（机械制造及其自动化专业论文）潍柴动力制造网络绩效管理与优化关键技术研究.pdf

中文摘要 制造网络的绩效、管理与优化成为制造网络发展与运行中的重要问题。针对 这一重要问题，论文开展了以下几方面的研究工作。 1 通过对供应链、敏捷制造、网络化制造以及虚拟企业等制造网络发展运 行模式的研究，总结概括了制造网络的概念和特点，并深入研究了制造网络管理 的现状，提出了在动态的、多变的复杂的网络化质量管理中急需要解决的主要问 题，作为本文的重点研究内容。 2 对制造网络绩效分析评价体系进行了系统的理论分析，给出了制造网络 绩效概念。对制造网络绩效分析评价体系的基本组成进行了系统研究，建立了一 套针对制造网络的绩效分析评价体系( m n p a e s ) 。利用m n p a e s 对潍柴动力 制造网络绩效进行了分析评价并给出了相应的优化改善建议，同时也验证了本文 提出的制造网络绩效分析评价体系理论的实践性和可行性。 3 研究制造网络信息共享的内容、模式以及协同程度并在此基础上提出了 制造网络信息共享的维度概念，重点研究了在供应商竞争模式下不同信息共享方 案对制造网络绩效指标的影响。通过建立制造网络的系统动力学模型对三种典型 的信息共享模式进行仿真分析，比较其优缺点并择出最优越的信息共享模式。开 发并实施了潍柴制造网络传感器系统，通过在2 0 0 余家供应商中协同应用，收到 良好效果。 4 通过数学建模的方式，从客观的角度分析了采用v m i 库存模式可以从整 体上提高制造网络利润。根据潍柴动力的实际情况提出基于库存控制目标的库存 决策控制方式。研究了不确定性需求下的( s ，s ) 策略。提出了基于整合发货的 库存决策控制模型。将两个模型成功地应用于潍柴动力制造网络中，对潍柴动力 制造网络实施v m i 后的效益情况进行了分析，验证了这两个模型的实用性。最 后将v m i 库存模式通过w m s 系统进行实施。 5 建立基于制造网络生命周期的质量控制策略模型，在此基础上运用演化 博弈方法对制造网络中企业产品质量控制策略决策的动态演化过程进行了分析， 发现由于制造网络最终产品高质量所获得的超额利润、高质量策略的额外质量控 制成本、一定质量敏感度条件下的超额利润分配系数和相关法规制度约束是影响 制造网络企业产品质量控制策略演化的关键因素。 最后，在总结全文的基础上，对未来的研究课题和工作进行了展望。 关键词：制造网络；绩效评价；信息共享：协同；v m i ：质量控制策略 i a bs t r a c t t h ep e r f o r m a n c e ，m a n a g e m e n ta n do p t i m i z a t i o nh a v eb e c o m et h em o s ti m p o r t a n t i s s u e si nt h em a n u f a c t u r i n gn e t w o r k ( m n ) d e v e l o p m e n t a i m i n ga ts o l v i n gt h e m , t h i s p a p e rd o e ss o m er e s e a r c h e sa sf o l l o w i n g ： 1 t h r o u g ht h er e s e a r c ho ns o m eo p e r a t i o nm o d e si n c l u d i n gs u p p l yc h a i n ( s c ) ， a g i l em a n u f a c t u r i n g ( a m ) ，n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n g ( n m ) a n dv i r t u a le n t e r p r i s e ( v e ) ， t h ec o n c e p ta n dc h a r a c t e r i s t i c so fm na r ef i r s t l ys u m m a r i z e di nt h i sp a p e r , t h e nt h e p r e s e n ts i t u a t i o no fm ni si n t r o d u c e d ，l a t e rt h eu r g e n tp r o b l e m si nt h ed y n a m i c ， c h a n c e f u la n dc o m p l i c a t e dq u a l i t ym a n a g e m e n ta r ep r o p o s e d 2 t h i sp a p e rp r o p o s e st h ec o n c e p to fm a n u f a c t u r i n gn e t w o r kp e r f o r m a n c eb y a n a l y z i n gt h em a n u f a c t u r i n gn e t w o r kp e r f o r m a n c ea n a l y z i n