按訂單裝配生產(chǎn)模式研究進(jìn)展

溫　濤　黃培清

摘要：按訂單裝配生產(chǎn)模式是近年來企業(yè)為了贏得競爭采用的主要生產(chǎn)模式，也是學(xué)術(shù)界研究的重點(diǎn)之一，文章介紹了按訂單裝配生產(chǎn)模式的特點(diǎn)，系統(tǒng)地總結(jié)了目前關(guān)于按訂單裝配的主要研究成果，最后提出未來的研究方向。

關(guān)鍵詞：供應(yīng)鏈管理；按訂單裝配；綜述

一、按訂單裝配生產(chǎn)模式的形成的特點(diǎn)

隨著世界自由貿(mào)易與全球經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展，市場競爭日益加劇，企業(yè)面臨更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，具體表現(xiàn)在：市場需求快速多變，難以預(yù)測：消費(fèi)需求的個性化、多樣化程度進(jìn)一步加強(qiáng)：市場對產(chǎn)品的要求從過去的質(zhì)量、成本擴(kuò)展到時間、質(zhì)量、成本、服務(wù)四要素，交貨速度以及交貨的可靠性成為新的競爭焦點(diǎn)。為了贏得競爭，生產(chǎn)型企業(yè)必須迅速地響應(yīng)多變的市場需求。

長久以來，大部分企業(yè)采用了按庫存生產(chǎn)(Make-to-stock，MTS)的生產(chǎn)模式，該生產(chǎn)模式要求生產(chǎn)商在接到顧客訂單前就生產(chǎn)出最終產(chǎn)品，在接到顧客訂單后直接用倉庫中的現(xiàn)有產(chǎn)品滿足需求。在MTS模式中，顧客需求可以得到迅速響應(yīng)，但是顧客得不到個性化的產(chǎn)品，而且廠商的庫存成本也非常大。為了適應(yīng)顧客需求多樣化，在近幾十年來很多企業(yè)采用了按訂單生產(chǎn)(Make-to-order，MTO)以及按訂單設(shè)計(Engineer-to-order，ETO)生產(chǎn)模式。MTO和ETO模式要求生產(chǎn)商按顧客要求，設(shè)計并生產(chǎn)出指定產(chǎn)品。這兩種生產(chǎn)模式充分考慮了顧客的需求，但是由于從產(chǎn)品設(shè)計、到零部件生產(chǎn)、直至最終產(chǎn)品生產(chǎn)均針對顧客個性化的需求，因此產(chǎn)品的生產(chǎn)周期非常長，且生產(chǎn)成本很高。為了平衡生產(chǎn)周期、生產(chǎn)成本、庫存成本以及顧客需求多樣性等方面的要求，越來越多廠商采用了按訂單裝配(Assemble-to-order，ATO)生產(chǎn)模式。ATO模式要求廠商預(yù)先生產(chǎn)或訂購各種標(biāo)準(zhǔn)零、部件，在接到顧客訂單后，再將其中的部分零部件裝配成顧客所需的不同產(chǎn)品。ATO模式利用庫存零件進(jìn)行生產(chǎn)，因此生產(chǎn)周期比MTO、ETO短。利用不同零件可以生產(chǎn)不同的產(chǎn)品，因此ATO模式與MTS模式相比可以在一定程度上滿足顧客多樣化需求。因此按訂單裝配是企業(yè)為了滿足顧客個性化需求、提高需求響應(yīng)速度、增強(qiáng)系統(tǒng)柔性和可靠性而采用的新的生產(chǎn)模式。

ATO系統(tǒng)是一個混合系統(tǒng)，其中零件(半成品)按庫存進(jìn)行生產(chǎn)和存貯，而最終產(chǎn)品按訂單進(jìn)行生產(chǎn)。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，信息交換迅速準(zhǔn)確，ATO系統(tǒng)成為一個理想的生產(chǎn)模式，使得顧客需求個性化和快速響應(yīng)成為可能。ATO系統(tǒng)交貨期短、庫存水平低、基本沒有成品庫存、企業(yè)的資金占用少、制造成本低，并且可以用較少的零部件庫存提供給客戶多樣化和定制化的產(chǎn)品，在一定程度上滿足了客戶的個性化需求。ATO以一種簡便的方法在一定程度上實現(xiàn)了大規(guī)模定制(Mass Customization)的思想，以大批量制造的成本來完成定制化的生產(chǎn)。

