兩類典型的供應(yīng)鏈性能分析
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1 引言
在供應(yīng)鏈的運(yùn)行模式中有兩類典型的生產(chǎn)模式，即按庫(kù)存生產(chǎn)(Made—to—stock，MTS)和按訂單生產(chǎn)(Made—to—order，MTO)，MTS根據(jù)市場(chǎng)預(yù)測(cè)組織生產(chǎn)，產(chǎn)品變化不大，供應(yīng)鏈中的各企業(yè)以補(bǔ)充庫(kù)存為目的，用充足的庫(kù)存來滿足需求，以大規(guī)模的生產(chǎn)來實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益，它幾乎忽略了市場(chǎng)需求的實(shí)際變化。MTO則完全根據(jù)市場(chǎng)需求(即訂單)進(jìn)行生產(chǎn)，訂單的相關(guān)信息從供應(yīng)鏈的下游逐級(jí)向中、上游傳遞，各企業(yè)理論上在接到訂單后才開始組織生產(chǎn)，沒有庫(kù)存儲(chǔ)備。可見，兩種模式供應(yīng)鏈的最大區(qū)別在于企業(yè)是否在接到訂單之前儲(chǔ)備有庫(kù)存。一般認(rèn)為，MTO模式更能應(yīng)對(duì)變化，滿足客戶的實(shí)際要求，且能降低庫(kù)存成本，許多企業(yè)也因而紛紛向MTO模式轉(zhuǎn)變。實(shí)際上，里忽略了一個(gè)重要的因素，即訂單的交付時(shí)間與企業(yè)響應(yīng)時(shí)間的關(guān)系，若前者小于后者，完全的按訂單生產(chǎn)將難以滿足需求。因此，在供應(yīng)鏈中按庫(kù)存還是按訂單生產(chǎn)需要從供應(yīng)鏈性能的角度綜合考慮。
當(dāng)前有關(guān)供應(yīng)鏈管理的研究?jī)?nèi)容主要涉及供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及牛鞭效應(yīng)、
生產(chǎn)計(jì)劃與控制的協(xié)調(diào)機(jī)制、供應(yīng)商選擇及多
供應(yīng)商管理、供應(yīng)鏈信息系統(tǒng)和信息技術(shù)，以及敏捷供應(yīng)鏈、集成供應(yīng)鏈、綠色供應(yīng)鏈等方面，很少?gòu)幕镜纳a(chǎn)模式角度研究其綜合性能，而這方面恰恰是供應(yīng)鏈管理決策的一個(gè)基本要素。供應(yīng)鏈問題的研究多數(shù)采用建模的方法，如使用整數(shù)規(guī)劃或混合整數(shù)規(guī)劃的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法、近似方法和仿真方法”。等。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)法和近似法所建立的模型對(duì)相關(guān)的隨機(jī)因素局限性較大，解決能力十分有限，而仿真方法能夠考慮各種復(fù)雜因素，因此近年來應(yīng)用較多，其中Petri網(wǎng)能較好地描述離散事件的動(dòng)態(tài)過程，精確地表達(dá)事件的順序、并發(fā)和沖突的關(guān)系，成為供應(yīng)鏈建模與仿真較理想的工具，常被用來分析供應(yīng)鏈的業(yè)務(wù)流程、資源調(diào)度、物流等。
本文針對(duì)基于典型生產(chǎn)模式MTS和MTO的兩類供應(yīng)鏈，利用時(shí)間Petri網(wǎng)對(duì)它們的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行建模與仿真，分析比較其庫(kù)存、訂單響應(yīng)時(shí)間和資源利用率，以深入剖析兩類供應(yīng)鏈的特性，支持供應(yīng)鏈管理的決策。
2 基于MTS和MTO的兩類供應(yīng)鏈Petri網(wǎng)建模
2.1 兩類供應(yīng)鏈的業(yè)務(wù)流程
2.1.1基于MTS的供應(yīng)鏈
基于MTS的供應(yīng)鏈，其供應(yīng)商、制造商、分銷商都根據(jù)市場(chǎng)的預(yù)測(cè)安排生產(chǎn)，生產(chǎn)活動(dòng)以控制安全庫(kù)存為主要目的，即采購(gòu)或生產(chǎn)受庫(kù)存的最高限、最低限的控制；且各企業(yè)之間保持一種順序的供需關(guān)系。
2.1.2 基于MTO的供應(yīng)鏈
基于MTO供應(yīng)鏈的上游供應(yīng)商理論上也應(yīng)采取按訂單生產(chǎn)的方式，但由于其產(chǎn)品通用性強(qiáng)，庫(kù)存的風(fēng)險(xiǎn)和成本較小，實(shí)際運(yùn)行中其業(yè)務(wù)流程供應(yīng)商制造商仍按市場(chǎng)預(yù)測(cè)并控制庫(kù)存。因此供應(yīng)鏈中按訂單生產(chǎn)實(shí)際上只體現(xiàn)在制造商和分銷商上，業(yè)務(wù)流程如圖2所示。
2.2 兩類供應(yīng)鏈的Petri網(wǎng)建模
