在按定单制造的领域中的供应链管理.doc

在按定单制造的领域中的供应链管理 DAN BRIDLEMAN & JEFF HERRMANN从按库存制造到按定单制造的转变对生产计划和调度计划有着 重大意义。 供应链管理的一个调度驱动方法能为按定单制造环境中的 制造商提供战术及策略上的效益。背景:二年前采用三种方法在 CASE 公司实施了一个再设计项目:减少 了对用户的反应时间, 缩减了成品的库存, 并且将供应链 SCM 系统完 全集成到所有操作中去。大规模定制的趋势正愈演愈烈。 越来越多的市场需耍那些为单个用户 定单的特殊要求而配臵的产品。 对许多制造商而言, 其组合中的基本 产品和选项的数目剧增。 许多生产经理发现, 他们必须为生产上百万 不同的产品配臵做准备。同时, 用户期望在完成其定单方面有更强的反应能力。由于长期 的引导,用户一直习惯于按库存制造的产品能快速地获得仓库交货。 日本汽车生产商的“三天汽车”的目标不再是幻想,而是能在我们这 一生中实现的现实目标。并非每一个市场都已完全转向按定单制造或配臵的高度定制的 产品。但制造商正迅速向这一方向调整,这一趋势是明显的。 先进 制造研究 ;近来报道,其调查的公司中有 73%是根据实际定单而不 是预定义的计划来安排生产。不可避兔的结果是:制造商正在改变其制造产品的方式。 与过去 相比, 同种产品的长期生产运作已不再那么普遍了。 令日工厂的生产 运作更有可能包括许多独特的模型,尺寸,配臵,颜色和选择组合。 并且每一成品可能会有不同的工作内容, 加工或装配规范。 材料要求,装运限制和规定的交货期。 这对于整个供应链的计划, 调度和管理有 显著的影响。按定单制造的影响在一个传统的按库存生产的供应链中, 制造过程在接到用户定单前就 已完成。 用户定单由成品库存来供应, 而成品库存是通过一计划过程 生咸的生产定单来提供的。 该供应链的计划驱动的, 推式方针产生了 一套相对直接的管理过程和支持系统。 但是它对于特定的配臵要求或 市场需求中的突然变化的反应能力不是很强。在一个按定单制造的供应链的中, 制造周期开始于接到用户定单 之后。 这给了制造商更大的灵活性, 以各种各样的产品和特别配臵的 选项来满足用户。然而,该供应链的用户驱动的, 拉式方针与制造商 预先计划的生产力, 原料和其它资源的要求相矛盾。 这导致了比在按 库存生产的情况中更为复杂的管理过程和系统, 要求在管理过程以及 支持它的计算机系统和工具两方面有所改变。 以下是对管理按定单制 造的供应链中的一些主耍不同点的具体考察。 (按库存生产一在该 环境中, 生产调度主要是一个战略上的作法, 其目标是要从生产设施 中挤出最大的效率。 与计划相比,调度的重要性有所提高按库存生产的制造商在很大程度上依靠拥有适合的存货以满足用户 需要。如果不能立即从库存中供货, 就可能失去一份用户定单, 所以 制造商的主要关注点在于预计需求(预测 ,计划满足该需求(制造 计划 ,以及管理分销网络,以便在适当的时间将适当的产品放在适 当的地方(后勤学,分配资源计划 。在该环境中,生产调度主要是一个战略上的作法, 其目标是从生产设施中挤出最大的效率。 只要主 导模型是拉库存生产的。不论我们谈及的是超市货架上存放的面中 级,还是工业制造商的重型机器,这一点都会是正确无误的。如果有 一个压倒一切的供应链优化问题, 它就在于优化库存安排, 最大限度 地使货架储备与需求相匹配。另一方面, 在按定单制造中,重点是放在定单执行上。由于每一 成品都是根据特别配臵用户定单来生产的, 用户对以接受定单到交货 的整个周期能够全面地观察; 制造商的主要目标必定是尽可能迅速且 高效的执行这一过程。 尽管预测需求和建立高效的分配后勤管理仍然 是重要的, 但主要影响在于确保材料, 人力和机器生产力在适当的时 间集中于车间,以适当的配臵生产用户的特殊定单。在这种情况下, 生产调度计划成为工厂服务于用户以及有效竞争能力的关键决定因 素。这样, 由于其独有的特征, 按定单制造更趋向于调度驱动的活动, 而不是计划驱动的活动。计划系统倾向于处理集合体一集合需求, 预测产品组, 集合生产力, 标定的选项纲要一其结果就是不能给出 有关特定定单和单个配臵的具体信息。 按定单制造要求能对工厂在可 预测的时间内由特定的零件生产出特定的定单要求的产品的能力进 行观察与控制。 这导致了带有优化的, 基于约束的生产调度的供应链 的一个调度驱动观点作为供应链的管理核心。 