以产品为中心的运营如何加速全球造船

航空航天与国防实践以产品为中心的运营如何 加速全球造船 一个新的运营模式可以帮助全球商业和国防船舶建造行业解决瓶颈问题并加快生产速度，以应对不断飙升的需求。 这篇文章由Brooke Weddle、Nick Mellors和Ryan Brukardt与Benjamin Plum、George Naughton和Sean Cassady共同完成，后者代表了麦肯锡航空航天与国防实践部门对私营部门视角的贡献。我们的航空航天与国防实践专注于帮助该领域的executives提高公司业绩结果。 每艘大型船只都是工程奇迹，需要整个船厂生态系统共同努力才能制造出来。每一艘船只的复杂性仅逊于造船操作本身的复杂性，这要求投入大量的资源——包括焊工、装配工、电工、工程师、检验员和调度员等各类技术团队——他们在广阔的水岸和甲板上协同工作，以生产出一艘适航的船只。在全球商业和国防造船行业中，生产商必须管理相互竞争的约束条件、复杂的交叉价值流以及多种产品的动态关键路径，以确保按时按预算交付。 保留此模型仅用于最受限或复杂的组件，以及对于成本延迟超过流程导向模型的成本效率的关键产品。 尽管许多行业的运营模式以产品为中心较为常见，但在造船业中仍属罕见。然而，一些领先的船厂迅速采用了这种模式，并取得了显著成效。一家船厂在转向产品导向后不到六个月的时间内，关键瓶颈部件的产量翻了一番。这些经验为有选择地部署以产品为中心的运营以加快船厂生产速度提供了有力的理由。 最近船舶需求的增长造成了更大的交付挑战。这些延迟是由多个因素造成的，包括员工退休潮的增加、新型船只前所未有的复杂性、老旧船厂基础设施以及运营挑战。1在过去30年中，面对相对较低且稳定的市场需求，全球商业和国防船舶建造行业通过实施以流程为中心、注重效率的操作模式，将人力、设备和其他资产根据各自的任务进行整合。这种模式使船厂能够创建专门的共享资源中心，但也为试图提高产能的船厂带来了一些缺点：降低了对复杂价值流和制约因素的可见性，并导致跨职能协调不够优化。 旧系统 ， 新挑战 注重流程的操作策略在过去多年里在海运行业中是合乎逻辑的选择。商业建筑向亚洲船厂转移，同时海军舰艇的需求有限，这创造了一个环境，在这个环境中，船厂和供应商生产相对少量的定制（通常是单次生产）部件和组件。通过强调以流程为导向的生产并结合共享服务功能（包括生产设施及其支持组织），全球造船企业和供应商能够最大化成本和物理产能效率。 然而，成本和产能效率往往是以牺牲速度为代价的。在以过程为导向的操作中，职能领导设定特定群体的预算、指标和激励措施。尽管这些目标可能在车间层面提高功能性生产效率，但它们往往会导致或加剧操作复杂性，从而在产品层面减缓 throughput。产品周期时间往往会增加，这主要受到以下几个常见陷阱的影响： 为了满足不断上升的需求并消除交付积压，造船商及其供应商必须迅速提高其制造速度。一种成功的方法是转向以产品为中心而非过程为中心的运营模式，专注于关键组件。在以产品为中心的运营中，整体最终产品的 throughput被优先考虑，而不是传统的功能性区域绩效指标。员工被分配到特定的产品或产品组，作为一个单一的、多学科团队工作。实物资产也相应地分配，确保在等待共享设备时工作在制品（WIP）不会排队。为了快速实施，海洋生产商有 —专注于价值链的一小部分。当所有领导者都专注于各自的职能领域时，没有单一的领导者或团队能够横向关注整个价值流，也没有权力改进跨领域的低效问题。通常不存在中央权威来重新平衡优先级。 尽管全球商业和国防船舶建造行业最近在劳动力吸引和发展项目以及重大设施基础设施升级方面进行了大量投资，但这些额外成本并未总是转化为更高的产量；许多项目仍落后于生产目标。在很多情况下，根深蒂固的过程导向型操作阻碍了这些新人员和资产的有效部署。由于订单量持续高位，由过程驱动的延误导致的成本和时间影响可能会进一步放大。 并修改目标以支持计划级交付目标。 —优先考虑低垂的水果。功能领导者可能会决定通过挑选他们生产的零部件来达成商店目标。他们可能会优先选择复杂程度较低的零部件，或者那些所有所需材料都已经备齐的零部件，而不考虑下游的需求。 —使用多余的 WIP 创建占用空间约束。当一个功能专注于其精心挑选的目标而未能考虑下游需求或导致延迟时，价值流内部可能会因在制品（WIP）积压而导致拥堵。如果没有足够的 yard 容量来吸收这种干扰，场地可能会迅速受到物理空间的限制，并失去快速高效地移动材料的能力。 以产品为中心的运营方法 产品导向运营模式的转变有助于全球船厂和供应商迅速高效地提升生产效率。为了实施速度和简化流程，产品导向运营最适合应用于船厂最关键组件：对关键项目时间线和成本影响最大的那些组件。海上玩家成功地通过两种方式采用了这一模型：在现有船厂内部实施产品导向管理系统，或者如果需要进一步改进，则将这些管理系统与优化的物理布局相结合。 —造成过多的损失、损坏和返工。闲置的在制品必须妥善处理和存储，以避免腐蚀和材料偏移造成的损害，但在各功能之间缺乏集中管理的情况下，海洋玩家可能会忽略这些要求，因为多余的材料不断积累，而在溢出区域存储在制品。当下游客户准备使用时，如果在制品预测性地缺失或损坏，船厂必须进行返工，从而导致生产力和效率的损失。 以产品为中心的管理系统 在以产品为中心的管理系统中，主要目标是优化最终产品的产出而非功能性能。此外，这些系统还通过更好地揭示价值流中的瓶颈来促进决策制定和问题解决，使海洋生产商能够最大化价值流效率（而非局部的功能效率）。 尽管以过程为导向的模型可能使个别功能达到成本和效率目标，但整体产品 throughput 仍不尽如人意（见图表 1）。类似船厂这样的复杂生产系统也可能难以调整其高度专业化的过程——例如，将员工分配到不同的任务——以应对需求变化。由于各个功能单元各自为政，价值链上的透明度受到限制，团队之间可能难以协同工作，因为它们的目标不同。极其复杂的供应链还可能掩盖技术限制，这些限制会导致瓶颈效应，对制造速度产生显著影响。 每个以产品为中心的管理系统的核心是由来自相关功能部门和支援组织（如质量、物料处理、采购和设施）的利益相关者组成的多学科团队。这些团队被授权打破组织壁垒，共同追求一个目标，并营造一种共同使命感（与以流程为导向的操作不同，在后者中，多个组织中的个体各自朝着不同的目标努力）。 在成本优化的复杂功能背景下，近期需求的增长暴露了以流程为导向的操作固有的风险。 Web <2024> 多学科产品团队负责监督日常生产活动和持续改进活动。最有效的团队强调以下几点： 在设施内部创造僵局并减缓 throughput。此外，克服障碍受到低能见度的影响，这种低能见度源于导致下游生产减缓的瓶颈问题，并且受到对断开的功能性指标过于重视的影响。 —速度和能见度。高绩效团队每日召开站会，制定每日进度计划，以确保能够迅速识别、跟踪和解决战术约束。理想情况下，会议应在配备有可视化管理工具的中央指挥中心举行，以建立共同的情境意识，并且有严格定义的问题升级标准，以确保任何约束都不会因未解决而恶化。 为了改进运营，造船商开始衡量最终产品的 throughput 而不是专注于每个功能已完成的工作量。它授权了一个跨职能团队，在车间附近建立了指挥中心，以管理所有生产任务，包括材料控制、在制品监控和瓶颈缓解。除了部署简单但有效的绩效管理工具，该团队还引入了标准工作流程，以在班次更改或人员变动的情况下创建并维持一致的过程。结果：吞吐量翻了一番，而没有任何资本支出，并通过减少闲置库存使可用地面空间增加了 20%。 —造船厂级的成功。产品导向团队用与最终可交付成果相关的全新指标替代了功能特定的关键绩效指标（KPI），这些新指标包括完成的产品单位数量、里程碑进度以及瓶颈利用率等增量和较低层级的指标。除了增加产品 throughput 外，这种转变还有助于团队提高对从一个步骤到下一个步骤的关键工作在制品（WIP）流动透明度。