再制造质量分级的价值yewen.doc

弗格森, Guide ,Koca and Souza:再制造质量分级的价值生产与运作管理, 300 - 314页2009年生产和运营管理社会再制造质量分级的价值马克弗格森美国乔治亚州亚特兰大佐治亚理工学院管理学院, 30332,V. Daniel Guide, Jr美国宾夕法尼亚宾夕法尼亚州立大学商学院、大学公园, 16802Eylem Koca, Gilvan C. Souza美国马里兰州马里兰大学史密斯商学院、学院公园罗伯特,20742,摘要：在这篇文章中,我们考虑一个再制造生产计划不同质量水平的战略回报问题。再制造成本随着质量水平的下降而增加,任何未使用的回报可能会挽救一个值增加的质量水平。决策变量包括金额再制造每个时期每个返回质量水平和库存的数量在未来时间返还于非再制造和再制造成品。我们的模型是建立在美国必能宝邮件系统收集的数据中公布的再制造业务。我们得到一般情况下一些分析属性的最优解,并提供一个简单而集富的启发式计算最优解的确定性的回报和需求。温和的假设之下,我们发现该公司改制的确切需求总是在每一个时期。我们也研究名义上的铸钢件价值规划生产系统。基于通用工业参数,我们通过分析数值研究中,了解到该公司利润的增加规律与每个质量维护单独的库存级别相关。结果表明,分级系统在大范围内平均增加再制造行业常见的参数值4%的利润。我们也数值探索的情况下有能力约束和发现的平均改进的分级体系仍然在4%左右。关键词: 再制造、生产计划、质量分级历史:2007年8月收到,2008年7月被Luk van Wassenhove接受;后1修订。一、 介绍更多的公司通过租赁而非贷款购买生产设备。2005年的生产性资产7910亿美元的业务花了2130亿美元或27%被美国企业通过收购租赁。2006年,预计租赁体积据估计为2290亿美元。越来越多的公司租赁产品转向从再制造恢复常重要的价值剩余的产品从租赁回来。在2005年卡特彼勒再制造销售报告的10亿年的美元和经理预计增长率超过每年的百分之十五。,包括施乐公司,通用电气、IBM和Pitney Bowes(P-B)的许多其他公司使用租赁和再制造系统开发从租赁潜在利润返回的物品。不管再制造的范围和潜力,在那里很少发表研究提供明确理想的政策，经采用正式的2000年的生产计划系统(指南)。我们的经验与众多经理再制造操作表明,缺乏正式的系统将失去利润,或者更糟的是,无利可图。再制造必须管理大量的产品恢复活动,包括产品回收收购、逆向物流、产品配置,再制造操作,再处置(Guideand Van Wassenhove 2001).产品采购管理活动需要控制非偶然时机且控制返回的数量和质量产品。例如,租赁大大减少了不确定性的时机和数量的产品的回报。租赁也可以减少不确定性返回一个特定产品的质量,公司可以跟踪产品的维护记录。然而,在所有返回单位,仍然存在着很大的差别,因为不同的质量类型的产品客户有不同的用法已经比其他人更广泛使用。低质量的恢复项目,更昂贵再制造。因此,再制造公司必须选择一个最赚钱的确定性返回产品。我们的战术生产计划解决可回收再制造公司产品不同质量水平的这一问题。具体地说,我们调查的影响质量分级系统返回分类的地方成一个有限数量的质量等级。我们得到一般情况生产的最优属性规划的质量水平产品的回报,回报的不确定性,在对再制造的需求和不确定性产品。然后,我们提供一个最佳的政策情况下(如有确定的回报租赁)和已知的需求率。我们首先描述一个特定行业场景,激励其次,更多的是限制与模型。1.1 模型的动机和概述在本文中,我们考虑一个通用的再制造规划问题,基于我们的交互在再制造公司经理。模型是通用的,因为它是适用于大范围原始设备制造商租赁和改制,现实的,因为我们的假设用数据和参数被禁足由管理人员提供P-B(Krahn 2005)。P-B提供硬件、软件和服务,以方便邮件管理。在硬件方面,P-B提供邮资米、邮件系统、高速信封和文件打印机、低/中/高音量隔板、尺度和进行分拣。这些设备主要是机械,除了打印机,和我们的例子是基于机械产品P-B提供的。基于我们的经验的公司,我们相信的特点P-B代表一个提供的产品广泛的一类设备再生商(OEM和第三方)。我们现在的概述闭环供应链在图1和P-B提供简要讨论其主要流程。P-B其产品主要租赁(90%),平均租赁的长度是4年。图（1）必能宝闭环供应链租赁作为产品收购管理技术,允许P-B消除大部分的时间和不确定性数量的产品回报。产品返回从客户的网站集中返回工厂,检测,分类,和最后一个性格(如决定的。