發(fā)布時(shí)間：2022-04-23所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：文章提出了一種使用庫存利用率作為評價(jià)指標(biāo)的生產(chǎn)運(yùn)作管理方法，并通過模擬仿真表明：庫存利用率是調(diào)控CONWIP制造系統(tǒng)的有效工具，與傳統(tǒng)的基于成本的生產(chǎn)庫存管理策略相比，庫存利用率指標(biāo)更易于實(shí)施和應(yīng)用.研究發(fā)現(xiàn)：在庫存利用率很低時(shí)，系統(tǒng)會出現(xiàn)零配件庫存
摘要：文章提出了一種使用庫存利用率作為評價(jià)指標(biāo)的生產(chǎn)運(yùn)作管理方法，并通過模擬仿真表明：庫存利用率是調(diào)控CONWIP制造系統(tǒng)的有效工具，與傳統(tǒng)的基于成本的生產(chǎn)庫存管理策略相比，庫存利用率指標(biāo)更易于實(shí)施和應(yīng)用.研究發(fā)現(xiàn)：在庫存利用率很低時(shí)，系統(tǒng)會出現(xiàn)零配件庫存積壓;而利用率高時(shí)，庫存短缺往往會產(chǎn)生較長的生產(chǎn)提前期.
關(guān)鍵詞：CONWIP;庫存利用率;績效指標(biāo)
中國是世界的制造工廠，眾多的制造企業(yè)使用的生產(chǎn)管理方法中著名的就有精益制造、快速響應(yīng)制造和制造資源計(jì)劃等等很多種.Spearman等人提出的“控制在制品數(shù)量生產(chǎn)方法”(ConstantWorkInProcess，以下簡稱CONWIP)，由于其很好地綜合繼承了各種推式和拉式生產(chǎn)管理方法的優(yōu)點(diǎn)，伴隨其在許多企業(yè)實(shí)際應(yīng)用的成功，已成為現(xiàn)代生產(chǎn)管理方法的研究熱點(diǎn).其核心觀點(diǎn)是認(rèn)為拉式系統(tǒng)的成功在于在制品數(shù)量的控制,而不是在各工序都采用拉動方式.因此提出生產(chǎn)管理的關(guān)鍵點(diǎn)是在生產(chǎn)系統(tǒng)中保持合理范圍內(nèi)定量的在制品和零配件的數(shù)量.CONWIP生產(chǎn)系統(tǒng)的初始工序只有當(dāng)在制品量降低到某一水平值以下時(shí)才開始工作并觸發(fā)新流通卡，而生產(chǎn)線上的其它工序則是以推式進(jìn)行工作.CONWIP中在制品數(shù)量是用流通卡數(shù)量來表示的，每個“流通卡”代表一個“標(biāo)準(zhǔn)件”[1].Harrod等人對企業(yè)實(shí)施CONWIP運(yùn)作管理的研究結(jié)果表明：使用CONWIP能適應(yīng)很大程度的產(chǎn)品擴(kuò)散，大幅度降低零配件和在制品庫存數(shù)量，大幅度縮短生產(chǎn)流程時(shí)間，制造隊(duì)列和訂單隊(duì)列中的排隊(duì)時(shí)間更短.而且降低庫存成本，并通過更好地控制在制品數(shù)量來提高制造設(shè)施設(shè)備利用率[2].
供貨提前期和價(jià)格是贏得客戶訂單的核心要素，適當(dāng)?shù)膸齑媾渲眉瓤梢钥s短提前期也可降低生產(chǎn)成本[3].傳統(tǒng)的庫存模型和生產(chǎn)策略都是基于成本來進(jìn)行管理的.但現(xiàn)實(shí)中，企業(yè)要精確地全面評估所有成本卻是極其困難，甚至于沒有準(zhǔn)確的參照值而無法量化[4].例如生產(chǎn)提前期縮短一天會給企業(yè)新增多少客戶和業(yè)務(wù)，其價(jià)值是幾元錢?還有如何準(zhǔn)確量化評估存貨時(shí)間長短對商品的質(zhì)量劣化的影響和損耗等等.迄今為止，庫存成本的全面精確計(jì)量仍然是個難題.目前行業(yè)評估庫存成本大都采用大跨度時(shí)間范圍的統(tǒng)計(jì)數(shù)字、經(jīng)驗(yàn)估值，或者是只選擇有限的幾個容易評估的成本項(xiàng)加起來視為總成本，只是一個大概值[5].
