發布時間：2022-04-23所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：文章提出了一種使用庫存利用率作為評價指標的生產運作管理方法，并通過模擬仿真表明：庫存利用率是調控CONWIP制造系統的有效工具，與傳統的基于成本的生產庫存管理策略相比，庫存利用率指標更易于實施和應用.研究發現：在庫存利用率很低時，系統會出現零配件庫存
摘要：文章提出了一種使用庫存利用率作為評價指標的生產運作管理方法，并通過模擬仿真表明：庫存利用率是調控CONWIP制造系統的有效工具，與傳統的基于成本的生產庫存管理策略相比，庫存利用率指標更易于實施和應用.研究發現：在庫存利用率很低時，系統會出現零配件庫存積壓;而利用率高時，庫存短缺往往會產生較長的生產提前期.
關鍵詞：CONWIP;庫存利用率;績效指標
中國是世界的制造工廠，眾多的制造企業使用的生產管理方法中著名的就有精益制造、快速響應制造和制造資源計劃等等很多種.Spearman等人提出的“控制在制品數量生產方法”(ConstantWorkInProcess，以下簡稱CONWIP)，由于其很好地綜合繼承了各種推式和拉式生產管理方法的優點，伴隨其在許多企業實際應用的成功，已成為現代生產管理方法的研究熱點.其核心觀點是認為拉式系統的成功在于在制品數量的控制,而不是在各工序都采用拉動方式.因此提出生產管理的關鍵點是在生產系統中保持合理范圍內定量的在制品和零配件的數量.CONWIP生產系統的初始工序只有當在制品量降低到某一水平值以下時才開始工作并觸發新流通卡，而生產線上的其它工序則是以推式進行工作.CONWIP中在制品數量是用流通卡數量來表示的，每個“流通卡”代表一個“標準件”[1].Harrod等人對企業實施CONWIP運作管理的研究結果表明：使用CONWIP能適應很大程度的產品擴散，大幅度降低零配件和在制品庫存數量，大幅度縮短生產流程時間，制造隊列和訂單隊列中的排隊時間更短.而且降低庫存成本，并通過更好地控制在制品數量來提高制造設施設備利用率[2].
供貨提前期和價格是贏得客戶訂單的核心要素，適當的庫存配置既可以縮短提前期也可降低生產成本[3].傳統的庫存模型和生產策略都是基于成本來進行管理的.但現實中，企業要精確地全面評估所有成本卻是極其困難，甚至于沒有準確的參照值而無法量化[4].例如生產提前期縮短一天會給企業新增多少客戶和業務，其價值是幾元錢?還有如何準確量化評估存貨時間長短對商品的質量劣化的影響和損耗等等.迄今為止，庫存成本的全面精確計量仍然是個難題.目前行業評估庫存成本大都采用大跨度時間范圍的統計數字、經驗估值，或者是只選擇有限的幾個容易評估的成本項加起來視為總成本，只是一個大概值[5].
鑒于現實中準確評估和量化庫存成本的困難，而庫存周轉(即銷售額除以平均庫存成本)對依據提前期來進行控制的系統來說并不是一個有效的衡量指標，因為一個隨機變化的長采購提前期的供應商，其最佳庫存策略是每年只有很少的周轉次數.這也是國內很多企業庫存周轉次數每年只是個位數，而先進企業每年周轉次數都在20以上的原因.因此，本文嘗試建立一個簡單易用的基于庫存利用率的生產運作經驗法則及相應的庫存控制策略，以取代傳統的基于成本的管理策略，為企業實施CONWIP運作管理提供一個新思路.
1 一般性庫存利用率算法
本節回顧一下CONWIP系統中庫存利用率的一般性算法定義.
1.1基礎庫存利用率
最基礎的庫存利用率算法是生產流程中所需求的或是正在加工處理的零配件數與所有零配件數的比率，可用方程式表示如下：
庫存利用率=需求量/總量(需求量+現有庫存量)=加工處理中的零配件數/CONWIP總零配件數=(CONWIP總零配件數-閑置庫存)/CONWIP總零配件數(方程式1)
由于一個流通卡代表一個標準件，則在CONWIP系統中庫存利用率也可表示為：
庫存利用率=處理中流通卡數/CONWIP流通卡總數量(方程式2)
1.2包含等待狀態零配件的利用率計算
由于等待狀態下的零配件訂單可作為積壓訂單在未來使用，故也可以視為CONWIP流通卡.因此，如果考慮積壓等待的零配件，可在方程式1中添加等待狀況項.當然這一項的添加有可能會導致出現系統中庫存利用率超過100%的情況.但是這樣做也有一個好處，就是有利于監控整個CONWIP系統的運行狀況：當利用率超過100%時，管理者就可知曉CONWIP系統中發生了流通卡不足和生產延遲.存在等待狀況的利用率可表示如下：
有等待狀況的利用率=(加工處理中的零配件數+等待狀態訂單)/CONWIP零配件數(方程式3)
1.3用安全因素來計算利用率
使用安全系數來設置CONWIP水平(即CONWIP系統中的零配件總數)已有很多研究者使用過.確定CONWIP流通卡適當數量的原始豐田方法可用如下方程式表示，式中D是平均需求;L是提前期，α是安全系數[6].
一些企業管理理論尤其是精益理論，極為推崇最小化庫存，認為庫存大導致庫存成本太高、大庫存會掩蓋企業經營和產品質量問題等等.這些觀點使得企業在經營中會制定盡可能低的再訂購點，其后果是導致生產提前期的顯著延長.但由于庫存量大小對提前期的影響其貨幣價值難以量化，往往被企業和研究者忽視.但這也提出了對于長提前期狀況下生產運作管理的特性進行研究的必要性.
