某公司汽车相关新产品扩散模型及库存优化论文(PDF 59页).pdf

申请上海交通大学工程硕士学位论文 3M 公司汽车相关新产品扩散模型 及库存优化 3M AUTOMOBILE NEW PRODUCTS DIFFUSION MODEL AND INVENTORY OPTIMIZATION 学 校 上海交通大学 学 院 机械与动力工程学院 专 业 物流工程 作 者 朱 莹 交大导师 江志斌 教授 企业导师 陈黎 经理 学 号 1060252003 上海交通大学机械与动力工程学院 2009 年 5 月 摘 要 3M 公司汽车相关新产品扩散模型及库存优化 摘 要 为了满足中国汽车市场快速增长带来的巨大市场需求 3M 公司将新 产品研发和推广作为增强和稳固市场领导地位的重要手段 这给库存控 制提出了挑战 准确的需求分析是基础 在生产能力确定的前提下如何 减少库存成本 因此 基于 3M 企业自身特点 找到解决上述问题的方 法 是本文的研究目的 首先 基于 BASS 模型理论在相同营销渠道 相同市场推广体系及 相同库存管理方法下同类产品具有相同市场扩散特性 通过对已有产品 销售数据的数学抽象 可推知新产品市场扩散特性 本文对公司 55 种 汽车相关产品数据拟和 运用非线性最小二乘法完成计算 分析发现 不同类别产品 P Q 值具有不同分布特性 反映不同产品之间客户 渠 道 市场策略的不同 从而基于 P Q 值进行归类 运用于新产品预测 然后 将 BASS 模型的预测作为输入函数 运用动态规划方法 对 每期的控制方案进行寻优 从总体上得到最优解 包括三个步骤 1 根 据 3M 公司库存管理特点 得到动态规划数学模型 2 将库存运营过程 转化为可用于动态规划的网络图 3 将动态规划网络图在EXCEL中实现 摘 要 通过算例分析 不仅验证了计算的有效性 更针对不同成本分布特性得 到了具体的库存控制方法 通过以上两方面研究 本文得到了运用于 3M 汽车相关新产品库存 优化控制的理论模型及相应计算方法 并在 EXCEL 中实现 关键词 新产品 Bass 模型 库存优化 动态规划 成本 ABSTRACT 3M AUTOMOBILE NEW PRODUCTS DIFFUSION MODEL AND INVENTORY OPTIMIZATION ABSTRACT In order to catch the booming demand in Chinese automotive market and maintain stable marketing share 3M keeps dedicating to new product development It challenges the supply chain making more accurate forecast and getting the low cost solutions at certain manufacturing capability The target of this thesis is to find ways with 3M characteristics Firstly based on Bass model the innovation factor and diffusion factor are obtained respectively with the nonlinear least square regression from the historical 55 kinds of automobile products sales data of 3M which shows the inclination of different product series Using these factors the future sales volume can be predicted for new products Then using the dynamic programming method and with Bass model forecast as the input function the production control points of each time scale is obtained which can contribute the lowest inventory cost It includes 3 steps 1 Get dynamic programming mathematics model base on 3M inventory control metrics 2 Draw production planning matrix maps and 3 Work out the optimized result in Excel file By the analysis of 5 examples not only the calculation process is validated but also the detailed inventory control method of different cost structure is mapped out By the research of these two facets this thesis