ga n de v a l u a t i o ns y s t e m ( m n p a e s ) ，a n dt h e nd e v e l o p st h em n - p a e sa n dp o i n t so u ti t sc o m p o n e n t s t h i s p a p e rg i v e so u tt h ei m p r o v e m e n ts u g g e s t i o n sb yi n t r o d u c i n gt h em n p a e si n t o w e i c h a ip o w e rm n ，t h em n p a e sp r a c t i c a l i t ya n d f e a s i b i l i t ya r ea l s ob e e nv e r i f i e d 3 t h ec o n c e p to fm a n u f a c t u r i n gn e t w o r ki n f o r m a t i o ns h a r i n gd i m e n s i o n ( m n i s d ) i sp r o p o s e db yr e s e a r c h i n gt h ec o n t e n t ，m o d ea n dt h ed e g r e e o f c o o p e r a t i o no ft h em ni n f o r m a t i o ns h a r i n g ，t h ee f f e c to fi n f o r m a t i o ns h a r i n gs c h e m e o nt h ec r i t e r i a i nm n p a e su n d e rt h ec i r c u m s t a n c eo fc o m p e t i t i o nm o d ea m o n g v e n d o r s t h i sp a p e rs i m u l a t e st h r e ec l a s s i c a li n f o r m a t i o ns h a r i n gm o d e sb ys y s t e m d y n a m i c s ( s d ) m e t h o d s ，a n df i n d so u tt h eo p t i m a li n f o r m a t i o ns h a r i n gm o d eb a s e do n c o m p a r i s o n t h es e n s o ro fw e i c h a ip o w e rm ni sd e v e l o p e d a n da p p l i e di nm o r et h a n 2 0 0s u p p l i e r s t h i so b t a i n sa g o o dr e s u l t 4 t 1 1 i sp a p e rs h o w sv m ic o u l dg e tab e r e rp r o f i ti m p r o v e m e n ti naw h o l eb y m a t h e m a t i c a lm o d e l i n g a l s o ，t h i sp a p e rp r o p o s e st h ei n v e n t o r yc o n t r o lm e t h o db a s e d o nd e s t i n a t i o na n d ( s ，s ) s t r a t e g yu n d e ru n c e r t a i nd e m a n dc o n d i t i o n i na d d i t i o n t h e i n v e n t o r yc o n t r o lm e t h o db a s e do nj o i n ts h i p m e n ti sd e v e l o p e d 。t h et w om o d e l sa r e b e t t e ru s e di nt h ew e i c h a ip o w e rm n t h ep r a c t i c a l i t yo ft h et w om o d e l si sv e r i f i e d t h r o u g ha n a l y z i n gt h ee f f i c i e n c y f i n a l l y , t h ev m im o d e l sa r ei m p l e m e n t e db yt h e w m s s y s t e m 5 t h eq u a l i t yc o n t r o lm o d e lb a s e do nt h em a n u f a c t u r i n gn e t w o r kl i f e c y c l ei s d e v e l o p e d o nt h