提高小批量、高复杂性制造的生产率

航空航天与国防实践 提高小批量、高复杂性制造的生产率 随着需求的飙升，商业航空航天和其他工业部门的公司需要为小批量、高复杂性产品制定新的提升策略。 本文是AndreasBehrendt，FabianKlüser和FrancoisSoubien与ChongWang和MaxKleineBüning的合作成果，代表了麦肯锡航空航天与国防实践的观点。 ©GettyImages 2024年7月 一些工业公司每年生产数百万种相同的产品，因此不必调整制造过程。然而，其他公司面临着更大的挑战：小批量，高复杂性（LV/HC）产品的创建-为每个客户定制并以相对较小的数量生产（每年10到10,000个单位之间 ）。 LV/HC产品通常非常大-例如客机，造纸机，叉车或建筑起重机-它们通常对客户的任务至关重要。它们的价格很高 ，反映了其组件的成本，严格的质量要求，定制生产的复杂性以及对相当大的制造设施和专用设备的需求。劳动力成本也可能很高，因为更少的任务可以自动化。1 尽管对LV/HC产品的需求多年来一直在稳步增长，但许多行业现在正在经历前所未有的增长，部分原因是大流行后的反弹。为了满足需求，航空航天原始设备制造商（这里定义为大型航空航天设备制造商，如飞机制造商、发动机原始设备制造商和超级一级供应商）需要一种新的升级方法。较小的一级和二级组件供应商和原材料供应商也是如此。这些公司以及其他LV/HC行业的公司可能需要以前所未有的程度加速制造-如果他们想抓住新兴的机会，他们可能会从这样做中受益。 我们最近研究了各行各业的原始设备制造商，以确定在LV /HC环境中快速提高产量的最佳策略。在商业航空航天领域，可以说经历了与大流行有关的最多的中断，这些策略对于满足不断增长的需求和减少飞机和发动机订单的大量积压至关重要。 我们的分析表明，最成功的OEM同时专注于六个关键领域：销售和 运营计划、供应链、库存管理、车间运营、人才和变更管理。价值链上的其他公司，包括原材料供应商和供应商，也可以从类似的焦点中受益。经验表明，在所有六个领域都表现出色的企业将产量提高了约10％，并将返工效率提高了约40％。 商业航空航天：典型的LV/HC行业 要了解LV/HC产品需求增长的程度，请考虑商业航空航天 。当COVID-19扰乱旅行并颠覆市场时，该行业一直在努力完成订单。然而，2020年订单的暴跌是暂时的，2021年开始稳步、渐进地改善。尽管快速复苏是受欢迎的，但它也加剧了该行业长期存在的问题之一：订单积压不断增加 。 看看几种飞机型号，就可以看出挑战的程度。对于空中客车A320系列，空中客车公司大约需要十年的时间才能制造其客户已经委托的大约7,200架飞机（图1）。波音公司还需要大约十年的时间才能消除其737系列飞机的约4,800个订单的积压。 考虑到当前的航空公司和客户需求，增加产量将是一个合乎逻辑的举动，并且大多数商业航空航天原始设备制造商已经大幅增加了产量。根据一项分析，飞机产量预计将在2029年大幅增长，随后将出现更温和的增长（图表2） 。 与其他LV/HCOEM一样，许多航空航天制造商可能难以实现其未来的生产目标，因为他们的劳动力，基础设施和供应商网络已经被推到了极限。即使OEM想要雇用更多的员工，长期的劳动力短缺也可能会阻碍他们的努力，特别是对于熟练的工作。 1麦肯锡会谈运营博客，“在小批量，高复杂性的制造商中启动数字转型”，FabioBuschle，RicardoMoya-QuirogaGomez，SimeonMušler和ErikSjödin，麦肯锡，2018年9月4日。 附件1 商业航空OEM的飞机积压数量有所增加。 订单积压,单位数 8,000 空客波音公 司 8,000 6,0006,000 4,0004,000 2,0002,000 0 2016 2024 YTD 2016 0 2024 YTD 注：根据历史产量和产量预测。 