figures out the academic model and calculating method which can be used for inventory control process of automobile products in 3M company KEY WORDS new products Bass model inventory optimization dynamic programming cost 目 录 目 录 摘要 I ABSTRACT III 第一章 绪论 1 1 1 课题背景及意义 1 1 1 1 课题背景 1 1 1 2 课题意义 2 1 1 3 研究基础 2 1 2 研究方法与主要工作 9 1 2 1 研究方法 9 1 2 2 研究内容 9 1 2 3 主要创新点 9 1 3 本文主要工作介绍 10 第二章 新产品预测数学模型 11 2 1 引言 11 2 2 创新扩散及扩散模型 11 2 2 1 创新产品扩散影响因素 11 2 2 2 创新产品扩散模型 14 2 3 BASS模型参数估算方法 17 2 3 1 模型参数估计方法比较研究 17 2 3 2 采用非线性最小二乘法参数回归 18 2 3 3 非线性最小二乘法对BASS模型参数回归的计算机实现 18 2 4 本章小结 20 第三章 BASS模型回归分析 21 3 1 引言 21 3 2 3M 公司汽车相关产品销售数据采集及分类 21 3 3 BASS模型参数回归及分析 22 3 3 1 新产品BASS模型参数回归 22 目 录 3 3 2 新产品BASS模型参数分析 26 3 4 本章小结 27 第四章 动态规划库存优化 29 4 1 引言 29 4 2 库存决策 29 4 2 1 库存决策基本概念 29 4 2 2 经济批量EOQ模型 31 4 2 3 3M公司新产品库存管理流程及决策分析 32 4 3 库存管理数学模型 34 4 4 动态规划方法的设计与实现 35 4 4 1 动态规划方法基本概念 35 4 4 2 动态规划解题模式 37 4 5 动态规划EXCEL优化算例 37 4 5 1 库存动态规划数学模型 38 4 5 2 EXCEL求解页编制及求解流程 40 4 5 3 EXCEL求解算例及分析 40 4 6 本章小结 45 第五章 总结与展望 47 5 1 总结 47 5 2 展望 48 参考文献 49 致 谢 51 论文发表情况 52 申请上海交通大学工程硕士学位论文 3M 公司汽车相关新产品扩散模型及库存优化 第一章 绪论 1 1 课题背景及意义 1 1 1 课题背景 3M 公司是全球 500 强之一的综合制造型企业 公司拥有 7 大产品事业部 涉 及工业 医疗 光学 汽车 日常消费品等各领域的几万种产品 从 1902 年 3M 公 司成立至今的 100 多年间 公司不断创新 拥有众多发明专利 共开发了 7 万多种 新产品 保持着每两天开发三个新产品的纪录 快速更新的产品结构使得每年 35 的销售额来源于近 4 年的新产品 因此 如何准确预测新产品扩散阶段的市场需求 并进行动态的库存优化管理 成为公司库存管理的一大挑战 图 1 1 3M 公司主要汽车相关产品销售增长趋势 Fig 1 1 Sales volume of 3M car products 近年来中国汽车市场发展迅速 汽车行业的发展带动了整条产业链的进步 从 汽车原厂的生产装配 到整车物流 保养维修以及汽车美容装潢等 都充满了商机 随着中国汽车行业的进步 3M 中国也大量引进并且本地化生产了多系列的汽车相 关产品 3M 中国公司汽车相关产品销售增长趋势如图 1 1 所示 可见 在过去 10 年间 汽车相关产品销售增长 10 倍 并且在近 3 年 销售以年均 20 的速度增长 旺盛的市场需求给库存管理带来了极大的挑战 一方面创新带来了不确定性 如何 给库存管理进行前馈控制 减少反馈造成的滞后和损失 另一方面 面对巨大的销 售增长 如何在多变量条件下进行优化库存管理 因此 不仅在理论上需要探讨并 找到完成上述任务的途径 更重要的是得到并开发出优化的工具 运用到实践中 1 第一章 绪论 1 1 2 课题意义 3M公司将创新作为企业文化 鼓励和发展新产品的研发与生产 3M汽车相关产 品的美国市场已经相当成熟 市场份额也相对稳定 而中国近年汽车产品市场发展 迅速 公司因此对中国汽车产品市场的开发期望很高 汽车相关产品中直供汽车原 厂产品多为定制品 为面对单一客户销售的产品 库存风险很大 汽车生产厂实行 Just in time JIT 管理 库存压力全部转移到上游供应商 且不允许断货 售后 汽车维修和美容相关产品市场起点低 市场竞争激烈 3M公司产品价格高 定位高 而光靠高端市场的消化能力不足以支持发展的需要 通常采用的促销等商业手段 在不能有效预测市场潜力的前提下 仅依靠历史销售数据和公司业务部门的经验 需求预测很难做到相对准确 导致因缺货造成销售损失 新产品分为全新应用 替 代更新和系列拓展等多种形式 对应的公司营销策略也因此不同 但大多数新产品 共用相同的销售渠道 如何在一个物流管理系统适用于综合性多领域产品的公司 在复杂的产品及市场条件下实现对汽车相关产品的需求预测 从而优化库存策略 成为本文的主要挑战 理论意义 首次针对公司不同产品线 得到了运用于 Bass 模型的扩散系数 