基于CODP的大規模定制生產成本測算研究

摘 要:企業通過確定客戶訂單分離點(CODP)，進而實施延遲策略以實現大規模定制，而評價大規模定制的實施成功與否標準之一就是對其成本進行測算。本文基于制造延遲視角，通過分析基于CODP的生產成本構成問題，將客戶個性化需求和客戶訂單提前期作為約束條件，綜合考慮了加工成本和庫存成本，建立基于CODP的大規模定制生產成本的測算模型，并分析生產成本函數的變化趨勢，最終通過算例仿真對該模型進行了驗證。

關鍵詞:客戶訂單分離點;大規模定制;延遲策略;生產成本

中圖分類號:F273 文獻標識碼:A 文章編號:1003-5192(2010)06-0062-05

Research on the Estimation of Mass Customization Production Cost Based on CODP

YANG Shui-li， ZHOU Sun-fu， LI Tao-fen

(Faculty of Economics and Management， Xi’an Univistiy of Technology， Xi’an 710054， China)

Abstract:The enterprises can implement the postponement strategy through the establishment of Customer Order Decoupling Point(CODP)so as to achieve the implementation of mass customization， whereas one of the key problems of the mass customization is to estimate the cost. This paper uses the individual requirements and lead time of customers’ orders as the constraint conditions and takes the processing cost and inventory cost into consideration based on the angle of the postponed manufacture and analyzes the production cost components of CODP. Accordingly， the estimated calculation model for the mass customization production cost is established in accordance with CODP， and also the variation trend of production cost function is analyzed. Finally， in this paper the model is tested through the simulation of calculation examples.

Key words:customer order decoupling point; mass customization; postponement strategy; production cost

1 引言

客戶需求的個性化和多元化，促使企業的競爭從成本擴張到品種、交貨期、質量等多個方面，大規模定制(Mass Customization，MC)正是在這種背景下產生的生產方式，其目標是以大規模生產的低成本和高效率滿足定制生產的個性化和多樣化需求[1]。而企業則可以通過實施延遲策略來推遲產品差異化工序的開始時間，從而獲取批量定制的規模效益并滿足客戶個性化需求，實現大規模定制。從大規模定制的目標中可知，評價其是否成功實施的依據之一就是測試其成本，在滿足客戶個性化和多樣化需求的情況下，生產成本越低也就表明大規模定制生產越成功。

目前，學者們主要從功能特征或工藝路徑等角度對大規模定制成本進行了研究，探討大規模定制成本的構成和表達。單汨源等提出了以關鍵特征為驅動的大規模定制產品成本的數學模型，對產品成本測算進行研究[2，3];郭春明基于并行功能展開和產品主要特征屬性，建立了基于作業成本法的成本測算模型[4];楊水利等

將產品系列的生產成本劃分為材料成本與工藝成本，研究了不同模塊化生產路徑的成本表達[5]。這些研究主要關注在客戶需求分析階段或產品設計階段對大規模定制產品成本進行預測。由于大規模定制的成功實施要求企業采用延遲生產策略，通過將大規模定制分為大規模生產和定制生產兩個階段，從而在滿足客戶個性化需求的同時提高生產效率，降低生產成本。而這兩個階段的區分點就稱為客戶訂單分離點(Customer Order Decoupling Point，CODP)。CODP是產品生產從基于預測階段向基于訂單階段的轉折點，其位置將直接影響大規模生產兩階段能否充分發揮各自的優勢，從而影響大規模定制的實施。基于客戶訂單分離點對大規模定制產品的生產成本進行測算，將為企業確定客戶訂單分離點、選擇延遲策略，進而實施大規模定制提供成本依據，因此，本文將基于CODP探討在實施制造延遲策略時企業生產成本的測算問題。

2 基于CODP的大規模定制生產成本構成

大規模定制以產品族和模塊化為基礎，通過延遲生產策略對不同的產品系列進行生產，從而滿足客戶的特定需求。在實施延遲策略時，CODP在生產系統中的前后移動，將會導致批量生產階段與定制生產階段時間的增減，從而影響規模經濟效益的大小。因此，按成本內容是否受CODP影響劃分，大規模定制生產成本可分為固定(不變)成本和延遲(可變)成本兩類，其中延遲成本為受CODP影響的成本部分。基于CODP探討在實施制造延遲策略時企業生產成本的測算問題，為簡單起見，本文認為大規模定制生產成本僅包括受CODP影響的延遲(可變)成本部分。

