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1、供應鏈管理下推拉式生產最適化之研究盧靜珍 丁慶榮元智大學工業工程與管理系中壢市遠東路 135 號ietingcjsaturn.yzu.edu.tw摘要：製造延遲理論是多樣化產品製造業供應鏈的重要生產方式，運用延遲策略與產品差異化於生產流程，使流程具有推式與拉式模式；於推式模式中，按預測大量生產共通性零組件或模組，當顧客訂單到達時，再依照訂單的產品種類與數量於後端的拉式系統進行組裝，此生產流程中的總成本包含存貨成本、生產成本、缺貨成本；而生產流程可因產品差異化的分界點位置不同而區分為數個方案，本研究以模擬軟體來進行模擬與分析，計算系統總成本，找出生產流程的最佳差異化點，進而尋求推/式系統的最適化
2、。關鍵詞：供應鏈管理、延遲理論、推式生產、拉式生產、總成本、客製化1. 前言現在的顧客需求是多樣化產品，因此製造業在產品設計時已漸漸考量共同零件及模組的概念，但對於企業而言，衍生的結果是管理成本的增加及生產規模經濟的降低；為了因應這些特性，除了更精準的預測外，則整個供應鏈運籌管理，縮短前置時間，快速反應市場才是解決之道。延遲(postponement)觀念，係指直至接到顧客訂單後，才執行最終產品之末端製造或運送的一種觀念，其目的在消除不當或錯誤製造程序/成品之風險，並能降低存貨水準。延遲理論最早應用於行銷領域，可追溯至 Alderson (1950)的研究，認為延遲的原理是為了降低時間的風險和
3、需求的不確定性，消除不同市場所造成的浪費，而這些不確定性都是因為產品本身或存貨地理位置分散所造成的。Bucklin (1965)透過配銷通路的觀點，認為產品差異所造成的風險及不確定性發生於製造與物流的操作上，若能被延遲至顧客訂單確定製造與物流之後，可將風險及不確定性降至最低， 。Zinn and Bowersox (1988)認為延遲策略的原則是延遲運送時間及產品最終處理，直到接受顧客訂單之後。在此文中，主要將延遲理論分成兩種類型，一為型式(Form)延遲，此類延遲又細分為貼標(Labeling)、包裝 (Packaging)、組裝(Assembly)、及製造(Manufacturing)等四
4、種類型；另一種則為時間(Time)延遲，形成五種延遲類型。 Cooper (1993)則加入品牌的觀點結合次要產品特徵，規格與週邊設備對所有市場是否具共通性，並提出四種供應鏈延遲策略，為模組化製造策略、單一中心策略、延緩組裝策略、延緩包裝策略。Lee and Billington (1994)認為如何設計與製造出符合顧客需求之產品的重要，並指出企業對顧客的需求是具有高度的不確定性。Lee (1996)將延遲策略分成拉式延遲、物流延遲、以及型式延遲三種。Pagh and Cooper (1998)根據延遲(Postponement)與推測(Speculation)的觀點而定義了延遲/推測矩陣，分
5、為完全推測策略、物流延遲策略、製造延遲策略、完全延遲策略四種不同的策略。Yeh and Yang (2003)將延遲理論運用於成衣供應鏈中，整個染色的步驟重新設計於生產流程中，研究內容分別建構原本的成衣供應鏈模式，以及採用延遲理論而重新設計生產流程的延遲染整成衣供應鏈模式，比較兩種模式的總成本。Ahn and Kaminsky (2005)以一個兩階層的推拉供應鏈模型為基本架構第一階段為推式生產，假設為無限產能供應第二階段，建構推/ 拉兩階層的成本模型。Fisher (1997)提出一個架構來協助管理者了解產品需求的特性，並進而提供滿足此需求的供應鏈，該學者發現供應鏈大致可歸類為以效率為主以及