鑒于現(xiàn)實(shí)中準(zhǔn)確評估和量化庫存成本的困難，而庫存周轉(zhuǎn)(即銷售額除以平均庫存成本)對依據(jù)提前期來進(jìn)行控制的系統(tǒng)來說并不是一個有效的衡量指標(biāo)，因?yàn)橐粋�隨機(jī)變化的長采購提前期的供應(yīng)商，其最佳庫存策略是每年只有很少的周轉(zhuǎn)次數(shù).這也是國內(nèi)很多企業(yè)庫存周轉(zhuǎn)次數(shù)每年只是個位數(shù)，而先進(jìn)企業(yè)每年周轉(zhuǎn)次數(shù)都在20以上的原因.因此，本文嘗試建立一個簡單易用的基于庫存利用率的生產(chǎn)運(yùn)作經(jīng)驗(yàn)法則及相應(yīng)的庫存控制策略，以取代傳統(tǒng)的基于成本的管理策略，為企業(yè)實(shí)施CONWIP運(yùn)作管理提供一個新思路.
1 一般性庫存利用率算法
本節(jié)回顧一下CONWIP系統(tǒng)中庫存利用率的一般性算法定義.
1.1基礎(chǔ)庫存利用率
最基礎(chǔ)的庫存利用率算法是生產(chǎn)流程中所需求的或是正在加工處理的零配件數(shù)與所有零配件數(shù)的比率，可用方程式表示如下：
庫存利用率=需求量/總量(需求量+現(xiàn)有庫存量)=加工處理中的零配件數(shù)/CONWIP總零配件數(shù)=(CONWIP總零配件數(shù)-閑置庫存)/CONWIP總零配件數(shù)(方程式1)
由于一個流通卡代表一個標(biāo)準(zhǔn)件，則在CONWIP系統(tǒng)中庫存利用率也可表示為：
庫存利用率=處理中流通卡數(shù)/CONWIP流通卡總數(shù)量(方程式2)
1.2包含等待狀態(tài)零配件的利用率計(jì)算
由于等待狀態(tài)下的零配件訂單可作為積壓訂單在未來使用，故也可以視為CONWIP流通卡.因此，如果考慮積壓等待的零配件，可在方程式1中添加等待狀況項(xiàng).當(dāng)然這一項(xiàng)的添加有可能會導(dǎo)致出現(xiàn)系統(tǒng)中庫存利用率超過100%的情況.但是這樣做也有一個好處，就是有利于監(jiān)控整個CONWIP系統(tǒng)的運(yùn)行狀況：當(dāng)利用率超過100%時(shí)，管理者就可知曉CONWIP系統(tǒng)中發(fā)生了流通卡不足和生產(chǎn)延遲.存在等待狀況的利用率可表示如下：
有等待狀況的利用率=(加工處理中的零配件數(shù)+等待狀態(tài)訂單)/CONWIP零配件數(shù)(方程式3)
1.3用安全因素來計(jì)算利用率
使用安全系數(shù)來設(shè)置CONWIP水平(即CONWIP系統(tǒng)中的零配件總數(shù))已有很多研究者使用過.確定CONWIP流通卡適當(dāng)數(shù)量的原始豐田方法可用如下方程式表示，式中D是平均需求;L是提前期，α是安全系數(shù)[6].