2 通过更改物理布局实现吞吐量最大化 对于全球商业和国防海上产业的一些企业而言，仅部署以产品为导向的管理系统以达到目标throughput 水平可能已经足够。然而，其他企业可能还需要对其设施进行物理布局调整，以消除阻碍生产效率和协调性的结构性问题。例如，工人可能需要在两个相距甚远的设施之间运送产品，从而减慢生产速度；或者在迭代过程中，工作单元之间的在制品（WIP）可能需要过多的路径转换。 —增强产品流。产品导向的团队避免积压工作项目并增强流程，通过为零件创建专用存储和排队通道，并严格执行占地面积容量限制。如果库存达到上限，可以自动向上游站点发送停工信号。此外，控制系统中的在制品数量还能更快、更准确地诊断出经常变动的瓶颈问题。 在进行布局调整时，海运业参与者可以首先考虑创建一个单一地点，配备专门团队并包含所有必要设备，专注于单一关键产品或产品系列的生产（如图2所示）。将所有与产品相关的活动集中在一个屋顶下——“厂中厂”——可以提高透明度并促进功能间的协调。对于高度复杂的生产商，如船厂，应仅对特定产品进行布局调整；这将允许他们解决特定约束而不影响生产系统的其余部分运作。 一家领先的造船商近期的经验展示了产品导向管理系统的益处。一种特别复杂的产品，需要多个功能在序列中完成众多工序，随着需求的增长逐渐落后。该造船商过去一直侧重于功能性指标，并在车间层面测量“任务数量”，这些数量通常以数十计。当任务数量低于目标时，试图提高完成率的努力反而变得适得其反；库存急剧上升。 优化物理布局通常需要比实施以产品为中心的管理系统更多的时间。它还要求转变思维方式。在全球造船业中，许多企业专注于特定设备的一对一替换或集中在扩大占地面积以解决产能挑战上。相反，他们应该对选定的产品价值流进行更有针对性的优化。虽然额外的空间和更多的设备有时会有所帮助，但海洋行业的参与者往往可以通过在布局变化中增加产品重点来获得更大的收益——例如，明确简化产品路线而非强化现有的工艺中心。 如果他们能达到将所有产品相关活动集中在一个场所的目标，就可以实现这一目标。（即使共居不可行，以产品为中心的管理系统仍然能带来一定程度的改进。）海运企业还应通过采用简单的单件流来压缩周期时间。这种做法可能包括为各个组件创建单独的生产线、将常用资产放在一起或专门设立存储和半成品区域。单件流可以减少批次生产和搬运损失，提高质量、可重复性和生产率。最后，任何布局变更都应专注于优化产品 throughput 而不是增加资产利用率。 产品导向的布局优化仅在伴随管理系统的变革时才能成功。否则，管理者和员工会保持以流程为导向的心态和激励机制，这往往会削弱旨在提高吞吐量的系统效率。例如，在以流程为导向的系统中，员工很容易让其他工作“渗透”到本应专用于特定产品的资产中。尽管这可以提高设备利用率，但也可能导致关键组件在共享资产前排队等待。由于等待共享资产的时间成本可能很快超过机器本身的购买价格。 产品导向的物理布局变化可以对 throughput产生显著影响。一家领先的船舶制造商在面临显著增加的需求时，采用了产品导向的方法来处理其最具挑战性的产品系列。该产品的制造过程涉及超过15个功能团队和分布在十几个设施中的多个工序。由于缺乏问责制和透明度，这些产品有超过90%的时间在生产过程中处于排队等待共享资源或团队的状态。 为了提高性能，造船商实施了一种以产品为中心的操作系统并改变了其物理布局。新的布局体现了上述讨论的设计原则：单件流、端到端可见性以及对产品 throughput 的关注。除了其他好处外，物理布局的改变本身带来了以下益处： 为了确保产品导向的布局变更能够达到预期目标，海运业参与者可以遵循三个重要的设计原则。整个价值流的端到端可见性至关重要，大多数船厂和供应商都将受益于此。 海上玩家通常可以通过将产品重点放在他们所做的布局更改上来获得更大的收益。 在日益增长的需求推动下，行业必须采取大胆的变革以保持竞争力。通过采用以产品为中