3D打印驅(qū)動(dòng)的供應(yīng)鏈決策優(yōu)化研究

馬 爽，蔡笑天，Songlin Chen

(1.北京科技大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京 100083；2.中國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究院，北京 100038；3.新加坡南洋理工大學(xué)機(jī)械與宇航學(xué)院，新加坡 639798，Singapore)

0 引言

2020年5月5日，中國(guó)首飛成功的長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭上搭載著 “3D打印機(jī)”，這是中國(guó)首次太空3D打印實(shí)驗(yàn)，也是國(guó)際上第一次在太空中開展連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的3D打印實(shí)驗(yàn)。3D打印技術(shù)也稱為增材制造，是智能制造中最具代表性的技術(shù)之一，受到國(guó)內(nèi)外科研領(lǐng)域與產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。3D打印技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)模式以及產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)生了深刻影響，成為制造領(lǐng)域最受關(guān)注的顛覆性技術(shù)之一。近年來，3D打印不僅被認(rèn)為是一項(xiàng)用于原型化的技術(shù)，更是一種破壞性制造技術(shù)[1-3]。這項(xiàng)技術(shù)具有很高的自由度與靈活性，能夠?qū)崿F(xiàn)各類復(fù)雜設(shè)計(jì)，打破了現(xiàn)有制造的局限性，對(duì)各行業(yè)產(chǎn)生了重要影響，如國(guó)際空間、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、航空航天、汽車行業(yè)等。此外，3D打印技術(shù)的高度靈活與自由性使零部件在客戶端生產(chǎn)成為可能，大大降低了運(yùn)輸成本、縮短了前置時(shí)間。可以說，采用3D打印技術(shù)可以減少傳統(tǒng)供應(yīng)鏈中的一些環(huán)節(jié)與步驟，從而使供應(yīng)鏈更精簡(jiǎn)、靈敏且響應(yīng)度更高[4-5]。

3D打印技術(shù)的快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用為智能制造的快速推進(jìn)提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)，同時(shí)，該技術(shù)也有利于供應(yīng)鏈效率提升與成本控制，有助于現(xiàn)代供應(yīng)鏈的發(fā)展。從供應(yīng)鏈視角來看，3D打印技術(shù)不僅改變了產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，更改變了傳統(tǒng)的倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸以及服務(wù)形式[6-7]。傳統(tǒng)供應(yīng)鏈架構(gòu)將會(huì)隨著3D打印技術(shù)采納主體的不同而發(fā)生變化，由此形成不同的供應(yīng)鏈架構(gòu)模式，這正是智能制造與現(xiàn)代供應(yīng)鏈協(xié)同發(fā)展的產(chǎn)物。新的供應(yīng)鏈架構(gòu)模式會(huì)因不同的技術(shù)采納主體特性、行業(yè)特征等，在供應(yīng)鏈成本、響應(yīng)時(shí)間、顧客滿意度等指標(biāo)方面各有優(yōu)劣。因此，如何選擇 “正確的”供應(yīng)鏈架構(gòu)模式成為產(chǎn)業(yè)界面臨的關(guān)鍵問題。目前，已有研究多關(guān)注3D打印技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)供應(yīng)鏈的影響或描述采用該技術(shù)后的供應(yīng)鏈形式等[8-10]，少有研究基于技術(shù)采納主體視角分析不同供應(yīng)鏈架構(gòu)特征并對(duì)供應(yīng)鏈技術(shù)采納進(jìn)行優(yōu)化研究。因此，關(guān)鍵問題是如何識(shí)別3D打印技術(shù)背景下的不同供應(yīng)鏈架構(gòu)并進(jìn)行優(yōu)化研究，從而為選擇 “正確的”供應(yīng)鏈架構(gòu)提供理論基礎(chǔ)與優(yōu)化方法。