當(dāng)前，有很多公司采用了ATO生產(chǎn)模式組織生產(chǎn)。如DELL公司在接到顧客訂單后，可按顧客的配置要求，將不同類型的硬件組裝成電腦，提供個性化的服務(wù)。當(dāng)當(dāng)?shù)染W(wǎng)絡(luò)銷售公司可按顧客訂單要求，將不同類型和數(shù)量的在庫商品進(jìn)行配貨，并發(fā)送給顧客。美國某銷售商在銷售家用涂料時也引人ATO思想：以前該公司存儲了各種顏色的涂料以供銷售，現(xiàn)在他們只存儲各種原色涂料，在接到顧客訂單后，再將不同的原色涂料混合成顧客期望的色彩。

隨著全球供應(yīng)鏈的發(fā)展，國際上越來越多的企業(yè)不斷地將非核心業(yè)務(wù)外包出去，只保留關(guān)鍵的系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)集成、總裝配以及銷售等最核心的業(yè)務(wù)。大量發(fā)展中國家作為“合同生產(chǎn)商”，承擔(dān)了上述企業(yè)常規(guī)業(yè)務(wù)的生產(chǎn)。現(xiàn)在中國已被稱為“世界工廠”，成為西歐、北美等計算機(jī)、服裝、電子產(chǎn)品、玩具廠商的重要合同生產(chǎn)商。合同生產(chǎn)商一般采用ATO生產(chǎn)模式組織生產(chǎn)。因此研究ATO廠商的合作問題，以及有能力限制ATO廠商的生產(chǎn)訂購策略問題具有實際的應(yīng)用價值。

二、按訂單裝配生產(chǎn)模式的研究成果

在ATO系統(tǒng)中，庫存和服務(wù)水平的矛盾更加尖銳。由于要完成一份顧客訂單?？赡苄枰獙⒉煌瑪?shù)量和種類的零件進(jìn)行裝配生產(chǎn)，因此某種零件的缺貨會導(dǎo)致整個顧客訂單無法完成。而如果存貯太多零件又會降低企業(yè)的利潤。因此尋找顧客需求滿足率和庫存量之間的關(guān)系將有助于增加企業(yè)利潤。傳統(tǒng)的關(guān)于單零件庫存策略的研究結(jié)果在ATO系統(tǒng)中不再適用，因為ATO系統(tǒng)中確定某種零件的庫存水平時，還要考慮相關(guān)零件的庫存水平，使得某一訂單所需的所有零件可以同時得到。目前很多學(xué)者針對ATO系統(tǒng)的特點(diǎn)，對ATO系統(tǒng)進(jìn)行了大量研究。

當(dāng)前關(guān)于供應(yīng)鏈中按訂單裝配問題的研究主要分為兩類：一類是考慮在不同的庫存策略下ATO系統(tǒng)的性能評價，另一類是分析ATO廠商的最優(yōu)生產(chǎn)、庫存策略。我們將相關(guān)的文獻(xiàn)進(jìn)行了總結(jié)。

1ATO系統(tǒng)的性能評價問題。Xu(1999)分析了AT0系統(tǒng)中需求的相關(guān)性對系統(tǒng)性能指標(biāo)的影響。Dayanik、Song和Xu(2003)利用不同文獻(xiàn)中關(guān)于多變量概率分布的近似思想，得到了ATO系統(tǒng)中性能指標(biāo)的界。lravani、Lu。angkesom和Simehi-Levi(2003)建立了擬生滅過程，分析了ATO系統(tǒng)的性能指標(biāo)。Zhao和Simehi-Levi(2006)分析了多產(chǎn)品多零件按訂單制造系統(tǒng)。

Song等(1999)提出了計算基于訂單的平均缺貨水平的迭代算法。Song(2002)分析了基于訂單的缺貨水平的準(zhǔn)確表達(dá)式及上下界。Song和Yao(2002)將單一產(chǎn)品ATO系統(tǒng)抽象為具有共同到達(dá)過程的M／G／~排隊系統(tǒng)，分析了系統(tǒng)的基本庫存水平。