由于延遲策略是實現大規模定制的一個必要途徑，學者們探討了CODP對生產過程中各類成本的影響問題。Lee研究了提前期固定不變，且通用模塊平均持有成本不隨CODP位置改變的情況下，CODP對制造商庫存成本的影響問題[6]，邵曉峰將該模型擴展為提前期固定不變且采用集中庫存和分散庫存情況下，不同延遲策略對供應鏈庫存水平的影響問題[7]。但斌等建立了大規模定制下制造商和供應商實施延遲生產的生產成本優化模型，認為CODP的移動將影響固定資產的投資成本、產品加工成本、在制品持有成本、半成品庫存成本[8，9]。現有文獻探討了CODP對大規模定制的各種成本的影響，但對基于CODP對產品生產階段的成本研究存在系統性研究不足的瑕疵。

本文主要考慮在現有生產條件下，即不改變產品的功能和模塊配置及生產設備的情況下，實施制造延遲策略，對大規模定制生產成本進行測算。因此，延遲成本可分為加工成本和庫存成本之和，其中加工成本又可分為批量生產階段的加工成本和定制生產階段的加工成本。由于采用集中式庫存策略，僅在CODP處存在半成品緩沖庫存。

3 基于CODP的生產成本模型

3.1 問題相關描述

假設MC模式下的某延遲生產系統生產同一產品族中M種定制化產品，每種產品都需要經過批量生產階段和定制生產階段，以實現大規模定制的延遲制造。批量生產階段通過采用基于預測的推動式生產方式生產模塊化半成品，并將其放入緩沖庫存;定制生產階段通過采用基于訂單的拉動式生產方式生產定制化產品，并將其直接交付客戶，不存在成品庫存。第j(j=1，2，…，M)種產品都需要經過NJ道工序的處理，其中第s(0≤s≤NJ)道工序為開始對產品進行個性化特征加工的首道工序。第k道工序為批量生產階段的最后一道工序，第k+1道工序到第NJ道工序是定制生產階段。因為第k道工序為批量生產階段的最后一道工序，故將CODP定位于第k道工序與第k+1道工序之間，為簡單描述起見，就將CODP定位為k。假設當CODP定位在第k道工序時，第i道工序加工每單位第j種產品所需加工時間為tj(i)。由此可見，該生產流程生產的是一個產品族，各種產品都是為了滿足特定的客戶需求。

3.2 模型相關假設

假設1 制造企業直接面對顧客訂單，并通過接受訂單進行定制性生產，而且該訂單提前期為扣除運輸時間后的客戶要求交貨期。

假設2 客戶需求量可被認為服從泊松分布，任意定制產品都屬于同一產品族，該產品族中的第j種產品的客戶需求量為隨機需求量，服從均值為μj、方差為σ2j的泊松分布，其中μj是產品j的單位時間內的平均需求量。

假設3 CODP將生產過程分為兩個階段:CODP之前的預測推動的批量生產階段和CODP之后的訂單拉動的定制生產階段。在生產過程中，制造商采用集中型庫存方式，只在CODP處設置緩沖庫存，而CODP之后不設置庫存。在批量生產階段，制造商將原材料生產成為通用件或專用件的半成品，并將半成品進入CODP緩沖庫存;在定制生產階段，制造商根據收到的訂單將CODP緩沖庫存中的半成品通過一定的工序生產成符合要求的成品，并直接交付客戶，不存在成品庫存。

假設4 供應商能及時有效地供應制造商所需求的原材料，不存在原材料缺貨風險。

假設5 本模型主要研究現有生產條件下CODP移動對生產成本的影響，且生產成本包括加工成本和庫存成本，其中加工成本又可分為批量生產階段的加工成本和定制生產階段的加工成本。

假設6 該生產系統的每道工序在同一時間只能加工一個產品，且產品轉換時間和成本可忽略不計，但可以采用并行式生產，即第一件產品在第二道工序加工時，第二件產品可進行第一道工序的加工。因此，所有產品的加工時間為

4 基于CODP的生產成本模型分析

CODP移動所產生的生產成本變化，主要體現為加工成本(批量生產階段和定制生產階段)和庫存成本的變化。隨著CODP的定位工序k不斷向生產流程末端移動，相關成本的變化趨勢為:批量生產階段的加工成本M1(k)不斷增加，定制生產階段的加工成本M2(k)不斷減少，但由于規模經濟效益，總的加工成本M(k)將不斷減少，批量生產階段的庫存成本H1(k)將不斷增加，即總庫存成本H(k)將不斷增加。因此，生產成本的變動ΔC(k)將取決于子成本的變動量之和，即

由于各個子成本變化量的不同，生產成本函數C(k)可能有以下情況:

(1)對于所有的f≤k≤s-1，ΔC1(k)≥ΔC2(k)或ΔC1(k)≤ΔC2(k)，此時，生產成本函數C(k)為單調遞增函數或單調遞減函數，或者常量函數和單調遞增函數或單調遞減函數相結合的特殊形式。

