【智能制造观察】供应链管理优化与创新之路

      工业4.0正向我们大踏步走来，面对这一前所未有的新时代，物联网、智能化物料搬运系统及无人驾驶车辆等技术的市场潜力将是巨大的。我们已身处一个高度数字化的内部物流时代，谈论的也不再是一个容器，而是成千上万个智能容器所构成的系统。

 

　　在接下来的十年里，预计将出现400亿个CPS信息物理系统，其中很多正是用于内部物流环境中。随着“物联网”和“工业4.0”时代的到来，我们将面临更大的市场机遇和创新挑战。

　　自第四次工业革命以来，物联网被视为最核心的应用技术，这一既有技术得到了前所未有的重视和应用开发，与物联网紧密关联的物流也在发生根本性变化。工业4.0诞生后，物联网不再仅仅涉及RFID技术范畴，人们将关注的热点转移到传感器和智能控制领域。如德国物流研究院开发的inBin智能箱，集成了RFID标签和传感器，配有智能单元，可实现自主管控。通过互联网通信，系统可自动给智能箱发布指令，完成任务后，inBin智能箱自动把信息上传网络，告知任务完成情况。基于inBin智能箱的输送系统中，智能箱不再是被动单元，而是发号施令的“主人”。

　　如今，全球市场都需要具有成本效益的高品质、短交货期以及定制化的创新产品;因此，各大公司均面临着来自生产效率及以市场为导向的生产物流的严峻挑战。为满足不断变化的市场需求，灵活动态的公司战略必不可少——由此来应对从传统供应链向以战略为导向的价值网络改造的挑战。

　　DISMOD是德国物流研究院研发的一款物流供应链网络定量分析与优化软件，准确灵活的物流成本管理、模块化的安装方式可满足客户多样化的应用需求，其曾帮助松下电器完成了欧洲配送网络重新构建工作。在分析现有生产工厂和仓储中心布局后，德国物流研究院的科学家们根据未来欧洲白家电市场消费趋势，对松下公司的配送网络和物流服务成本进行了优化，将松下针对亚洲和欧洲市场的采购战略和生产工厂进行了整合，针对不同国家和地区的运输和仓储成本结构作以优化，由此布局出更加科学的未来物流网络。

　　除了家电行业，纵观全球汽车行业，拥有一个功能强大的规划系统来处理足够复杂的供应链网络是必不可少的。因为汽车供应链的特点是拥有广泛的生产网络和各种类型的OEM供应商及各种物流服务商，每一种车型都需按照客户需求在汽车内部或外部做出一些改变。因此，按订单生产(BTO)的汽车数量必定增加;另一方面，不同消费市场其需求也略有不同。考虑到客户有限的耐心，在生产和物流规划中，汽车厂家必须预测准确，保证交货期短以及高可靠性、可用性的供应体系;为此，用于处理复杂供应链网络的综合规划系统应运而生——德国弗劳恩霍夫物流研究院于1998年设计开发出一套行之有效的OTD-NET(订单交付网络)仿真软件。

　　OTD-NET概念

　　在开发OTD-NET软件之前，德国物流研究院的科学家们意识到德国汽车行业对于面向物流网络、基于产品组件的建模有很大需求，但现有方法和实施工具十分有限，且缺乏可说明产品特性和部件列表的数据结构。为此，OTD-NET仿真软件应运而生。

　　通过整合业务流程仿真、供应链管理和物料流仿真，来模拟复杂的供应、生产与销售网络结构，对物料流和信息流进行流程规划。OTD-NET由四个主要部件组成(图1)：

　　1.OTD模拟器-核心部件：OTD-NET是一款离散仿真工具，主要进行基于供应网络的仿真分析。其核心是一个可细节映射和复杂生产网络分析，基于所有相关规划、执行和流程，面向对象建模和关系的数据库。

　　2.OTD分析仪-数据管理：OTD分析仪可基于不同群体(客户、供应商或工厂)定义和分析各自KPI。分析时还会考虑不同的成本因素，如：价值流、生产KPI和生产能力负荷;库存和库存覆盖比例;运输频次、时间和可靠性;资本承担和库存成本;运输成本、关税和保险等。

　　3.GME-图形建模环境：使所有可用的模拟对象得到详细描述和建模，计算出物料清单(BOM)所需的部件和进行组装的最终产品。产品结构组件映射让汽车厂家可为客户提供更多车型可选项，其他组件也可以模拟生产和物流过程，如工厂、供应商和分销渠道。