本文從供應(yīng)鏈優(yōu)化視角研究3D打印技術(shù)的引進(jìn)與采納問題，首先識(shí)別3D打印技術(shù)采納背景下的不同供應(yīng)鏈架構(gòu)模式，詳細(xì)闡釋以原始制造商 (OEM)為中心的供應(yīng)鏈架構(gòu)、以第三方服務(wù)商為中心的供應(yīng)鏈架構(gòu)以及以顧客為中心的供應(yīng)鏈架構(gòu)模式。基于上述識(shí)別，本文提出一個(gè)考慮系統(tǒng)級(jí)成本與顧客滿意度的供應(yīng)鏈決策優(yōu)化模型，為3D打印驅(qū)動(dòng)的供應(yīng)鏈決策優(yōu)化問題提供方法基礎(chǔ)。為了進(jìn)一步說明所提出優(yōu)化方法的可行性與有效性，本文在航空領(lǐng)域零部件供應(yīng)鏈背景下，對(duì)所提出的決策優(yōu)化模型進(jìn)行案例研究。

1 獻(xiàn)綜述

1.1 3D打印對(duì)制造的影響

3D打印是指一類具有相同原理與方法的先進(jìn)制造技術(shù)，用于生產(chǎn)零部件或產(chǎn)品[8]。與傳統(tǒng)制造技術(shù)最大的不同是，3D打印通過逐層打印來生產(chǎn)一個(gè)3D實(shí)體[11]，故該技術(shù)更加環(huán)保也更節(jié)省原材料。與傳統(tǒng)制造中需要先生產(chǎn)零部件再進(jìn)行組裝不同，3D打印技術(shù)可以在單一生產(chǎn)階段打印一件完整的產(chǎn)品。同時(shí)，采用3D打印技術(shù)生產(chǎn)的每件產(chǎn)品都可以根據(jù)客戶需求實(shí)現(xiàn)完全定制化，便于滿足不同消費(fèi)者的個(gè)性化需求，且能更好地匹配市場(chǎng)趨勢(shì)的轉(zhuǎn)變[12]。3D打印中的定制化可以通過設(shè)計(jì)虛擬的3D計(jì)算機(jī)模型實(shí)現(xiàn)，再將虛擬的3D計(jì)算機(jī)模型轉(zhuǎn)化為實(shí)物產(chǎn)品，在這一過程中無需機(jī)加工、成型及組裝。因此，3D打印減少了生產(chǎn)過程中的一些階段與步驟，可縮短了生產(chǎn)時(shí)間，尤其對(duì)于一些復(fù)雜零部件或產(chǎn)品，3D打印的生產(chǎn)方式十分有效，這也解釋了為何3D打印對(duì)于小規(guī)模生產(chǎn)十分高效[13]。

1.2 3D打印對(duì)供應(yīng)鏈的影響

除了對(duì)制造產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，3D打印還對(duì)供應(yīng)鏈產(chǎn)生重要影響。Peres等[14]提出采用3D打印技術(shù)將會(huì)給傳統(tǒng)的零部件供應(yīng)鏈帶來新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。在3D打印技術(shù)背景下，原始制造商或供應(yīng)商可以對(duì)運(yùn)營(yíng)成本、庫(kù)存水平以及前置時(shí)間等進(jìn)行重新權(quán)衡。3D 打印改變了生產(chǎn)要素的分布，使傳統(tǒng)供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)模式得以改進(jìn)，甚至創(chuàng)建全新的供應(yīng)鏈配置模式，提升供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)效率[15-17]。Hasan等[18]提出一個(gè)基于3D打印技術(shù)的e-商務(wù)平臺(tái)，用于為零部件供應(yīng)鏈提供多樣化的服務(wù)。

