Analysis and modelling of the automotive body and chassis suppliers' footprint strategies

In: http://hdl.handle.net/11531/14581

Abstract

Máster Universitario en Ingeniería Industrial ; El objetivo principal del documento es presentar las tendencias y características actuales de la industria de la automoción, y con foco en los fabricantes de componentes, entender la importancia de la competitividad e identificar y cuantificar los factores críticos de éxito que les permitirían obtener una huella industrial competitiva, en este caso, en el sector de estampación en caliente. La industria de la automoción es un pilar clave para la economía global, pues representa un 3% de PIB mundial, y contribuye enormemente a la creación de puestos de trabajo, desarrollo industrial y fomento del I+D. Dentro del sector, los fabricantes de componentes se están convirtiendo gradualmente en un elemento clave en la elaboración de valor añadido, dado que la producción de vehículos se está haciendo progresivamente más compleja y su integración en la cadena de valor es crítica. OEMs, fabricantes de componentes y el sector en general han disfrutado de un periodo de crecimiento y rentabilidad relativamente alto desde la recesión en 2008 y 2009. No obstante, la industria está empezando a enfrentarse a una serie de retos que seguramente condicionen sus ingresos, siendo de especial relevancia los retos en materia de reducción de costes, peso y regulaciones. El afán por la reducción de costes y peso obliga a los OEMs y resto de fabricantes a prodcir coches cada vez más ligeros, económicos y que cumplan con las regulaciones medioambientales y de seguridad. Por este motivo, la carrocería y el chasis se vuelven elementos clave, pues representan casi un 40% del peso de un vehículo, y se estima que albergarán el 15% de la inversión necesaria para cumplir con los objetivos de eficiencia energética. Con el objetivo de fabricar componentes ligeros, la industria ha desarrollado una serie de tecnologías y materiales para remplazar el tradicional acero dulce. Entre ellos, destacan los aceros de ultra alta resistencia (UHSS) y de estampación en caliente, y el aluminio y los composites. El uso de estas dos últimas tecnologías, a pesar de ofrecer las mayores reducciones de peso, no ha sido ampliamente extendido, dado que aun suponen un coste de fabricación muy alto. Dada la competitividad y relevancia del sector, este documento se centra en una de estas tecnologías de innovación, la estampación en caliente, y trata de generar valor mediante la identificación y cuantificación de los factores críticos de éxito que ofrecerían una ventaja competitiva sostenida. Como respuesta al crecimiento global de la industria, los fabricantes de componentes han expandido sus operaciones, y la optimización de su huella industrial es clave de cara a convertirse en competidores feroces. Si este documento se quedase en el plano descriptivo, su utilidad sería limitada. Por ello, la influencia de las palancas identificadas y su impacto sobre el coste total de fabricación se han cuantificado a través de un modelo de costes. El modelo identifica los principales factores de costes y destaca una serie de iniciativas potenciales para la mejora del rendimiento, que son contextualizadas en el marco de un caso práctico. Para llevar a cabo esta tarea, se desarrollan los siguientes análisis: Caracterización del sector de la automoción y los fabricantes de componentes Papel de los componentes de carrocería y chasis Entorno competitivo en carrocería y chasis Identificación y evaluación de los factores críticos de éxito para la competitividad de una planta de estampación en caliente Modelado de la competitividad mediante un caso práctico Caracterización del sector de la automoción y los fabricantes de componentes El sector de la automoción constituye una palanca básica para el progreso económico y la estabilidad, y fomenta el desarrollo tecnológico en países desarrollados y en vías de desarrollo. El gran crecimiento en los últimos años ha ayudado a la industria en la creación de puestos de trabajo, recaudación de impuestos y desarrollo industrial. La producción desde la recesión ha crecido con una tasa compuesta anual de 8,3%, especialmente favorecida por el crecimiento del mercado chino y la recuperación de los mercados europeos y americanos. La rentabilidad desde 2009 ha sido relativamente más alta para los fabricantes de componentes, especialmente aquellos enfocados en neumáticos y sistemas de propulsión, y aquellos centrados en innovación de producto. A pesar del crecimiento experimentado en años previos, el sector afrontará una serie de retos que condicionarán futuras rentabilidades. Las OEMs y resto de fabricantes se enfrentarán a una intensificación de la complejidad y la reducción de peso y costes, un movimiento continuado del centro de gravedad hacia mercados emergentes, un incremento de la demanda digital y un cambio en el panorama de la industrial, requiriendo una mayor porción de valor añadido por parte de los fabricantes de componentes. Papel de los componentes de carrocería y chasis Los retos en materia de reducción de coste y peso que