基于供应链的大量定制生产计划原型系统

文章编号:100725429(2005)0320078204

基于供应链的大量定制生产计划原型系统

王海军

1,2

,赵　勇,马士华,李延晖

123

(1.华中科技大学控制科学与工程系,湖北武汉430074;2.华中科技大学管理学院,

湖北武汉430074;3.华中师范大学信息管理系,湖北武汉430079)

　　摘要:分析了大量定制模式下的BOM设计、订单处理模式和分层的生产计划,研究了基于供应链面向大量定制的生产计划原型系统MC2P及需求管理、生产计划与控制以及物流管理各子系统的功能设计与数据流程;最后总结了MC2P系统的特点。关键词:大量定制;BOM;订单处理;生产计划;原型系统中图分类号:F252.21　　　　文献标识码:APrototypeSoftwareSystemofProductionPlanningfor

MassCustomizationintheSupplyChain

WANGHai2jun

1,2

,MAShi2hua,ZHAOYong,LIYan2hui

123

(1.SchoolofManagement,HuazhongUniversityofSci.andTech.,Wuhan430074,China;2.Dept.of

ControlScience&Engineering,HuazhongUniversityofSci.&Tech.,Wuhan430074,China;3.Dept.ofInformationManagement,HuazhongNormalUniv.,Wuhan430079,China)

　　Abstract:ThepaperfirstlyanalyzestheBOMdesign,orderprocessinganddynamicProductionPlanninginMassCustomization(MC2P);thenitstudiesthefunctionsanddataprocessesoftheMC2Pprototypessoftwaresystems.ThepaperfinallyconcludesthecharacteristicsoftheMC2Psystem.

Keywords:masscustomization;BOM;orderprocessing;productionplanning;prototypesystem

1　引言

就生产范式而言,人类社会经历了工业革命以前的定制生产(CP)模式、20世纪以来的大量生产(MP)模式以及大量定制(MC)模式。CP模式虽然满足了客户的个性化需求,但由于需要根据用户的特殊需求组织生产,导致生产周期长、产品价格高与质量不稳定。以福特汽车为代表的MP模式通过稳定性和控制力达到高效率,在过去被认为是一种典型的生产范式,具有低成本、质量好、速度快等特性。然而MP以产品为中心,希望用户适应产品。而随着客户对产品个性

收稿日期:2004-04-26;　修回日期:2004-12-06

化需求的不断增加,从“同一个模子”出来的大批

量产品逐步受到客户的冷遇。MC开创了制造业的新范式,它是根据每个客户的特殊需求以大批量生产的效率和效益提供定制产品的一种生产

[1,2]

模式。它把大批量与定制这两个看似矛盾的方面有机地综合在一起,以快速、低成本、高质

[3]

量的方式给客户提供个性化的产品。

MC(MassCustomization)一词由Davis首先创造,他从哲学矛盾论等理论出发,提出“大量”是整体,“定制”是部分,这两者在企业中可以不是对立的关系,而是一种“对立统一”的关系,MC系统可以像MP时代一样以低价格吸引客户,同

基金项目:第三十四批中国博士后科学基金资助项目(2003034478);国家自然科学基金重点资助项目(70332001);国家863/CIMS主题资助项

目(2001AA414110)

作者简介:王海军(1970-),男,江苏如东人,华中科技大学控制科学与工程系博士后,主要从事系统工程、生产与运作管理、物流与供应链管

理研究。

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IndustrialEngineeringandManagement　No.3,2005工业工程与管理　2005年第3期

时却又如先工业时代那样独立地对待客户的个

[4]

性化需求。Gu和Sosale认为MC是一种能力:通过高度敏捷、柔性和集成的过程,为每一个客

[5]

户提供独立设计的产品和服务。Hayes和

[6]

Wheelwright定义过一个产品—过程矩阵,他们认为在MP过程中,可以有一个媒介,从而可以提供多品种的产品。这些广义的定义或设想由于当时技术条件的限制,并没有引起足够的注意,也不具备现实意义。Pine认为MC是一种集企业、客户、供应商、环境等为一体,充分利用人类现有各个认知领域中最新研究成果的一种先进的企业生产与管理模式,它的核心思想之一是要求企业以类似于MP生产模式的时间和成本去生产出具有个性化(客户化)的产品来。它是一种指导企业参与市场竞争的哲理,要求企业时刻从长远利益角度来考虑与客户的关系,以让客户满意作为最高的追求目标之一,从而吸引并永远地[7,8]