一些企業(yè)管理理論尤其是精益理論，極為推崇最小化庫存，認(rèn)為庫存大導(dǎo)致庫存成本太高、大庫存會掩蓋企業(yè)經(jīng)營和產(chǎn)品質(zhì)量問題等等.這些觀點(diǎn)使得企業(yè)在經(jīng)營中會制定盡可能低的再訂購點(diǎn)，其后果是導(dǎo)致生產(chǎn)提前期的顯著延長.但由于庫存量大小對提前期的影響其貨幣價(jià)值難以量化，往往被企業(yè)和研究者忽視.但這也提出了對于長提前期狀況下生產(chǎn)運(yùn)作管理的特性進(jìn)行研究的必要性.
2 適用于長采購提前期的CONWIP庫存利用率的計(jì)算方程
依據(jù)筆者的企業(yè)經(jīng)驗(yàn)，大宗的原材料極少有短時(shí)間就能送上門的，通常都是幾十天甚至數(shù)月的采購提前期.現(xiàn)實(shí)中，大多數(shù)企業(yè)管理者都把高的機(jī)器設(shè)備利用率作為管理目標(biāo)，這需要原材料大庫存來盡量滿足生產(chǎn)需要使得制造設(shè)備持續(xù)生產(chǎn)，而大庫存就意味零配件從采購到被使用的時(shí)間周期過長，也就意味整個產(chǎn)品的生產(chǎn)提前期過長.而筆者認(rèn)為：提前期的延長會對客戶的信心和銷售產(chǎn)生很大的影響，類似的產(chǎn)品如果一家能當(dāng)天供貨，另一家則需要一個月后才能供貨，可能只有少數(shù)客戶才愿意等待吧.所以，庫存并不是越低越好，恰當(dāng)?shù)膸齑胬寐手笜?biāo)可以實(shí)現(xiàn)最短的提前期，而又不會大幅增加庫存.
本文定義一個適用于長采購提前期的CONWIP環(huán)境下零配件庫存利用率的計(jì)算方程式，且這個參數(shù)的定義和計(jì)算應(yīng)該便利，所需的計(jì)算項(xiàng)要容易獲取和精確量化.該庫存利用率指標(biāo)覆蓋的流程范圍包括從發(fā)出訂單到接收零配件，再到零配件投入生產(chǎn)線加工使用。
3 模擬仿真的驗(yàn)證
為使研究接近企業(yè)現(xiàn)實(shí)并測試其在不同情況下庫存利用率是否與前述的理論推導(dǎo)相吻合，利用Automod14仿真軟件進(jìn)行了模擬仿真實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)為一個簡單的、包括采購和制造二個工作環(huán)節(jié)的CONWIP系統(tǒng).采購環(huán)節(jié)設(shè)為從一個外部供應(yīng)商采購零配件，采購提前期60天，實(shí)際交貨因各種原因產(chǎn)生偏差設(shè)為±10天，亦即實(shí)際交貨時(shí)間均勻分布在下訂單后50至70天的范圍內(nèi).作者的企業(yè)經(jīng)驗(yàn)表明，大部分生產(chǎn)過程的延遲都是由于零配件供貨的原因.為此，模擬仿真中設(shè)置制造延遲為零，也不考慮制成品庫存.
由于非特殊的商品在市場上都有眾多供應(yīng)商可以供貨以滿足買方的實(shí)際需求，可視為市場供應(yīng)能力無限，產(chǎn)能無限意味著零配件的供應(yīng)能力是無限的，到貨時(shí)間也不會受到訂單數(shù)量的影響.因此，模擬仿真重點(diǎn)考慮了在供應(yīng)商產(chǎn)能無限情況下的非相關(guān)需求，并構(gòu)建了不同的到貨率、再訂購過程的延遲和不同的CONWIP水平：設(shè)置需求到貨模式為每次一個零配件到達(dá)，送達(dá)時(shí)間符合Poisson分布、制造階段的加工時(shí)間是恒定的，考慮企業(yè)現(xiàn)實(shí)中制造設(shè)備利用率大多處于較高水平，因此模擬選取的制造利用率為較為典型的70%、80%和90%，CONWIP水平從1變動到100(但出于文章篇幅考慮以下表格中只摘錄變化臨界值附近的數(shù)據(jù)).