afronta la industria guían hacia la fabricación de componentes más económicos, ligeros y conformes con las regulaciones medioambientales y de seguridad. Con el fin de lograr este objetivo, los componentes de carrocería y chasis juegan un papel clave pues representan casi el 40% del peso del vehículo y se espera que acaparen un 15% de la inversión necesaria para alcanzar las metas de eficiencia de combustible. Con el objetivo de fabricar componentes ligeros, la industria ha desarrollado una serie de tecnologías y materiales para remplazar el tradicional acero dulce. Entre ellos, destacan los aceros de ultra alta resistencia (UHSS) y de estampación en caliente, y el aluminio y los composites. El uso de estas dos últimas tecnologías, a pesar de ofrecer las mayores reducciones de peso, no ha sido ampliamente extendido, dado que aun suponen un coste de fabricación muy alto. Los UHSS y aceros de estampación en caliente ofrecen límites elásticos significativamente más altos con una reducción en peso del 20%, y un incremento de los costes de facturación del 15%. El aluminio por su parte, que necesita ser aleado para su uso en elementos estructurales, ofrece una reducción de peso del 40%, además de una alta reciclabilidad y reducción de las emisiones. Los composites ofrecen una reducción de peso aún mayor, 50%, y una reducción de la complejidad de fabricación. No obstante, están tecnologías suponen un incremento de coste del 30% y 47% respectivamente. Entorno competitivo en carrocería y chasis El mercado de la carrocería y chasis está dominado por pocos actores que han logrado el liderazgo a través de una cobertura global y una amplia línea de productos. Dentro del sector de estampación, destacan Cosma (empresa de Magna International), Gestamp Automoción, Benteler Automotive y Tower International. Presentan unos ingresos en el rango entre 2.000 y 8.000 millones de dólares, y tienes unas rentabilidades operativas del 10% de margen de EBITDA de media. A pesar de la existencia de muchos pequeños competidores locales con foco en una región específica, y la internalización de la actividad por parte de algunas OEMs, el sector está tendiendo hacia la consolidación, y los sectores de carrocería y chasis representan un 40% de toda la actividad de fusiones y adquisiciones en la industria de la automoción actualmente.Identificación y evaluación de los factores críticos de éxito para la competitividad de una planta de estampación en caliente Como ya se ha manifestado, el sector de carrocería y chasis, y más concretamente, de estampación en caliente, es altamente competitivo, por lo que la identificación de los factores críticos de éxito para la competitividad se vuelve un aspecto clave. El sector de la automoción se ha convertido en una industria global en las últimas décadas, lo que ha llevado a los fabricantes a expandir sus operaciones y tratar de optimizar su huella industrial. Por ello, una de las vías para lograr convertirse en un competidor feroz y llevar a cabo una estrategia difícilmente imitable por competidores es mediante el desarrollo de una huella industrial feroz. Los cuatro factores críticos de éxito identificados para la obtención de una huella industrial competitiva incluyen: Alto conocimiento tecnológico sobre el proceso de estampación en caliente, productos, materiales… Se ha llevado a cabo una profunda investigación de cara a la definición propiedades de los materiales, procesos, maquinaría y alternativas potenciales, además de la amplia gama de posibles productos estampados en caliente y la demanda creciente que afronta la tecnología Una ubicación estratégica que permita beneficiarse de producción JIT con el cliente, un suministro de materias primas apropiado y un coste logístico reducido La proximidad a la planta de ensamblaje del OEM afecta positivamente tanto a funciones 'hard' como JIT y costes logísticos, como funciones 'soft' como imagen y choque cultural. Además, diferencias potenciales en el precio de materias primas se pueden explicar parcialmente con la ubicación y su influencia en los factores de coste Una mano de obra adecuada, que muestre un balance correcto entre coste de personal, capacidades, productividades y educación Se ha desarrollado un análisis detallado sobre la variación de las características de los trabajadores del sector entre países, y su impacto en las diferencias de coste y rendimiento Alta eficiencia operativa basada en técnicas lean y buenos rendimientos en términos de OEE y TPM Se presentan los grandes beneficios de una estrategia de OEE y TMP y más particularmente, comparativas de estampación en caliente con tecnologías alternativas Modelado de la competitividad mediante un caso práctico Si este documento se quedase en el plano descriptivo, su utilidad sería limitada. A través del diseño de un modelo para cuantificar el impacto de los factores de competitividad identificados, se logra construir otra perspectiva desde un caso práctico real. El caso define un fabricante de componentes de estampación en caliente, que debe fabricar la producción de pilares B para un OEM desde una de sus plantas. Para averiguar cuál de sus ubicaciones ofrece la