根據(jù)圖1和圖2的業(yè)務(wù)流程，應(yīng)用帶抑制弧的時(shí)間Petri網(wǎng)建立兩類供應(yīng)鏈業(yè)務(wù)流程的模型，如圖3和圖4。模型中有兩類庫(kù)所(資源庫(kù)所、控制庫(kù)所)和兩類變遷(活動(dòng)變遷、控制變遷)。資源庫(kù)所指存放在制品或成品的庫(kù)存或加工車間；控制庫(kù)所用來暫時(shí)存放控制命令的托肯，無實(shí)際物理意義。活動(dòng)變遷指采購(gòu)、加工、分銷等事件；控制變遷用于傳遞控制指令，也無實(shí)際物理意義；圖中黑色的變遷為立即變遷，其它變遷為延時(shí)變遷；一端帶有小黑圓的連接弧是抑制弧，它使相關(guān)變遷有條件地發(fā)生，用來表示
庫(kù)存控制。
3 供應(yīng)鏈Petri網(wǎng)仿真與分析
用HPSIM軟件對(duì)模型進(jìn)行仿真，為使仿真結(jié)果具有可比性，假設(shè)：①兩類供應(yīng)鏈的供應(yīng)商庫(kù)存控制上限值、下限值相同；②終止條件相同，即市場(chǎng)需求量相同。同時(shí)，設(shè)置各變遷的時(shí)延值及各連接弧的權(quán)值如下。
各變遷的時(shí)延：
(1)MTS供應(yīng)鏈：隨機(jī)需求TO、T16服從(0，
2)上的均勻分布，T17服從參數(shù)為5的指數(shù)分布，T1=T2=T4=T5=3，13=10，T19=2，T20=3，T21=4，其它變遷時(shí)延為l，立即變遷為0。
(2)MTO供應(yīng)鏈：隨機(jī)需求TO、T16服從(0，2)上的均勻分布，T17服從參數(shù)為5的指數(shù)分布，T23服從參數(shù)為2的指數(shù)分布，T1=10，其它變遷時(shí)延為l，立即變遷為0。
對(duì)于供應(yīng)商，兩類供應(yīng)鏈都按預(yù)測(cè)組織生產(chǎn)，故都有較高的庫(kù)存，且?guī)齑娌▌?dòng)范圍都較大，訂單完成量約30時(shí)，甚至?xí)霈F(xiàn)斷貨或接近斷貨的現(xiàn)象；相比而言，MTS供應(yīng)鏈的庫(kù)存量較平穩(wěn)，尤其是訂單完成量較小(小于20)時(shí)，這是因?yàn)镸TS的需求相對(duì)穩(wěn)定，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)較容易，MTO的需求規(guī)律性差，供應(yīng)商難以預(yù)測(cè)。兩類供應(yīng)鏈的制造商庫(kù)存截然不同，MTS供應(yīng)鏈總體上隨訂單完成量的增加而增加，但在訂單量小于40時(shí)，庫(kù)存只是穩(wěn)定的小幅變化，此后將急劇增加；而MTO的庫(kù)存幾乎不受訂單完成量的影響，理想情況下可做到零庫(kù)存。分銷商的庫(kù)存情況與制造商類似，只是MTS供應(yīng)鏈的庫(kù)存量隨訂單完成量的增加更快。
可見，MTS供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)都需要維持一定的庫(kù)存，而且訂單量越大，庫(kù)存量越高。而MTO供應(yīng)鏈的中下游按需求生產(chǎn)，庫(kù)存量較低。因此，若只考慮庫(kù)存，MTO供應(yīng)鏈優(yōu)于MTS。
3.2 訂單響應(yīng)時(shí)間與訂單完成量的關(guān)系
雖然MTO供應(yīng)鏈總體庫(kù)存明顯少于MTS，庫(kù)存成本大大降低，但企業(yè)的最終目的是滿足客戶需求，其中交貨時(shí)間是一重要的需求，能否及時(shí)交貨，就涉及到整個(gè)供應(yīng)鏈的訂單響應(yīng)時(shí)間。為此，改變圖3、圖4的終止條件，即連接弧w31的權(quán)值，使其值為50，75，100，125，...，275，運(yùn)行HP—SIM，即得到兩類供應(yīng)鏈在不同訂單完成量下的響應(yīng)時(shí)間。
比較圖中兩類供應(yīng)鏈的訂單響應(yīng)時(shí)間曲線可知，兩者的響應(yīng)時(shí)間總體上都隨訂單完成量的增加而增加，MTS呈線性遞增的關(guān)系，MTO則在少量波動(dòng)中上升。在相同訂單完成量的情況下，MTO響應(yīng)時(shí)間大于MTs，基本上都有100單位時(shí)間的差距。
因此，僅從訂單響應(yīng)時(shí)間比較，MTS供應(yīng)鏈能較快地響應(yīng)需求，但差距不是太大。
4 結(jié)論
本文用Petri網(wǎng)工具對(duì)基于按庫(kù)存生產(chǎn)和按訂單生產(chǎn)的兩類供應(yīng)鏈業(yè)務(wù)流程進(jìn)行了建模，并對(duì)其庫(kù)存、訂單響應(yīng)時(shí)間、設(shè)備利用率進(jìn)行了仿真，分析表明：MTO供應(yīng)鏈的庫(kù)存明顯低于MTS供應(yīng)鏈，不過MTS供應(yīng)鏈在訂單量較少時(shí)，總體上也能保持較低的庫(kù)存水平；MTS供應(yīng)鏈在訂單響應(yīng)時(shí)間和設(shè)備利用率方面均有優(yōu)勢(shì)，但不十分明顯。可見，按庫(kù)存生產(chǎn)的模式并非過時(shí)，當(dāng)產(chǎn)品單一、訂單量較少時(shí)，也不失為一種合理的生產(chǎn)模式。按訂單生產(chǎn)的模式雖然能滿足客戶個(gè)性化、多樣化的需求，但在產(chǎn)品交付時(shí)間上風(fēng)險(xiǎn)較大。比較理想的情況是將兩種生產(chǎn)模式有機(jī)地結(jié)合，作者將對(duì)此作進(jìn)一步的研究。