Lu等(2003)分析，具有隨機(jī)訂貨提前期的ATO系統(tǒng)，得到了顧客需求滿足率的界和近似表達(dá)式。Lu(2008)分析了多產(chǎn)品多零件按訂單制造系統(tǒng)，得到了該系統(tǒng)的平均存儲水平、及時訂單滿足率。

2ATO廠商的最優(yōu)生產(chǎn)、庫存策略問題。關(guān)于具有通用件的多零件存貯系統(tǒng)的最優(yōu)存貯計劃問題的研究從1970年便開始，早期的研究主要集中在單階段或提前期為零的多階段模型。近年來，由于ATO系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，學(xué)者對具有動態(tài)需求和非零訂貨提前期的該存貯系統(tǒng)的建模和求解取得了巨大的進(jìn)步。

近期關(guān)于該問題的研究主要集中在建立有約束的最優(yōu)化模型，求解模型的近似解，并且依靠數(shù)值模擬來得到管理上的啟示。如：Agrawal和Cohen(2001)、Cheng等(2002)、Wang(1999)、Zhang(1997)分析了有服務(wù)水平限制(Fill Rate)的最小化平均庫存成本(或總庫存投資)問題；Hausman等(1998)分析了在給定庫存成本約束下，最大化顧客需求滿足率的下界問題，提出了求解問題的啟發(fā)式算法；Agrawal和Cohen(2001)研究了一個與Hmmman等

(1998)相同的ATO系統(tǒng)，考慮在滿足給定的顧客需求服務(wù)水平下，最小化零件的總期望庫存成本的問題，

有很多學(xué)者研究了在單產(chǎn)品裝配系統(tǒng)中無約束的成本最小化問題。Gallien和Wein(200i)考慮了，每個零件有獨(dú)立同分布提前期的兩級裝配系統(tǒng)，研究了協(xié)調(diào)基本存貯策略，得到了近似最優(yōu)解的解析表達(dá)式。Xu和Li(2007)分析了單產(chǎn)品ATO系統(tǒng)，零件面臨不斷的技術(shù)革新，從戰(zhàn)略和運(yùn)營兩個角度研究了兩種存儲協(xié)調(diào)策略。

Hopp和Spearman(1993)、Shore(1995)分析了單階段、確定性需求、零件汀貨提前期是隨機(jī)變量的ATO系統(tǒng)中的最優(yōu)訂購策略。Gumani等(1996)考慮了具有兩種零件，但有多個零件供應(yīng)商的ATO系統(tǒng)，分析了向不同的供應(yīng)商訂購的最優(yōu)訂貨數(shù)量，

Eynan和Rosenblatt(1995)分析了ATO系統(tǒng)中提前生產(chǎn)問題，其中提前生產(chǎn)的原因是因為提前生產(chǎn)的單位生產(chǎn)成本較小。Rudi(2000)分析了具有多種最終產(chǎn)品的ATO系統(tǒng)中的提前生產(chǎn)問題，他們的研究沒有考慮零件的訂貨提前期以及生產(chǎn)能力的限制。

Song等(2000)分析了單階段、具有隨機(jī)顧客需求和隨機(jī)零件訂貨提前期的ATO系統(tǒng)中，如何確定零件訂購時間，使得期望成本最小化問題。

Fong、Fu和Li(2004)分析了在給定了庫存預(yù)算約束下，通過使用較貴的通用零件。降低缺貨率的問題。

Lu、Song和Yao(2005)分析了多產(chǎn)品ATO系統(tǒng)，在給定預(yù)算下，最優(yōu)化零件的存儲分配策略，使得不同產(chǎn)品的加權(quán)平均缺貨水平達(dá)到最小。Lu和Song(2005b)考慮在多產(chǎn)品ATO系統(tǒng)中，關(guān)于訂單的缺貨成本最小化模型。

FIl等(2006)分析了單階段、隨機(jī)需求、確定性訂貨提前期、廠商生產(chǎn)能力有限的ATO系統(tǒng)中的最優(yōu)生產(chǎn)和訂貨策略。