mayor competitividad de costes, el modelo ofrece un desglose de costes detallado, y estudia los principales palancas de coste de cada planta a la luz de los factores de de éxito identificados. El modelo y su aplicación a un caso práctico son de gran utilidad de cara a subrayar iniciativas de mejora, y su impacto en coste y rendimiento. Propone una serie de medidas que logran una mejora del OEE de 11pp y una reducción del 50% de los costes de mantenimiento, en materia de capacidad y organización de la planta; establecimiento de estandarización del trabajo, 5S y gestión visual; reducción del mantenimiento no planificado de maquinas y herramientas; y eficiencia y consistencia transiciones mediante SMED. Asimismo, la aplicación de un caso práctico permite evaluar el rendimiento en fabricación desde un punto de vista de financiación, e incluir conceptos como margen operativo, coste de capital y retorno de la inversión anual medio. Por último, su uso también permite llevar a cabo análisis de sensibilidades y evaluar el impacto de otras capacidades de tipos soft como coordinación, impacto cultural e imagen. Conclusiones Los primeros aspectos más analíticos del documento otorgan un entendimiento de la situación actual y los retos que afrontan OEMs y fabricantes de componentes, y subraya la relevancia que los componentes de carrocería y chasis juegan de cara a conseguir los objetivos de reducción de costes y peso. Asimismo, sirve como una introducción de las características de estos componentes, y recalca la importancia de la competitividad. No obstante, el mayor valor añadido del documento recae sobre la identificación y cuantificación de los factores críticos de éxito que permiten a una planta de estampación en caliente obtener una huella industrial feroz. Mediante este análisis, se definen las palancas más importantes para hacerse competitivo. Por un lado, se describen en detalle factores ajenos y no controlados por los fabricantes como las características de la mano de obra, costes logísticos y de materias primas…Una descripción tan detallada pretende ser de utilidad para fabricantes de cara a decisiones sobre su huella industrial. Por otro lado, se realiza un profundo examen de la tecnología, con enfoque en materiales, procesos y productos y sus alternativas, y una definición de las reglas que ofrecen una excelencia operativa y de mantenimiento. Por medio de estas palancas, se identifican claras iniciativas para la mejora del rendimiento y la competitividad de costes. Además, la aplicación de estos factores de éxito identificados en un caso práctico permite la contextualización en un escenario de fabricación real. La definición del modelo de costes ayuda a ilustrar el impacto de estas palancas sobre el coste total, y su influencia de cara a la mejora de la competitividad. La cuantificación de estas medidas, asimismo, permite la aplicación de evaluaciones de tipo financiero y análisis de sensibilidad. ; The main goal of the document is to present the trends and circumstances that the automotive industry is currently experiencing, and with focus on the supplier sector, understand the importance of competitiveness and identify and quantify the critical success factors that would provide a component manufacturer, in this case, in hot stamping, with a ruthless manufacturing footprint. The automotive industry is a main pillar for the global economy, accounting for 3% of the world's GDP and heavily contributing to job creation, industrial development and fostering of R&D. Within the sector, component manufacturers are gradually becoming a key element towards value addition, as vehicle production is becoming increasingly complex and integration of suppliers within OEM's value chain is critical. OEMs, component manufactures and the sector as a whole, have been enjoy a period of relatively strong growth and profitability since the recession in the 2008-2009 period. Nevertheless, the industry is starting to face a series of challenges which will definitely condition their future returns, especially meaningful regarding cost-pressure, weight and regulations. This intensification of cost-pressure and weight focus forces OEMs and suppliers to manufacture increasingly light-weight vehicles, that are cost-effective and comply with environmental and safety regulations. For this purpose, body in white and chassis components become critical, as they represent almost 40% of a car's weight, and it is expected that 15% of the investment towards achieving fuel efficiency goals will rely on them. In order to tackle the need to produce light components, the industry has come up with new technologies and materials to replace traditional mild steel which allow for a significant weight reduction. These innovative materials encompass Ultra High Strength Steel (UHSS) and hot stamped steel, and aluminium and composites. These last two technologies, although offering the highest weight reduction, are still under development and their high manufacturing costs hinder their general expansion. Given the relevance and competitiveness of the sector, this document focuses on one of these innovative technologies, hot-stamping, and