麦肯锡公司 附件2 到2029年，飞机交付量将稳步增长，随后将出现更温和的增长。 2015 2020 预测 飞机交付，单位数 2,500 2,000 庞巴迪Comac巴西航空工业公司波音空中客车 1,500 1,000 500 20252030 0 资料来源：Cirium；麦肯锡分析 麦肯锡公司 希望增加自己的产量以满足OEM需求的供应商也面临人才短缺。对于价值链上的所有公司来说，扩大设施和购买更多设备也可能很困难，因为通货膨胀增加了资本支出。 在2023年2月的一篇文章中，我们的同事讨论了航空航天OEM如何通过改善某些活动来扩大制造规模，包括吞吐量管理和人才招聘。2我们下面推荐的框架涵盖了类似的领域，但也包括可能帮助所有LV/HC公司的其他策略。 用于扩展制造的六维框架 当LV/HC公司的产品具有独特的设计，很少有通用零件或模块化组件时，他们如何迅速扩大制造规模？需要什么基础设施和投资来实现这一转变？ 尽管存在持续的不确定性，但更好的销售和运营计划预测LV/HC产品需求是困难的，因为意外的经济变化会对订单产生巨大影响。客户群很小，因此，如果单个帐户的订单比预期的多或少，但生产按计划扩大，则预测不准确的影响将被放大。 此外，尽管市场发生了变化，但一些OEM并未更新其长期的需求或容量规划策略，以考虑新的复杂因素，例如产品复杂性增加，广泛的定制请求，更高的供应链中断率，以及随着飞机寿命的延长，对相同零件的维护需求增加。他们的验证方法——评估可用能力的工具— —也是。 对当前环境不充分或不准确。 缺乏有效指导生产所需的洞察力，OEM花费大量时间重新配置生产计划。但是，他们可能能够通过在所有业务部门和地区重新设计销售和运营计划来避免返工。 这些是主要的变化： —在整个价值链中，需求和容量规划都应基于硬数据和统计分析。公司可以专注于从多个内部团队和外部供应商那里获得对需求和容量的真实见解。可能需要付出很多努力来填补空白，并确保数据既一致又高质量。 规划团队可能需要问问自己，他们真正需要更多的细节和洞察力，比如那些价值最大、风险最大的领域。 —每个计划都可以从弹性组件中受益，以应对潜在的中断，包括劳动力短缺，并为建议的响应提供业务规则。最好的计划包括一些与可能发生的中断和潜在反应有关的预测。例如,如果没有关于供应链中断最有可能发生的地方的可见性,则可能难以确定是否应该在近岸生产或者是否应该在某些位置存储多余的库存。每个弹性策略也可能需要一些投资和分析，以确定风险是否足够高以证明随着时间的推移融资是合理的。 —OEM可能希望为价值链中的所有活动制定计划，包括物料订购和生产线调度，以及短期和长期供应商 2RyanBrukardt，MikeConway，DrewHorah和KevinSachs，“腾飞：航空航天工业中的复杂制造规模”，麦肯锡，2023年2月6日。 理想情况下，规划建议将在文档中保持一致，并且相关部分应该可供整个价值链中的利益相关者访问（例如，通过在云上提供它们）。 计划和他们所做的决定一样好。它们应在销售和运营计划过程中定期使用，并级联到前线以告知运营决策。经验还表明，OEM受益于将所有信息整合到包含基于真实见解的所有相关信息的主计划中。最好的主计划还会记录所有任务的结果、操作和所有者，而不是将它们放在单独的数据库中。改进的计划和更高的透明度可以帮助每个人，从不再需要频繁重新计划的领导者到遇到更少的中断的生产线员工。 传统上，LV/HC产品原始设备制造商在自动化计划方面进展缓慢。如今，这种缓慢是一种负担：鉴于中断的潜在可能性增加，使用自动化来加快情景计划和决策比以往任何时候都更加重要。 全球供应链上的中断更少，发货更快 LV/HC产品的零部件可能来自日益全球化的内部集团、承包商或供应商。供应链中断很常见，单个小部件的延迟运输可能会产生严重的多米诺骨牌效应，特别是如果没有现成的替代品。