和创新系数 并运用动态规划方法 提出库存优化数学模型 现实意义 汽车相关产品市场是 3M 公司中国地区近年发展的重点 且是公 司净利润最高的产品系列之一 随着近年来中国区市场的迅速增长 新产品 的不断投放及竞争的日益加剧 库存成本控制面临巨大压力 准确预测新产 品扩散阶段市场需求 并进行动态库存优化管理 对公司成本控制及市场扩 展意义重大 1 1 3 研究基础 本课题研究基于3M公司库存管理系统 力求建立新产品扩散数学模型 进而在 其基础上提出优化方案 本节首先回顾了本文相关的理论研究现况 随后介绍了3M 公司的库存管理流程 从而对课题的研究现状和研究基础有整体的掌握 1 1 3 1 理论研究现状 本课题研究是将理论优化方法与公司运营实际相结合 从以上的介绍中可以发 现 新产品扩散和库存优化是本文理论研究的两大部分 因此深入研究本课题之前 需要对新产品扩散模型及库存优化方法这两个方向的研究现况有整体把握和细致分 析 2 申请上海交通大学工程硕士学位论文 3M 公司汽车相关新产品扩散模型及库存优化 新产品扩散模型 1 新产品扩散模型就是应用扩散理论来描述和预测社会系统中的创新扩散而建立 的一系列假设的数学分析模型 在技术创新管理和市场营销领域中 新产品扩散模 型的研究占有极其重要的地位 新产品扩散模型的主要用途有 1 描述某个创新产 品的销售历史及现状 或某项替代技术的渗透历史与现状 2 预测创新产品或替代 技术的未来市场销售轨迹和市场占有率 3 通过引入诸如价格 广告等市场混合变 量 控制创新产品的销售轨迹 所谓创新扩散 是指一项创新随时间通过某种渠道被社会系统成员所接受的过 程 扩散过程由创新 传播渠道 时间 社会系统四个关键元素组成 从信息传播 学的角度来看 创新信息可以通过传播渠道在一个社会系统内传播或传向另一个社 会系统 信息传播渠道分为两大类 大众传播和人际传播 这两种传播渠道在创新 采用过程中发挥着不同的作用 现有的创新产品扩散模型主要是基于Bass于 1969 年提出的关于耐用品的一次购买模型 2 3 此模型把一项新产品在市场中的扩散速 度归结为两大因素的影响 一是创新的外部影响 用系数 p 表示 这种影响主 要通过大众媒介 如广告 来实现 它对产品性能中易被识别的部分 如价格 尽 寸 色彩 相似性及其功能等 尤为适用 二是模仿的内部影响 用系数 q 表示 它指人与人之间 即已采用者对未采用者 的口头交流影响 此影响主要体现在一 些难以识别的新产品性能 如可靠性 使用方便性及耐用程度等 上 其基本模型 为 tNmtN m q tNmp dt tdN 1 1 式中 dt tdN 为t时刻的采用者人数或非累积采用者人数 为t时刻的累计采用者人数 tN m是市场最大潜力 方程右边第一项代表因外部影响而购买新产品的采用人数 这些采 用者不受那些已经采用该种新产品的人的影响 称为创新采用者 tNmp tNmtN m q 表 示受先前购买者影响而购买的采用人数 称为模仿者 3 Bass模型提出后 学者们对Bass模型进行了众多的扩展并提出了一些新模型 可 以归纳为以下两个方面 3 第一章 绪论 1 基本首次扩散模型 在方程 1 1 中 若令 mtNtf 则Bass模型变成 1 1 tftqftfp dt tdN 1 2 若令q 0 则方程 1 2 变为 1 tfp dt tdN 1 3 若令p 0 则方程 1 2 变为 1 tftfq dt tdf 1 4 方程 1 3 称为Fourt Woodlock模型 Fourt和Woodlock将创新扩散归结为大众传播 或外部影响 方程 1 4 称为Mansfield模型 Mansfiedl将创新扩散归结为口头交流 或内部影响 可见上述两种模型 在Bass模型的基础上做出一定简化后得到的适应 一定扩散模式为主体的产品扩散模型 2 柔性扩散模型 拐点是技术创新市场扩散速度最大之处 如果拐点后的扩散曲线形状与拐点前 的扩散曲线形状呈镜面对称 那么这个扩散曲线就是对称的 拐点和对称性反映了 扩散模型的基本结构 理论上 创新的最大扩散率可以出现在扩散过程中的任何时 刻 扩散图形既可以对称 也可以不对称 我们称这样的模型为完全柔性模型 研 究表明 和基本扩散模型 如Bass模型 相比 柔性模型可以更好的拟合经验数据 但需要合并附加参数 4 5 因此 增加了数据拟合的难度以及模型运用的局限性 表 1 1 中列举了市场扩散模型从建立至今的发展 可见 基于Bass模型 针 对不同的特定运用对象产生了不同的模型修正方法 但是 也可看出 模型的通用 性和准确性很难同时兼顾 而且 随着模型参数的不断增加 模型的求解要借助于 复杂的数学工具 以及对历史数据的强烈选择和依赖 从而阻碍了模型在企业的运 用 表1 1 Bass扩散模型的扩展 3 Table 1 1 Development of Bass model 3 4 申请上海交通大学工程硕士学位论文 3M 公司汽车相关新产品扩散模型及库存优化 60年代70年代80年代 现在 采用者分类 创新者 模仿者定义 个体采用决策扩散模型的发展 没有先前数据可以利用时的估计 数据可用时的估计代数估计程序 基于产品 市场特性的估计程序 数据可用时的估汁 普通最小二乘估计程序时间不变估计程序 极大似然 非线性最小二乘 时间变化估计程序 贝叶斯估计 反馈滤波 扩散模型参数的系统 或随机 变量 由时间和采用曲线最大值大小决定的柔性扩散模式 