基于CODP的大規(guī)模定制生產(chǎn)成本測(cè)算研究

摘 要:企業(yè)通過確定客戶訂單分離點(diǎn)(CODP)，進(jìn)而實(shí)施延遲策略以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制，而評(píng)價(jià)大規(guī)模定制的實(shí)施成功與否標(biāo)準(zhǔn)之一就是對(duì)其成本進(jìn)行測(cè)算。本文基于制造延遲視角，通過分析基于CODP的生產(chǎn)成本構(gòu)成問題，將客戶個(gè)性化需求和客戶訂單提前期作為約束條件，綜合考慮了加工成本和庫(kù)存成本，建立基于CODP的大規(guī)模定制生產(chǎn)成本的測(cè)算模型，并分析生產(chǎn)成本函數(shù)的變化趨勢(shì)，最終通過算例仿真對(duì)該模型進(jìn)行了驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞:客戶訂單分離點(diǎn);大規(guī)模定制;延遲策略;生產(chǎn)成本

中圖分類號(hào):F273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1003-5192(2010)06-0062-05

Research on the Estimation of Mass Customization Production Cost Based on CODP

YANG Shui-li， ZHOU Sun-fu， LI Tao-fen

(Faculty of Economics and Management， Xi’an Univistiy of Technology， Xi’an 710054， China)

Abstract:The enterprises can implement the postponement strategy through the establishment of Customer Order Decoupling Point(CODP)so as to achieve the implementation of mass customization， whereas one of the key problems of the mass customization is to estimate the cost. This paper uses the individual requirements and lead time of customers’ orders as the constraint conditions and takes the processing cost and inventory cost into consideration based on the angle of the postponed manufacture and analyzes the production cost components of CODP. Accordingly， the estimated calculation model for the mass customization production cost is established in accordance with CODP， and also the variation trend of production cost function is analyzed. Finally， in this paper the model is tested through the simulation of calculation examples.

Key words:customer order decoupling point; mass customization; postponement strategy; production cost

1 引言

客戶需求的個(gè)性化和多元化，促使企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)從成本擴(kuò)張到品種、交貨期、質(zhì)量等多個(gè)方面，大規(guī)模定制(Mass Customization，MC)正是在這種背景下產(chǎn)生的生產(chǎn)方式，其目標(biāo)是以大規(guī)模生產(chǎn)的低成本和高效率滿足定制生產(chǎn)的個(gè)性化和多樣化需求[1]。而企業(yè)則可以通過實(shí)施延遲策略來推遲產(chǎn)品差異化工序的開始時(shí)間，從而獲取批量定制的規(guī)模效益并滿足客戶個(gè)性化需求，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制。從大規(guī)模定制的目標(biāo)中可知，評(píng)價(jià)其是否成功實(shí)施的依據(jù)之一就是測(cè)試其成本，在滿足客戶個(gè)性化和多樣化需求的情況下，生產(chǎn)成本越低也就表明大規(guī)模定制生產(chǎn)越成功。

目前，學(xué)者們主要從功能特征或工藝路徑等角度對(duì)大規(guī)模定制成本進(jìn)行了研究，探討大規(guī)模定制成本的構(gòu)成和表達(dá)。單汨源等提出了以關(guān)鍵特征為驅(qū)動(dòng)的大規(guī)模定制產(chǎn)品成本的數(shù)學(xué)模型，對(duì)產(chǎn)品成本測(cè)算進(jìn)行研究[2，3];郭春明基于并行功能展開和產(chǎn)品主要特征屬性，建立了基于作業(yè)成本法的成本測(cè)算模型[4];楊水利等

將產(chǎn)品系列的生產(chǎn)成本劃分為材料成本與工藝成本，研究了不同模塊化生產(chǎn)路徑的成本表達(dá)[5]。這些研究主要關(guān)注在客戶需求分析階段或產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段對(duì)大規(guī)模定制產(chǎn)品成本進(jìn)行預(yù)測(cè)。由于大規(guī)模定制的成功實(shí)施要求企業(yè)采用延遲生產(chǎn)策略，通過將大規(guī)模定制分為大規(guī)模生產(chǎn)和定制生產(chǎn)兩個(gè)階段，從而在滿足客戶個(gè)性化需求的同時(shí)提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。而這兩個(gè)階段的區(qū)分點(diǎn)就稱為客戶訂單分離點(diǎn)(Customer Order Decoupling Point，CODP)。CODP是產(chǎn)品生產(chǎn)從基于預(yù)測(cè)階段向基于訂單階段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，其位置將直接影響大規(guī)模生產(chǎn)兩階段能否充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，從而影響大規(guī)模定制的實(shí)施。基于客戶訂單分離點(diǎn)對(duì)大規(guī)模定制產(chǎn)品的生產(chǎn)成本進(jìn)行測(cè)算，將為企業(yè)確定客戶訂單分離點(diǎn)、選擇延遲策略，進(jìn)而實(shí)施大規(guī)模定制提供成本依據(jù)，因此，本文將基于CODP探討在實(shí)施制造延遲策略時(shí)企業(yè)生產(chǎn)成本的測(cè)算問題。