预测, 后勤管理和原料 管理并没有消失, 但在一个调度驱动的供应链中, 这些功能由调度过 程来驱动,调度成为管理操作的主要重点。优秀的,可执行调度的需求如果生产调度成为驱动整个供应链和满足用户期望的重点, 那它 最好是个优秀的调度 c 不章的是, 供应链管理系统的传统模型有一个 众所周知的缺陷。大部分现有 MRP 系统(包括 MRPll没有将足够的 生产能力。后勤管理, 或其它生产约束考虑进去, 以便精确地模拟哪 一个特定定单, 工厂实际能在特定时间中完成。 在按库存生产的企业 中, 这一对生产调度精确性控制的缺乏通常被认为是可接受的, 因为 库存水平和装运量足够缓解这一精确性的不足。 然而, 在按定单制造 的企业中,这是一个严重得多的问题,因为(A 用户完全能看得见 延迟的装运, (B 在一个调度驱动的供应链中, 对于紧密安排的调度 的扰乱会造成一个波动的后果,会把一切都搞错。要的是优化的调度,而不是可行的调度政治在传统的 VRP 结构仲 MRPID中加入更多的综合能力模型和 能力计划, 这些计算方法通常只能找出可行的生产调度计划, 而不是 优化的调度计划。 这对于按定草制造的环境仍是不够的。 如果产品之 间货源要求的高度变化性没有平衡好, 在按定单制造的工厂中生产的 产品配臵的多样性就能够导致严重的效率问题。 我们已经见到一些工 厂在一个工作单元或一条装配线上连续生产的产品之间, 在劳动力和 /或原材料方面有高达 400%的多变性。由于这样一个数量级的多变 性, 实现工厂的高效操作以及上游的供应商和下游的后勤管理实现可 靠的协作的关键在于优化总的生产调度计划。需要模拟各个约束之间的明显区别由于生产的产品的多变性, 按定单制造对于产生一个良好调度计 划所需的各种约束条件有更多的要求。 大多数生产调度人员都熟悉机器生产力约束,结构约束,排序约束(例如,不要将模型 Q 与是有选 项 S 的模型 8一一前一后地送入生产线中 等等。 然而, 按定单制造 的工厂考虑了更为广泛的一些约束而获利,这些约束包括: 个供应商约束和成本替换损益 工作量平衡一机器与劳动力约束 营销目标一财务及市场驱动有限仅 用户优先权 用户约定日期 装运及后勤管理约束传统的供应链管理系统在调度或计划生产中还没有考虑到如此 广泛的约束。 但在一个按定单制造的环境中, 为了达到可能的最佳生 产调度,需要同时考虑所有这些约束以及更多的约束。计划/调度层面上的缩减国为在按定单制造中强调的是用户定单的快速周转, 计划和调度 两个层次都趋向于比在按库存生产运作中更短些。 这对于供应链管理 施加了甚至更多的压力,因为在一个较短的计划层上,在试图建立, 平衡,或调整计划或进度时,给调度以更小的余地。生产故障和调度计划变化的更大影响按定单制造的供应链对生产异常和突发的调度计划变化更为敏 感 c 世界上很少有这样的工厂,其在旱上 7,王发布一项调度,在早 上 10点该调度的是完美的,然后突然发生机器中断,零件缺失,定 单取消, 优先定单插入等突发事件。 然而, 在一个接定单制造的工厂 中, 这些扰乱的影响则更为严重, 因为调度中的每一个产品都有其独特的配置， 可能不能与当日的生产调度计划中的任何其它产品相互替 换 c 由于生产调度计划己经经过仔细地构建， 以便平衡和互锁所有相 关的约束，对调度的任何改变都导致大量的低效性的潜在可能。 生产支线与单元工厂协调的更大重要性 作为强调快速周期时间和调度计划对约束的严格优化的结果，在 按定单制造的工厂中的每一个用户定单都将生产一系列事件， 贯穿从 主生产或由主生产线驱动的提供局部组装的任何生产支线中。例如， 一家拖拉机工厂的最终配置序列可能会用于驱动一个挡泥板生产支 线或一个供应商的传动器工厂的装配序列。 由于每一个局部装配生产 线操作也是由用户定单驱动的（且是由唯一的用户定单来识别的） ， 通常就很少有缓冲库存。这就意味着，对调度计划的任何改变不仅影 响基本生产设施（主生产线） ，也影响支线上的生产调度。 在工厂层上更多的用户可视性和联络 在按库存生产中，库存使得工厂从用户处得到缓解。然而，在按 定单制造的工厂中，每一生产的成品都与一特殊用户定单相连，在该 定单生产中的每一个变化都需要通知用户。反之。由用户提出的改变 也要求与工厂相互协调 （例如， “修改该定单的配置是否太晚了？”。 ） 因此， 前方经销协调与工厂人员必须有能力直接处理用户提出的情况 和问题。