动态扩散模型 市场饱和度 随时间变化 多代模型 一个创新各代的时间和采用 多种创新扩散模型 一个创 新的扩散会受其它创新影响 多级扩散模型 负口头交流对创新决策过程的影响 空间 时间扩散模型 创新 扩散在时间和空间中同时发 生 扩散模型的营销组合变量 价格 和经验曲线相联 系 影响 广告影响 个体销售影响 分布影响 扩散模式上的新产品引进时间影响 基于产品 市场特性的扩散模型 社会系统特性和 先前产品属性对扩散模式的影响 受控制的扩散模型 供应限制对扩散模式的影响 多种采用扩散模型 重复销售和替代销售合并到扩 散模式中竞争扩散模型 通过价格 广告 品牌数 的竞争行为对扩散模式的影响 研究领域 基本扩散 模型 参数估计 多级扩散模型 采用者在创 新决策过程中通过一系列阶 段完成扩散 柔性扩散 模型 模型扩展 时 期 模仿者和采用者关系的 公式化饱和影响 Bass模型参数估计 对扩散模型的参数回归 已经成为扩散模型研究中一个独立的方面 用Bass模 型预测创新扩散 需要对三个参数进行估计 外部影响系数 p 内部影响系数 q 市场潜力 m 根据可利用的数据量的多少 估计程序可分为数据不充分条件下的 估计和数据充分条件下的估计 3 数据不充分情况下 参数估计可以通过管理判断或 者相近产品的扩散历史获得 数据充分情况下的参数估计主要有时间不变估计程序 和时间变化估计程序 Bass提出的最小二乘估计方法 OLS 属于时间不变估计方法 对于创新产品扩散模型无历史数据可用的情形 其参数计算的一个总体原则是用经 验判断的方法来估计 或者使用类似产品的扩散模型来进行判断 应用经验判断法 来估算参数的方法是在文献 6 中提出来的 在实现过程中需要给出三方面的信息 5 第一章 绪论 市场潜量 采用高峰的时间与高峰时的采用量 即需要给出非累积曲线高峰时的有 关信息 在此基础之上 就可以估算出创新产品扩散过程中的内外部影响率 但是 由于创新产品扩散模型的一个主要应用是预测产品在市场内的扩散速度和范围 若 已知这些结果 建立模型就没必要了 另一替代方法仍需要三方面的信息 市场潜量 第一时期内的采用数量以及内 外部影响率之和 对于这类方法来说 一个困难是给出内外部影响率之和 当然 一个比较大概的估计是工业产品取0 66 消费品取0 50 7 8 由于此数值太过于笼统 而无法应用 对此有人指出可以用一系列创新产品扩散模型的参数进行加权处理 在这些处理方法中 一个比较客观的方法整合分析法 参见文献 9 库存优化方法研究现状 10 库存控制的目的主要是解决三个问题 确定库存检查周期 确定订购量和确 定订购点 目前库存管理已经有了很多的研究成果 主要分为平稳需求库存控制策 略和非平稳需求库存控制策略 平稳需求库存控制策略有 ABC 策略 r Q s S t s S ABC 策略是按 ABC 分类方法对物资进行分类管理 对 A 类库存物资实施重点控制 包括完整准确 的记录 最高的作业优先权 经常性的检查 精确的订购量和订购点 紧密的跟踪 措施等 以使该类物资库存时间最短 对 B 类物资作正常控制 包括做记录和固定 时间的检查 只有在紧急情况下 才赋予较高的优先权 对 C 类物资做简单的控制 如设立简单的纪录或不设立纪录 通过半年或一年一次的盘存来补充大量的库存 给予最低的优先作业次序等 r Q 策略是对库存进行连续性检查 当库存降低到 订购点 r 时 即发出订单 订货批量为固定值 Q s S 策略是对库存进行连续性检 查 当库存降低到订购点 s 时开始订货 订货后使最大库存保持不变 即为常量 S 这些成果主要侧重在给定需求分布 并且需求分布不随时间变化情况下的库存 控制策略研究 这些策略在特定情况下是最优的策略 参数一旦确定下来 会在较 长的时间内保持不变 1 1 3 2 3M 公司库存管理系统 客户订单需求是现代拉动式供应链管理中最初的拉动引擎 在3M中国公司 客户服务部是沟通供应链部门和客户 业务人员的桥梁 客户服务人员在接受到采 购订单后 按照如图 1 2 所示流程进行客户订单的处理 6 申请上海交通大学工程硕士学位论文 3M 公司汽车相关新产品扩散模型及库存优化 图 1 2 3M 公司客户订单处理流程 Fig 1 2 3M customer order processing 市场 销售 客户 客户订单评审 客服录入订单 客户订单 客户订单 生产库存控制部门 信用服务部门 客户订单跟踪 内部订单校验 报 关 发 货 及时交货率分析 如 果未达到指标 执行 纠正预防措施 系统补货通知 应收帐款信息 系统自动打印运货单 Y N 系统确认信息 N Y 7 第一章 绪论 在 RDP 系统中更新市场预 常备库存产 品市场预测 关键业务组 合理市场预测 需求评审 需求计划审批 在 RDP 系统中输入需求计 需求计划传送至 MPS 系统 生成 3M 子公司内部采购订单 非常备库存客户订单 需求评审并在 RDP 系统更 备品备件 补货日报 订单确认 订单跟踪 报 关 确认收货 职责部门职责部门 流流 程程 客 市 需求计划与市场 市 需求计划与市场 需求计划 供应计划 供应计划 供应计划 进出口 仓库 供应计划 仓库 订单差异处理 订单差异报告 Y N Y N Y N 需求计划 图 1 3 3M 公司库存控制流程 Fig 1 3 3M inventory control processing 8 