2 基于CODP的大規(guī)模定制生產(chǎn)成本構(gòu)成

大規(guī)模定制以產(chǎn)品族和模塊化為基礎(chǔ)，通過延遲生產(chǎn)策略對(duì)不同的產(chǎn)品系列進(jìn)行生產(chǎn)，從而滿足客戶的特定需求。在實(shí)施延遲策略時(shí)，CODP在生產(chǎn)系統(tǒng)中的前后移動(dòng)，將會(huì)導(dǎo)致批量生產(chǎn)階段與定制生產(chǎn)階段時(shí)間的增減，從而影響規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益的大小。因此，按成本內(nèi)容是否受CODP影響劃分，大規(guī)模定制生產(chǎn)成本可分為固定(不變)成本和延遲(可變)成本兩類，其中延遲成本為受CODP影響的成本部分。基于CODP探討在實(shí)施制造延遲策略時(shí)企業(yè)生產(chǎn)成本的測(cè)算問題，為簡(jiǎn)單起見，本文認(rèn)為大規(guī)模定制生產(chǎn)成本僅包括受CODP影響的延遲(可變)成本部分。

由于延遲策略是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制的一個(gè)必要途徑，學(xué)者們探討了CODP對(duì)生產(chǎn)過程中各類成本的影響問題。Lee研究了提前期固定不變，且通用模塊平均持有成本不隨CODP位置改變的情況下，CODP對(duì)制造商庫(kù)存成本的影響問題[6]，邵曉峰將該模型擴(kuò)展為提前期固定不變且采用集中庫(kù)存和分散庫(kù)存情況下，不同延遲策略對(duì)供應(yīng)鏈庫(kù)存水平的影響問題[7]。但斌等建立了大規(guī)模定制下制造商和供應(yīng)商實(shí)施延遲生產(chǎn)的生產(chǎn)成本優(yōu)化模型，認(rèn)為CODP的移動(dòng)將影響固定資產(chǎn)的投資成本、產(chǎn)品加工成本、在制品持有成本、半成品庫(kù)存成本[8，9]。現(xiàn)有文獻(xiàn)探討了CODP對(duì)大規(guī)模定制的各種成本的影響，但對(duì)基于CODP對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)階段的成本研究存在系統(tǒng)性研究不足的瑕疵。

本文主要考慮在現(xiàn)有生產(chǎn)條件下，即不改變產(chǎn)品的功能和模塊配置及生產(chǎn)設(shè)備的情況下，實(shí)施制造延遲策略，對(duì)大規(guī)模定制生產(chǎn)成本進(jìn)行測(cè)算。因此，延遲成本可分為加工成本和庫(kù)存成本之和，其中加工成本又可分為批量生產(chǎn)階段的加工成本和定制生產(chǎn)階段的加工成本。由于采用集中式庫(kù)存策略，僅在CODP處存在半成品緩沖庫(kù)存。

3 基于CODP的生產(chǎn)成本模型

3.1 問題相關(guān)描述

假設(shè)MC模式下的某延遲生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)同一產(chǎn)品族中M種定制化產(chǎn)品，每種產(chǎn)品都需要經(jīng)過批量生產(chǎn)階段和定制生產(chǎn)階段，以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制的延遲制造。批量生產(chǎn)階段通過采用基于預(yù)測(cè)的推動(dòng)式生產(chǎn)方式生產(chǎn)模塊化半成品，并將其放入緩沖庫(kù)存;定制生產(chǎn)階段通過采用基于訂單的拉動(dòng)式生產(chǎn)方式生產(chǎn)定制化產(chǎn)品，并將其直接交付客戶，不存在成品庫(kù)存。第j(j=1，2，…，M)種產(chǎn)品都需要經(jīng)過NJ道工序的處理，其中第s(0≤s≤NJ)道工序?yàn)殚_始對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行個(gè)性化特征加工的首道工序。第k道工序?yàn)榕可a(chǎn)階段的最后一道工序，第k+1道工序到第NJ道工序是定制生產(chǎn)階段。因?yàn)榈趉道工序?yàn)榕可a(chǎn)階段的最后一道工序，故將CODP定位于第k道工序與第k+1道工序之間，為簡(jiǎn)單描述起見，就將CODP定位為k。假設(shè)當(dāng)CODP定位在第k道工序時(shí)，第i道工序加工每單位第j種產(chǎn)品所需加工時(shí)間為tj(i)。由此可見，該生產(chǎn)流程生產(chǎn)的是一個(gè)產(chǎn)品族，各種產(chǎn)品都是為了滿足特定的客戶需求。