(2)對于所有的f≤k≤s-1，存在一個g工序(f+1≤g≤s-2)，在g工序之前，ΔC1(k)>ΔC2(k)，則ΔC(k)>0;在g工序之后，ΔC1(k)<ΔC2(k)，則ΔC(k)<0。此時，生產成本函數C(k)為“凸函數”，先單調遞增后單調遞減，存在一個生產成本最高點C(k=g)。

(3)對于所有的f≤k≤s-1，存在一個g工序(f+1≤g≤s-2)，在g工序之前，ΔC1(k)<ΔC2(k)，則ΔC(k)<0;在g工序之后，ΔC1(k)>ΔC2(k)，則ΔC(k)>0。此時，生產成本函數C(k)為“凹函數”，先單調遞減后單調遞增，存在一個生產成本最低點C(k=g)。

(4)對于所有的f≤k≤s-1，存在多個g工序(f+1≤g1，g2，…，gn≤s-2)使得生產成本函數C(k)呈現波浪形交替式上升下降。

5 算例驗證

假設，某企業生產的某產品族的產品種類數M=3種，每種產品在每小時內的平均需求量為μ1=100臺、μ2=200臺、μ3=300臺，其標準差為σ1=4臺、σ2=6臺、σ3=8臺，安全庫存系數z=1.6，加工流程為9道工序，每道工序所需的加工時間如表1所示，且差異化工序為第9道工序。每3小時產出1臺成品，且預計客戶要求的交貨提前期為1830小時，每種產品在批量生產階段的單位加工成本函數都為p1(k)=30+1.5k1/2(單位:元/臺)，每種產品在定制生產階段的單位加工成本函數都為pj，2(k)=50-1.1k(單位:元/臺)，每種產品在CODP緩沖庫存處的單位庫存成本函數都為h(k)=1+0.8k(單位:元/臺)。

從表2可知，隨著CODP位置不斷的向生產線末端移動，批量生產階段的加工成本M1(k)不斷增加，定制生產階段的加工成本M2(k)不斷減少，由于規模效益的作用，總的加工成本M(k)呈不斷減少趨勢，但庫存成本H1(k)不斷增加。在第7道工序之前，庫存成本的增加額度小于加工成本的減少額度，但在第7道工序之后，庫存成本的增加額度大于加工成本的減少額度，從而生產成本C(k)呈現先減少，再增加的“凹函數”形式，如圖1所示。總生產成本從C(k=2)的48944.58元減少到C(k=7)的最大值48799.50元后開始增加，直至C(k=8)的48816.52元。因此，為了實現大規模定制的最大化效益，企業應該將CODP定位于第7道工序處，此時生產成本為C(k=7):48799.50元。

6 結論

通過梳理現有文獻，分析基于CODP的大規模定制生產成本構成問題，認為企業在實施制造延遲時，即在不改變現有產品設計及生產條件下，CODP將通過影響加工成本和庫存成本進而影響生產成本。本文通過建立相關假設及相關約束，構建基于CODP的大規模定制生產成本測算模型，進而分析得出生產成本函數C(k)的可能形態，并通過算例仿真進行了驗證。從本文可以得知，在實施延遲策略及確定CODP時，企業應對基于CODP的生產成本進行測算，只有通過權衡加工成本，包括批量階段的加工成本和定制階段的加工成本，以及庫存成本，企業才能盡量降低生產成本，進而成功實施大規模定制。

參 考 文 獻:

[1]Rudberg M， Wikner J. Masscustomization in terms of the customer order decoupling point[J]. Production Planning Control， 2004， 15(4):445-458.

[2]單汨源，於永和.大規模定制產品多級神經網絡成本估算方法研究[J].中國機械工程，2004，15(11):1004-1007.

[3]單汨源，李果.面向大規模定制產品成本估算方法的比較研究[J].中國制造業信息化，2005，34(7):96-98.

[4]郭春明，申亞楠.基于作業成本法的成本估算研究[J].管理工程學報，2007，21(3):72-77.

[5]楊水利，蔣軍鋒，李韜奮，等.模塊化制造成本分析模型[J].工業工程，2007，10(6):67-71.

[6]LEE H. Effective inventory and service management through product and process redesign [J]. Operations Research， 1996， 44(1): 151-158.

[7]邵曉峰，季建華.大規模定制中延遲策略對庫存成本的影響[J].系統工程理論方法應用，2004，13(5):385-389.

[8]饒凱，但斌，劉瑜.大規模定制下制造商延遲生產的成本優化模型[J].計算機集成制造系統，2007，(9):1665-1671.

[9]但斌，饒凱，李海燕.大規模定制環境下供應鏈實施延遲生產的成本優化模型[J].計算機集成制造系統，2009，(2):287-291.

[10]范志強，莊佳芳.基于延遲制造的客戶訂單分離點定位[J].上海海事大學學報，2006，(2):63-69.