基于供应链的大规模定制的多阶段生产模型研究

蔡 帅 叶春明

摘要:采用生产延迟和物流延迟策略将大规模定制生产过程分为三个地点四个阶段,即在企业的制造车间:根据预测大规模生产通用件、根据订单的批量生产半成品;在中央仓库:集中存储按需运输分配;在各分销地点:根据顾客个性化需求生产最终产品。随后对大规模定制下的成本和交货期作了简单分析,给出了优化模型。

关键词:大规模定制;延迟策略;柔性生产

中图分类号:F273文献标识码: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

近几十年来,随着全球化竞争的加剧、客户需求的多样化、市场的多极化、先进制造与信息技术的出现,整个社会进入了后工业时代。制造企业不但需要降低制造成本而且还要快速响应市场不断变化的需求,大批量生产的模式不能完全满足企业的要求,于是Alvin Toffler于1970年在《Future Shock》中首次提出大规模定制的思想,Stanley Davis于1987年在《Future Perfect》中首次使用Mass Customization(译为“大规模定制”或“大批量定制”)一词[1],B. Joseph PineⅡ于1993年在《Mass Customization: The New Frontier in Business Competition》中第一次对大规模定制进行了系统论述[2],这标志大规模定制理论研究和实践应用的开始,随后百家争鸣,从各个角度对大规模定制进行研究。本文采用如下定义:大规模定制就是以大规模生产的成本和速度,结合企业的实际能力(大规模定制能力),为单个客户或批量多品种的市场定制任意数量产品的一种生产模式。其特征是:以客户需求为导向,以现代信息技术和柔性制造技术为支持,以模块化设计、零部件标准化为基础,以敏捷为标志,以竞(争)合(作)的供应链为手段[3]。由此将大规模定制下的生产过程划分为三个阶段:第一个阶段企业根据预测大规模生产通用件,这个阶段保持了由大规模生产带来的规模经济;第二阶段企业根据订单批量生产半成品,这个阶段为缩短客户定制的交货期提供了条件,而且客户批量定制的可能性很大,根据订单批量生产半成品是大规模生产和定制生产的过渡阶段;第三阶段企业将生产好的半成品集中存储在靠近分销点的中央仓库内;第四阶段各分销点根据客户的个性化需求从中央仓库中领取半成品再生产最终产品。采用这种多阶段的生产模型为大规模定制的具体实施提供了重要的方法,此模型充分考虑大规模定制的延迟化特征, 将生产延迟与物流延迟进行有机的结合, 不仅有利于提高规模经济,而且可以提高范围经济,不仅可以缩短交货期,而且可以满足顾客的个性化需求。下面详细介绍相关策略。

1规模定制的流程构建

本文构造的是生产延迟和物流延迟相结合的大规模定制的过程模型,生产延迟是指推迟最终产成品的形成,它的基本观点是在获知客户的精确要求和购买意向之前,尽量使产品保持中性及非委托状态,制造相当数量的通用件以实现规模化经济,当收到客户定单后,才从事最终成品的生产。物流延迟是推迟产品的运动,它的基本观念是在一个或多个战略地点对全部货品进行预估,而将进一步库存部署延迟到收到客户的定单时进行[4]。本文将该生产过程分为三个地点四个阶段,即在企业的制造车间:根据预测大规模生产通用件、根据订单的批量生产半成品;在中央仓库:集中存储按需运输分配;在各分销地点:根据顾客个性化需求生产最终成品。

图1展示了规模定制的基本流程:制造车间先根据预测大规模生产通用件,然后根据中央仓库中半成品的现有库存量(这也是间接的订单需求量)批量生产半成品,随后将半成品运输至靠近分销点的中央仓库以备用,各分销点根据客户的需求,将订单分解,从中央仓库中领取相应的半成品,然后在各自的分销点生产最终成品。

2大规模定制的数学模型分析

2.1通用部件与半成品的生产及库存成本的分析

假设在第K个生产周期,通用件按照预测及现有库存水平来生产,半成品按照订单需求及安全库存来生产。可以得到如下数学模型:

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

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

C =C+C(3)

优化模型:

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

(1)式中C为第K个生产周期生产通用件的生产成本和库存成本之和,Tp 为生产通用件的单件生产成本,Tv 为通用件i的单位库存成本,TE 为第K个生产周期根据预测所需的产量,TS 为第K-1个周期(上个周期末)的库存余量,即现有量。

(2)式中C为第K个生产周期生产半成品的生产成本和库存成本之和,Bp 为生产半成品j的单件生产成本,Bv 为半成品j的单位库存成本,BD 为第K个生产周期的订单需求量(由中央仓库所得),BS 为第K-1个生产周期(上个周期末)的库存余量,即现有量,BR为库存安全。

(3)C 为第K个周期通用件和半成品的生产和库存总成本。

(4)从图2中可以看出产量和成本的关系,产量越大,单位生产成本越低,但是库存成本就越高。式(4)给出了求解最低成本的优化模型。

2.2最终产品的交货期分析

交货期是衡量客户满意度的重要指标之一,缩短交货期能提高客户的满意度。图3展示了客户满意度与交货期的关系。

由此我们就在大规模定制的多阶段生产模型的环境下,给出了交货期的简单模型:

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

式(5)中t 表示客户分销点接到客户订单的时刻,t 表示分销点将客户的订单分解然后向中央仓库提出发货通知的所用时间,t 表示中央仓库运送所需半成品到分销点所用的时间,这里i表示运输的次数,考虑到可能一次不能运送完所有所需的的半成品,t 表示分销点根据客户的个性化需求定制最终产品所需的时间。

3结束语

大规模定制生产模式能以大规模生产模式的成本、速度来满足顾客的个性化需求,因此具有很大的优势。可以预测,大规模定制将成为制造企业获得竞争优势的主要手段。如何提高大规模定制生产系统在成本、交货期、质量、定制水平等方面的表现是优化大规模定制的主要方向,而生产延迟和物流延迟策略可以从降低成本和缩短交货期这两个方面优化大规模定制生产系统,此外还可以简化大规模定制生产系统的管理。本文采用两种策略相结合的方法分析如何实施大规模定制生产,并从定量角度简单分析了采用这些技术所需要考虑的成本因素。如何进一步分析这些延迟策略的具体实施过程以及定量优化大规模定制的模型,将是后续研究所要解决的问题。

参考文献:

[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] 邵晓峰,黄培清,季建华. 大规模定制生产模式的研究[J]. 工业工程与管理,2001,6(2):13-17.

[4] 张海燕,董理. 供应链管理中的延迟战略[J]. 北京工商大学学报:社会科学版,2006(9):15.

[5] 张炜,林杰. 基于大规模定制的多阶段生产模型[J]. 计算机集成制造系统,2007(2):15.

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