三个质量等级:废弃材料,收获部分,或适于再制造)。产品分级为“非适于再制造”订单再制造来满足一个共同的标准。顾客购买再制造设备希望P-B名牌产品,但有一个愿意支付低于新产品成本和愿意接受技术一代的最新版本市场。对再制造产品的需求稳定的和当前需求预测被视为是可靠的。P-B只有秩序和改制有足够的再制造产能,以满足客户订单,一般一个星期内。指南 (1999)报道称,50%的受访再生使用在制造订单报告,或重新组装这些公司的订购策略和很少做任何容量规划。有趣的是,销售经理在P-B相信再制造市场和新产品并不重叠,因此,代表平行市场(尽管在我们的模型论文不需要这种假设)。目前有大量的可能 (如分级类别返回产品、技术评分规则,允许微小的差别依赖于哪些部分),但是最初这些分级分类时没有考虑决定哪个单位改制下一个。质量等级分为三个水平执行在收到返回的一个单位,但有没有额外的分级执行单位分级为“适于再制造。P-B经理是意识到有不同的成本在制造-客户制造业和销售租赁单位产品特点End-of-lease返回单位再制造库存再制造单位图1在必能宝闭环供应链制作与产品不同的质量有关类,但不确定的精确值再制造所需信息和额外的努力一个单元而不是低质量更高的质量。基于改进的潜力成本证明了我们的模型,现在P-B所有返回指定单位改制到不同的质量水平和相应的措施相关单位再制造成本每个质量水平。我们的模型包含了许多的特性P-B目前面临的情况,但是仍足够通用,所以我们的结果不是限制在一个特定的公司。有一个大再制造产品的原始设备制造厂商的数量他们从租赁回来,包括卡特彼勒、IBM、惠普、施乐。据推测,越来越多数量的原始设备制造厂商必须管理自己的再制造随着越来越多的公司采用过程他们提供的销售服务的实践产品而不是出售身体好。回报可能是测试,分为有限数量的名义质量类别。例如,P-B提出了三个质量级别相应的场景好,更好,最好。再制造的成本取决于的名义质量类别更糟糕的质量,再制造的成本就越高。这是一个异构质量的直接结果传入的回报,回报较低质量更高的时间(和更多的材料)再制造。如果公司想增加在一个给定的再制造产品的数量期间,它已经“深入”到回报,意味着再制造质量较低的回报。再制造产品是相同的,因此独立质量水平的回报再制造。回报也可能挽救材料回收(回收)或回收部分恢复被用来填补备件和保修部分向量。当返回打捞材料恢复,值是独立的质量水平。然而,在部分复苏的抢救的情况下,价值增加的质量水平。基本再生商面临的权衡这是再制造成本和储存成本吗在规划周期。例如,该公司可能选择再制造大量(大于在要求)在这一时期有一个时期大量的高质量回报和持有它时间,高质量的数量回报低于需求。这个问题是不同的从传统的生产计划问题,我们将在下一节中讨论的。二 文献综述在再制造环境中(而不是常规制造业),有明显的异质性在输入(使用的产品),我们需要考虑在输入不同的质量等级,不稳定的可用性(数量)在规划地平线。在这种情况下,我们需要跟踪不同的质量等级输入库存,打捞的可能性这个库存变得过度,尤其是低质量的输入。生产计划问题的特殊结构在再制造得到认可。为综合生产计划的概述问题在再制造环境,我们参考读者通过指南(2000) Inderfurth et al。 (2004)和Inderfurth Teunter(2003)。以前的在再制造研究,解决具体问题生产计划和控制环境包括Souza et al(2002)和Golany et al(2001)。Souza et al(2002)考虑分配的问题传入的回报不同质量等级的工作中心最大化利润,同时保持必需的服务水平测量的流。Golany et al(2001)认为,需求也可以满足生产新产品,除了再制造(即再制造和新产品是完美的替代品)。此外,Golanyet al(2001)认为一个质量等级为所有的回报,这是线性或再制造成本凹在再制造产品的数量。评论的分析模型在一个闭环供应链的研究,看到Atasu et al（2008）。在与上述研究,我们假设新和再制造的产品是不完美的再制造产品的替代品(需要一个单独的库存和生产计划),并有多种质量类别的回报。Teunter和Vlachos(2002)研究混合再制造和制造系统和显示当需求率大于利率回归,在那里不需要处理(废)选项。然而,我们注意在P-B,大部分返回的产品需求率低得多回来了吗？事实上,我们发现,由于各种各样的原因,他们的原始设备制造厂商提供改制版本产品一般有返回率更大比需求率。主要动力之一现象是公司,比如P-B,租赁的大部分的产品必须带他们在租期结束时。