留住客户。

在MP生产范式下,企业生产计划支持软件主要为MRPⅡ系统,但MRPⅡ系统是在传统生产管理模式下的计划系统,制造资源计划由市场预测驱动,而在MC环境下,制造资源计划由客户驱动,因此传统MRPⅡ系统没有反映出供应链环境下基于MC的生产计划的特点。为了解决与MC相适应的制造资源计划问题,有必要研究开发支持延迟制造的生产计划软件,为实施供应链环境下的MC提供系统支持。论文作者参加了作为国家自然科学基金课题(79970026)主要研究内容的MC2P系统的开发工作,该系统已经在实验室运行良好。基于该研究成果,下文将阐述MC对传统MRPII的冲击、冲突解决方案以及面向MC的生产计划原型系统的功能设计与数据流程。

料清单。适应MC的BOM可分为两层:反映产品项目的结构的产品层和反映各模块或部件的结构的模块层。

产品层的BOM由两层组成,即产品和模块(部件)。它只表示某个产品项目由哪些模块(部件)组成。它的容量随着客户订单种类的增加而增大。客户选择了某种可选模块的组合就选择了一种产品。所以产品层的BOM包括除了生产商原有的产品种类以外,客户定制的产品也及时地添加到动态的BOM中。产品层的BOM表主要解决把定制化的产品需求分解为结构稳定的模块(部件)的需求,以作为物料需求计划的依据。第二层BOM是表示各模块(部件)的BOM。它的结构相对稳定,其容量由新产品的研发而增加,当现有的模块或部件种类或型号不能满足客户特有的需求时,生产商就有必要考虑新的模块或零部件的研发,并将新的模块项目添加到模块层BOM中。

2.2　订单处理与生产计划

在MC模式下,客户要在自己需要的时间以满意的价格得到自己真正想要的产品。由此,实现MC的一个关键因素是客户与企业之间的对话。在传统的消极的定制活动中完成客户与企业之间的沟通往往要费很大力气和大量的时间,还得不到及时准确的报价和交货期信息。MC的需求管理的目的之一就是要达到两者之间的充分理解,并及时向客户反馈报价和交货期。

在MC模式下,包括报价和确定交货期问题的对话大约只需几分钟就可以完成。MC已经针对大范围的定制需求并行地设计了产品和工艺,很好地定义了怎样的产品是可制造的、哪些模块是需自制的、哪些需要外购、哪些是基本零件部件、哪些是定制化的零部件,以及各层零部件的生产提前期和采购提前期。其次,在生产计划与控制部门也有实时的能力状态信息,采用标准的算法就可以迅速确定出产品成本和交货期。另外,前文研究的分层动态的BOM需要分层的计划管理相配套,即需要分层的产品投入出产计划(产品装配计划)和模块及零部件的投入出产计划。其流程如图1所示。

在面向MC的分层的生产计划中,产品装配计划是零部件投入出产计划的依据,它由客户定单决定。模块的主生产计划是由产品装配计划根据产品级BOM分解得到的,其结果为各层次

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2　MC对传统MRPⅡ的冲击及解决

方案

2.1　静态与动态BOM设计

在MRPⅡ中,BOM反应了产品项目的结构层次以及制成最终产品的各个阶段的先后顺序,是与产品项目一一对应的。而MC对每种产品在需求数量和需求次数上并没有限制,这样,为每一个产品建立一个物料清单是不实际的,这种静态的、一一对应形式的物料清单将会给MC生产计划带来数据灾难,因此应建立分层的动态的物

王海军,等:基于供应链的大量定制生产计划原型系统

管理子系统的流程设计如图3所示。

图1　面向MC的分层计划流程图(资料来源:文献[9])

图3　MC2P需求管理子系统流程设计的零部件和模块的投入出产计划以及物料需求

[9]

计划。

3.2　生产计划与控制子系统生产计划与控制子系统从需求管理系统接收主生产计划信息,从物流管理子系统接收库存状态信息和分销商需求信息,进行MRP计算,向物流管理子系统输出库存分配计划、产品完工信息和采购计划。

该系统首先对客户需求进行预处理,安排生产计划,然后对计划参数进行设置,获取库存状态信息,随后即可进行MRP计算,生成物料需求计划和库存分配计划。根据物料需求计划采购部门编排采购计划;根据库存分配计划,库存管理子系统分配库存;计划确认后,生产系统按计划进行生产控制,并生成完工信息,送发运管理;发运管理根据生产计划与控制子系统的完工信息,检索客户合同信息生成发运单,将产品及有关单据送到客户手中。考虑到整个MC原型系统要具有广泛的适应性,该子系统基本上与传统的MRP一致,以此来保证企业的生产计划与控制系统的稳定性,解决MC与MP两种生产方式的矛盾。生产计划与控制子系统的功能设计如图4。