i sb a s i s ，e v o l u t i o n a r yg a m et h e o r yi sa l s oi n t r o d u c e di nd y n a m i c q u a l i t yc o n t r o ld e c i s i o nm a k i n g ，i ts h o w st h eq u a l i t yc o n t r o ld e c i s i o nm a k i n ga r e t 1 a l w a y si n f l u e n c e db yf o u rf a c t o r s ，t h a ti se x t r ap r o f i t sg a i n e db yh i g hq u a l i t y , e x t r a c o s tc a u s e db yh i g hq u a l i t y , e x t r ap r o f i td i s t r i b u t i o nc o e f f i c i e n t su n d e rac e r t a i n q u a l i t ys e n s i t i v i t ya n d r e l a t e dl a w ss y s t e m f i n a l l y , s o m ec o n c l u s i o n sa n df u r t h e rs t u d ya r e a sa r eg i v e n k e y w o r d s ：m a n u f a c t u r i n gn e t w o r k ；p e r f o r m a n c ee v a l u a t i o n ；i n f o r m a t i o ns h a r i n g ； c o o r d i n a t i o n ；v m i ；q u a l i t yc o n t r o ls t r a t e g y i i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨鲞盘堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：7 字日期：加毋年舌月留日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解鑫盗太堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权墨鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 签字日期：加毋年多月巧日 跏姥南喜颈b 跏姥鸣切毋颈知 签字日期：五彩年6 月谚日 第一章绪论 第一章绪论 本章作为全文的导引，阐述了制造网络的概念，分析了制造网络及其质量链 的特点，系统研究了国内外有关制造网络环境下的质量保证与管理方法发展应用 状况、总结了制造网络质量管理发展历程、分析了质量保证流程柔性重组等领域 的研究发展现状。最后，提出制造网络下质量保证管理的基本问题、实现方法以 及本文的研究方向。本章首先定义了制造网络，结合制造网络的特点回顾了制造 网络及供应链管理的主要研究现状，主要是制造网络协同、建模、库存、绩效评 价、质量控制等问题的进展状况，最后阐述了本文的主要工作。 1 1 制造网络的基本概念与特点 1 1 1 制造网络 分工与协作是目前制造业的最大特征之一【1 1 。当前，不论是在供应链管理、 敏捷制造、网络化制造研究领域，分工与协作是研究的核心问题之一。因此，把 为了满足客户需求，按照产品的产生过程一设计、制造、物流等逻辑关系组织 起来的企业群体，称之为制造网络。图1 1 是典型的制造网络示意图。 图卜1 国内重型车行业制造网络图 制造网络是社会分工发展的必然结果，其显著的特点是按项目任务要求，由 许多彼此独立的企业组成，这些企业跨地区甚至跨国度合作。它随市场机遇的产 回甲 第一章绪论 生而建立，随机遇的终止而消亡f 2 ，3 1 。制造网络中的每个构成结点都有自己的专 长，共同承担风险和分享未来利益。 1 1 2 制造网络的特点 制造网络以价值为纽带，在共同的目标驱动下，将企业按照一定的逻辑关系 组合起来。它不仅注重企业间的动态合作关系，更注重企业合作的整体效率。 制造网络的特点主要有以下几个方面。 1 复杂性因为制造网络结点企业组成的跨度( 层次) 不同，制造网络往往 由多个、多类型甚至多国企业构成，所以制造网络结构模式比一般单个企业的结 构模式更为复杂。从系统论角度讲，制造网络是一个多变的、动态的、多输入多 输出的大型复杂系统。 2 异源性在考虑质量、成本、效率等诸多影响最终客户满意度的因素过程 中，制造网络同一结点位置存在多企业按照一定的约定共同参与制造网络中的生 产、物流等活动，造成制造网络质量控制与管理的复杂性。 3 结构动态性【4 】由于发展战略和适应市场需求变化的需要，制造网络中结 点企业需要动态地更替与变换。 4 流程动态性由于制造网络动态性以及技术、产品等调整导致的质量管理 业务流程的变化。此外，网络以及其流程一直处在不断改善的过程之中，因而流 程的动态变化是必然的。 