3.2 模型相關(guān)假設(shè)

假設(shè)1 制造企業(yè)直接面對(duì)顧客訂單，并通過接受訂單進(jìn)行定制性生產(chǎn)，而且該訂單提前期為扣除運(yùn)輸時(shí)間后的客戶要求交貨期。

假設(shè)2 客戶需求量可被認(rèn)為服從泊松分布，任意定制產(chǎn)品都屬于同一產(chǎn)品族，該產(chǎn)品族中的第j種產(chǎn)品的客戶需求量為隨機(jī)需求量，服從均值為μj、方差為σ2j的泊松分布，其中μj是產(chǎn)品j的單位時(shí)間內(nèi)的平均需求量。

假設(shè)3 CODP將生產(chǎn)過程分為兩個(gè)階段:CODP之前的預(yù)測(cè)推動(dòng)的批量生產(chǎn)階段和CODP之后的訂單拉動(dòng)的定制生產(chǎn)階段。在生產(chǎn)過程中，制造商采用集中型庫(kù)存方式，只在CODP處設(shè)置緩沖庫(kù)存，而CODP之后不設(shè)置庫(kù)存。在批量生產(chǎn)階段，制造商將原材料生產(chǎn)成為通用件或?qū)Ｓ眉陌氤善罚氤善愤M(jìn)入CODP緩沖庫(kù)存;在定制生產(chǎn)階段，制造商根據(jù)收到的訂單將CODP緩沖庫(kù)存中的半成品通過一定的工序生產(chǎn)成符合要求的成品，并直接交付客戶，不存在成品庫(kù)存。

假設(shè)4 供應(yīng)商能及時(shí)有效地供應(yīng)制造商所需求的原材料，不存在原材料缺貨風(fēng)險(xiǎn)。

假設(shè)5 本模型主要研究現(xiàn)有生產(chǎn)條件下CODP移動(dòng)對(duì)生產(chǎn)成本的影響，且生產(chǎn)成本包括加工成本和庫(kù)存成本，其中加工成本又可分為批量生產(chǎn)階段的加工成本和定制生產(chǎn)階段的加工成本。

假設(shè)6 該生產(chǎn)系統(tǒng)的每道工序在同一時(shí)間只能加工一個(gè)產(chǎn)品，且產(chǎn)品轉(zhuǎn)換時(shí)間和成本可忽略不計(jì)，但可以采用并行式生產(chǎn)，即第一件產(chǎn)品在第二道工序加工時(shí)，第二件產(chǎn)品可進(jìn)行第一道工序的加工。因此，所有產(chǎn)品的加工時(shí)間為

4 基于CODP的生產(chǎn)成本模型分析

CODP移動(dòng)所產(chǎn)生的生產(chǎn)成本變化，主要體現(xiàn)為加工成本(批量生產(chǎn)階段和定制生產(chǎn)階段)和庫(kù)存成本的變化。隨著CODP的定位工序k不斷向生產(chǎn)流程末端移動(dòng)，相關(guān)成本的變化趨勢(shì)為:批量生產(chǎn)階段的加工成本M1(k)不斷增加，定制生產(chǎn)階段的加工成本M2(k)不斷減少，但由于規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，總的加工成本M(k)將不斷減少，批量生產(chǎn)階段的庫(kù)存成本H1(k)將不斷增加，即總庫(kù)存成本H(k)將不斷增加。因此，生產(chǎn)成本的變動(dòng)ΔC(k)將取決于子成本的變動(dòng)量之和，即

由于各個(gè)子成本變化量的不同，生產(chǎn)成本函數(shù)C(k)可能有以下情況:

(1)對(duì)于所有的f≤k≤s-1，ΔC1(k)≥ΔC2(k)或ΔC1(k)≤ΔC2(k)，此時(shí)，生產(chǎn)成本函數(shù)C(k)為單調(diào)遞增函數(shù)或單調(diào)遞減函數(shù)，或者常量函數(shù)和單調(diào)遞增函數(shù)或單調(diào)遞減函數(shù)相結(jié)合的特殊形式。

