時間延遲和成型延遲的流程和效果分析

摘要：延遲制造作為大規(guī)模定制的實施技術(shù)之一，包括時間延遲和成型延遲等兩種主要形式。在分析了時間延遲和成型延遲的流程之后，運用排隊論的生滅模型分析了這兩種不同的延遲制造形式在生產(chǎn)時間和生產(chǎn)總成本上的效果，并進一步分析了在產(chǎn)品定制化程度不斷增加的情況下，分別使用這兩種延遲制造的方式可以獲得的效果比較。

關(guān)鍵詞：大規(guī)模定制；延遲制造；時間延遲；成型延遲

中圖分類號：F273.1文獻標識碼：A文章編號：16723198（2007）11005702

1延遲制造及其分類

延遲制造，又叫做差異化延遲策略，是指制造商在產(chǎn)品制造過程中，只生產(chǎn)中性產(chǎn)品或可模塊化的零部件，而盡可能推遲產(chǎn)品的個性化的制造，待得到用戶的訂單后，再根據(jù)用戶對產(chǎn)品的功能、外觀等個性化的要求，在離用戶盡可能近的地點(如各地的配送中心、物流中心)完成最后的制造過程。這樣，在時間、地點上都與大規(guī)模的中性產(chǎn)品生產(chǎn)相分離，使制造商能以最快的速度來滿足用戶的個性化需求，并降低成本和風(fēng)險，提高市場競爭能力，從而實現(xiàn)供應(yīng)鏈上的大規(guī)模定制。為此，已經(jīng)有學(xué)者提出：延遲制造的實現(xiàn)已經(jīng)可以作為大規(guī)模定制的一個最主要標志。

延遲制造的具體實施又可以分為不同的類型，最主要的是時間延遲（TP， Time Postponement）和成型延遲（FP， Form Postponement）兩種。所謂時間延遲，指的是在接受到客戶訂單之后，再在同一個地點，即供應(yīng)鏈的核心企業(yè)內(nèi)，開始產(chǎn)品的生產(chǎn)、運輸、和配送，比較類似于訂貨型生產(chǎn)（MTO）的過程，目前采用的企業(yè)很多，其流程如圖1所示；而所謂成型延遲，則是推遲最終產(chǎn)品的形成，在得到各用戶對產(chǎn)品要求的信息前，只在供應(yīng)鏈的核心企業(yè)內(nèi)制造可模塊化的零、部件以實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟，盡可能保持產(chǎn)品的中性狀態(tài)，客戶的個性化需求模塊則在距離客戶最近的地方進行生產(chǎn)和裝配，比如惠普公司在本國企業(yè)內(nèi)生產(chǎn)通用模塊，在各國的本地加工廠生產(chǎn)適合當?shù)仉妷核降碾娫匆约坝脩羰謨裕龠M行裝配和發(fā)送，其流程如圖2所示。

目前對于這兩種具體的延遲制造類型的分歧相對較多，一般認為時間延遲更有利于降低整體庫存水平，但是由于客戶發(fā)出訂單后，需要等待整個生產(chǎn)過程，因此生產(chǎn)提前期較長；而成型延遲則有利于縮短提前期，但由于存在更多的通用模塊的半成品，會使得整體庫存水平較高。本文后面將使用排隊輪的模型進一步探討這兩種延遲類型的區(qū)別。

2兩種類型延遲制造的排隊論結(jié)果

在這里，考慮一個生產(chǎn)N種不同的定制化產(chǎn)品的企業(yè)，為方便地使用排隊論的方法對于這個企業(yè)分別采用時間延遲和成型延遲的效果進行分析，首先要做如下必要的假設(shè)：（1）假設(shè)時間延遲模式中訂單的到達和生產(chǎn)時間分別為服從參數(shù)為λk和μk的泊松分布的隨機變量，有且僅有一條排隊隊列，服務(wù)規(guī)則為先到先服務(wù)（FCFS），即采用的是M/M/1排隊模型；（2）假設(shè)成型延遲模式中可以分為生產(chǎn)通用部件的第一階段和生產(chǎn)個性化定制部件的第二階段，兩個階段分別形成獨立的M/M/1排隊系統(tǒng)，第一階段服從參數(shù)λg和μg，第二階段服從參數(shù)λk和μ′k（可假設(shè)不同產(chǎn)品的訂單到達在時間延遲和成型延遲的第二階段是一致的，但是由于成型延遲的第二階段無需對于通用部件進行加工，所以 μ′k≤μk）；（3）由于N種產(chǎn)品雖然不同，但其區(qū)別僅在于部分零部件的選擇，而對于生產(chǎn)工藝沒有任何區(qū)別，對于這些屬于同一產(chǎn)品族的產(chǎn)品可以假設(shè)不同產(chǎn)品之間的轉(zhuǎn)換時間忽略不計。

對于時間延遲模式，運用排隊論中的生滅模型可以方便的得到產(chǎn)品k在生產(chǎn)系統(tǒng)中逗留時間期望值為ETTP=1μ-∑Nk-1λk，在制品均量即為該排隊系統(tǒng)的服務(wù)強度ρk=λkμ，可以將采用時間延遲系統(tǒng)的總成本表示為固定成本，可變制造成本，在制品庫存保管費用三方面之和，即TCTP=FTP+∑Nk=1wkρk+∑Nk=1ckλk，其中wk為在制品庫存持有費用率，ck為單位產(chǎn)品可變成本。