Hsu、Lee和So(2006)分析了在一個具有不確定需求，且產(chǎn)品價格和零件價格依賴于它們的交貨時間的ATO系統(tǒng)中，零件的最優(yōu)庫存問題。

Plambeok和Ward(2007)考慮在按訂單裝配系統(tǒng)中，零件發(fā)生短缺時可以加快生產(chǎn)，建立了在無窮周期內(nèi)，關(guān)于零件的折扣生產(chǎn)和加速生產(chǎn)成本最小化模型，

Zhang和Ou(2008)分析了當(dāng)產(chǎn)品可以按照兩種配置進(jìn)行銷售時，系統(tǒng)的最優(yōu)生產(chǎn)和存儲策略。

Beniaafar和Mohsen(2006)分析了多種零件、單一產(chǎn)品、多種顧客類型按訂單裝配系統(tǒng)的最優(yōu)生產(chǎn)和存儲控制策略。

Bollapragada等(2004)分析了多階段ATO系統(tǒng)的優(yōu)化問題，其中零件的供應(yīng)也是不確定的。Akeay和Xu(2004)分析了多零件、多產(chǎn)品、多周期按訂單裝配系統(tǒng)的最優(yōu)零件存儲策略和最優(yōu)零件分配策略。Plambeck和Ward(2006)分析了無窮階段ATO系統(tǒng)的優(yōu)化問題。

三、按訂單裝配生產(chǎn)模式的研究前景展望

從上述分析可知，國內(nèi)外學(xué)者對關(guān)于一個ATO廠商的性能評價、庫存策略、訂購和生產(chǎn)策略等問題進(jìn)行了大量的研究，取得了豐富的成果。但是，結(jié)合ATO廠商的生產(chǎn)實踐，本文認(rèn)為還有以下問題值得進(jìn)一步研究和探討：

1考慮更加不確定環(huán)境下AT0廠商的性能評價和策略分析。為了便于建立模型和分析問題，現(xiàn)有文獻(xiàn)都進(jìn)行了一定的假設(shè)：有的文獻(xiàn)假設(shè)顧客需求是確定的：有的文獻(xiàn)假設(shè)零件的訂購提前期是確定的；有的文獻(xiàn)假設(shè)廠商的裝配時間是確定的。但是，在現(xiàn)實生產(chǎn)之中，不論是顧客的需求時間、需求數(shù)量、零件的訂購提前期、廠商在接到零件后裝配產(chǎn)品的時間和效率可能都是隨機(jī)的、不確定的。因此研究處于更加不確定環(huán)境下ATO廠商的性能評價和策略問題，其結(jié)果可以指導(dǎo)ATO廠商的生產(chǎn)實踐。

2考慮有能力限制的ATO廠商的生產(chǎn)問題。在現(xiàn)有文獻(xiàn)中，大部分文獻(xiàn)都沒有考慮廠商的能力限制問題，而實際生產(chǎn)之中，不論是廠商的裝配能力還是零件供應(yīng)商的生產(chǎn)能力都是有限制的，因此研究當(dāng)ATO廠商或者其零件供應(yīng)商的能力有限制下的生產(chǎn)問題具有實際應(yīng)用價值。

3考慮多個ATO廠商進(jìn)行合作后的決策問題。在現(xiàn)代市場競爭環(huán)境中，越來越多的企業(yè)開始重視和參與企業(yè)之間的合作，通過合作共同應(yīng)對不確定性和動態(tài)性因素，使生產(chǎn)和服務(wù)具有更高的柔性和敏捷性，使企業(yè)能對市場變化作出快速反應(yīng)。因此我們可以在現(xiàn)有的關(guān)于單個ATO廠商的研究基礎(chǔ)上，分析多個ATO廠商進(jìn)行合作之后的性能和策略，以及合作對ATO廠商的行為的影響。這些成果將會對于ATO廠商的生產(chǎn)和合作行為具有指導(dǎo)作用。

基金項目：國家自然科學(xué)基金(70772065)。

作者簡介：黃培清，上海交通大學(xué)管理學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師；溫濤，上海交通大學(xué)管理學(xué)院博士生。

收稿日期：2009—04—15。