5 面向用户需求制造网络的形成、存在、重构，都是基于一定的市场需求 而发生，并且在制造网络的运作过程中，用户的需求拉动是制造网络中信息流、 产品i j j l 务流、资金流运作的驱动源。 6 交叉性【5 】结点企业可以是这个制造网络的成员，同时又是另一个制造网 络的成员，众多的制造网络形成交叉结构，增加了协调管理的难度。由于不同制 造网络的标准和规则的不同，也给制造网络的协同和质量管理造成了更大的复杂 性。 1 2 制造网络与供应链主要研究的问题 2 0 世纪8 0 年代以来市场环境发生了巨大变化，顾客需求趋于多样化、个性 化。需求不确定性增加，产品的寿命周期缩短，大规模定制化、更高强度的竞争、 全球化等等使企业面临的是一个变化迅速且难以预测的买方市场。在动态复杂的 市场环境下，快速满足顾客的需求，单靠企业自己的资源已经是不可能的了。随 着全球市场和信息技术的发展，企业之间合作的趋势日益明显，制造网络的总体 规划、重组、协调、控制和优化，是提高整体效益重要发展方向。制造网络与供 第一章绪论 应链管理成为目前研究与实践的热点，并逐渐由一种管理技术上升为新的管理模 式，受到国内外企业界和学术界的高度重视。目前制造网路与供应链研究的主要 内容主要集中在如下几个方面。 1 2 1 供应链绩效测量和评价 供应链绩效的测量和评价也是当前s c m 研究的一个热点，绩效测量和评价 用于决定现有s c m 系统的效率和有效性；或用于比较可供选择系统的优劣；也 用于通过决定能够产生期望绩效水平的决策变量的值来设计系统等。文献上有大 量关于供应链绩效测评的文章，从测评内容上总体可分为两类：定性的绩效测评 和定量的绩效测评1 1 引。 1 定性的绩效测评主要有以下两方面内容，客户满意度( c h r i s t o p e r ，1 9 9 4 ) ， 包括交易前满意度、交易中满意度及交易后满意度测量；供应链柔性度，包括信 息流和物流集成度( n i c o l l ，1 9 9 4 ) 、有效的风险管理( j o h n s o ne ta 1 1 9 9 5 ) 和供应商 绩效等。 2 定量的绩效测评主要有以下两方面内容，基于成本的测评，包括成本最小 化、销量最大化、利润最大化、库存投资最小化及投资回报最大化等；基于顾客 反应的测评，包括订单满足率最大化、产品延迟最小化、顾客需求反应时间最小 化、提前期最小化及产品可复制性最小化等。 目前，对供应链绩效测量和评价主要集中在对上述各类指标的综合评判上， g u n a s e k a r a n ( 2 0 0 4 ) 通过调查表法研究，提出一种由战略层测评一战术层测评一执 行层测评与计划一物料一制造组装一运输两个维度构成的供应链绩效测量框架 1 6 ；r o h i tb h a t n a g a r , a m r i ks s o h a l ( 2 0 0 4 ) 认为工厂位置要素、供应链的不确定性 和生产实际是构成供应链竞争力的要素，从分析这三要素出发，构建一供应链绩 效测量模型( 包含提前期、库存、进入市场时间、质量、顾客服务和柔性) ，并用 其评价供应链竞争力【。7 】李贵春等( 2 0 0 4 ) 从供应链的内部、外部及s c 综合绩效 度量出发，构造了外部及综合绩效度量的s c 综合测量和评价的指标体模型等【8 j 。 1 2 2 供应链建模方法研究 对供应链运行过程进行建模并对模型进行优化分析是供应链管理的一个主 要内容，建立一个既能够体现实际供应链运行特征，而又能够帮助管理者对供应 链进行优化决策的模型一直是企业界与学术界致力的方向，并提出和设计了许多 建模方法。b e a m o n ( 1 9 9 8 ) 总结了供应链的四类建模方法1 9 1 ：确定性分析模型、随 机分析模型、经济模型和仿真模型。这些模型的设计及分析方法主要是将供应链 简化为供应商一制造商一分销商一零售商等简单的链状拓扑结构。上述这些传统 第一章绪论 的供应链设计方法存在以下缺点：主要是解决静态问题；强调从上到下的建模方 式；层级间通讯和协调需要大量高级知识和集中控制。所以，模型受具体问题的 限制，缺少适应性，并且当系统的规模增大时，设计的复杂性也增加。 鉴于此，近年来从复杂适应系统( c o m p l e xa d a p t i v es y s t e m ) t 里论1 1 0 j 、多代理 系统( m u l t i a g e n ts y s t e m s ) 技术来设计和分析供应链成为了供应链模型设计和 优化的热点。主要有以下两个方面：一是基于c a s 的供应链模型设计和分析方 法：t h o m a sy c h o ie ta 1 ( 2 0 0 1 ) 在分析c a s 基本特征的基础上，提出供应链网 络是c a s ，并从c a s 的基本特征来详细分析了供应链网络，提出在设计和分析 供应链时必须适当平衡控制和涌现【1u ；c h a n g r u ir e ne ta 1 ( 2 0 0 2 ) 对敏捷供应链建 立了c a s 三层概念模型，该模型强调从下至上的设计思想，通过反馈环来控制 子模型与整体模型，并建立仿真模型来研究模型的动态运行情况f 1 2 】；另一是基 于智能体技术的供应链模型优化设计和分析方法，是构造s c m 系统动态模型的 重要方法，通过各a g e n t 间的协商机制和协商语言来构造敏捷供应链管理系统， 主要是分布式结构，即软件代理协商结构和移动智能体结构等。