基于供應鏈的大規模定制的多階段生產模型研究

蔡 帥 葉春明

摘要:采用生產延遲和物流延遲策略將大規模定制生產過程分為三個地點四個階段,即在企業的制造車間:根據預測大規模生產通用件、根據訂單的批量生產半成品;在中央倉庫:集中存儲按需運輸分配;在各分銷地點:根據顧客個性化需求生產最終產品。隨后對大規模定制下的成本和交貨期作了簡單分析,給出了優化模型。

關鍵詞:大規模定制;延遲策略;柔性生產

中圖分類號:F273文獻標識碼:A

Abstract: This paper divided the mass customization process into three locations in four phases by production postponement and logistics postponement, namely in the manufacturing workshop: large-scale production of general parts according to prediction, mass production of semi-finished products according to the orders; in the central warehouse: focus on storage and distribute on-demand; in the distribution locations: production of final-products according to customers' demand. Then, the paper made a simple analysis of mass customization of the costs and delivery time and gave the optimal model.

Key words: mass customization; postponement strategy; flexible manufacturing

0引言

近幾十年來,隨著全球化競爭的加劇、客戶需求的多樣化、市場的多極化、先進制造與信息技術的出現,整個社會進入了后工業時代。制造企業不但需要降低制造成本而且還要快速響應市場不斷變化的需求,大批量生產的模式不能完全滿足企業的要求,于是Alvin Toffler于1970年在《Future Shock》中首次提出大規模定制的思想,Stanley Davis于1987年在《Future Perfect》中首次使用Mass Customization(譯為“大規模定制”或“大批量定制”)一詞[1],B. Joseph PineⅡ于1993年在《Mass Customization: The New Frontier in Business Competition》中第一次對大規模定制進行了系統論述[2],這標志大規模定制理論研究和實踐應用的開始,隨后百家爭鳴,從各個角度對大規模定制進行研究。本文采用如下定義:大規模定制就是以大規模生產的成本和速度,結合企業的實際能力(大規模定制能力),為單個客戶或批量多品種的市場定制任意數量產品的一種生產模式。其特征是:以客戶需求為導向,以現代信息技術和柔性制造技術為支持,以模塊化設計、零部件標準化為基礎,以敏捷為標志,以競(爭)合(作)的供應鏈為手段[3]。由此將大規模定制下的生產過程劃分為三個階段:第一個階段企業根據預測大規模生產通用件,這個階段保持了由大規模生產帶來的規模經濟;第二階段企業根據訂單批量生產半成品,這個階段為縮短客戶定制的交貨期提供了條件,而且客戶批量定制的可能性很大,根據訂單批量生產半成品是大規模生產和定制生產的過渡階段;第三階段企業將生產好的半成品集中存儲在靠近分銷點的中央倉庫內;第四階段各分銷點根據客戶的個性化需求從中央倉庫中領取半成品再生產最終產品。采用這種多階段的生產模型為大規模定制的具體實施提供了重要的方法,此模型充分考慮大規模定制的延遲化特征, 將生產延遲與物流延遲進行有機的結合, 不僅有利于提高規模經濟,而且可以提高范圍經濟,不僅可以縮短交貨期,而且可以滿足顧客的個性化需求。下面詳細介紹相關策略。

1規模定制的流程構建

本文構造的是生產延遲和物流延遲相結合的大規模定制的過程模型,生產延遲是指推遲最終產成品的形成,它的基本觀點是在獲知客戶的精確要求和購買意向之前,盡量使產品保持中性及非委托狀態,制造相當數量的通用件以實現規模化經濟,當收到客戶定單后,才從事最終成品的生產。物流延遲是推遲產品的運動,它的基本觀念是在一個或多個戰略地點對全部貨品進行預估,而將進一步庫存部署延遲到收到客戶的定單時進行[4]。本文將該生產過程分為三個地點四個階段,即在企業的制造車間:根據預測大規模生產通用件、根據訂單的批量生產半成品;在中央倉庫:集中存儲按需運輸分配;在各分銷地點:根據顧客個性化需求生產最終成品。