有學(xué)者提出了零部件供應(yīng)鏈中采用3D打印技術(shù)的兩種主要方式，即集中式與分散式。集中式供應(yīng)鏈意味著3D打印設(shè)備被安置在一個(gè)配送中心，那些訂購(gòu)的零部件將在該配送中心完成打印并被運(yùn)輸至客戶手中。集中式供應(yīng)鏈的優(yōu)點(diǎn)是能夠降低庫(kù)存水平，但是不能在同一時(shí)間處理大量的零部件訂單，這也意味著前置時(shí)間將會(huì)較長(zhǎng)。相較集中式，分散式供應(yīng)鏈?zhǔn)菍?D打印設(shè)備分散安置在不同的服務(wù)中心，這種方式適用于對(duì)前置時(shí)間要求很高的情境，但需提高每臺(tái)3D打印機(jī)的利用率才能控制整體成本。分散式供應(yīng)鏈的優(yōu)勢(shì)是能夠降低甚至消除零部件庫(kù)存，降低運(yùn)輸成本，提高響應(yīng)速度。

1.3 3D打印技術(shù)的成本分析

在制造系統(tǒng)中，成本分析是管理者決策是否采納一項(xiàng)新技術(shù)的重要指標(biāo)。近年來，各類成本模型被用于分析3D打印技術(shù)中的不同成本結(jié)構(gòu)。Hopkinson 等[19]采用微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)的方法計(jì)算單位平均成本，來對(duì)比傳統(tǒng)制造與基于3D打印技術(shù)的制造成本。在這類研究中，總成本包括機(jī)器成本、人工成本以及材料成本。研究得出，機(jī)器成本中的立體光刻和熔融沉積建模是主要成本要素，而材料成本中的激光燒結(jié)是主要成本要素。Ruffo等[20]建立了一個(gè)基于活動(dòng)的成本模型，計(jì)算3D打印的生產(chǎn)成本，在該模型中，活動(dòng)成本被分為直接成本與間接成本，并且每一類成本都與相應(yīng)的活動(dòng)關(guān)聯(lián)。直接成本包括材料成本，人工成本、機(jī)器成本、生產(chǎn)費(fèi)用以及管理費(fèi)用被視為間接成本。Ruffo等分析了粉末再利用的可能性，并考慮了能耗問題。Baumers等[21]也關(guān)注了3D打印的能耗問題，他們采用基于活動(dòng)的方法來計(jì)算總成本，并將能耗成本視為直接成本，為準(zhǔn)確分析能耗問題提供了較好的基礎(chǔ)。

在上述研究中，與3D打印相關(guān)的其他活動(dòng)并未被考慮，如預(yù)先處理、打印后處理等，因此，有學(xué)者[22]在上述研究基礎(chǔ)上考慮其他相關(guān)活動(dòng)，并提出基于時(shí)間的活動(dòng)成本模型，他們認(rèn)為3D打印應(yīng)分為4個(gè)主要階段，即準(zhǔn)備、生產(chǎn)、材料移除以及后處理，同時(shí)，他們?cè)诳偝杀局锌紤]了后處理階段的成本。此外，Rickenbacher等[23]提出一個(gè)包含所有預(yù)處理與后處理階段的成本模型，能夠更加準(zhǔn)確分析3D打印各階段的成本。

已有關(guān)于3D打印成本的研究多關(guān)注評(píng)估3D打印生命周期各階段的成本，這些研究都假設(shè)在同一供應(yīng)鏈架構(gòu)形式下進(jìn)行。實(shí)際上，不同的供應(yīng)鏈架構(gòu)形式將產(chǎn)生不同的供應(yīng)鏈總成本。因此，供應(yīng)鏈架構(gòu)形式的決策問題在3D打印技術(shù)的采納研究中應(yīng)被視為一個(gè)內(nèi)生要素。為了解決這一問題，本文提出一個(gè)供應(yīng)鏈成本模型，用于比較不同供應(yīng)鏈架構(gòu)形式下3D打印技術(shù)采納的總成本。