m a s 技术用于 供应链模型设计是当前的一个研究热点，但还没有形成一个公认的体系模型，学 者多从解决特有供应链的问题来进行研究，如：r a n a n e ( 2 0 0 2 ) 等提出s c m 的 m a s 框架，每一智能体代表一个公司或一个过程节点( 决策中心) ，各a g e n t 间采 用p e e r - t o p e e r 方式来执行行动，可以根据其自身目标进出s c u 1 ；n i r u p a m j u l k a ( 2 0 0 2 ) 等对一精炼厂建立了基于m a s 的供应链管理框架，作为该供应链的 决策支持系统【1 4 】；d a n i e lf r e y ( 2 0 0 3 ) 等建立了基于mas 的用于解决汽车工业供 应链计划( s c p ) 、供应链执行( s c e ) 功能的集成s c m 结构i l 副；汪良主等( 2 0 0 2 ) 从 系统的体系结构出发，建立了基于多代理的敏捷供应链管理模型，利用软件a g e n t 负责具体的信息和事务处理，通过e c a 规则调度多代理的执行，该管理模型为 供应链管理系统提供了快速重构和动态扩展的方法【16 | 。 1 2 3 供应链协调与协调机制 目前，文献上有比较多关于供应链协调及协调机制研究的文章，但大多是近 几年内的研究成果，综合起来，在s c m 系统中一般有企业间的协调、企业内各 职能之间的协调和同一职能不同层次的协调；各独立企业间的协调机制从结构上 来说有数据驱动机制和控制驱动机制，从协商的方式上来看主要有：协商( 谈判， 分主辅式和平等式) 、协议、规则、合同、招投标、许可证、公告板、特许权费、 数量折扣、批量折扣【1 7 1 和批次折扣、价格折扣( 1 8 19 1 、共同补给期【2 0 】、转移支付 【2 l | 2 2 1 、任务令牌【2 3 】等；从研究方法上看供应链协调问题主要集中在3 个方面： ( 1 ) 基于优化分析的研究；( 2 ) 基于博弈论的研究；( 3 ) 基于分布人工智能的研究。 第一章绪论 1 基于优化分析的研究这种协调研究主要是从运筹学、管理科学、经济学的 角度，应用线性规划、最优化理论等数学方法等对协作协调的作用进行优化。 这种研究的文献多在上世纪9 0 年代，当前主要是针对供应链管理系统中某一子 系统的优化问题进行研究。如：t h o m a s 等( 1 9 9 6 ) 的协调供应链结构【2 4 1 ；l i n l e i ( 2 0 0 1 ) 等构造了一个7 元素模型，提出基于协调的供应链管理系统的优化1 2 5 j ； c h a n gh w a nl e e ( 2 0 0 1 ) 的协作库存的微积分模型1 2 6 】；k i r s t i nz i m m e r ( 2 0 0 2 ) 的基于 不确定j i t 运输s c 协作机制 27 j ；h a q 等开发了一个混合整数规划模型，用于确 定使多阶段生产一库存一配送系统的系统成本最小的生产与配送数量1 2 驯；p y k e 等建立了一个m a r k o v 链模型，用以解决由一个工厂、一个产成品仓库和一个零 售商组成的单一产品三级s c 的协调问题【2 列；g u p t a 等为获得顾客需求满足与生 产成本之间的平衡，联合使用了机会限制规划法和两阶段随机规划法确定需求不 确定的中期、多场所s c 计划，以防止生产地库存损耗和顾客过度缺货1 3 0 ；v a ne i j s 提出了一种启发式程序，用于降低使用协调的( r ，s ) 定期检查系统购买n 个项 目的购买者的运输成本【3 1 i 。 2 基于博弈论的研究供应链是由多个实体构成的分布决策结构，各实体间是 独立的利益主体，在追求整体利益提高的同时又追求自身利益的最大化，供应链 节点企业间的这种即竞争又合作的关系是一典型的博弈关系，近年来应用博弈理 论研究供应链企业间关系的协调模式和机制成为供应链管理研究的一个热点，许 多学者提出了节点企业间协调博弈均衡的激励函数、补偿函数、谈判函数、威胁 函数等协调模型。x u c 结合博弈论与决策论提出多伙伴竞争时分析决策者合理行 为的一般框架【3 2 】；孙洪杰提出生产商在不同情况下的目标激励机制来防止信息 失真现象的发生【3 3 1 ；b o w o nk i m 提出了一种s c 协作方法，生产商对其供应商的 技术革新进行资助，以对供应商进行激励【3 4 j ；文献【”】研究了单一供应商与零售 商间的库存博弈协调，提出了线性转移支付补偿函数模型；文献 4 0 j 研究了单一 供应商与多零售商间的库存博弈协调，提出了一混合转移支付补偿函数模型；王 刊良等利用博弈论显示原理设计不同供货合同来让供应商选择，避免供应商的逆 向选择，提出对供应商的最有报酬机制【3 5 】；张玉林等应用s t a c k e l b e r g 博弈理论 对不确定需求条件下一个供应商与一个销售商间信息共享协调问题的研究，回答 了什么条件下销售商与供应商共享需求不确定信息p 6 j ；常良峰等研究了供应链 的协调订货模式，提出两级供应链s t a c k e l b e r g 主从对策问题模型【3 7 1 。 