考虑物料、产能和客户优先级三重约束的订单允诺管理问题研究

李　霞　丁以中

摘要:客户订单允诺管理是在市场全球化的背景下,综合考虑各种资源有限性,对客户的订单给予准确的答复,因而具有很好的应用前景。文章对现有客户订单允诺模型做出改进,在供应链资源即物料和产能双重限制下,加入客户优先级约束,通过建立模型求解,给出合理的客户订单允诺机制。文中不仅定性分析客户优先级,而且将客户优先级量化为客户价值来表示,使该订单允诺管理机制更为有效,更有利于企业的长期可持续发展。

关键词:订单允诺;物料;产能;客户优先级;混整数线性规划模型

中图分类号:F273.7 文献标识码:A

Abstract: In the global business, available to promise(ATP)compute the order quantity and lead time considering supply train resource, so it has bright future for application. This paper improves the current with constrains of supply train resource such as material and capacity by adding customer priority, then proposes one order promising mechanism that applies mixed integer linear programming(MILP)model to prioritize allocating manufacturing resource for high profit.

Key words: order promising; material; capacity; customer priority; mixed integer linear programming

0引言

在市场全球化的大趋势下,特别是随着供应链管理(Supply Chain Management,SCM)系统的广泛应用,企业已经由“以产品为中心”转向“以客户为中心”,生产模式从按库存生产(Make to Stock,MTS)到按订单生产(Make to Order,MTO)和按订单装配(Assemble to Order,ATO)和多方生产链促使我们去考虑在全球供应链的ATO/MTO生产模型中,如何有效进行基于主生产计划的订单允诺管理(Available to Promise,ATP)对客户的要求做出快速反应,对客户的订单给予准确的答复。

美国生产与库存管理学会(American Production and Inventory Control Society,APICS)对ATP的定义是:“……是企业的库存和主生产计划中还没有被分配的部分。可交付量是前一阶级中未分配的库存节余量,通常在每一个制定了主生产计划的生产周期里进行计算。在前一阶段中的库存节余量是指现有库存减去那些到期和拖期的客户订购数量之后的部分”。Michael Ball对ATP的研究做了重大的贡献。2000年提出了包含订单数量和交付时间的ATP系统,以及2001年提出供应链中的ATP研究,2003年提出物料限制的ATP系统的研究。国内的王宁生对ATP也进行了深入的研究,2004年提出一种面向供应链ATP系统的(SC-ATP)的建模和计算,2005年用单纯形解法对基于目标规划的ATP进行算法研究。

订单允诺管理问题的一般描述是:客户给企业下单订单,企业根据成品库存和主生产计划,计算可用的未被使用的部分,确认可以完成的订单数量和交付时间,并将结果迅速反馈给客户。并且在满足众多供应链资源约束条件下(如物料限制、产能限制、时间限制、客户优先级等),达到一定的目标(如库存尽量少、订单响应时间尽量短、客户满意度最大等)。如图1所示。

纵观其他人对订单允诺管理问题的研究,绝大多数只考虑了供应链资源约束,采用先来先服务的原则,视所有客户的订单的重要性相同,忽略了客户优先级的约束。

在企业的实际运行中,客户关系管理是企业在其众多竞争对手中胜出的重要砝码。因此,认清客户对企业的价值,为价值高的客户提供优先的高质的服务无疑可以增强企业的竞争力,并且为企业带来长期的利润最大化。体现在订单允诺管理问题中,表现为尽量先满足对企业价值高的客户的订单。

本文着眼于对订单允诺管理模型的改进,将客户的优先级作为订单允诺的一个重要约束条件来考虑。不仅定性分析客户优先级,而且将客户优先级量化为客户价值来表示,使该订单允诺管理机制更为有效,更有利于企业的长期可持续发展。

1问题描述

本文对ATP问题是这样定义的:对于一组产品,在分别给定了交货期和最小生产数量之后,求出每一种产品的计划生产数量,使得在满足资源约束的条件下,使企业取得最大的利润。

如图2所示为订单允诺机制的构成因素,需要解决的问题:第一,如何依据客户优先级和产品利润来决定资源配置的商业决策,该决策需要满足客户需求分割化和客户优先级的趋势。第二,对物料和生产能力资源进行合理分配,从而计算出可行的订单允诺数量和交付时间。这有效防止了传统客户订单允诺计划中的无根据的假设前提:交货期的限定性和生产能力的无限性。第三,需要充分考虑客户的定制化要求:如订单数量,订单交付时间,客户指定物料供应商,客户指定制造工厂等。