排序和分级产品的潜在价值返回到名义质量类已经被探索通过指南和Van Wassenhove(2001)等。 (2003)Aras et al (2004),Galbreth和布莱克本(2006)和Zikopoulos Tagaras(2008)。关注的焦点论文的指导和Van Wassenhove(2001)和指导et al(2003)最佳收购一个产品的价格,给定一组潜在的销售价格。Galbreth和布莱克本(2006)考虑改制的情况下获得未分类的产品从一个代理,需要确定有多少项目收购和如何选择排序。在这里的场景建模,收购价格没有因为所有产品必须返回角色OEM的租赁。Zikopoulos和Tagaras (2008)考虑排序过程精度有限把物品一样好(再制造)或坏(非再制造),并确定条件是最佳设置在拆卸前,以避免排序过程导致拆卸不好的单位成本。相比之下,我们的排序和分级过程产生项目不同的(多个)质量等级,每个不同的再制造成本和残值。最密切相关的研究工作Aras et al (2004),成本的有效性以品质为基础的分类产品返回探索混合再制造和生产环境。他们发现一个质量优先分类方案中,有两类(高质量和低),导致在节省大量成本质量是一个很大的区别这两个类,减少两类,质量以及回报加息。信息不是质量决定哪些个人回到改制时使用或处理。他们的模型允许如果股份的位置用于处理返回质量类已经满了。相比之下,我们的模型再制造之间不是假设完美的替代和新产品,我们允许生产再制造设施,我们明确地考虑在决定返回产品质量信息再制造或处理。三 模型3.1 一般模型规范和配方我们考虑一个模糊设置返回的质量。较正式,代表每个返回的质量实数,q属于0,1;q=0在哪里废,q=1是最高质量的回报。我们设想该公司不知道的每个质量提前返回,但知道概率分布在0,1的品质的所有项目。我们让这个发行版时间变量,表示其累积分布函数在时间t英尺Ft(q)和它的概率密度由英国金融时报ft(q)的函数。此外,表示返回的数量在每一个时期的Rt,一个随机变量。现在,假设该公司表示将返回他们的质量水平,问,如下:返回q属于0,q0)贴上废材料的复苏,项目与q属于q0 q1)贴上废弃部分收获,那些q属于(q1,1)标记再制造。范围(q1,1)是进一步划分成I片,q1,q2),q2,q3)(qi,1),以进行分类 (在制造性)返回到质量等级i=1,I。分别。一致性,0 =q0=q1qI=qI+1=1。进一步假设有以下时间段-正面价值的可积的函数在 q1,1公司:(a)单位的单调递减函数再制造成本:c(q)。 (b)单位持有成本的非衰减函数每单位时间:h(q)。 (c)截函数单元打捞值:s(q)。然后,对于一个项目的质量等级i51,。,我预计周期t单元再制造成本给出的 而预期持有成本,和预期的救助值坐周期t计算相似。为了完整性,我们假设残值再制造的产品是sr=s(1)。最后,数量质量等级的回报i是 对再制造产品的需求时间是一个随机变量Dt,从而可以去未满足的。没有普遍性, 0=r 1 =V(I)-V(1),V(x)最优目标函数值的公司的利润如果她用x质量等级最大化问题。我们注意到 是真正绝对的上界分级的价值,因为我们不结合额外的费用(如果有的话)的操作评分系统。几家公司已经报道的使用廉价的设备嵌入到他们的产品允许快速,廉价的产品分级。Klausner et al。(1998)de 工作探讨了发展这样的技术在博世。使用我们的模型公司可以很容易地计算分级的绝对值对潜在的成本和比较此值确定分级的政策的吸引力。在下一节中,我们定义了作为通过使用价值归纳为增加利润我质量等级相对于评分系统情况下,公司不使用一个评分系统。四数值研究4.1.价值排序返回到不同的质量类别在本节中,我们评估,通过大规模的数值研究中,一个评分系统,分离的价值产品到不同的名义质量类别。表1 需求数据进行数值研究参数值的数值研究很大程度上来自P-B提供的数据,尽管我们伪装的实际大小正常化的成本pr5的再制造产品的销售价格100美元,和其他表达量,如救助价值观和持有成本,这个价格的一小部分。规划周期是1年,T=12。正如我们讨论下面,我们数值研究还包含参数大范围的合理值场景(即。P -所面临的,不仅环境B),这样我们的见解可概括的。在这里我们假定确定性需求和回报。我们考虑三个需求模式,如表1所示,对应于三个不同的需求在P-B产品。我们伪装的实际规模每种类型的需求数量,这样加起来每年4200辆。1型最低的需求inter-period可变性和3型的需求最高inter-period可变性。