(2)對(duì)于所有的f≤k≤s-1，存在一個(gè)g工序(f+1≤g≤s-2)，在g工序之前，ΔC1(k)>ΔC2(k)，則ΔC(k)>0;在g工序之后，ΔC1(k)<ΔC2(k)，則ΔC(k)<0。此時(shí)，生產(chǎn)成本函數(shù)C(k)為“凸函數(shù)”，先單調(diào)遞增后單調(diào)遞減，存在一個(gè)生產(chǎn)成本最高點(diǎn)C(k=g)。

(3)對(duì)于所有的f≤k≤s-1，存在一個(gè)g工序(f+1≤g≤s-2)，在g工序之前，ΔC1(k)<ΔC2(k)，則ΔC(k)<0;在g工序之后，ΔC1(k)>ΔC2(k)，則ΔC(k)>0。此時(shí)，生產(chǎn)成本函數(shù)C(k)為“凹函數(shù)”，先單調(diào)遞減后單調(diào)遞增，存在一個(gè)生產(chǎn)成本最低點(diǎn)C(k=g)。

(4)對(duì)于所有的f≤k≤s-1，存在多個(gè)g工序(f+1≤g1，g2，…，gn≤s-2)使得生產(chǎn)成本函數(shù)C(k)呈現(xiàn)波浪形交替式上升下降。

5 算例驗(yàn)證

假設(shè)，某企業(yè)生產(chǎn)的某產(chǎn)品族的產(chǎn)品種類數(shù)M=3種，每種產(chǎn)品在每小時(shí)內(nèi)的平均需求量為μ1=100臺(tái)、μ2=200臺(tái)、μ3=300臺(tái)，其標(biāo)準(zhǔn)差為σ1=4臺(tái)、σ2=6臺(tái)、σ3=8臺(tái)，安全庫(kù)存系數(shù)z=1.6，加工流程為9道工序，每道工序所需的加工時(shí)間如表1所示，且差異化工序?yàn)榈?道工序。每3小時(shí)產(chǎn)出1臺(tái)成品，且預(yù)計(jì)客戶要求的交貨提前期為1830小時(shí)，每種產(chǎn)品在批量生產(chǎn)階段的單位加工成本函數(shù)都為p1(k)=30+1.5k1/2(單位:元/臺(tái))，每種產(chǎn)品在定制生產(chǎn)階段的單位加工成本函數(shù)都為pj，2(k)=50-1.1k(單位:元/臺(tái))，每種產(chǎn)品在CODP緩沖庫(kù)存處的單位庫(kù)存成本函數(shù)都為h(k)=1+0.8k(單位:元/臺(tái))。

從表2可知，隨著CODP位置不斷的向生產(chǎn)線末端移動(dòng)，批量生產(chǎn)階段的加工成本M1(k)不斷增加，定制生產(chǎn)階段的加工成本M2(k)不斷減少，由于規(guī)模效益的作用，總的加工成本M(k)呈不斷減少趨勢(shì)，但庫(kù)存成本H1(k)不斷增加。在第7道工序之前，庫(kù)存成本的增加額度小于加工成本的減少額度，但在第7道工序之后，庫(kù)存成本的增加額度大于加工成本的減少額度，從而生產(chǎn)成本C(k)呈現(xiàn)先減少，再增加的“凹函數(shù)”形式，如圖1所示。總生產(chǎn)成本從C(k=2)的48944.58元減少到C(k=7)的最大值48799.50元后開始增加，直至C(k=8)的48816.52元。因此，為了實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制的最大化效益，企業(yè)應(yīng)該將CODP定位于第7道工序處，此時(shí)生產(chǎn)成本為C(k=7):48799.50元。

6 結(jié)論

通過梳理現(xiàn)有文獻(xiàn)，分析基于CODP的大規(guī)模定制生產(chǎn)成本構(gòu)成問題，認(rèn)為企業(yè)在實(shí)施制造延遲時(shí)，即在不改變現(xiàn)有產(chǎn)品設(shè)計(jì)及生產(chǎn)條件下，CODP將通過影響加工成本和庫(kù)存成本進(jìn)而影響生產(chǎn)成本。本文通過建立相關(guān)假設(shè)及相關(guān)約束，構(gòu)建基于CODP的大規(guī)模定制生產(chǎn)成本測(cè)算模型，進(jìn)而分析得出生產(chǎn)成本函數(shù)C(k)的可能形態(tài)，并通過算例仿真進(jìn)行了驗(yàn)證。從本文可以得知，在實(shí)施延遲策略及確定CODP時(shí)，企業(yè)應(yīng)對(duì)基于CODP的生產(chǎn)成本進(jìn)行測(cè)算，只有通過權(quán)衡加工成本，包括批量階段的加工成本和定制階段的加工成本，以及庫(kù)存成本，企業(yè)才能盡量降低生產(chǎn)成本，進(jìn)而成功實(shí)施大規(guī)模定制。

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