2 3D打印驅(qū)動(dòng)的供應(yīng)鏈架構(gòu)模式

在一個(gè)典型的零部件供應(yīng)鏈中，3D打印技術(shù)可以被OEM、第三方服務(wù)商或顧客采納。相應(yīng)的，三種不同的供應(yīng)鏈架構(gòu)形式便產(chǎn)生了，即以O(shè)EM為中心的供應(yīng)鏈、以第三方服務(wù)商為中心的供應(yīng)鏈以及以客戶為中心的供應(yīng)鏈。本文首先對(duì)上述三種供應(yīng)鏈的架構(gòu)形式進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建優(yōu)化模型，對(duì)3D打印驅(qū)動(dòng)的供應(yīng)鏈決策問題進(jìn)行優(yōu)化研究。

航空業(yè)是3D打印技術(shù)和零部件供應(yīng)鏈結(jié)合的典型領(lǐng)域，因此本文以航空業(yè)零部件供應(yīng)鏈為背景，研究3D打印技術(shù)采納過程中不同供應(yīng)鏈架構(gòu)形式對(duì)供應(yīng)鏈成本與顧客滿意度的影響。航空業(yè)是對(duì)零部件供應(yīng)鏈的性能要求最苛刻的產(chǎn)業(yè)之一[24]，航空業(yè)零部件供應(yīng)鏈?zhǔn)且活惥哂写硇缘牡湫凸?yīng)鏈，故本文的研究方法與研究結(jié)論具有一般意義。

(1)情境一：以O(shè)EM為中心的供應(yīng)鏈。在該情境中，3D打印技術(shù)將被OEM采納，此時(shí)航空零部件供應(yīng)鏈的主要參與者為原材料供應(yīng)商、OEM以及航空公司，如圖1所示。在以O(shè)EM為中心的供應(yīng)鏈中，當(dāng)航空公司的飛機(jī)零部件需要替換時(shí)率先在自己的庫(kù)存中進(jìn)行調(diào)用，若缺貨則向OEM發(fā)出訂單，OEM采用3D打印技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，隨后將生產(chǎn)完成的零部件配送至航空公司，由航空公司技術(shù)人員進(jìn)行替換。

圖1 以O(shè)EM為中心的零部件供應(yīng)鏈架構(gòu)

(2)情境二：以第三方服務(wù)商為中心的供應(yīng)鏈。在情境二中，第三方服務(wù)商采納3D打印技術(shù)并在航空公司發(fā)出訂單后生產(chǎn)其所需的零部件，供應(yīng)鏈架構(gòu)如圖2所示。當(dāng)飛機(jī)的零部件損壞時(shí)首先查看航空公司是否有庫(kù)存，若無庫(kù)存，則向第三方服務(wù)商發(fā)送訂單。第三方服務(wù)商收到訂單后按照OEM提供的設(shè)計(jì)圖進(jìn)行打印，同時(shí)，原材料供應(yīng)商將在收到第三方服務(wù)商原材料訂單后向其配送原材料。該情境下的物流包括原材料配送與零部件配送。

圖2 以第三方服務(wù)商為中心的供應(yīng)鏈架構(gòu)

(3)情境三：以客戶為中心的供應(yīng)鏈。在情境三中，OEM將零部件的設(shè)計(jì)提供給航空公司，航空公司購(gòu)買3D打印機(jī)和原材料進(jìn)行零部件生產(chǎn)，供應(yīng)鏈架構(gòu)如圖3所示。可以看出，當(dāng)原材料庫(kù)存不足時(shí)，航空公司會(huì)向原材料供應(yīng)商發(fā)送訂貨信息，原材料供應(yīng)商則將原材料配送至航空公司。

圖3 以客戶中心的供應(yīng)鏈架構(gòu)