generates value by identifying and quantifying the critical success factors that would provide a hot stamping manufacturer's plant with a sustained competitive advantage. As a result of global growth, suppliers have had to expand its operations, and in order to tackle future industry challenges, manufacturers must search to become ruthless competitors by means of an optimized footprint. If this document just held on to a descriptive level, the utility of it would be limited. Therefore, the influence of the identified levers and their impact on overall manufacturing costs are quantified through a cost model. The model identifies the main cost drivers and highlights potential performance improvement initiatives, which are then contextualized through a case study. In order to carry out this task, the following analysis will be developed: Characterization of the automotive and supplier industry Role of body in white and chassis Competitive landscape in the body in white and chassis stamping sector Identification of success factors for the competitiveness of a hot stamping plant Modelling of competitiveness through a case study Characterization of the automotive and supplier industry The automotive industry constitutes a main driver of macroeconomic expansion and stability, and forces technological advancement in both developed and developing countries. Its strong growth in past years has allowed the industry to robustly contribute to job creation, government revenue and industrial and research development. Production since the recession has grown with a 8,3% CAGR, especially pulled by the growth in the Greater China market and the recovery of Europe and North America. Profitability since 2009 have been relatively higher for component manufacturers, especially those focused on tires and power train, and enhancing product innovation. Despite the growth experienced in previous years, the sector will encounter a series of challenges which will condition future profitability. OEMs and suppliers will encounter an intensification of complexity, cost-pressure and weight focus, they will experience a shift of the centre of gravity towards emerging markets and an increase in the digital demands, and they will face a change in the industry landscape, as component manufacturers will be required to add increasing value to the final product.Role of body in white and chassis The challenges regarding cost pressure and weight faced by OEMs and component manufacturers forces the industry to produce increasingly lighter cars, which are cost effective and meet environmental and safety regulation. Towards achieving this goal, a car's body in white (BIW) and chassis play a critical role as they account for almost 40% of the vehicle's weight, and are expected to require 15% of the investment needed to accomplish the fuel efficiency targets. In order to tackle the need to produce light components, the industry has come up with new technologies and materials to replace traditional mild steel which allow for a significant weight reduction. These innovative materials encompass Ultra High Strength Steel (UHSS) and hot stamped steel, and aluminium and composites. These last two technologies, although offering the highest weight reduction, are still under development and their high manufacturing costs hinder their general expansion. UHSS and hot-stamped steels allow offer significantly higher yield strengths with a 20% weight reduction, while increasing manufacturing costs by 15%. Aluminium, which needs to be alloyed to be used in structural components, besides reducing 40% weight, offers high recyclability and emission reduction. Composites offer even further weight reduction, 50% and reduced manufacturing complexity. Nevertheless, these technologies respectively increase manufacturing costs by 30% and 470%. Competitive landscape in the body in white and chassis stamping sector The body in white and chassis market is dominated by a few players who have achieved leadership through global coverage and breath of capabilities. Within the stamping sector, Cosma (company of Magna International), Gestamp Automoción, Benteler Automotive and Tower International are the largest competitors. They present revenues ranging from 2.000 to 8.000 million dollars, and have an operational efficiency averaging 10% EBITDA margin. Although there are many local players present with focus only on a certain region, and some OEMs internally develop stamping activities, the industry is turning towards higher consolidation, as body and chassis account for 40% of all the current M&A activity in the industry. Identification of success factors for the competitiveness of a hot stamping plant As it has been highlighted, the stamping of body in white and chassis, and more precisely, hot stamping, is highly competitive, which makes the identification of competitiveness success factor very important. The automotive industry has become a greatly global industry in the past decades and hence, automotive suppliers have had to expand their operations and try to optimize their manufacturing footprint.Therefore, one of the ways an