很多时候，原始设备制造商可能没有意识到即将到来的中断，因为他们缺乏对制造复杂、难以复制的零件的专业供应商或那些表现不佳的供应商的足够的了解 。例如，OEM可能不会意识到关键供应商的库存水平很低，直到他们下订单。 要求供应商加强生产-一个看似简单的要求-可能不是一种选择，因为销售 产量通常很低，公司几乎没有杠杆。供应商也可能对增加产能保持警惕，因为需求不稳定。随着原始设备制造商试图增加产量，任何短缺都只会变得更加严重。 尽管OEM无法直接控制零件和组件的输出，但他们可以实施解决方案来改善供应商管理。例如，在商业航空航天中 ，许多任务仍然是手动执行的，并且不遵守标准操作程序(SOP)。对于以下活动，转向自动化和更多地关注SOP指南可能尤为重要: —供应商绩效跟踪。一些原始设备制造商有仪表板来计算每个供应商的KPI，但并非每个小组都可以定期或完整地输入重要参数的性能数据，包括遵守技术要求。如果原始设备制造商确保所有团队与关键供应商密切沟通，并输入必要的信息，例如预期的返工周转时间，他们将获得清晰的绩效视图，从而使他们能够提供反馈并及早发现问题。仪表板还可以增强联合解决问题的会议，并允许供应商共享信息，例如提高机器容量所需的时间。在某些情况下，OEM可能会授予供应商访问仪表板的某些部分的权限，因此他们可以在没有中间人的情况下输入信息并确认请求。 —综合财务。OEM可以集成采购和应付账款数据库，以加快付款。 —零件透明度。更多的原始设备制造商可以采用系统来确定端到端生产过程中关键部件的确切位置。这些变化可以帮助团队识别和潜在避免短缺，最大限度地减少生产过程中的中断。3 3EmmaLoxton，HenryMarcil，MikeParkins和AndrewTingley，“解决持续的动荡：商业航空航天供应链”，麦肯锡，2024年4月3日。 —更好地跟踪质量审核。原始设备制造商可能会受益于中央数据库，该数据库包含从供应商处收到的零件质量信息。虽然一些原始设备制造商已经收集了这些信息，但这些信息并没有集中存储，导致不同的团队在找不到相关信息时不必要地重复质量审核。 —不符合项。OEM可以对常见的不合格问题进行信息编码，从而使他们能够更快地对数据进行分类并识别出故障信号的模式。这种透明度现在通常不存在，因为许多团队参与生产，并且他们并不总是彼此共享信息 。同样，跟踪问题和解决方案的中央数据库会有所帮助。 正确的库存在正确的地方 原始设备制造商有管理库存的基本规则，例如规定一旦供应下降到一定水平，就应该重新订购零件。但是，该指南尚未更新以反映当前的现实，包括供应链中断的频率增加和交货时间延长。 除了更新指南和创建新目标之外，OEM还可以实施几种可能的解决方案来减少或消除库存问题。在某些情况下 ，OEM可能会从重新设计库存“架构”中受益，即手头有多少库存。OEM还可以更仔细地实时更新库存问题，并考虑从道路运输到运输等变化可能会如何影响运输时间。 更好的计划和执行也有助于成功，特别是因为很少有OEM拥有稳定的订单簿，并且不会收到客户的频繁更改请求。如果OEM可以通过端到端透明度获得有关其供应需求的更多见解，则可以减少安全库存缓冲并改善物料流。 与外部集团建立更紧密的关系对于更好的库存管理至关重要。与 供应商，包括一级及以后，原始设备制造商可以合作改善供应商管理的库存水平并强制遵守时间表。他们还可以优化订单大小，调整交货时间表，强制实施质量要求，并引入定期审查。 每个项目的高效车间 LV/HC产品车间涉及在不同领域工作的多个专业团队，并且可能无法轻松访问其他组的信息。由于定制要求，尤其是电子设备和机舱功能，因此无法跨订单标准化生产。有这么多的团队，这么多的活动同时发生，即使是最好的管理者也可能难以准确地指出问题，包括迫在眉睫的中断、零件短缺和质量问题。 一些生产故障是不可避免的，但OEM可以通过使用标准缺陷代码的清晰一致的数字文档来降低其频率-这种程度的细节在今天通常不存在。为了赋予他们的