圖1展示了規模定制的基本流程:制造車間先根據預測大規模生產通用件,然后根據中央倉庫中半成品的現有庫存量(這也是間接的訂單需求量)批量生產半成品,隨后將半成品運輸至靠近分銷點的中央倉庫以備用,各分銷點根據客戶的需求,將訂單分解,從中央倉庫中領取相應的半成品,然后在各自的分銷點生產最終成品。

2大規模定制的數學模型分析

2.1通用部件與半成品的生產及庫存成本的分析

假設在第K個生產周期,通用件按照預測及現有庫存水平來生產,半成品按照訂單需求及安全庫存來生產。可以得到如下數學模型:

C= Tp +Tv *TE -TS (1)

C= Bp +Bv *BD -BS +BR (2)

C =C+C(3)

優化模型:

MinC =Min Tp +Tv *TE -TS + Bp +Bv *BD -BS +BR(4)

(1)式中C為第K個生產周期生產通用件的生產成本和庫存成本之和,Tp 為生產通用件的單件生產成本,Tv 為通用件i的單位庫存成本,TE 為第K個生產周期根據預測所需的產量,TS 為第K-1個周期(上個周期末)的庫存余量,即現有量。

(2)式中C為第K個生產周期生產半成品的生產成本和庫存成本之和,Bp 為生產半成品j的單件生產成本,Bv 為半成品j的單位庫存成本,BD 為第K個生產周期的訂單需求量(由中央倉庫所得),BS 為第K-1個生產周期(上個周期末)的庫存余量,即現有量,BR為庫存安全。

(3)C 為第K個周期通用件和半成品的生產和庫存總成本。

(4)從圖2中可以看出產量和成本的關系,產量越大,單位生產成本越低,但是庫存成本就越高。式(4)給出了求解最低成本的優化模型。

2.2最終產品的交貨期分析

交貨期是衡量客戶滿意度的重要指標之一,縮短交貨期能提高客戶的滿意度。圖3展示了客戶滿意度與交貨期的關系。

由此我們就在大規模定制的多階段生產模型的環境下,給出了交貨期的簡單模型:

MinT=t +t + t +t (5)

式(5)中t 表示客戶分銷點接到客戶訂單的時刻,t 表示分銷點將客戶的訂單分解然后向中央倉庫提出發貨通知的所用時間,t 表示中央倉庫運送所需半成品到分銷點所用的時間,這里i表示運輸的次數,考慮到可能一次不能運送完所有所需的的半成品,t 表示分銷點根據客戶的個性化需求定制最終產品所需的時間。

3結束語

大規模定制生產模式能以大規模生產模式的成本、速度來滿足顧客的個性化需求,因此具有很大的優勢?？梢灶A測,大規模定制將成為制造企業獲得競爭優勢的主要手段。如何提高大規模定制生產系統在成本、交貨期、質量、定制水平等方面的表現是優化大規模定制的主要方向,而生產延遲和物流延遲策略可以從降低成本和縮短交貨期這兩個方面優化大規模定制生產系統,此外還可以簡化大規模定制生產系統的管理。本文采用兩種策略相結合的方法分析如何實施大規模定制生產,并從定量角度簡單分析了采用這些技術所需要考慮的成本因素。如何進一步分析這些延遲策略的具體實施過程以及定量優化大規模定制的模型,將是后續研究所要解決的問題。

參考文獻:

[1] Stanley M. Davis. Future Perfect[M]. Addison-Wesley Publishing Company, Inc, 1987:138-190.

[2] B. Joseph Pine II. Mass Customization: The New Frontier in Business Competition[M]. Harvard Business School Press, 1993:33-521.

[3] 邵曉峰,黃培清,季建華. 大規模定制生產模式的研究[J]. 工業工程與管理,2001,6(2):13-17.

[4] 張海燕,董理. 供應鏈管理中的延遲戰略[J]. 北京工商大學學報:社會科學版,2006(9):15.

[5] 張煒,林杰. 基于大規模定制的多階段生產模型[J]. 計算機集成制造系統,2007(2):15.

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