對于成型延遲模式生產(chǎn)通用部件的第一階段，期望逗留時間ETFP，1=ρ2ggμg-λg，其中ρg=λg/μg為服務(wù)強度，zg為通用部件安全庫存水平，若zg=0則表示為純粹的JIT生產(chǎn)。通用部件的庫存水平I1=zg-ρg1-ρg(1-ρ2gg)，第一階段的制造成本可表示為通用部件半成品庫存保管費用，在制品庫存保管費用，可變制造成本之和：CFP，1=hgI1+ρgwg+λgcg。對于成型延遲模式生產(chǎn)通用部件的第二階段，仿上可得ETFP，2，k=ρ2gkμ′-λk，I2=zk-ρk1-ρk(1-ρ2kk)，CFP，2=∑Nk=1(I2hk+ρkvk+bkλk)。綜合兩個階段，總停留時間ETFP，k=ρ2ggμg-λg+ρ2kkμ′-λk，總費用TCFP=FFP+CFP，1+CFP，2。

3兩種類型的延遲制造對于定制生產(chǎn)的影響?yīng)?/p>

如前文所述，延遲制造技術(shù)被應(yīng)用于大規(guī)模定制的生產(chǎn)技術(shù)中，以在保證大規(guī)模生產(chǎn)的低成本和高效率的同時，通過滿足客戶的個性化需求提高顧客的滿意水平。而隨著客戶需求的個性化程度日益增強，產(chǎn)品的定制化程度也需要不斷提高，下面以N的增加表示客戶需求個性化的增加，來討論定制化程度不斷提高的過程中，采用兩種不同的延遲制造的形式會產(chǎn)生何種結(jié)果。

由于客戶不同的個性化需求會同屬于一個產(chǎn)品族，在這里假設(shè)不同個性化產(chǎn)品具有相同的參數(shù)，即將參數(shù)所有的下標k去除掉：λk=λ，wk=w，ck=c，……。并且在不失一般性的情況下為簡單起見，假設(shè)N種不同產(chǎn)品的的整體需求率為1，則每一種產(chǎn)品訂單到達的時間間隔λ=1/N。

這樣的話，在時間延遲中，設(shè)備利用率ρ可以表示為ρ=∑Nk=1λkμ=1μ；在成型延遲中，第一階段通用部件生產(chǎn)過程的訂單到達時間間隔為1，第二階段定制部件生產(chǎn)過程訂單到達的時間間隔為1/N，假設(shè)產(chǎn)品中通用化模塊所占比例為r（r在0到1之間），在第一階段μg=1rρ，第二階段μ′=1N(1-r)ρ。

由以上假設(shè)和推導(dǎo)，可以進一步得到下面一些結(jié)果：

（1）由于ETTP=1μ-Nλ=ρ1-ρ，所以隨著N的增加，采用時間延遲的生產(chǎn)系統(tǒng)加工時間期望值不變。

（2）TCTP=FTP+Nλμw+Nλc=FTP+ρw+c，所以隨著N的增加，采用時間延遲的生產(chǎn)系統(tǒng)加工總成本期望值不變。

（3）ETFP=ρ2ggμg-λg+(λ/μ′)2μ′-λ=(rρ)2g1-rρ+N［(1-r)ρ］21-(1-r)ρ，所以隨著N的增加，采用成型延遲的生產(chǎn)系統(tǒng)加工時間期望值單調(diào)增加。

（4）CFP，1=［zg-rρ1-rρ(1-(rρ)2)］hg+rρwg+cg，所以隨著N的增加，成型延遲的第一階段的生產(chǎn)總成本不變。

CFP，2=NI2h+Nλμ′v+Nbλ=N［z-(1-r)ρ1-(1-r)ρ(1-(1-r)ρ)2］h+N(1-r)ρv+b，所以隨著N的增加，成型延遲的第二階段的生產(chǎn)總成本單調(diào)遞增。

綜合兩個階段，在成型延遲中，總成本隨著N的增加而單調(diào)遞增。

(5)綜合上述結(jié)論，可以斷定，當產(chǎn)品定制化程度不斷增加，即N不斷增加時，在N增加到某個數(shù)值之后，采用時間延遲的生產(chǎn)總成本會小于采用成型延遲的生產(chǎn)總成本，采用時間延遲的生產(chǎn)時間也會低于采用成型延遲的生產(chǎn)時間。

4結(jié)論和展望

分析了制造業(yè)由傳統(tǒng)大規(guī)模生產(chǎn)向大規(guī)模定制生產(chǎn)轉(zhuǎn)變的趨勢以及使用延遲制造技術(shù)來實現(xiàn)大規(guī)模定制之后，總結(jié)了之前對于延遲制造分類中兩種最重要的形式：時間延遲和成型延遲，并分析了這兩種形式分別的流程。之后，使用了排隊論中的生滅模型分別分析了時間延遲和成型延遲的產(chǎn)品生產(chǎn)時間和考慮了庫存成本在內(nèi)的總成本，得到定量結(jié)果。進一步，考慮了產(chǎn)品定制化程度不斷增加的過程對于兩種不同的延遲制造形式產(chǎn)生了怎樣的影響，從定量結(jié)果上得出了當產(chǎn)品定制化程度增加到一定階段之后，采用時間延遲比成型延遲在產(chǎn)品制造時間和生產(chǎn)總成本上均可以獲得優(yōu)勢。

為了在定量模型的建立和求解上簡化，對于實際情況作了一些必要的假設(shè)，之后可以考慮將一些假設(shè)放松，如將M/M/1排隊論模型變?yōu)镚/G/1模型等，得到更適合于一般情況的結(jié)論。此外，本文的一些結(jié)論，如定制化程度增加到什么水平之后使用時間延遲可以獲得更好的效果，還需要在各個行業(yè)中做出實證分析。

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注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。