需求的变化1型是均匀分布在整个规划周期,需求2型2个月明显高于平均水平的需求。最后, 3型的需求不断在第一次7个月,但增加到这个水平的两倍规划周期的最后4个月。在P-B收集的数据,和其他公司(包括博世、思科和IBM),表明的数量返回在任何给定的时间(通常)高于平均水平对再制造的需求产品,除了在产品的的开始生命周期。因此,我们认为总再制造回报,所有质量类别,为20%,40%、60%和80%,高于平均需求时期,这对应于420年、490年、560年和630年的每个时期分别回报。图2曲线c(q)与a0=60， a1=25我们考虑再制造成本曲线c(q)= a1和b参数。的参数a0可以被认为是再制造最糟糕的质量成本回报的比例再制造产品的价格,我们的研究中,我们考虑a0属于50,60、70、80 。同样,a1是最好的质量的再制造成本回来,我们使用a1属于5,15,25,35。这些成本值与观察到的工业值;例子中,再制造成本非常好的质量回报为五个不同的范围在20%至28%之间在P-B产品。参数显示的形状曲线;我们认为b属于0.5,1.0,1.5, 2.0,导致曲线如图2所示,范围从凹凸。综合起来,值a0、a1和b产生64不同的成本曲线覆盖范围广泛的再制造成本曲线。在我们的设置中,在制造回报超过需求在这种情况下,再制造产品;在制造返回包括残值它的值在可重用的部件和材料。回报较低的质量需要更多的部分被替换或修复;这意味着一个更高再制造成本和较低的残值。我们因此将残值设置为0 =O0。也就是说,至少有一项是作为再制造。这个项目将被用来满足需求或打捞后,第一种情况不能说另一个可行的解决方案,拥有以来最佳项目是和再制造在减少了成本积极的假设(A3)。再制造,保持打捞后不能最优的项目作为另一个可行的解决方案中搜救,假设成 。至少有一项,质量,要么是打捞或者使用后失踪的需求。因为假设(A1),这是不可能的事情有利可图的销售损失。在积压的情况下,相同的假设排除打捞的选择。如果项目举行,最投机取巧的情况时在打捞(t11),另一个项目,说的质量我,是再制造的便宜(从打捞并保存更少)。然而,即使在这个最好的场景中,净利润是命题1的证明。假设存在一个最优解在某些周期 有些i4j,而 。然后,至少一个年级j项改制,我至少有一个年级项是打捞或在库存在t4t改制后。第一种情况是不可能的事情由于假设(A4)最优。在第二种情况下,考虑另一个可行的解决方案,再制造项目我在t和持有项目直到改制时t j。这个新建议的解决方案减少了成本在过去的不平等是由假设(A3)。命题2的证明。假设存在一个最优的解决方案,对于一些t,vit4vjt i4j, ujt40。然后,至少有一项我是打捞,年级至少一个年级j改制项目举行之后,在t说。因此,存在另一个可行的解决方案,搜救项在t和持有j项目我untilt改制。这个解决方案提高了利润定理2的证明。表示太右侧 (12)。假设Ut4吨。然后,至少一项虽然不会再制造所需举行吗在未来,它最终将被挽救。这是一个矛盾的最优Ut,因为从假设(A2)我们知道现在打捞以后比打捞。假设现在UtoMt。至少有一项,说质量j打捞和至少一个单位的需求未满足的在未来的某个时候,在t说。在销售损失的情况下,网络的好处是在积压的情况下,最投机取巧场景是当积压了一个时期之后,在t1,通过再制造项目,说的质量j(并节约挽救)。然而,即便是这最好的情况理论3的证据是直接从定理1和2和命题1和2。定理4的证据。 考虑下面的情况。例:Ht 0在这种情况下,没有短缺当公司满负荷改制的未来。从假设(A3),我们知道再制造一个项目并持有,直到需要更昂贵的比拿着它和再制造吗在需要的时候。因此,它是最优的再制造超过最优是什么容量约束。如果 N t40,定理2,最佳持有足够的物品,以便公司吗在未来可以达到没有短缺。持有更多的比松能力不是最优的因为任何物品在当前时期不能用于再制造在未来,他们将打捞最终,通过假设(A2)比打捞的物品了。例:Ht40。当有改制的短缺物品满负荷甚至未来假设(A1)和以前的结果,这是最优的尽可能避免未满足的需求。因此，持有足够的物品,这样是最优没有能力在未来(短缺)之前,然后再制造,直到没有短缺。当然,再制造数量限制的可用库存和当前的能力。一次再次,库存许可证,该公司将持有足够的项目覆盖剩下未来短缺,但没有比可用于再制造即将到来的时间引用阿拉斯河,N。、t . 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