機(jī)器投資成本、直接材料成本以及飛機(jī)停運(yùn)的機(jī)會(huì)成本被視為航空零部件供應(yīng)鏈成本組成的三大關(guān)鍵要素。在機(jī)器投資成本方面，假設(shè)三個(gè)參與主體購(gòu)買3D打印機(jī)器的成本一樣，機(jī)器的折舊與服務(wù)周期也一樣，但是機(jī)器的使用率卻存在較大差異。OEM使用該機(jī)器生產(chǎn)一定類型的零部件，第三方服務(wù)商服務(wù)不同的OEM，故生產(chǎn)多樣化、較大批量的零部件，而航空公司只生產(chǎn)自己所需的零部件。因此，3D打印機(jī)在三種情境中的使用率不同，情境二的使用率最高，情境一次之，情境三的使用率最低。情境二中生產(chǎn)階段的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備成本系數(shù)相對(duì)最低，單位零件的機(jī)器成本也相對(duì)最低。直接材料成本方面，在單位零部件所需材料相同的情況下，標(biāo)準(zhǔn)材料成本系數(shù)很大程度依賴于采購(gòu)數(shù)量，即大訂單常常獲得更多的折扣。因此，相較航空公司，OEM和第三方服務(wù)商的標(biāo)準(zhǔn)材料成本系數(shù)更低，即在直接材料成本方面更有優(yōu)勢(shì)。再看飛機(jī)停運(yùn)的機(jī)會(huì)成本，該成本與前置時(shí)間或響應(yīng)速度直接相關(guān)。在采納3D打印技術(shù)后，零部件生產(chǎn)的時(shí)間大大縮短，故影響前置時(shí)間的主要因素是響應(yīng)速度和運(yùn)輸時(shí)間。在情境一中，OEM采用3D打印技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，由于OEM需要服務(wù)多客戶，故其響應(yīng)速度較慢；此外，由于距離較遠(yuǎn)，故運(yùn)輸時(shí)間也相對(duì)較長(zhǎng)。情境二中，第三方服務(wù)商與航空公司在同一地區(qū)，故運(yùn)輸時(shí)間較短，但由于第三方服務(wù)商需要服務(wù)多客戶，故響應(yīng)速度較慢。情境三是由航空公司自己采用3D打印技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，故響應(yīng)速度和運(yùn)輸時(shí)間都優(yōu)于前兩類情境。

3 3D打印技術(shù)驅(qū)動(dòng)的供應(yīng)鏈架構(gòu)優(yōu)化模型

識(shí)別三種不同供應(yīng)鏈架構(gòu)模式后需在不同環(huán)境下決策 “正確的”供應(yīng)鏈架構(gòu)模式，即在特定環(huán)境下該由誰來引進(jìn)3D打印技術(shù)進(jìn)行零部件生產(chǎn)。如上所述，不同情境下零部件的制造成本、倉(cāng)儲(chǔ)成本、運(yùn)輸成本等存在較大差別，同時(shí)，由于不同情境下響應(yīng)速度與運(yùn)輸時(shí)間等差別較大，故顧客滿意度也將不同。因此，為了給決策者提供有效的決策支持，本文構(gòu)建以成本與顧客滿意度為優(yōu)化目標(biāo)的優(yōu)化模型。與已有研究不同，本研究同時(shí)考慮過程成本與系統(tǒng)成本，以更好地分析采納3D打印技術(shù)后零部件供應(yīng)鏈的經(jīng)濟(jì)效益。過程成本包括機(jī)器投資成本、直接人工成本、直接材料成本、機(jī)器維護(hù)費(fèi)、設(shè)計(jì)成本以及間接成本。系統(tǒng)成本包括庫(kù)存成本、運(yùn)輸成本 (物料與零部件)等。其中，機(jī)器投資成本是指購(gòu)買3D打印機(jī)的成本，機(jī)器維護(hù)成本是指為使機(jī)器正常運(yùn)行所需要的維修與養(yǎng)護(hù)成本。直接人工成本是指支付給直接參與生產(chǎn)或服務(wù)的工人工資，包含法律規(guī)定的個(gè)人所得稅、保險(xiǎn)、福利與獎(jiǎng)金。直接材料成本是指采購(gòu)打印零部件所需原材料的成本。設(shè)計(jì)成本是指進(jìn)行3D的CAD模型設(shè)計(jì)所需的成本，間接成本包括間接人工成本、間接材料成本以及管理成本。庫(kù)存成本包括原材料及零部件的庫(kù)存成本，運(yùn)輸成本是指零部件的運(yùn)輸成本。