在ATO/MTO生产模式下,客户订单允诺机制受到了多种因素的影响,如表1所示为该生产模式下主要需要考虑的约束情况。

2模型建立

2.1客户优先级的量化

3算例分析

3.1算例的数据

驰飞超声科技生产的超声波清洗机属于一个客户定制化程度非常高的产品。该公司采用根据客户订单组装(Assemble to Order,ATO)生产模式。

驰飞超声科技需要解决最关键的问题是:面对客户的高度定制化需求的订单,企业如何合理利用供应链上有限的资源,包括物料的约束和产能的约束,作出最佳的允诺。通过对驰飞超声科技长期的调研与数据统计,我们得到以下经过简化的数值:

(1)各个车间在不同时期的生产能力,如表2所示。

(2)各个时期可用的原材料数量,如表3、表4、表5所示。

(3)各个时期客户对各种产品的订单情况,如表6所示。

(4)客户定制的三种规格的产品的单位利润分别为P1:200,P2:220,P3:250。

在驰飞超声科技的ATO组装生产模型中,只涉及到了模块的组装过程,因此可以不考虑工序之间的先后顺序。

3.2算例的结果

该算例在LINGO里面的运行结果表明,驰飞超声科技根据以上的模型来对客户进行订单允诺,在T_1-T_6时期内,可以获得总利润为848 200元。

4结论

本文通过对客户订单允诺管理模型的改进,考虑ATO生产模式下的供应链资源的约束,同时考虑客户优先级的约束。客户优先级通过对客户价值的量化来定量描述,并建立模型进行求解。并且利用驰飞超声科技的历史数据,对改进后的模型进行了算例分析。结果表明,该客户订单允诺机制可以给企业在考虑客户价值的前提下带来了最大的长期利润。因此,该模型可以作为企业在应诺客户的订单时最为一个重要的参考依据。

该模型还存在一定的改进空间,比如可以进一步细分产品类型考虑,然后根据产品种类分别改进模型获得适用该产品种类的订单允诺管理机制。

参考文献:

[1]APICS. American Production and Inventory Control Society[M]. Alexandria, VA, 1998.

[2]Agrawal, V. and Seshadri, S.. Impact of Uncertainty and Risk Aversion on Price and Order Quantity in the Newsvendor Problem[J]. Manufacturing & Service Operations Management, 1999,2:410-423.

[3]Ball, M.O., Chen, C-Y. and Zhao, Z.. Material Compatibility Constraints for Make-To-Order Production Planning[J]. Operations Research Letters, 2003,31:420-428.

[4]Chen, C.Y., Z. Y. Zhao and M. O.. Ball, Quantity and due date quoting available to promise[J]. Information Systems Frontiers, 2001,3(4):477-488.

[5]Fischer, M.E.. Available to Promise: Aufgaben und Verfahren im Rahmen des Supply Chain Management[J]. Roderer, Regensburg, 2001,5(2):329-337.

[6]Jeong, B., S. B. Sim, H. S. Jeong, et al. An available-to-promise system for TFT LCD manufacturing in supply chain[J]. Computers & Industrial Engineering, 2002,43:191-212.

[7]Ardalan A. A Comparative Analysis of Approaches for Determining Optimal Price and Order Quantity When a Sale Increases Demand[J]. European Journal of Operational Research, 1995,84:416-430.

[8]Xiong, M., S. B. Tor, L. P. Khoo and C.H.Chen. A web-enhanced dynamic BOM-based available-to-promise system[J]. International Journal of Production Economics, 2003,84:133-147.

[9] 郝文育,杨雨图,王宁生. 基于目标规划的产品可交付量算法研究[J]. 机械科学和技术,2005,24(6):696-701.

[10] 姬小利. 供应链订单任务分配模型及其混合遗传算法[J]. 西南交通大学学报,2005,40(6):811-815.

[11] 姬小利,王宁生. 一种面向供应链的ATP系统(SC-ATP)建模与计算[J]. 机械科学和技术,2004,23(10):1226-1229.