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德国汽车行业供应链计划
摘 要
随着计算机行业的发展，相当多的汽车制造商目前打算从面向库存的标准化汽车生产转向订单定制生产。在德国汽车行业的高端市场，传统上订单定制汽车的生产份额相对较高。然而，德国汽车制造商近年来花费了大量努力来进一步增加这一份额，以实现短交货时间、高交货可靠性和快速响应。令人惊讶的是，在科学文献中找不到汽车制造商中短期规划的全面概述。因此，本文的第一部分讨论了传统上建立在德国汽车行业高端领域的供应链规划，并回顾了能够支持各种规划任务的运筹学方法。在第二部分中，简要总结了德国汽车行业当前的主要战略变化，以得出其对规划系统和相应规划方法的影响。通过这种方式，可以识别未来在汽车工业中应用或方法的挑战。
关键词:供应链规划；运营研究；汽车行业
- 引言
旨在提供多种多样但价格仍然较低且交货时间较短的大规模定制产品在各行各业越来越重要，同时也吸引了汽车行业。例如，宝马集团在新的欧洲在线订购系统上花费了5500万美元，平均将订单交付时间缩短了20天。与此同时，宝马提供了多达1032种车型，至少在理论上是这样，其中数千种是实际上的需求。其他制造商也宣布，他们期望将订单交付时间从平均40天缩短到约15天，并尝试从“按库存生产”过渡到“按订单生产”，这一点已被计算机行业中首个也是最典范的 戴尔公司成功证明。
计算机行业向订单定制化的过渡导致了规划流程的重组，并导致“高级规划系统”的增加使用，例如基于计算机的决策支持系统，至少部分地依赖复杂的运筹学方法。因此引发了问题，是否和如何达到汽车工业的转型和改变它们各自的规划任务和规划过程，以及在多大程度上规划或方法会被影响。由于相互关系对于运营计划任务特别重要，因此讨论将集中在中期和短期供应链计划上，这里特别集中在汽车制造商的观点上。但在讨论变革之前，必须先展示一下汽车行业的规划景观传统上的样子。当然，还会讨论各种单独的规划任务以及订单交付流程的一些概述。然而，据作者所知，在科学文献中，无法找到汽车制造商中短期规划的全面概述。由于缺乏文献，并且由于常见的科学方法，如提问和结构化访谈，似乎不太有希望，因为获取如此敏感的信息需要大量的信心，汽车制造商计划系统的以下特征主要建立在与德国汽车制造商的各种联合项目以及与他们负责的计划者和汽车咨询公司员工的沟通基础上。为了验证得出的结论，已经写了一份工作文件，发给这些公司的技术人员，并要求他们就其价值发表声明。该过程的结果如下所示。
综上所述，本文的研究内容是，首先分析、描述德国汽车制造商的计划系统被并成为学术文献，然后审查适用于汽车行业规划的运筹学方法，根据德国汽车制造商的规划任务进行分类，并披露支持不足的规划任务，以及概述了从面向库存订制到面向订单订制的管理变革对规划任务、规划系统和或模型方法的挑战。
由于论文涉及的范围很广，对运筹学方法的审查，即使局限于短期和中期规划，也不是全面的。本文更倾向于给出一个概念，即汽车制造商的总体规划系统中的哪个子部分已经或将来可能有所贡献。
长期战略规划提供了其可能性，中期规划需要进一步发展，短期规划必须进行实施。当然，运筹学方法也支持长期规划任务。例如，关于产品设计，汽车部件(如线束)的最佳通用性的确定，或者产品种类对混合模型装配线性能的影响会被分析。甚至值得将装配顺序问题纳入产品设计决策。分析和模拟模型提供了如何将产品分配给制造工厂的一般提示(“链接策略”)，以便在多级汽车供应链和两个单一阶段都实现高过程灵活性。例如，线性规划或混合整数线性规划模型被用来设计装配厂或汽车分销网络的入站系统。总体而言，关于装配厂内部，装配车间和车身车间的物理布局和缓冲区大小的规划，尤其可以通过模拟、分析和组合优化方法来支持。舒尔对众所周知的装配线平衡运筹学方法进行了全面概述，装配线平衡是汽车行业的一项战略性任务，而不是中期任务。一项近来的成本导向装配线平衡启发式方法调查可以被找到。
为了理解汽车计划系统是这样组织的原因，第二部分描述了汽车供应链的特点。世界不同地区(北美、日本、韩国、欧洲德国)的汽车制造商在不同的细分市场上运营的情况有很大差异。本文主要关注高端品牌(如宝马、奔驰、奥迪)，而非豪华车(如劳斯莱斯、迈巴赫、宾利)以及德国汽车业。尽管如此，这篇论文中的许多陈述可以使用于世界其他地区的汽车制造商那里，解决相关的产品细分问题，因为(即使从不同的起点开始)，他们中的许多人同样打算转向订单订制生产。第3部分介绍了传统的中短期规划系统，并在介绍了相应的规划任务后，指出了适当的规划和运筹学方法。在简要总结了德国汽车工业目前正在实施的改进面向订单订制措施后，它们对规划系统的影响会在第五部分中讨论。因此，可以得出规划方法的变化要求，并最终确定未来研究的挑战。