優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)為：

(1)

式中，xi為決策變量，決策該由哪個(gè)參與主體進(jìn)行3D打印，即對(duì)應(yīng)不同供應(yīng)鏈架構(gòu)模式，xi=1表示選擇第i個(gè)參與者進(jìn)行3D打印，xi=0表示不選擇；Ui(DTi)表示選擇第i個(gè)參與者進(jìn)行3D打印對(duì)應(yīng)的顧客滿意度，它是關(guān)于前置時(shí)間DTi的函數(shù)。在很多研究中常常將前置時(shí)間設(shè)置為成本懲罰函數(shù)，但實(shí)際中前置時(shí)間常常體現(xiàn)在顧客滿意度的評(píng)價(jià)中。因此，根據(jù)模糊理論[25]構(gòu)建顧客滿意度函數(shù)，即：

(2)

圖4所示為顧客滿意度與前置時(shí)間的關(guān)系，其中，[0,t1]表示顧客滿意的前置時(shí)間區(qū)間，te為顧客能夠接受的時(shí)間上限。因此，在[0,t1]區(qū)間送達(dá)顧客滿意度為1，在(t1,te]區(qū)間送達(dá)滿意度取值為(0,1)，若送達(dá)時(shí)間大于te則滿意度為0。

圖4 滿意度與時(shí)間的關(guān)系

(3)

TC表示供應(yīng)鏈總成本，包括制造成本、庫(kù)存成本及運(yùn)輸成本。本文采用SIMOPT模型構(gòu)建制造成本TCP：

(4)

參考Miranda等[26]的研究，庫(kù)存成本TCH可表示如下：

(5)

物流成本TCL如下：

(6)

基于上述分析構(gòu)建本文的決策優(yōu)化模型：

(7-1)

(7-2)

TC=TCP+TCL+TCH

(7-3)

(7-4)

(7-5)

(7-6)

(7-7)

Q′≤Mi

(7-8)

(7-9)

xi∈{0,1}

(7-10)

4 案例研究

為了討論所提出的決策優(yōu)化模型的有效性與可行性，本文以具體的行業(yè)案例為例進(jìn)行定量分析。以新加坡航空領(lǐng)域?yàn)楸尘埃鲇诒Ｃ茉颍疚脑诓挥绊懷芯康那疤嵯聦?duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一定修飾。本案例中的三個(gè)參與主體為E&P (位于美國(guó)的飛機(jī)零部件原始制造商)、RT (位于新加坡的第三方服務(wù)商)以及A&S (位于新加坡的航空公司)。對(duì)于A&S來說，飛機(jī)的維護(hù)成本是每年支出總額中的主要部分。除了日常工作外，很多老舊的零部件在每次大修中都需更換，而飛機(jī)的零部件成百上千，所以航空公司幾乎不可能自己保留所有零部件的庫(kù)存。因此，每當(dāng)有需要，A&S就會(huì)將訂單發(fā)給本地的第三方服務(wù)商RT或者直接發(fā)給遠(yuǎn)在美國(guó)的OEM。但是，這樣就會(huì)導(dǎo)致較長(zhǎng)的前置時(shí)間，使航空公司的飛機(jī)停運(yùn)機(jī)會(huì)成本增加。3D打印技術(shù)為了解決這一問題提供了高效的解決方案，但是不同主體采納該技術(shù)也會(huì)使供應(yīng)鏈總成本不同，故本文以所構(gòu)建的決策優(yōu)化模型為決策者提供相應(yīng)的決策支持。