申请上海交通大学工程硕士学位论文 3M 公司汽车相关新产品扩散模型及库存优化 被确认有效的客户订单和销售预测 是库存管理部门的订货依据 其中客户订 单由客户服务人员输入系统 而 Make to Stock Item 的销售预测 由需求计划人 员和市场人员通过分析协商决定 计划部门根据相关需求进行采购和跟踪 相关流 程如图 1 3 所示 1 2 研究方法与主要工作 1 2 1 研究方法 本文研究运用的方法主要是 基于采集的公司历史销售数据 运用非线性最小 二乘法拟合得到新产品扩散模型参数 然后运用动态规划编程 对不同新产品模型 参数情况下的新产品库存最优控制方案进行研究 1 2 2 研究内容 为了实现汽车相关产品库存优化研究 本文的研究主要分为两部分 1 基于历史数据的新产品扩散模型数据回归 按照课题研究的先后 此部分研究包括如下几个部分 3M 公司销售数据采集 不同新产品扩散模型比较研究 参数拟合方法比较研究 运用非线性最小二乘法新 产品扩散模型拟合的计算机实现 基于扩散模型参数的新产品扩散特性研究 2 不同参数模型情况下的优化库存方案研究 此部分由如下研究组成 现有库存决策比较及 3M 公司库存策略研究 3M 公司 库存管理数学模型 库存管理模型的网络模型建立 动态规划优化模型的建立及 EXCEL 实现 在不同成本条件下的库存策略研究 1 2 3 主要创新点 本文着重于得到3M公司汽车相关新产品的预测方法及基于其上的库存优化方 法 因此文中如下的创新点集中于对现有理论与企业实际结合的创新性运用上 1 开展了对 3M 公司不同汽车产品的扩散模型回归 根据得到的回归系数 对 3M 公司新产品的市场扩散特性进行了研究 得到了公司产品扩散系数的分布规 律 2 将拟合回归得到的 Bass 模型与公司的库存管理策略结合 运用动态规划方法 得到了基于 EXCEL 的新产品库存动态规划计算程序 9 第一章 绪论 1 3 本文主要工作介绍 为了得到3M公司新产品库存优化策略及开发相关工具 本文开展了如下研究 1 新产品扩散特性研究 同类型的产品 在相同的营销策略和市场团队运作下往往有相似的市场特性 此特性也就意味着如果可以找到已有同类型产品的市场扩散特征 则对应的新产品 的市场扩散往往有与其相同的特性 因此为了研究新产品的市场扩散特性 本文首 先从已有的产品扩散特性着手 首先按照产品特点进行分类 然后运用 Bass 模型 针对 3M 公司产品数据 得到基于 Bass 模型运用非线性最小二乘法的参数回归数学 模型 并且开发出相应的计算机操作程序 运用这个拟合工具 对公司 55 种产品 的历史数据进行了拟合 通过讨论找到了其扩散特性和创新特性 为将其运用到新 产品预测上打下基础 2 库存动态规划数学模型建立 得到不同类别新产品的市场扩散的 Bass 模型参数不是本文的最终目的 本文 需要在这些模型的基础上提出对其进行库存管理的优化策略 因此本文将得到的 Bass 模型作为同类别新产品市场需求预测函数 在不同的库存成本 生产成本水平 下 运用动态规划方法 针对总成本最低 对在不同生产能力下的订货量进行优化 研究 这部分的研究包括两方面的内容 库存管理模型及动态规划方法实现 得到 的库存管理模型是 EOQ 模型在 3M 公司运营实际上的改进 而相应的动态规划方法 则将 Bass 模型 库存管理模型整合起来进行多阶段寻优 10 申请上海交通大学工程硕士学位论文 3M 公司汽车相关新产品扩散模型及库存优化 第二章 新产品预测数学模型 2 1 引 言 同类型的产品 在相同的营销策略和相似的市场团队运作下往往有相似的市场 特性 此特性也就意味着如果可以找到已有同类型产品的市场扩散特征 则对应 的新产品的市场扩散往往有与其相同的特性 本章的目的在于 针对 3M 公司新产 品数据 得到基于 Bass 模型运用非线性最小二乘法的参数回归数学模型 并且开 发出相应的计算机操作程序 因此 对应的研究可以分为三部分 确定产品扩散模 型 确定参数回归方法及将两者结合得到计算机拟合程序 2 2 创新扩散及扩散模型 新产品的扩散实质上就是创新的概念和产品被接受的过程 为了得到适用于本 文研究的新产品扩散模型 本节首先对影响新产品扩散的几大因素进行了分析 尤 其是结合 3M 公司产品 对影响其销售的主要原因进行了归纳 在此基础上 结合 第一章对新产品扩散模型的回顾 得到了适用于本文的新产品扩散模型 2 2 1 创新产品扩散影响因素 创新产品的扩散涉及到消费者心理认知过程 产品本身特性及与市场上其它技 术的关系三个层面 首先 确定创新产品的扩散模式必须确定创新产品的扩散过程 11 而创新产品的扩散过程中 消费者的采用过程起到决定性的作用 当公司的创 新过程结束后 消费者采用过程随即开始 潜在的消费者怎么认识创新产品 试用 它们和采用或拒绝它们的过程涉及到一系列的心理变化 文献 7 认为新产品采用 者的发展有下列 5 个阶段 12 知晓 消费者对该创新产品有所觉察 但缺少关于它的信息 兴趣 消费者受到激发 以寻找该创新产品的信息 评价 消费者考虑试用该创新产品是否明智 试用 消费者小规模地试用该创新产品 以改进对其价值的评价 采用 消费者决定全面和经常地使用该创新产品 11 第二章 新产品预测数学模型 消费者在准备试用创新产品的态度上有着明显的区别 文献 13 以接受创新相 对的时间为基础把采用者分为五类 即创新者 早期采用者 早期多数型 