3 基于分布人工智能的研究这也是当前供应链协调研究的主流。分布人工智 能有两个分支，分别是分布式问题求解( d p s ) 和多a g e n t 系统( m a s ) 。分布人工 智能是提供了一种研究开放式系统的途径，而m a s 具有适应环境的动态自组织 能力，在许多领域特别是复杂系统上得到了重视和应用。供应链系统中各节点企 第章绪论 业或各子系统间既有独立的自主功能，又有相互协作功能，将s c m 系统的内在 机制视为相互协作的智能代理模块组成的网络，每个模块实现供应链的一项或几 项功能，每个代理模块间有相互协调运作，是目前研究s c m 的一个一般思路。 目前，文献上多用m a s 技术来构建供应链结构模型和研究s c m s 的协调与协调 机制，各a g e n t 在协调机制下，通过交互和自学习来适应环境的变化。如：t h i e r r y m o y a u x ( 2 0 0 2 ) 等论述了s c m 中制造系统令牌协调机制，制造单元和仓库通过授 权卡来协调1 3 8 】；m a r t i nf e l d m a n ( 2 0 0 3 ) 等论述通过激励计划来协调节点企业间传 递真信剧3 9 】；j i a n gh o n g m a n ( 2 0 0 3 ) 等提出基于推理的知识共享模型1 4 0 j ；李 群明等( 2 0 0 0 ) 研究了基于m a s 的scm 协作内容及解决办法，提出基于c o r b a 规范及k q m l 协议的支持s c m 协作研究；陈剑等( 2 0 0 1 ) 提出在生产计划领域采 用约束规划来实现协调，在产品设计领域采用公告板进行协调，在任务分配领域 通过谈判和招标形式协调，在整个企业供应链管理层次上用博弈来实现协调。 以i n t e m e t 为代表的信息技术，为供应链管理提供了大量削减成本和改善服 务、优化供应链的业务流程的技术手段。同时，信息技术是实现供应链“无缝连 接”的关键，是实现供应链企业间信息共享的关键技术，而信息共享是供应链管 理的基础【4 。i n t r a n e 联结各个部门分散的信息系统，实现企业内部信息共享管 理信息系统；e x t r a n e t 则提供企业群信息集成的途径，实现供应链上信息共享， 而且e x t r a n e t 使供应链管理摆脱地域限制，参与全球合作和竞争。提高供应链管 理的效率和效益依赖于信息技术的有力支持，信息技术使供应链管理和协调成为 可能。h a ul e e ( 1 9 9 2 ) 等人指出高质量、实时的双向的涉及需求和供应的信息是企 业实施供应链管理的基础。a n d r ev i n e l l i ( 1 9 9 6 ) 和c i p r i a n of o r z a ( 1 9 9 7 ) 贝, i j 在其提 出的快速反应( q r ，q u i c kr e s p o n d i n g ) 策略中强调了i t 的重要作用【4 2 1 。目前，在 供应链管理中应用和强调的i t 技术主要有：条形码技术、e d i 、p o s 系统、射 频技术( r f ) 、g i s g p s 等。研究的焦点主要是：电子商务与s c m ；i t 在s c m 中 的基础构造；i t 在s c m 中的执行等。 1 2 4 牛鞭效应与库存策略问题 环境的动态变化、需求的不确定性、供应链分布式结构造成信息传递的不同 步性及不确定性，特别是“牛鞭效应”的存在，造成了供应链的失调和带来运行 风险，如增加库存、降低客户服务水平、供应链实体间的道德风险等；另外，供 应链是由许多企业实体构成的复杂网络结构，各构成实体在供应链中是一种伙伴 关系或者战略联盟关系，通过各企业实体间的合作来达成s c 整体的经营目标， 但各实体又是独立的自主体，有其自身的经营目标，如何有效解决企业实体自身 目标与供应链整体目标的冲突，是供应链有效运行所必须解决的问题。供应链柔 第一章绪论 性及快速响应能力成为影响企业生存和发展的重要因素。然而，顾客服务水平与 库存成本始终是一对矛盾，如何以尽可能低的成本，快速地向顾客提供适当的产 品和服务是供应链管理的一个重要目标，而达到这一目标的关键是供应链业务活 动的集成与协调。这也已经成为供应链管理的一个核心问题，对解决此问题现在 比较一致的观点是建立s c m 系统的有效协调机制和结构，使各企业实体间达到 “无缝”连接，是解决上述问题的关键。 。牛鞭效应是供应链管理失调和失效的最主要的影响因素，分析牛鞭效应产生 的原因，降低或消除牛鞭效应是供应链有效运行的保证，所以，自2 0 世纪6 0 年代以来，它一直是s c m 研究的一个重要内容。