2 適用于長采購提前期的CONWIP庫存利用率的計算方程
依據筆者的企業經驗，大宗的原材料極少有短時間就能送上門的，通常都是幾十天甚至數月的采購提前期.現實中，大多數企業管理者都把高的機器設備利用率作為管理目標，這需要原材料大庫存來盡量滿足生產需要使得制造設備持續生產，而大庫存就意味零配件從采購到被使用的時間周期過長，也就意味整個產品的生產提前期過長.而筆者認為：提前期的延長會對客戶的信心和銷售產生很大的影響，類似的產品如果一家能當天供貨，另一家則需要一個月后才能供貨，可能只有少數客戶才愿意等待吧.所以，庫存并不是越低越好，恰當的庫存利用率指標可以實現最短的提前期，而又不會大幅增加庫存.
本文定義一個適用于長采購提前期的CONWIP環境下零配件庫存利用率的計算方程式，且這個參數的定義和計算應該便利，所需的計算項要容易獲取和精確量化.該庫存利用率指標覆蓋的流程范圍包括從發出訂單到接收零配件，再到零配件投入生產線加工使用。
3 模擬仿真的驗證
為使研究接近企業現實并測試其在不同情況下庫存利用率是否與前述的理論推導相吻合，利用Automod14仿真軟件進行了模擬仿真實驗.實驗環境設為一個簡單的、包括采購和制造二個工作環節的CONWIP系統.采購環節設為從一個外部供應商采購零配件，采購提前期60天，實際交貨因各種原因產生偏差設為±10天，亦即實際交貨時間均勻分布在下訂單后50至70天的范圍內.作者的企業經驗表明，大部分生產過程的延遲都是由于零配件供貨的原因.為此，模擬仿真中設置制造延遲為零，也不考慮制成品庫存.
由于非特殊的商品在市場上都有眾多供應商可以供貨以滿足買方的實際需求，可視為市場供應能力無限，產能無限意味著零配件的供應能力是無限的，到貨時間也不會受到訂單數量的影響.因此，模擬仿真重點考慮了在供應商產能無限情況下的非相關需求，并構建了不同的到貨率、再訂購過程的延遲和不同的CONWIP水平：設置需求到貨模式為每次一個零配件到達，送達時間符合Poisson分布、制造階段的加工時間是恒定的，考慮企業現實中制造設備利用率大多處于較高水平，因此模擬選取的制造利用率為較為典型的70%、80%和90%，CONWIP水平從1變動到100(但出于文章篇幅考慮以下表格中只摘錄變化臨界值附近的數據).
在每次交貨一個零配件，制造利用率為70%，再訂購延遲均勻分布在50天到70天的情況下，表2顯示的模擬仿真結果表明：當利用率小于67%時流程時間相對恒定.當利用率超過84%時，流程時間會迅速增加.此時，因為進行處理中的流通卡數量低于制造利用率瓶頸，增加額外的CONWIP流通卡對系統性能的影響有限.當CONWIP水平的設置導致流通卡利用率明顯低于制造利用率時，零配件供應比率會改善，但制造瓶頸會阻止提前期的顯著縮短.要注意的是，在制造瓶頸值以下需要調整需輕柔否則會影響流程時間大幅度變化.
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下表呈現在每次送貨一個零配件，制造利用率80%情況下，再訂購延遲50天到70天的仿真結果.當流通卡利用率低于70%時，流程時間的改善較小，如果庫存流通卡利用率高于86%時，則流程時間開始迅速增加.
下表顯示在制造利用率為90%，再訂購延遲均勻分布在50天到70天的情況下，的模擬仿真結果表明：當流通卡利用率超過85%時，流程時間開始迅速增加.當流通卡利用率小于80%時流程時間相對恒定.當CONWIP水平的設置導致流通卡利用率明顯低于制造利用率時，零配件供應比率會改善，但制造瓶頸會阻止提前期的顯著縮短.
本文定義最低合理利用率為所有低于該值的利用率對流程時間的影響微乎其微，但越低于該值則庫存量越大;而最高合理利用率是指高于該值的所有利用率都會導致流程時間的急劇增加，雖然此時的庫存數量較小.企業為了使得生產流程時間較短以吸引更多客戶，且不會大幅度增加庫存而使得成本暴漲，應該將庫存利用率保持在高于最低的最低合理利用率和低于最低的最高合理利用率之間，將表2、3、4的仿真結果中合理利用率匯總如表5.
仿真結果表明：在市場供應充足，假設供應產能無限情況下，67%到84%之間的庫存利用率可在CONWIP生產管理模式的各種情形下都實現合理的績效.此外，還可通過調節CONWIP水平以保持所需的庫存利用率：增加CONWIP水平可降低庫存利用率，而減少CONWIP水平會提高庫存利用率.
4 結語
本文通過理論推導和仿真模擬論證了使用庫存利用率做績效度量指標，用于CONWIP系統生產管理和庫存控制策略的原理及可行性.分析表明，使用特定范圍的庫存利用率替代使用相關成本因素來進行CONWIP生產系統的運作管理，不僅有效而且簡單易行.再者，利用率是一個不在意客戶需求或采購提前期的時間分布狀況，可用以平衡庫存持有成本和庫存等待時間的一個重要指標.在提前期太長時增加流通卡數量，而在客戶需求下降時就減少流通卡以保持恒定的庫存利用率.這種管理新思路對于企業降低庫存和在制品數量、提高生產績效具有一定的重要意義.——論文作者：何 彤1，朱瑋煒2
參考文獻：
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