晚期多 数型与落后者 14 文献 15 认为这五类采用者的价值导向是不同的 创新者是冒险 的 他们愿意冒风险试用创新产品 早期采用者是社会上的意见领袖 采用创新产 品一般较早 态度谨慎仔细 早期多数型的态度慎重 虽然不是意见领袖 但比一 般人先采用创新产品 晚期多数型一般要等到大多数的消费者都已试用后才采用创 新产品 而落后者一般在创新产品的自身变为传统事物后才采用它 这种创新采用 者的分类方法 要求企业应该研究创新者和早期采用者的人口统计 心理媒体的特 征 以及如何直接具体地同他们互通信息 其次 创新产品的特性对创新产品的选择有着重要的影响 从而对创新产品的 扩散过程产生影响 它是一项新技术产品在商业化推广和应用的过程中所涉及的技 术层面的特征 文献 13 14 认为创新产品特征对其自身采用率的影响有五个特征 显得特别重要 1 创新的相对优势 主要体现为消费者对创新产品优于现行产品的程度的认 知 它与采用率呈正相关性 2 创新的一致性 主要表现为新产品与社会中的个人的价值和经验相吻合的程 度 它与采用率呈正相关性 3 创新的复杂性 主要是指了解和使用创新产品的相对困难程度 它与采用率 呈负相关性 4 创新的可分性 指创新产品在有限制的基础上可能被试用的程度 它与创新 产品市场扩散模型及其应用采用率呈正相关性 5 创新的传播性 指创新产品的使用结果被观察或向其他人转述的程度 它与 采用率呈正相关性 从消费者的角度来看 消费者在创新性上也会表现出个人差异 文献 14 对个 人创新性的定义是 在同一社会体系中 某个人比其他成员相对早地采用新构思的 程度 在每一产品领域中 有人倾向于成为 消费先驱 另有一些人很晚才采用 创新产品 除了消费者本身的性格以外 通过某个人对产品的陈述 使其他人的态度或购 买可能有所改变 在创新产品采用过程中也起着重要作用 另外 有组织的购买者 特征对采用率也会产生影响 即对各种组织也可以根据它们的准备试用和采用创新 产品的情况进行分类 例如 各种组织的环境 社会进步 社会收入 组织本身 大小 利润 改变的压力 和管理者 教育水平 年龄 胸襟 与采用均有关系 12 申请上海交通大学工程硕士学位论文 3M 公司汽车相关新产品扩散模型及库存优化 最后 新产品与现有产品或其它技术的关系对新产品的扩散也有举足轻重的影 响 新产品的出现 有可能对现有的技术形成替代或竞争的关系 根据文献 16 对 创新的分类方法 下面以创新产品在扩散过程的不同关系进行分类 1 独立型 从函数意义上来说 两种产品是相互独立的 虽然一种产品的采用 有可能提高另一种产品的采用 例如 家俱模具与电锯的关系就属于此类 在这种情形下 可以把创新产品的扩散问题看成单一产品扩散进行研究 2 互补型 即一种产品采用率的增加会导致另一种产品采用率的提高 这类产 品出现在某些创新产品之间具有一定的相互依存关系 即两种技术创新产品 对对方产品的扩散相互都有促进作用 在市场上 这类产品往往均需要其他 产品配套才可实现它们的整体功效 正因为如此 这类产品也可以称之为 共 生性 产品 17 3 衍生型 这主要出现在某些创新产品出现的同时会带来某些衍生性副产品 或者对市场上的某些其它产品的扩散起促进作用 但该创新产品本身并不受 其影响 文献 18 认为可以把这类产品分为两类 一类是某些衍生性副产品 不能独立于创新主产品而存在 另一类即使副产品能独立于创新主产品还存 在 但创新主产品仍然对其有促进作用 即其扩散需要以其他产品的存在为 先决条件 4 竞争型 也称之为替代型 即一种创新产品采用率的提高会降低另一类产品 的采用率 可以说 几乎所有的技术创新产品都面临着市场上其他产品的竞 争 这也是企业在面临着竞争技术产品的压力时重点研究的对象 从客户心理 产品特性以及技术竞争三个方面而言 3M 公司汽车相关产品市场 大致分为两类 见表 2 1 1 直供汽车原厂 作为汽车生产原材料的产品 这类产品多为定制品 每种产 品型号只有唯一的客户 因此库存风险大 而绝大多数汽车生产厂商实行 JIT 管理 库存压力全部转移到上游供应商 且不允许断货 2 售后汽车维修和美容相关产品市场起点低 市场竞争激烈 3M 公司产品价格 高 定位高 而光靠高端市场的消化能力不足以支持发展的需要 通常采用 的促销等商业手段 在不能有效预测市场潜力的前提下 仅依靠历史销售数 据和公司业务部门的经验 需求预测很难做到相对准确 导致因缺货造成销 售损失 13 第二章 新产品预测数学模型 表 2 1 3M 公司新产品扩散影响因素 Table 2 1 Influence factors on the new product diffusion 心 理 认 知 产 品 特 性 技 术 直 供 汽 车 原厂产品 公司与客户间的双赢合作 认知来源于对品牌的信任 3M 产品品质的长期保障 多为独立型扩散 多为汽车原厂定制 产品完全满足客户需求 产品性能指标高度一致 汽车原厂多采用零库存 市场预测准确需求稳定 市场竞争具有排他性 质量管理体系保障 适应严格的交货期要求 市场反馈链短 售 后 汽 车 维 修 美 容 相关产品 通过汽车售后销售渠道推介 依靠消费群体中的相互渗透 品牌忠实度不高 同品质产品中价格是主导因素 客户数量多 产品种类繁多 存在互补型衍生型扩散 产品更新换代周期短 市场需求不稳定 市场上产品档次参差不齐 不同档次产品面对不同消费群 竞争对手多 