f o r r e s t e r ( 1 9 6 1 ) 发现需求放大现 象，列出了它产生的原因：需求不透明、信息扰动和经常性库存修订【4 3 】；基于 在工业界长期从事生产计划和控制的经验，b u r b i d g e ( 19 8 3 ) 提出了“5 个避免破 产的黄金法则”，详细地讨论了需求的放大现象以及解决方法j ；s t e r m a n ( 1 9 9 5 ) 通过著名的啤酒游戏建立了理解牛鞭效应的一个有用的教学工具认为产生这种 不良绩效的原因在于参与者没有认识到系统是一个彼此联系的整体，因而不能合 理地估计系统中存在着时间延迟的复杂信息反馈【4 5 】；l e ee ta 1 ( 1 9 9 7 ) 等提出牛鞭 效应的概念，并描述了它产生的原因：需求预测更新、批量订货、价格波动和短 缺博弈【4 6 j4 7 】；在此之后，c a c h o n 和l a r i v i e r e 进一步研究了短缺博弈问趔4 8 ，4 9 】； k e l l e 和m i l n e 进一步研究了订单批量问题1 5 0 j ；r i d d a l l s ( 2 0 0 0 ) 论述了需求放大的 原因：交付期延迟、信息质量、低能力需求预测和产品生命周期缩短【5 1 ； s h a p i r o ( 2 0 0 1 ) 阐述了精确信息共享能够降低牛鞭效应【52 | 。国内学术界关于牛鞭效 应也在l e ee ta 1 等的基础上作了大量的补充、拓展和实证工作。 对应着牛鞭效应是库存策略的研究，也是供应链与制造网络研究的一个重要 问题，这个领域的文献相当丰富。库存成因分为两种：一种是合理生产运作造成 的；另一种是由于供应链上的不确定性因素造成的。第一种库存是合理的，如果 没有这部分库存作为缓冲，生产过程可能会因为部分环节的中断而导致全盘崩 溃，最终增加经营风险。第二种库存是不合理的，应当被消除，这在降低成本的 同时消除由需求和供给的不确定造成的经营风险。为了有效解决库存问题，人们 提出了许多库存决策模型，主要有：经济订货量模型( e o q ) ，根据库存成本、订 货成本和需求成本来决定最优订货频率和订货批量【5 3 】；( s ，s ) 模型，当库存水平 降至s 时，订货使库存水平达到s 1 5 4 l ；( r ，s ) 模型，以周期r 检查库存，当库存 水平低于s 时，订货使库存水平达到s ；( z ，z ) 模型，库存水平限制在( z ，z ) 区 间，该模型需要供需方信息共享和协调 5 5 】；( s ，q ) 模型，当库存水平低于s 时， 订货批量为q ；多级库存控制模型1 5 6 , 5 7 ，该模型是在保证一定订单执行率的条件 下，确定最佳订货批量和临界订货点，使供应链上总的库存费用最低；随机库存 第一章绪论 控制模型，提出了一种在需求不确定状态下多周期动态网状模型5 8 1 。传统的库 存技术偏重企业内部生产系统，其贡献有限，更多的库存是由于需求和供给不确 定造成的，供应链管理能很好地从企业合作角度消除整条供应链上的多余库存。 目前供应链库存技术主要有面向供应链库存管理设计、供应商管理库存( v m i ) 等；研究的热点是多层库存问题【5 9 】。 1 2 5 制造网络质量控制问题研究 从企业自身的角度看，质量体现为一系列的特性指标满足顾客要求的程度， 质量控制就是对影响质量的相关环节的控制。从供应链角度来描述质量和分析质 量控制问题 6 0 l 主要体现在，企业在选择供应商时，质量是考虑的关键指标之一 6 1 1 。学者b a l a c h a n d r a n 定义了供应链管理中质量、保证和管理会计的含义1 6 2 】。 学者p e r s s o nf 从供应链最终产品合格率的角度描述了供应链综合质量的概念， 并把它作为一个重要指标来评价供应链运作绩效，分析了质量与成本、提前期和 供应链结构之间的关系。结果表明，供应链结构的简化( 如长度缩短) 可以缩短提 前期，迅速检验出质量缺陷，显著提高供应链的综合质量水平1 6 3 1 。t r e n t 等人认 为全面质量管理( t q m ，t o t a lq u a l i t ym a n a g e m e n t ) 的各项原则构成了迄今为止 最健全的组织规则集，将其运用于制造网络管理，将发挥出更大的潜力m 1 。t r e n t 基于戴明、克劳斯比和朱兰等人的工作总结了八项t q m 原则，并吸取了各个工 业领域的研究和经验，针对每一条原则列出一系列可供选择的活动集。英国 b r i g h t o n 大学c e n t r i m 中心与b a t h 大学合作，在1 9 9 5 年完成了“供应链全面 质量管理( t o t a lq u a l i t ym a n a g e m e n ti nt h es u p p l yc h a i n ) ”的研究项目1 6 5 1 。该项目从 购买方和供应商双方的角度确定制造网络实施t q m 的最优实践模型。同时也有 很多学者展开了制造网络质量控制模型研究，h i c h i g e n 大学的s a i t o u 6 6 1 建立了动 态重组质量控制单元和仿真模型。s h a t z 1 67 j 使用了分布式人工智能多代理技术建 立可重构系统的模型，把问题求解和不确定因素的影响从一个大的集中控制的系 统转移到分布式自治的单元中。德国汉堡大学h e r m a n nd em e e r 6 8 】，扩展了广义 随机p e t r i 网，文中对受控随机p e t r i 网所做的研究工作中可以根据外界环境的变 化或者内部运行状况的影响对建模系统施加干预。