- 汽车供应链
汽车直接通过汽车制造商的销售子公司销售给最终客户，或者通过法律上独立的零售商间接销售给最终客户。物料清单是严格收敛的，即装配过程占主导地位。汽车通常被认为是标准产品。然而，在这一行业的高端部分，有高度的定制化。这允许客户指定强制性特征，例如汽车的颜色和室内装潢的类型，或者可选特征，例如空调或导航系统。在下文中，强制和可选的功能都被称为“选项”。汽车制造商通常提供几种类型的汽车(例如戴姆勒克莱斯勒的E级或C级)，它们在几个白车身变型(跑车、敞篷车等)上也有所不同。)。不是每个顾客都即时需要他的车。根据史陶特纳的看法，最终客户所需的订单交付周期通常是以4至6周的平均值分布。
汽车制造商的销售组织和分销网络具有不同的结构，包括几个阶段，如制造商的中央销售部门、负责不同世界区域(也在总部)的销售人员、不同国家或地区的销售公司以及相当多的其他零售商和销售子公司。这种定制的高级汽车只能“按订单”组装，即必须有“订单”可供最终客户、零售商或制造商的销售部门使用。汽车行业当前的供应链管理计划意图增加最终客户订单的份额，并降低零售商和销售部门订单的份额。
通常，制造商和零售商通过两种类型的互动进行沟通，第一种是零售商向制造商发送中期汽车需求，双方“协商”零售商明年将获得的汽车数量(所谓的“配额”)。通常，这种“协商”过程由制造商决定，因此，由于制造商的偏好，商定的配额可能低于或者高于最初的要求。例如，由于这些配额是每月为下一年制定的，因此只考虑白车身变体和发动机类型(在下文中称为“型号”)，但此时并未指定选项。
在第二轮中，大约在计划生产前的三至五周，零售商必须为其配额中的所有汽车指定选项，这些选项是到期的，尚未分配给同时到达的最终客户订单。从零售商的角度来看，这些汽车是“按库存制造”的，基于一种期权预测过程。从制造商的角度来看，零售商的订单是存在的，因此证明了“按订单生产”一词的合理性。
最终客户的完全特定订单相对于计划考虑的订单总数(包括预测)的累积份额可以通过计算最终客户所需的订单提前期的分布函数来计算。从向最终客户交付汽车开始，这种分配功能在时间上被向后拉。对于最终客户偏好的信息缺乏必须用预测来代替。关于面向订单订制汽车的选择，这是由零售商在生产前3至5周完成的。最多事先提前一年，只有零售商对模型的请求是已知的，这也是零售商预测过程的结果。对于更早的规划任务，汽车制造商必须依靠自己对模型的纯粹预测。
汽车装配厂的生产系统通常包括四个阶段:压制金属板或铝板、在车身车间将白车身与模制板焊接、在喷漆车间喷漆以及最终装配。在最终装配中，喷漆车身、发动机、变速器和其他设备被组装在一起或内置。最终装配使用一条或多条生产线。生产线由许多串联的装配站组成，在装配站之间以固定的皮带速度输送汽车。装配站的加工时间取决于待装配汽车的选择。因此，车站的整体利用率取决于汽车订单在生产线上组装的顺序(所谓的“模型组合”)。如果有太多需要相同选择的汽车相继出现，一些车站可能超载，而另一些车站则欠载。因此，必须找到一个“平衡”的模型组合，几乎同等地利用装配线的各个工位。
由于要采购趋同的物料清单和数以万计的组件，必须协调一个有数百个直接供应商和大量间接供应商的采购网络。对于进货的交付，通常采用几种运输方式。体积庞大、价格昂贵的部件在装配当天尽可能“准时”交付，部分甚至直接交付到装配线，因此按照计划装配的顺序进行排列(“流水线供应”)。剩余的进货由区域承运商收集合并并带到汽车制造商的中间仓库，这些仓库要靠近他们的装配地点。
汽车供应链的结构特征是汽车制造商装配厂上游的材料汇聚流和下游的成品汽车发散流。汽车供应链很难协调，因为不仅生产能力和人力可能成为瓶颈，而且进货也会成为瓶颈。由于灵活性的原因，大批量汽车模型有时可以在几个装配厂生产。由于这些限制，承诺的交付日期不能总是满足最终客户的期望。此外，最终客户需要一个可靠的交付日期，因为重要的进一步活动(如销售旧车、赚钱)必须与新车的到达同步进行。因此，“订单承诺”不仅要以设定一个接近客户意愿的交货日期为目标，而且要考虑到尽可能多的上述限制，承诺一个可靠的日期。
