前预留工位。如果将来加一排座椅,通过预设增加几个焊点,是可以解决的。但如果增加两排座椅,那么由于工位间距,那就无法实现。而这些提前预留的工位,也很可能是闲置的。
  如果一条总装线上有200个工位,那么不管何种型号的车,不管是否使用了这个工位,汽车在制品上都要经过200个工位过一遍“流水”。这中间产生了巨大的消耗。
  由于工位长度的限制,只能兼容有限车型。很多企业,不得不为了小批量的汽车,单独建立格外的生产线。
  这是一种巨大的产线投资浪费,而且并不少见。汽车的上游就是如此。宁德时代的动力电池生产线,估计也有40-50%的比例很容易趴窝子。需求一变化,原有生产无法续用。要么投资重新改造,要么建立新厂。
  跟车身线采用步进式的方式不同,汽车总装线是采用流动式的输送前进方式,流水线一直在移动。但前后的工位,都是串联组合,前后工位之间,是刚性连接。一个工位停下来,整条流水线也要中断。这种刚性流水线,完全适应了大规模生产的时代。
  现在汽车产品,成熟期都很短,这种刚性的制造系统,正在产生巨大的约束,限制面向多样化的车型需求。如果流水线的工序组成方式不改变,而依靠着智能制造的手段控制工程网版权所有,那么它所能促成的“多品种小批量”,实在是太有限了。
  某种意义而言,这套百年流传的美国制造系统CONTROL ENGINEERING China版权所有,已经有点像行走已久的老人,气喘吁吁跟不上时代的发展。从百年惊鸿一瞥来看,福特建立了流水线,而通用则通过多样化建立了营销体系。大规模生产与大规模消费,二者珠联璧合。日本丰田则通过采用一个价值流、准时化生产的方式,将美国制造进一步拓展成精益生产。
  然而百年流水线,正在形成一种刚性的绑定,越发限制了多样化产品的想象力。当一个企业追求全面倾听消费者的每一个需求,当长尾市场也当做主战场被放大的时候,百年流水线也是一种约束。当获得足够强的用户声音的时候,当从全面2C出发的时候,五菱不得不回头注意到传统流水线的弊端:它过于笨重了。
  新总装:智能流水岛
  上汽通用五菱汽车位于柳州的宝骏基地,正在呈现令人耳目一新的局面。进入这样的总装车间,总有些空荡荡的感觉。传统工厂中上中下三层线体的布局不见了,地面上严整有序的一条弯折的长龙流水线也不见了。这时似乎进入了一个溜冰馆,很多汽车半成品站在无人导引小车AGV上面,来回滑动。这些汽车,不是被绑在流水线上,而是穿上了冰鞋。
  是的,大部分工序都被装上了可以移动的脚,它们再也不像以前那样,被牢牢地固定在某个地轨上。这里新总装线采用了一种“智能流水岛”的方式。它不再是一条线性流水线布局,而是由一个一个分布的独立岛所组成。而这些独立岛的工序下面,很多加装了AGV小车。这些工序,是流动的。
  新总装的智能流水岛,解构了百年来雷打不动的串行工序,重新思考工序的有机组合。“智能流水岛”的核心,在于重构生产工序的既有秩序。它不再只是考虑一条线体的整体平衡CONTROL ENGINEERING China版权所有,而是将关注点进一步分解到局部机器的效率。
  于是每一台机器、每一道工序,都被作为一个单元进行被重新审视。就像细胞重组成器官一样。这是一种工序成组技术,将相似工艺模块进行合并,将机器的位置重新组合。从而在主干线之外,形成多条的平行支线,这些平行支线组成了一个一个的独立自治岛。
  它通过“总装极简、分装成岛”的方式,来减轻总装主干线的流水线负载,从而强化平行支线的差异化能力。这里的“工序再造”是一个关键环节。
  “人机料法环测”是工厂里的六大基本要素。在这里,“工序”往往被当成隐含的常量,折叠在“法”之中。正是这个不发声的隐形环节,成为一种无意中的硬约束。从这个意义来看,产线柔性最大的敌人,其实恰好是训练有序的流水线,导致基于传统的工序过于刚性。
  “五菱新总装”最大的特点,就是挑战那些流水线支柱的基石:工序为什么是常量?如果是变量,当如何?
  《像火箭科学家一样思考》一书给人的启发,就是“审视基石、挑战原则”的思路。这正是“第一性”原理的魅力所在。不要用类比推理的方式,不要用线段延长线的思维去解决问题,而是回到原点,重新规划原点和终点的路径。
  如果工序被当成变量使用,那么工序的使用,有必要从“法”中独立出来,成为“人机料法环测序”的七大要素。工序的顺序可变、实时可组,使得工厂里的自由度陡然增加。工序平行重组,这是对传统生产线串行工序的巨大颠覆。
  这就是为什么“五菱新总装”可以取消传统产线的空中、地板和地下的三层产线管路。因为在这里,工序可以漫游,可以改变它所在的位置。而生产中的汽车,则可以借助移动的脚(多样化的AGV小车),借助于广泛的群控数字化技术,驶向下一道工序。加工设备、汽车、工序的自由度大幅度增加,从而完成了只在一个平面上,就可以实现以前三层送料与组装的产线组合。
  以前混线生产为什么很难?因为型号尺寸与固定工序,有着紧密绑定的关系。一辆新型号的汽车临时插单进来,是否能生产?很多时候不能。当工序间距设计的是4.8米,大于4.8米的车不能生产。要调整工序和夹具,将是一个耗时漫长的灾难性事件。而五菱“新总装”则通过工序的重新组合,轻松实现这一点。传统方式是“料追车”,物料随着节拍脉动跟着车走。而在“五菱新总装”这里,它是“车追料”。半成品汽车,一直就是长着腿,追随工序追随物料。在这种情况下,原来令人苦恼的工厂节拍,就不再是固定的。它可以跟着型号随意调整工位,从而建立新的生产节奏。一个看似刚性的制造系统所展现的柔性,正如一个瑜伽大师所伸展出来的奇妙体态。
  这听起来才像是一个机器人自治的世界。这正是智能流水岛的奥妙。最大的工序自由度,就是最大柔性的源头。这是通向未来小批量、多品种生产的制造范式。一件单品,也可以在大规模生产的方式下,得以经济性地生产。
  小记:新总装,柔性岛
  汽车生产智能流水岛,不仅仅满足产品兼容性,通过增加工序自由组合的方式,几乎是走向了无限兼容性。这就为实现用户最大差异性,提供了制造系统的保障。原有产线,是面向已知产品来满足生产需求。而新总装的柔性岛,则是面向未知产品进行生产。
  福特流水线定义了工序,丰田生产系统拆解了工序。而五菱生产系统,正在试图重组工序。一个传统的整编部队先就地解散,再重编集合,就会获得通过组织再造而带来的高级战斗力。元素不变,组合升级,这正是一种系统级的优化所带来的制造范式变化。
  这是一次制造系统的升级,也意味着消费者无限个性化的升级。当二八法则中的那20%的边缘市场一旦意识到自己的需求可以满足,它无疑会放大这种小众需求,从而增加了长尾的广度。消费者有了更大的挑选余地,成本也不必很高。这正是五菱缔造神车的三套口诀:成本领先、与众不同和全面2C。现在,长尾制胜的战略法则已经有了新的主张,而它背后崛起的新制造系统,正在涌动着刷新百年流水线的无穷力量。

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