竞争激烈 供应链各环节库存量大 2 2 2 创新产品扩散模型 创新产品市场扩散模型是指 应用扩散理论来描述和预测社会系统中的创新扩 散而建立的一系列假设的数学分析模型 在这些模型中 大多数模型均是以 1969 年Frank M Bass在对n个耐用品的市场扩散研究时提出的新产品成长模型为基础 该模型也因此被称之为巴斯模型 Bass模型 迄今为止 Bass模型及其扩展模型在 实践中 工业 农业 教育业 零售服务业 制药业 消费耐用品等行业 得到了 广泛的应用 利用 Bass模型成功进行技术创新扩散和销售预测的企业有 Eastman Kodak RCA IBM Sears AT 0 1 2 i Sin L 2 EXCEL 求解页编制及求解流程 39 第四章 动态规划库存优化 利用 EXCEL 对利用动态规划对库存进行优化计算 EXCEL 计算页面设计见图 4 6 首先利用得到的 Bass 模型在 Bass 模型计算页面里得到不同 p q 值时每期销 售量预测 作为优化计算的输入量 然后分别输入生产成本 库存成本 生产能力 根据上节所给公式 分别输入生产总成本 库存总成本计算式 在规划求解窗口中 定优化目标函数及相关约束条件 最后点击 SOLVER 即可进行优化求解 设 Fig 4 6 Dynamic programming EXCEL SHEET 及利用其讨论不同成本构成下的优化策略 本节 对如 图 4 6 动态规划计算 EXCEL SHEET 4 5 3 EXCEL 求解算例及分析 为了验证本优化程序的有效性 下算例进行了寻优和讨论 通过第三章的分析 可以发现 所有的新产品可能的扩散特性可以用 p q 的 关系归纳为三类 p q p q 和 p q 由图 4 7 中可以看出 当 p 0 1 q 0 5 时新 生产成本 库 存成本输入 生产能力输入 市场需求输入 单元格定义 由 BASS 模型来 优化生产量输出 库存量及实际供给输出 优 化 生 产 成 本 库存成本 BASS 模型输入来自 及总成本输出 规划求解参数 由 Bass 模型计算销售量 40 申请上海交通大学工程硕士学位论文 3M公司汽车相关新产品扩散模型及库存优化 产品为成功扩散的 抛物线 型曲线 因此下文将在此 p q 值的前提下 讨论生 产成本 库存成本及生产能力对最优进货量的影响 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 12345678910 季度 每季度销售量 P Q 0 1 P Q 0 2 P Q 0 3 P 0 3 Q 0 1 P 0 1 Q 0 3 P 0 1 Q 0 5 图 4 7 不同 P Q 值时的销量曲线 Fig 4 7 Sales volume of different P Q parameter 1 其值等于生产量与生产成本的积 每期没有库存 从而库 2 3500 整个产品扩散时间为 10 季度 具体的计算条件见表 5 1 Table 5 1 Boundary conditions examples of dynamic programming 计算条件 当生产能力完全能够满足当期市场需要时 生产量也即订货量为市场需求量 时的总成本最低 存成本为零 当某期的生产能力不能满足市场需求时 当期订货量不能满足当期市场需 求 所缺部分将由前期库存来弥补 3 某一产品的市场潜力为 表 5 1 动态规划优化边界条件算例 12345678910 10528077500133078 510140381003424041 350065065065025025025020020020020010528077329131368 350060060060030030030020020020020010528077229130368 10528077139729473 51014038279316832 35005005005004503503002502502002001052807764728723 200200200200550350350350 3500550550 700200200 3500 库存总 成本 总成本销量 200200200200200700700 序号 各季度生产能力 生产总 成本 单位 生产 成本 单位 库存 成本 41 第四章 动态规划库存优化 0 100 200 300 400 500 600 700 800 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 第五季度 第六季度 第七季度 第八季度 第九季度 第十季度 生产量 生产能力 库存量 实际供给 图 4 8 第一组计算条件的优化值 Fig 4 8 Optimization results of the first line in Table 5 1 根据表 5 1 第一组边界条件 当单位生产成本 10 单位库存成本为 5 时 得到 的优化订货量情况下的生产总成本为 28077 占总成本 84 9 库存总成本为 5001 占总成本 15 1 总成本为 33078 各季度的产品数量分布见图 4 8 结合图 4 7 种每期销售量的曲线可以看出 当第一 二 三期的生产能力 700 大于头三期 的销售量时 优化的订货为头三期多订货 有足够的库存满足四 五 六期的需要 从第七期开始 生产能力大于市场需求 