automotive supplier could become a ruthless competitor and build up a strategy that wouldn't be able to be imitated by its competitors is by developing a ruthless footprint. The four identified critical success factors to achieve footprint competitiveness encompass: The technological know-how of the hot-stamping processes, products, materials. Research is carried out in order to define material properties, processes, machinery and future developments, as well as the wide range of products possibly manufactured with hot stamping and the increasing demand faced by the technology. A strategic location that would allow benefiting from Just in Time (JIT) production with the customer, appropriate raw material sourcing and reduced logistic and shipping costs Proximity to OEM plant is proved to positively affect both hard features like JIT and shipping costs and soft features like image and cultural impact. Besides, potential raw material price difference are partially explained by the location and its influence on cost drivers An adequate work-force, which shows a successful balance of personnel cost, skills, productivity and education. Detailed analysis performed evidences how worker characteristics vary along different countries and can explain cost and performance differences High operational efficiency based on lean techniques and good Overall Equipment Effectiveness (OEE) and Total Productive Maintenance (TPM) performances Presentation of the vast benefits enhanced through the implementation of OEE and TPM strategies together with benchmarks on hot stamping and other comparable technologies Modelling of competitiveness through a case study If this document just held on to a descriptive level, the utility of it would be limited. By means of designing a model to quantify the impact of the identified competitiveness success factors, it allows to build a further perspective, a real case scenario. The case study defines a supplier of hot stamping components, which must manufacture the Bpillar production for a vehicle from one of its plants. In order to find out which location offers the biggest cost competitiveness, the model illustrates detailed cost breakdowns and studies the main cost drivers in each plant in light of the identified success factors. The model and its application to a case study are very useful in order to highlight improvement initiatives, and their potential impact on cost and performance. It proposes a series of initiatives which prove to achieve an 11pp OEE increase and a 50% reduction in maintenance costs, regarding the fields of plant capacity and organization improvement; establishment of standard work, 5S and visual management; reduction of unplanned machine and tool maintenance; and efficiency and consistency of changeovers through SMED. Furthermore, the application to a case study allows to contextualize manufacturing performances within a financial evaluation and to come across with concepts such as operational profit, required cost of capital and average annual ROCE, which in the auto-component industry are standardized to be >12%, 8,1% and >15% respectively. Finally, the employment of a model allows to carryout sensitivity analysis and to evaluate the impact of other potential soft skills such as coordination, culture impact or image. Conclusions The first analytical topics of the document grant an understanding of the current situation and challenges faced by OEMs and suppliers, and highlight the big relevance that body and chassis components will have towards achieving cost and weight reduction goals. Furthermore, it serves as an introduction on the characteristics of the BIW and chassis components and technologies, and remarks the importance of competitiveness. Nevertheless, the biggest value addition of this document mainly relays on the identification and quantification of the success factors that make a hot stamping plant achieve a ruthless footprint. Through this analysis, the most important levers towards becoming competitive are defined and evaluated. On the one hand, the situation of outside and uncontrolled conditions such as country labour characteristics, shipping costs and raw material cost drivers are described in depth. Such detailed description intents to be positively valued by manufacturers before leveraging and deciding on their footprint decision. On the other hand, in depth research of the technology, with focus on materials, processes and products, and their alternatives, and definition of rules towards achieving excellent operational and maintenance performances are defined. By means of these levers, clear and detailed initiatives are proposed to improve performance and become more cost competitive. Moreover, the application of these identified success factors in a case study allows contextualizing them within a real manufacturing scenario. The definition of a cost model helps to illustrate the impact on overall cost of the identified levers and their influence towards competitiveness improvement. The quantification of the impact of the success factors allows, furthermore, to apply financial evaluations and sensitivity analysis.