本案例中，我們以燃油噴嘴的3D打印為例。打印燃油噴嘴通常采用SLM 3D打印設(shè)備，本文以WIIBOOX SLM250 METAL 3D 打印機(jī)為例，該設(shè)備的購(gòu)置成本約為60萬新加坡元。為了便于公平比較，假設(shè)：①所有3D打印機(jī)都是全新采購(gòu)，并且使用壽命為10年；②案例中所有貨幣均以新加坡幣為單位，時(shí)間以小時(shí)為單位；③該時(shí)期內(nèi)客戶A&S的燃油噴嘴需求量Q～N(20,10)。

決策變量xi表示是否選擇第i個(gè)參與者進(jìn)行3D打印，在案例中i=1表示選擇原始制造商E&P，i=2表示選擇第三方服務(wù)商RT，i=3表示選擇航空公司A&S，對(duì)應(yīng)的參數(shù)信息見表1。

表1 案例參數(shù)信息

本文采用遺傳算法在MATLAB R2016軟件中進(jìn)行求解計(jì)算，最終優(yōu)化結(jié)果為x1=0、x2=1、x3=0、F*=3.358×10-6。該結(jié)果表示在本案例背景下，第二種供應(yīng)鏈架構(gòu)即由第三方服務(wù)商采納3D打印技術(shù)進(jìn)行零部件生產(chǎn)時(shí)的目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)。主要原因如下：①情境二中的機(jī)器使用率高于情境一和情境三，因此單位零件成本較低；②由于第三方服務(wù)商采購(gòu)原材料時(shí)規(guī)模較大，可享受一定折扣，故情境二中的標(biāo)準(zhǔn)材料成本系數(shù)也低于其余兩種情境；③由于第三方服務(wù)商與航空公司在同一地區(qū)，所以零部件運(yùn)輸成本低于情境一；④情境二中的顧客滿意度雖低于情境三，但遠(yuǎn)高于情境一。

5 結(jié)論

3D打印技術(shù)為提升供應(yīng)鏈效率提供了機(jī)會(huì),但是，不同的供應(yīng)鏈架構(gòu)對(duì)3D打印技術(shù)的采納起到促進(jìn)或抑制作用，故在一定行業(yè)背景下選擇最合適的供應(yīng)鏈架構(gòu)成為關(guān)鍵問題與挑戰(zhàn)。與已有研究主要關(guān)注3D打印技術(shù)本身或是經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)不同，本研究提出一個(gè)一般性優(yōu)化方法，以供應(yīng)鏈視角研究3D打印技術(shù)的采納。依據(jù)供應(yīng)鏈中采納該技術(shù)的主體不同，本研究識(shí)別了三類供應(yīng)鏈架構(gòu)，即三種采納情境：以O(shè)EM為中心的供應(yīng)鏈、以第三方服務(wù)商為中心的供應(yīng)鏈以及以客戶為中心的供應(yīng)鏈。為了進(jìn)一步比較三類供應(yīng)鏈架構(gòu)的經(jīng)濟(jì)效益并為決策者提供決策支持，本文提出一個(gè)考慮系統(tǒng)級(jí)成本與客戶滿意度的供應(yīng)鏈優(yōu)化模型，并以航空領(lǐng)域?qū)嶋H案例進(jìn)行說明。案例研究表明，本文所提出的優(yōu)化方法具有可行性與有效性。考慮三類3D打印驅(qū)動(dòng)的供應(yīng)鏈架構(gòu)在客戶滿意度及成本指標(biāo)方面存在差異，建議決策者在決策過程中應(yīng)考慮實(shí)際情況，采用本優(yōu)化方法進(jìn)行優(yōu)化決策。本研究只考慮了由單個(gè)OEM、第三方服務(wù)商及客戶構(gòu)成的供應(yīng)鏈系統(tǒng)，后續(xù)研究可以根據(jù)不同情況考慮更復(fù)雜的供應(yīng)鏈情況及其決策優(yōu)化問題。