除此之外，汽车制造商自身的不同规划单位，部门之间存在显著的组织内信息流动常设委员会不同成员之间也有重要的组织间信息交流。通常，汽车制造商为他们的第一级供应商准备一份第二年年的粗略中期供应计划，以便尽早引起对潜在产能瓶颈的关注。在短期内，每日供应计划会发送给供应商。这些包括对第二天有约束力的订单，但也包括对未来几天，几周相当可靠的“预测”，甚至是对未来几个月的粗略预测。
- 传统计划流程
为了应对汽车供应链的各种规划任务，必须涉及相当多的规划单位/部门。这些规划任务和相关决策可以分配到几个规划级别(如战略、战术、运营)，包括不同的规划范围(如长期、中期、短期)。根据计划范围和做出某项决策所需的准备时间，因此可以获得关于实际客户需求的不同知识状态。因此，从制造商的角度来看，可以区分预测驱动的长期和中期规划和订单驱动的短期规划。在第3章第1节中，将首先讨论预测驱动的中期规划任务及其信息流程，这在德国汽车工业中或多或少是常见的。订单驱动的计划将成为第2节的关注点，在这两个部分中，组织问题暂被搁置一边，这将在第3节中讨论。
3.1 预测驱动计划
预测驱动规划任务大致被分配给采购、生产、分销和销售等后勤职能部门。当然，并不是汽车制造商的所有中期计划任务都会被讨论。只有显示出密切相互关系的最重要的才被选中。
年度预算计划决定了汽车制造商部门和装配厂下一年的总体货币预算。为此，也必须计算相应工厂的生产计划和相应销售区域的销售计划。这项工作每年进行一次，到下一年，每月决定汽车型号的生产和销售数量(例如，每个工厂和世界地区)。年度总量可被视为下一年销售和生产的“数量目标”。由此，可以得出预期的生产成本和收益(“收益目标”)。
年度预算规划的另一个结果是使用或保留额外的能力，只要这些能力仍能在中期产生影响。由于准备时间较长(例如，安装装配线或工厂需要两年或更长时间)，生产资源的能力通常会根据客户的长期需求进行调整，因此是战略规划的一个关注点。然而，例如，关于年度工作时间的范围和灵活性的协议也是中期规划的一项任务。必须尊重许多其他限制，如供应商的潜在瓶颈、模型组合限制(关键选项的容量、最低利用率)以及某些市场的销售上限或下限。举例来说，下限来自关于重要市场存在的战略指令，上限可能来自对最终客户需求的市场分析。
年度预算计划的输入数据主要是对最终客户需求的预测，这是需求计划的结果。这些是基于少数已知的和完全特定的来自最终客户的订单(如汽车租赁)的历史销售数据、零售商对车型的年度要求、销售公司对其客户的本地偏好的分散知 识(地区要求)以及关于影响最终客户需求的营销能力的信息。
由于预算规划一方面必须决定汽车型号，另一方面必须预测供应商的潜在瓶颈，因此也需要估计零部件需求。一种方法是直接预测取货率，即计算某个选项或甚至某个组件(在特定客户区域)被需求的概率，并将其与在该区域计划的汽车型号总数相乘。
3.2 订单驱使型计划
至此，计划任务已被讨论过，这些任务主要建立在选项预测的基础上。换句话说，在计划时，只有少数完全特定的订单是已知的。在本节中，计划任务将被考虑，这些任务仅由完全特定的订单触发，无论是最终客户还是销售子公司和零售商。
通过互联网直接购买汽车还不值得一提。通常私人客户通过汽车制造商的销售子公司或零售商订购他们的汽车。相应的销售人员告诉最终客户他们想要的汽车的预期交付日期。通常，周的粒度对客户来说是足够的，例如，客户必须按时提供资金，并使交付与二手车销售同步。因此，订单承诺，即向客户承诺可靠的交货日期，是一项重要任务。如果销售子公司或零售商有免费配额，最终客户将获得承诺的期望交货日期。否则，建议使用下一个免费配额或建议标准交付时间(如果配额不够详细)。顾客可以接受承诺的日期，改变他想要的汽车的选择，甚至是型号(为了得到更早的交货日期)，或者到另一家零售商那里尝试。
此外，零售商和销售子公司必须为其配额直到指定日期仍未随最终客户订单完成的部分指定选项。为了减少零售商的库存，必须尽可能准确地预测潜在客户的期望选择。由于顾客数量少，选择多，这对于单个零售商来说几乎是一个无法解决的问题。因此，斯陶特纳建议制造商对零售商的这些分散预测给予集中支持，霍尔韦格和皮尔甚至提议建立一个面向订单订制的汽车中心库。
传统上，这些完全指定的订单由负责某个零售商的相应销售组织收集，并批量(例如一周的所有订单)发送到销售层级的下一个更高层次。汽车制造商的中央订单管理部门最终必须选择一家装配厂，能够生产特定订单要求的车型。该工厂分配必须考虑主生产计划中已商定的每个工厂的生产数量和产能。如果实际要求的汽车选项明显偏离主生产计划中假定
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