我国上海交通大学的江志斌 【6 引，清华大学【7 0 】范玉顺、吴澄也在相关领域开展了研究。 1 3 制造网络相关研究的发展趋势与实践背景 1 3 1 制造网络研究发展趋势分析 通过以上研究，目前对制造网络管理的发展趋势可以归纳为以下几个方向。 第一章绪论 1 网络质量过程的系统化、集成化管理 在制造网络环境下，产品的生产、销售、售后服务需要由制造网络成员企业 共同完成，产品质量客观上是由制造网络全体成员共同保证和实现的。产品质量 的形成和实现过程上分布在整个制造网络范围内。具体地说，产品制造质量是由 主机装配企业、零部件供应商和原材料供应商保证的；运输和销售过程中的质量 分别是由运输服务提供者、分销商、零售商保证的；而售后服务质量是由售后服 务提供者保证的。因此，制造网络环境下的产品质量保证功能是分布在整个制造 网络范围内的。质量管理、质量控制、质量保证的概念己经扩大到企业间。同时 由于各成员企业技术规范、组织结构、管理方式以及文化的不同，保证各成员企 业负责的质量过程在时序和逻辑上的衔接成为一个非常重要的问题。对企业间的 过程接口、信息接口和协调机制都提出了要求。需要工作流管理系统的支持，以 实现复杂的过程网络管理的自动化。 2 跨企业的协同与合作p l j 制造网络管理组织边界已经打破企业的局限，逐渐呈现出动态性和模糊性。 在制造网络中，合作企业组成系统环境，协同管理就是要通过运用协同管理的思 想对该系统中各子系统从时间、空间上进行功能结构重组，产生一种具有竞争一 合作一协调，对市场需求的快速响应能力的协同管理。在这种模式下，协同的内 容、技术、手段与方法都应成为重要的制造网络管理研究的课题。 3 面向过程的质量管理与控制 传统的质量管理理论和方法往往侧重结果，希望在终端处控制质量。随着时 代的进步，人们开始将目光从注重结果转向更多地注视过程，这就是所谓的过程 管理。它把一切工作都看成是一个过程，一切管理活动都是通过过程来实现的， 重视全过程的质量观有利于使每一个过程都实现增值转换。 4 应用复杂性及复杂系统理论分析和研究供应链管理 供应链是从供应商的供应商到客户的客户，供应链管理研究现状及展望甚至 包含竞争对手在内的复杂网络，是一个开放的、边界模糊、动态的、涌现性、共 同演化性、自组织、自适应的复杂自适应系统。传统控制方法和解决一般大系统 的近似方法已经不能够有效的解决供应链这个复杂大系统的问题了。复杂性科学 被誉为“2 l 世纪的科学”，已经成为各学科的一个研究的热点，供应链作为c a s 已经被学术界所认可，但基于复杂性理论的供应链管理研究的文献还不多见。目 前，对供应链的研究分析主要是将供应链简化为供应商一制造商一分销商一零售 商等简单的链状拓扑结构。应用复杂性理论来研究和优化供应链是供应链管理未 来研究的必然趋势； 第一章绪论 1 3 2 潍柴动力制造网络发展问题分析 潍柴动力是国家内燃机研发、制造、销售重点骨干企业，其产品广泛应用于 重型汽车、大客车、工程机械、船用、发电等大功率动力配套市场，在重型汽车 和工程机械配套市场占据领先主导地位。2 0 0 4 年实现销售收入1 0 0 1 9 亿元、出 口创汇4 5 2 7 万美元，企业各项主要经济指标连续四年实现翻番增长。在近年来 一系列企业重组和并购之后，潍柴动力目前已成为年销售收入近3 0 0 亿元，资产 规模超过1 0 0 亿元的企业集团，在快速发展中潍柴制造网络的共性问题主要表现 在： 1 制造网络中各节点企业对制造网络的整体运行状态把握不足，无法透视整 个制造网络的全貌，因而无法衡量自己对整个制造网络的贡献程度。 2 制造网络中的各节点企业分散管理，缺乏对各项物流业务的统一组织与协 调，因而造成网络中部分物流环节缺乏有机衔接，管理标准与规范亦不统一。 3 制造网络中的各节点企业缺乏统一的协调管理，造成了整个制造网络中的 库存积压，产生管理中所谓的“双重边际化效应”，降低了库存周转率，占压了 大量的库存资金。 4 制造网络中的各节点企业彼此之间的信息不对称，使得制造网络中产生需 求的逐级放大现象，导致“牛鞭效应”的产生。上游企业无法准确的预测下游企 业的需求量，给上游企业安排自身的生产带来了不必要的困难。 5 各节点企业间的信息交互手段陈旧，导致诸如物流成本、采购管理费用等 诸多制造网络费用的增加。 同时，潍柴动力制造网络还拥有自己的特点，具有动态阶段性特征，以2 0 0 5 年的潍柴动力股份有限公司为例，在激烈的市场竞争环境下，其所在的制造网络 ( 结构如图1 2 所示) 存在的问题可概括为以下几个方面： 1 缺乏统一的物流组织与协调，多组织划分造成物流网络管理繁琐，物流 环节缺乏有机衔接，管理标准与规范不统一。 2 企业外部原材料运输及销售运输等均由供方和客户负责，方式多样，因 而造成对物流追踪与成本控制的困难，且未能充分发挥外部物流资源的效益。 3 在三地( 潍柴、杭发、川柴) w d 6 1 5 主机物流中，由于客户对潍柴厂的 产品认可度高，因此集团将川柴、杭发两厂生产的大部分产品统一运回潍柴厂， 重新打标后再销往全国各地，造成物流资源较大浪费，交货周期亦较长。 4 v m i 库存管理仅限于局部物流与部分配件的v m i 管理，尚未覆盖中速机 及部分大宗原材料。 5 在生产物流中亦存在若干问题有待解