在每次交貨一個零配件，制造利用率為70%，再訂購延遲均勻分布在50天到70天的情況下，表2顯示的模擬仿真結(jié)果表明：當(dāng)利用率小于67%時(shí)流程時(shí)間相對恒定.當(dāng)利用率超過84%時(shí)，流程時(shí)間會迅速增加.此時(shí)，因?yàn)檫M(jìn)行處理中的流通卡數(shù)量低于制造利用率瓶頸，增加額外的CONWIP流通卡對系統(tǒng)性能的影響有限.當(dāng)CONWIP水平的設(shè)置導(dǎo)致流通卡利用率明顯低于制造利用率時(shí)，零配件供應(yīng)比率會改善，但制造瓶頸會阻止提前期的顯著縮短.要注意的是，在制造瓶頸值以下需要調(diào)整需輕柔否則會影響流程時(shí)間大幅度變化.
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下表呈現(xiàn)在每次送貨一個零配件，制造利用率80%情況下，再訂購延遲50天到70天的仿真結(jié)果.當(dāng)流通卡利用率低于70%時(shí)，流程時(shí)間的改善較小，如果庫存流通卡利用率高于86%時(shí)，則流程時(shí)間開始迅速增加.
下表顯示在制造利用率為90%，再訂購延遲均勻分布在50天到70天的情況下，的模擬仿真結(jié)果表明：當(dāng)流通卡利用率超過85%時(shí)，流程時(shí)間開始迅速增加.當(dāng)流通卡利用率小于80%時(shí)流程時(shí)間相對恒定.當(dāng)CONWIP水平的設(shè)置導(dǎo)致流通卡利用率明顯低于制造利用率時(shí)，零配件供應(yīng)比率會改善，但制造瓶頸會阻止提前期的顯著縮短.
本文定義最低合理利用率為所有低于該值的利用率對流程時(shí)間的影響微乎其微，但越低于該值則庫存量越大;而最高合理利用率是指高于該值的所有利用率都會導(dǎo)致流程時(shí)間的急劇增加，雖然此時(shí)的庫存數(shù)量較小.企業(yè)為了使得生產(chǎn)流程時(shí)間較短以吸引更多客戶，且不會大幅度增加庫存而使得成本暴漲，應(yīng)該將庫存利用率保持在高于最低的最低合理利用率和低于最低的最高合理利用率之間，將表2、3、4的仿真結(jié)果中合理利用率匯總?cè)绫?.
仿真結(jié)果表明：在市場供應(yīng)充足，假設(shè)供應(yīng)產(chǎn)能無限情況下，67%到84%之間的庫存利用率可在CONWIP生產(chǎn)管理模式的各種情形下都實(shí)現(xiàn)合理的績效.此外，還可通過調(diào)節(jié)CONWIP水平以保持所需的庫存利用率：增加CONWIP水平可降低庫存利用率，而減少CONWIP水平會提高庫存利用率.
4 結(jié)語
本文通過理論推導(dǎo)和仿真模擬論證了使用庫存利用率做績效度量指標(biāo)，用于CONWIP系統(tǒng)生產(chǎn)管理和庫存控制策略的原理及可行性.分析表明，使用特定范圍的庫存利用率替代使用相關(guān)成本因素來進(jìn)行CONWIP生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)作管理，不僅有效而且簡單易行.再者，利用率是一個不在意客戶需求或采購提前期的時(shí)間分布狀況，可用以平衡庫存持有成本和庫存等待時(shí)間的一個重要指標(biāo).在提前期太長時(shí)增加流通卡數(shù)量，而在客戶需求下降時(shí)就減少流通卡以保持恒定的庫存利用率.這種管理新思路對于企業(yè)降低庫存和在制品數(shù)量、提高生產(chǎn)績效具有一定的重要意義.——論文作者：何 彤1，朱瑋煒2
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