6、快速回應為主的模式，並且針對不同性質的產品，適合不同模式的的供應鏈提出說明。Jones et al. (1997)提出一套混合推式與拉式的供應鏈配置模式，此套模式的思維邏輯是一切以顧客觀點之價值創造為衡量，必須以整體供應鏈為對象，整合整各供應鏈的資源配置，考量每一成員間的條件及顧客實際需求，以達到整體供應鏈最佳化效果。本研究對於提供不同型態的多樣化商品的製造業者，將延遲策略與產品差異化運用於其中來建構出具有推式模式與拉式模式之生產流程；於推式模式中，共通性零組件或模組先行大量生產，以半成品形式將存貨儲放於推式生產末端，當顧客訂單到達，再以訂單的產品數量與種類於拉式模式中進行組裝生產。並依據此生
7、產流程中所涉及的相關成本建立一系統總成本模型，而此生產流程推/拉生產分界點位置不同而區分為數個方案，將這些方案以模擬軟體來進行模擬與分析，計算系統總成本，而找出產品的差異化界限在製造生產流程的最佳點，進而尋求推/拉混合式系統的最適化。2. 研究方法2.1 供應鏈模型架構本研究主要探討一個同時具有推式與拉式生產的產品線，如何運用推拉式生產模式與移動產品差異化的界線，將多樣化商品的半成品批量化製造，並以半成品的形式儲存，直到訂單到達時，再依照訂單的產品種類與數量進行加工和組裝，最後送達至客戶端。研究對象的特點是前端製造可先將產品流程重新設計，並採用模組化、延遲策略與產品差異化策略來改變生產流程。供
8、應鏈前端所製造最終產品的半成品或是共通型模組，採推式生產大量生產(build-to-stock, BTS)；而後端則是在半成品上增加新零組件，或是接訂單生產(build-to-order, BTO)，將各類模組組裝成客製化產品，採用拉式生產。本研究生產流程架構圖如圖 1 所示，所建立的生產流程假設共有 n 個生產步驟，可分為前後兩端的生產流程，前端生產流程採推式生產，共有 k 個製程，製造半成品或共通型模組，而後端採拉式生產，由第 k+1 個製程開始，共有 n-k 個製程，用以製造客製化產品，總共可生產 m 種產品，在推式與拉式生產之間的交界點即為產品產生差異化之處，亦即推式模式與拉式模式的界
9、線。推/拉界線的位置相當重要，而變數之間如何取捨才能使整體供應鏈成本最低，效果最佳，是本研究所欲探討的重點，此外，每種產業的環境狀況都不盡相同，在各種因素的考量下如何找出適合的供應鏈系統，其中推/拉界線就是一個很重要的因素。2.2 假設條件依據本研究所建立的研究架構，所假設的條件如下；1. 推式生產系統需製造半成品至 sk + Qk 個單位，才開始接受訂單。2. 一個半成品，所用到的原物料只有一種。3. 一種產品只會使用一個半成品，且只加工一個附加零組件。4. 拉式生產的生產線，每種產品線皆相同。5. 假設製造流程已重新設計。6. 同一張訂單，等同一張訂單內所訂購的需求全部生產完成，才完成一張
10、訂單。n=1 n=2 n=n DDDm=1m=m拉式生產推式生產Postponement Boundaryn=k n=k+1Postponement Boundary移動分界點Process 配銷倉庫中央倉庫圖 1 生產流程架構圖2.3 總成本模式在本研究所建構的供應鏈之生產流程模型中，主要生產方式依照生產模式而有所不同，整個供應鏈中所涉及的成本包含生產成本、整備成本、訂購成本、存貨持有成本以及缺貨成本。前端的推式生產，主要是以批量的方式製造，採用(s k, Qk)的存貨策略系統；而後端的拉式生產則必須依照客戶需求製造客製化產品，成本模式及參數設定如下所示：b：缺貨次數B：一張訂單無法如期交貨
11、時的缺貨成本：當推拉界線位於 k 時，半成品需求量kcDDT(r)：第 r 張訂單所有需求完成的時間點：當推/拉界線位於 k 時，半成品的單位存貨成本kch：當推/拉界線位於 k 時，第 j 種最終產品的單位存貨成本j：推式模式中，半成品的平均存貨量kcIi：第 i 個製程j：第 j 種產品種類k：推式與拉式生產的界線，推式生產的最後一個流程，為決策變數。n：供應鏈中的生產流程m：產品種類 N：N 張訂單Nj：第 j 種產品的訂單數Oc：半成品之原物料的訂購成本OT(0)：推式模式第一次生產 sk+Qk 個單位半成品的完成時間點OT(r)：第 r 張訂單開始進入拉式生產的時間點，r=1, 2,