这一点或者是制造商加强其在市场上的策略定位的重大机 会，或者是一个潜在的灾难。 CASE 公司的应用结果 我们已经看到一些原因， 为什么按定单制造生产环境比按库存生 产环境更显著地将突出的重点放在供应链上。然而，成功地实施按定 单制造策略能为今天的制造商们产生出巨大的竞争效益。 使用正确的 工具和系统，一个管理良好的按定单制造的供应链能获得快速的、戏 剧性的回报。 CASE 公司是一家有 54 亿美元资产的，工农业用的重型设备的生 产商和分销商，总部设在 Racine，Wis。在过去的两年中，CASE 已经 开始一项彻底的再设计创新，目标是要提高其对用户的反应能力，减 少成品库存的利于按定单制造的运作， 并要实质性地改进公司的供应 链管理系统，以支持新的政策。为使这些改变更加便利，CASE 通过 一个集成的方法来进行供应链的管理。CASE 重新设计了其核。C 企业 过程，对其现有的 ERI。系统作了改进，并为优化的定单驱动生产调 度部门安装了新的计算机系统。 在用拉式策略代替现有的推式制造策略中， 关键的一步是引入新 的供应政策的概念， 其保证在一个规定的时间框架中完成的用户定单 的交货。 例如， 当一个在北美的用户下定单定购一台大型拖拉机， CASE 现在在所声明的服务目标范围内认可一个交货日期。 这个承诺将涉及 整个供应链，包括 CASE 所有的供应商，零部件工厂和后 勤合伙人。在所限定的周期时间内执行该定单。 （按定单制造一在该 生产环境下， 生产调度成为工厂服务满足于用户和有效竟争能力的关 键决定因素。 ） 为了生成能够满足新的服务目权的优化的生产调度计划，CASE 从仅于 Ca。bicdge，Mass 的 opti。ax 系统公司处选择了 optiflex。 opt i flex 是一个计划与调度系统，其在面对复杂的供应链约束时， 采用遗传学算法从收到的定单混和集合中生成优化的生产调度计划。 CASE 于 1996 年 4 月在其 Racine 拖拉机厂中安装了第一个 optiflex 调度计划系统。该系统运行于微软 Windoos NT 工作站上， 生成一个覆盖整个接定单制造的时间区间的调度计划。 它平衡了用户 定单与装配中出现的各种约束， 包括工作内容， 模型排序， 设备能力， 负我优化和营销优先权。该 optiflex 系统也考虑后勤问题，如，集 装箱船何时离开各个港口， 以及它需要多长时间能将拖拉机从工厂运 抵这些港口等。 在安装后的两个月内， 该工厂已经将其满足承诺交货期的能力提 高到以比的可重住的记录水平。几个月之后，工厂大于 99 的时间 保证了交货期。现在，调度计划是如此地可靠，以至于 C 人 M 甚至邀 请用户到工厂观看其正在生产的单元。 CASE 的一次通过产出量（IirstPass Yield 在其离开装配线 子准备装运数量的百分比）也明显增加了，因为优化的调度帮助消除 了零件的短缺。调度计划系统现在是通过由电子数据交换（EDI）传 送给供应商的是供应商交货进度计划，而不是下达来自 MRP 系统 的物料需求计划。 该系统能按供应商所希望的那样详细地制定一个装 运调度计划一提出每日、甚至是每小时的要求。由于调度系统可靠性 己显著提高。而且该调度系统是稳定的，CASE 能够与其供应商更为 密切地合作，良好地协调库存与装运，帮助供应商内部优化并降低其 成本： 用户调度工厂 一个定单驱动的供应链管理系统的实施在按定单制造环境中能 产生巨大影响。 单个定单在按逐个交易的情况下逐渐增强的调度功能 甚至更加有力 c 在一个按定单制造的环境中， 这将允许工厂在满足用 户需求时接近其资源的最佳利用。 对可签合同量（ATP）的概念己不再是新的了，但是过去的 ATP 系统运过将每个接到的定单与预定的生产计划所剩下的未分配的部 分产量相匹配回答了这一问题， “工厂何时能完成该定单？”较新的 技术正在实现可能的更强有力的承诺（CTP ）定单的接受功能，对每 个接到的定单都根据工厂能力一机器，原料、劳动力、后勤的整套约 束来检验它的优化的承诺的可行性， 以便计算出工厂能满足客户的承 诺交货期。在一个 CIP 系统中，用户、销售代表，或销售商通常能 在几秒钟内输入一个定单，检验其配置的精确性，询问工厂所要求的 或可获得的最佳交货期， 然后确认在实际生产调度计划中所保留的位 置。 CTP 是对传统的 ATP 的惊