　　4.接口：OTD-NET的目的是提供仿真技术。在执行阶段，OTD-NET提供了大量自动的模型生成接口，可集成从ERP、仓库管理系统(WMS)到物流服务商的运输管理系统(TMS)中的大量数据，记录每个流程的组成部分，通过OTD-NET数据库，与OLAP有效集成并实现分析管理。

　　OTD-NET案例

　　1.应用案例：大众商用车公司的轻型皮卡“Amarok”在德国汉诺威和阿根廷帕切科有两个生产基地，其主要零部件供应商则分布在巴西、阿根廷及欧洲多个国家和地区。两个生产基地每天都要接收来自世界各地不同供应商发送来的原料，为此，大众不得不采用多式联运，在巴西、阿根廷和德国之间通过海运为主的方式运送物料。为了实现更快交付和减少运输延误带来的影响，航空货运也成为大众新的运输方式。

　　以下数字描绘了“Amarok”供应和生产网络的复杂性：拥有固定不变的40000个客户订单;300个第一梯队供应商;8900个不同种类的材料型号;500个固定不变的集装箱和超过42000个不同类型的存储单元。

　　针对海运及河运，大众公司会在相关站点安排卡车作为辅助运输工具;当以上形式出现瓶颈时，航空货运将作为应急方案出现。一旦集装箱到达最终生产现场，会被暂存在集装箱场。如果内容物是生产要求，将被直接运到附近的工厂仓库。

　　2.目标和方案：为了全面而有效地管控“Amarok”的供应网络，大众需要一个高度集成的IT系统，可提供：面向当前及未来的全透明材料流;对流程、效率及不断变化的生态成本做出决策支持;在出现断货或库存积压情况下，实时调整物料需求与供应。

　　为满足以上要求，大众公司向德国物流研究院寻求帮助，而最终德国物流研究院也为大众设计了最适合的解决方案——包含三大功能模块的“eco2las”系统：有过滤功能的数据仓库模块;作为核心组件的OTD-NET模块;基于Web的GUI模块(图2)。

　　3.进度和流程：仿真系统会从供应链操作系统获取信息，而后模拟出所有预先载入的仓库状态，所有客户订单都按照预先添加的顺序排列，所有物流工具都按照在供应链中的当前位置显示。运输船只按照预定义的时间表抵达时，触发处于待命状态的卡车，将货物从港口运至工厂。当货物抵达生产现场后，系统显示出仓储能力得到填满，开始计算生产订单所需物料需求和如何适当降低库存水平。这个计算过程使用到OTD-NET高性能、基于BOM表优化的模块，能够在不到1h内处理成千上万的规则和数以百万计的订单。

　　仿真结果可动态分析出大众的库存水平，这一结果让大众公司决策层意识到，汽车装配线和非同步的供应链问题的确存在，如果不妥善处理将带来产能过剩的企业瓶颈。最终，大众公司决定做出一些改善以实现总成本最低。

　　4.项目评估：在应用OTD-NET软件后，大众公司的生产能力日渐稳定，OTD系统很好地支持和管理了日常规划流程，物流规划能力和效率也得到显著提高。以前，调度员需要访问分散的多个信息系统，在不同时间跨度解决不同问题，并监管供应链环节不同系统的短期或中长期问题。而现在，所有信息都处于同一个系统中，所有的供应链环节，从供应商订单到生产订单执行，都得到了有效监控，系统可以同时覆盖短期和中长期规划周期。此外，鉴于用户场景的可定制特性，企业可以在短短几分钟内自检采取措施的手段和效率。

　　现在，“哪些车型可能会脱销，哪些物料可能会延迟”等问题都可以通过OTD-NET仿真系统来回答，这使得企业决策者能够高效且安全地感知到企业供应链现状和质量，同时通过网络系统，及时了解到最终客户的消费行为和爱好。

　　结论与展望

　　OTD-NET独特的建模技术让企业重新创建一个洲际汽车供应链网络成为现实，其能够在提供给系统建模所需的工作数据和结果质量之间做到平衡，同时也能很好地处理企业战术和战略层面的问题。OTD-NET可以仿真企业供应链网络中的每个元素，从而在企业多级供应网络内更加准确地安装建模和过程结构。由此，不仅能对短期规划周期的客户订单进行有效管理，对于中长期的企业销售预测也可提供有效的数据支持。

 

　　目前，OTD-NET已成为在德国应用最广的供应链仿真软件，德国各大汽车品牌都在采用，为优化客户供应链、运输配送及销售网络实现了关键技术支持。随着功能的不断开发，在如农机行业、医疗器械行业、航空航天及国防工业等其他领域，也陆续出现了OTD-NET的成功应用。