12、 , Npi：第 i 個製程的單位生產成本pij：拉式模式中，第 i 個製程第 j 種產品的單位生產成本：缺貨率)(upQk：當推 /拉界線位於 k 時，推式生產之存貨系統中的訂購量r：第 r 張訂單，r = 1, 2, , Nsk：當推/拉界線位於 k 時，推式生產之存貨系統中的再訂購點sc：推式生產的整備成本sj：拉式生產第 j 種產品的整備成本Tk：推式生產一個半成品所需時間的總和ti：每個製程加工一個半成品所需的時間v(r)：第 r 張訂單到達時半成品的存貨量：當推/拉界線位於 k 時，半成品的安全存貨量kcX：半成品補貨前置時間需求預測量Lx：半成品的安全存貨係數c：半成品平均需求量
13、j：第 j 種最終產品的平均需求量c：半成品的預測標準差本研究依推式與拉式兩種模式的成本分別討論，最後將兩種生產模式成本加總之後，即為整體供應鏈之總成本，再以推/拉界線不同位置來探討並計算供應鏈總成本，分析推/ 拉界線對系統總成本之影響。2.3.1 推式生產成本模式本研究的推式生產系統採用(s k, Qk)的存貨策略，當推拉界線移動，亦即 k 值不同時，存貨策略會隨界線的移動而有所不同。訂單的需求量，反應出半成品所需的數量，由於採批量方式生產，因為半成品所需製造的數量則是 Qk 的數倍，所需生產的半成品數量計算式如下 kkmjjkcNsD1(1)當存貨量降至再訂購點 sk 之下時，就進行生產
14、Qk 單位的半成品，Q k 的定義為kckhsEOQ2(2)(1uckpsB(3)可經由上兩式得到 ，進而求得再訂購點 sk)()(21lnckkcEOQs(4)再訂購點 sk 的定義為cLkXx(5)Xc 為半成品的安全存貨量，和半成品安全存貨係數以及需求的標準差有關，當需求不確定性越高時，安全庫存量越多，卻會造成存貨成本上升，因此安全存貨與缺貨之間的相關性也是需考量的因素。 ckX(6)ckcLTxs(7)kitT1(8)推式生產模式所涉及的成本有每個製程所需要的整備成本、存貨持有成本、及生產成本。推式生產模式中半成品的平均存貨量，推式生產的時間則是與生產半成品數量所需的時間長短有關，因此
15、推式生產模式中，在(s k, Qk)的存貨策略模式下，完成 N 張訂單後所發生的平均存貨水準)(2)(1(1)0() DTrOTrvrOTsNDTI Nkc (9)根據上式可得到其存貨持有成本為 kcNrkkcs hrTrTrvTQshIHC)(2)(1(1)0( (10)最後推式生產總成本為存貨持有成本、整備成本、以及生產成本的總和。 kicckckcsksks DpOsQDhIPCOST 1)(11)2.3.2 拉式生產成本模式拉式生產屬於客製化生產模式，由所製造完成的半成品以存貨形式儲存於推式生產模式的末端，等候訂單到達時，立即運送符合訂單數量的半成品至拉式生產的製造流程。拉式生產模式的
16、成本包含存貨持有成本、生產成本、整備成本。雖然拉式模式中訂單完成馬上送到顧客端，但是等待訂單中完成時會有不足於存貨數量的最終完成品仍在系統中，仍有存貨持有成本存在。由於拉式生產的製造數量是依據訂單的種類及數量，因此存貨成本則是完成依照訂單的需求量來計算，可計算出最終產品的平均存貨水準，進而計算出最終完成品的存貨持有成本 mj knkjcknjkl ThTNHC1 )(2(12)最後拉式生產總成本為存貨持有成本、整備成本、以及生產成本的總和。 mj nkijijjknkjcknjkllkll NpSNThTNPCSTC1 1)(2)( (13)由於使用(s k, Qk)存貨策略，因此有可能造成訂單到達時，而半成品無法及時供應時而產生半成品缺貨的現象，當產生缺貨時，給予一個缺貨的懲罰成本稱為缺貨