所以库存量为 0 当单位生产成本变为 5 单位库存成本为 10 时 生成总成本变为 14038 库存总成本为 10034 而总成本为 24041 变化的比率分别为 50 100 6 27 3 但是优化的生产量 订货量 和库存量数值不变 说明在一定的生产能力和市场需求范围内 生产成本和库存成 本的变化对优化的订货量没有影响 但是总的成本确有变化 所以说 在确定最优 订货量时 在某种程度上生产能力的影响要大于成本的影响 因为在计算约束力客 户的需求的满足总是优先于成本的控制 0 100 200 300 400 500 600 700 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 第五季度 第六季度 第七季度 第八季度 第九季度 第十季度 生产量 生产能力 库存量 实际供给 图 4 9 第二组的优化值 Fig 4 9 Optimization results of the second line in Table 5 1 42 申请上海交通大学工程硕士学位论文 3M公司汽车相关新产品扩散模型及库存优化 根据表 5 1 第二组边界条件单位生产成本 10 单位库存成本为 5 时 生产总成 本变为 28077 占总成本 89 5 库存总成本为 3291 占总成本 10 5 而总成 本为 31368 各季度的产品数量分布见图 4 9 比较第一组边界 第一 二 三期 的生产能力减小但是仍然大于市场需求 第四 五期的生产能力增大但小于市场需 求 所以优化的订货策略仍然是头三期内多备货 用以满足地四 五期内的市场需 要 从第六期开始供给曲线与生产能力曲线相交 生产能力大于市场需求 生产能 力能够及时满足市场需要 所以库存下降为零 与第一组比较 生产总成本不变因 为总的需求量及单位成本是不变的 但是由于生产能力能够更好的满足市场需要 库存成本下降了 34 总成本下降了 5 1 0 100 200 300 400 500 600 700 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 第五季度 第六季度 第七季度 第八季度 第九季度 第十季度 生产量 生产能力 库存量 实际供给 图 4 10 第三组的优化值 Fig 4 10 Optimization results of the third line in Table 5 1 根据表 5 1 第三组边界条件单位生产成本 10 单位库存成本为 5 时 生产总成 本变为 28077 占总成本 92 5 库存总成本为 2291 占总成本 7 5 而总成本 为 30368 各季度的产品数量分布见图 4 10 比较第一组边界 第一 二 三期的 生产能力减小但是仍然大于市场需求 第四 五期的生产能力增大但小于市场需求 所以优化的订货策略仍然是头三期内多备货 用以满足地四 五期内的市场需要 但是与表 4 11 中数据比较 头三期市场需求与生产能力的差距进一步减小 从第 六期开始供给曲线与生产能力曲线相交 生产能力大于市场需求 生产能力能够及 时满足市场需要 所以库存下降为零 与第二组成本结果比较 生产总成本不变因 为总的需求量及单位成本是不变的 但是由于生产能力能够更好的满足市场需要 库存成本从占总成本 10 5 下降为占总成本 7 5 总成本下降了 3 3 43 第四章 动态规划库存优化 0 100 200 300 400 500 600 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 第五季度 第六季度 第七季度 第八季度 第九季度 第十季度 生产量 生产能力 库存量 实际供给 图 4 11 第四组的优化值 Fig 4 11 Optimization results of the fourth line in Table 5 1 根据表 5 1 第四组边界条件单位生产成本 10 单位库存成本为 5 时 生产总成 本变为 28077 占总成本 95 3 库存总成本为 1397 占总成本 4 7 而总成本 为 29473 各季度的产品数量分布见图 4 11 比较第三组边界 第一 二 三期的 生产能力减小但是仍然大于市场需求 第四期生产能力增大但小于市场需求 第五 组以后各期生产能力大于市场需求 优化的订货策略是头三期内备货 第四满负荷 生产 从第六期后按需生产 最优订货量曲线与图 4 12 所示比较略小 从而库存 成本进一步减小 降低约 61 在生产成本不变的条件下 总成本下降 2 9 0 100 200 300 400 500 600 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 第五季度 第六季度 第七季度 第八季度 第九季度 第十季度 生产量 生产能力 库存量 实际供给 图 4 12 第四组的优化值 单位生产成本 5 单位库存成本 10 Fig 4 12 Optimization results of the fourth line in Table 5 1 with unit production cost 5 and unit inventory cost 10 仍然采用第四组计算条件 单位生产成本变为 5 单位库存成本变为 10 则生 成总成本 14038 库存总成本 2793 总成本 16832 各季度的产品数