3　MC2P系统功能设计及数据流程鉴于上述面向MC的MRPII的特点,MC2P系统包括如下三个子系统:需求管理子系统、生产计划与控制子系统和物流管理子系统。

3.1　需求管理子系统

MC2P系统设计的虚拟产品由A、B、C三种模块

组成。A、B为必选模块;C为备选模块。其中A模块有两种选择A1或A2子模块;B模块有三种选择B1、B2和B3子模块;C模块有两种选择:C1、C2。其中,各模块的数量是可选择的:A(1-2)、B(1-3)、C(0-2)。需求管理子系统实现客户Internet订

货,根据前文提及的虚拟产品设计,系统设计客户订货主页如图2。

图2　MC2P系统客户需求管理子系统客户订货主页

同时基于模块化产品设计,系统将客户订货信息进行模块化分解,生成虚拟产品模块的主生产计划,并将计划输出到生产计划与控制子系统。需求—80—

图4　MC2P生产计划子系统流程设计

IndustrialEngineeringandManagement　No.3,2005工业工程与管理　2005年第3期

3.3　物流管理子系统

物流管理子系统为生产计划与控制子系统提供库存状态信息,根据产品完工信息进行分销商和发运管理,根据分销商库存信息生成补库计划,根据外购件需求计划选择供应商、制定采购计划,同时实现原材料采购的VMI管理。该子系统又分为两个模块:库存与物流模块(如图5)和采购与供应商管理模块(如图6)。

4　结束语

总体而言,系统主要具有以下几方面的特点:(1)本系统解决了与客户的互动问题,实现网上订货,并有效地引导客户需求;系统利用模块化的产品设计

(2)采用VMI思想,进行原和延迟制造技术实现MC。

材料库存发布,实施供应商管理原材料库存,同时系

统采用VMI思想管理分销商库存,根据分销商库存(即客户需求)进行生产,由分销商进行最后的客户

(3)在传统的基于单个企业的生产计化生产与装配。

划的基础上,加入了基于供应链的外包生产决策,生

产计划的资源优化空间突破了企业界限,体现了供应

(4)本系统链关于资源外部利用与协作生产的理念。可以作为一个独立的代理模块放在供应链系统的其他成员中,具有即插即用的特点,可扩充性好。

MC2P系统仅仅是一个原型系统,系统开发的

图5　库存与物流模块流程设计

初衷就是表现供应链环境下面向MC的生产计划的

特点。为简化设计和开发,更好地体现MC的基本思想,系统作了某些必要的省略系统(如基于电子商务的客户信用评估和网上支付系统)。在实际应用中,企业必须根据自身产品特点进行改进和补充才能将系统投入运用。

参考文献:

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DavisS.

ImplementingMassCustomization[J].

MA:

Addison-Wesley,

Agility&Globalcompetition,1998,2(2):36-49.

Futureperfect[M].

图6　采购与供应商管理模块流程设计

Reading,1987.

[5]GuP,SosaleS.Productionmodularizationforlifecycleengineering

[J].RoboticsandComputerIntegratedManufacturing,1999,15:387-401.

[6]HayesR,WheelwrightS.LinkingManufacturingProcessand

ProductLifeCycle[J].HarvardBusinessReview,1979,57:133-140.

[7]PineBJⅡ.Masscustomization,TheNewFrontierinBusiness

Competition[M].Boston:HarvardBusinessSchoolPress,1993.[8]PineJ,PeppersD,RogersM.DoYouWanttoKeepYour

CustomersForever[J].HarvardBusinessReview,1995,(3-4):103.

[9]周晓,马士华,王海军.面向顾客化大量生产的MRPII改进方案

[J].工业工程,2002,(4):26-30.

[10]马士华.顾客化大量生产模式下生产理论的新问题[J].管理

库存与物流模块在核心企业库存方面主要完成原材料、零件、模块的出入库管理,台账管理、日清、周结管理。分销商管理主要涉及分销商信息和分销

商库存(VMI),并根据分销商库存信息生成补库计划,拉动生产。

在采购与供应商管理模块中,采购管理包括两部分物料的采购。外购件采购是根据生产计划与控制系统的外购件需求计划选择提供物料的供应商并制定采购计划;原材料的采购按供应商管理库存(VMI)的管理方式,实现对供应商发布原材料的库存,实施自动补库。供应商管理是采购管理的重要辅助部分:包括供应商档案管理、供应商评价、供应商选择以及供应商库存发布。

工程学报,2000,14(3):73-76.

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