訂單式生產三階供應鏈系統模擬模式構建與分析

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行政院國家科學委員會專題研究計劃成果報告

訂單式生產三階供應鏈系統模擬模式構建與分析

Simulation modeling on a three-stage supply chain with a make-to-order production system. 計畫編號:NSC 90-2218-E-151-001 執行期間:90 年 8 月 1 日至 91 年 7 月 31 日 主持人：吳杉堯 執行單位: 國立高雄應用科技大學

摘 要

訂單式生產體系的供應鏈管理問題是 近代有關製造業電子化的重要研究課題之 一，本研究目的主要是建立訂單式生產體系 的三階供應鏈模式(three-stage SCM models) 的管理決策系統模擬模式，包括訂單反應時 間等績效，以提供製造企業進行各項績效評 估分析。本研究將使用系統模擬方法在不確 定環境下構建一個高效率的分析模式。文中 將建立一個雛形的系統模擬模式做為訂單 式製造產業供應鏈分析之用。 關鍵詞：供應鏈管理、訂單式生產、系 統模擬 ABSTRACT

The applications of supply chain management (SCM) on the make-to-order production systems have become one of the key research topics to electronically systemize the manufacturing processes in the 2000s. In this project, a managerial decision model will be developed by applying a three-stage SCM on the make-to-order production systems with parameters of integrated performance indexes, such as respond time. This managerial model can further provide manufacturers the analysis and evaluations on their system performances. The system simulation approaches will be applied to construct a high-efficient analysis

model for uncertain environments.

Keywords: supply chain management,

make-to-order production simulation model.

1. 計畫之緣由與目的 目前大部分的供應鏈(supply chain)研 究 報 告 是 針 對 供 應 鏈 的 成 本 績 效 進 行 研 究，絕少對時間及彈性(flexibility)等系統績 效進行討論，尤其是「彈性」績效問題更少 被觸及。由於近年來場競爭日趨激烈，加上 生產環境不確定性(如:需求變動、原料價格 變動、景氣變動等)的增加，導致訂單式生 產的企業經營越來越困難，此種生產體系內 的公司期望在傳統的生產配銷中注入一股 新的力量，以提供低成本及高彈性的服務， 穩定企業的長期發展，因此，訂單式生產體 系的供應鏈管理問題值得做深入的分析。 為了掌握訂單式生產體系的供應鏈管 理的整合績效問題，本研究擬擴大目前僅以 成本或品質為單一系統績效指標的二階供 應鏈管理研究範疇，本研究計畫之目的為探 討 訂 單 式 生 產 體 系 三 階 ( 供 應 商 — 製 造 商— 配送中心) 供應鏈模式訂單回應時間 決策整合模式問題，並且分析多個決策變數 （例如供應商關係、各階段之產能、系統運 送能量等）對系統的影響。 2. 論文回顧與研究方法 過去在供應鏈的數量模式研究方面，從 Weber(1991)整理 1968 到 1990 年的相關研

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究發現供應鏈數量模式可以分為 1.線性權 重模式，2.數學規劃模式，3.統計與機率模 式等三類。在供應鏈研究的階層限制上，大 部分仍以兩階居多(Gilbert and Ballou 1999, Viswanathan and Piplani 2001) 。 Beamon (1998)在近期的論文回顧中則將其分為下列 四類模式：1.確定型分析模式，2.隨機分析 模式，3.經濟模式(economic models)，4.模擬 模式(simulation models)。 目前所知的供應鏈管理研究論文所探 討的變數主要是以存貨政策相關變數（例如 生產或採購批量及存貨水準等）、生產或配 送排程法則與供應鏈階層數等為主，其他變 數比較少討論，有關決策變數方面還有很大 的討論空間。 在系統績效方面，Beamon (1998)的回 顧論文中也發現大部分集中在 1.成本與 2. 顧客回應(customer responsiveness)或缺貨訂 單兩方面，他認為大部分的研究者都同意使 用單一績效指標來評估供應鏈並不是很恰 當。因此，多目標決策模式的建立與分析值 得進一步探討。 本 研 究 將 以 模 擬 模 式 (simulation models)探討三階供應鏈的幾項供應鏈決策 變對訂單回應時間等績效值之影響。 3. 模式分析及結果 本研究考慮訂單式生產體系三階供應 鏈模式，由供應商，製造商及配送中心所構 成，如圖 1 所示，使用物件導向模擬工具 eM-Plant 設計模擬模式，供應鏈之主要假設 如下： 1.供應商有一家，根據製造商之訂製產 品，供應主要零組件給製造商，但除供應本 供應鏈之外，約有三分之一的產能是用來接 受其它訂單，考慮製造商與供應商之關係， 當關係良好時，供應商會優先處理本供應鏈 之訂單。供應商之運送車輛是有限的。 2.製造商只有一家，負責工程設計、製 造及裝配，並在完成後將產品運送地區服務 配送商，運送車輛有限。不考慮生產線故障 停線問題。 3. 配 送 中 心 整 理 製 造 商 送 來 之 產 品 後，經整理後立即運送顧客處，但是運送車 輛有限。另外，配送中心除了本供應鏈之 外，約三分之一的配送能量是用來處理其它 訂單，當關係良好時，可考慮本供應鏈之產 品為優先配送。 訂單 到達 供應商 運送 製造商 運送 配送中心 訂單 到達 運 送 運 送 圖 1 本模式總共考慮了 5 個主要變數，如表 1 所示。為了檢定模式的正確性，先行做審 視實驗（screen experimental design）。

表 1 因子實驗設計的因子及其水準 因子 ＼ 水準 -1 +1 1：供應鏈關係(F) 優先 一般 2：顧客訂單到達間隔時間(A) 0.5-1 天 1-2 天 3：供應商製造時間(S) 1-2 天 2-3 天 4：製造商製造裝配時間(M) 3-4 天 5-6 天 5：供應鏈平均車輛數目(T) 10 輛 20 輛 本研究採用 5 1 2 − 部分因子設計，總計 16 個實驗配置，每一個處理各執行 30 次重複 實驗總共 480 組數據。執行模擬實驗所得結 果分別針對下列績效值進行統計分析： 1. 供應鏈訂單回應時間。 2. 供應鏈訂單等待時間比例。 3. 供應鏈訂單處理時間比例。 模擬實驗執行結果經 ANOVA 分析顯

3 示供應鏈訂單回應時間受供應鏈關係(F)、 顧客訂單到達間隔時間(A)、供應商製造時 間(S)及製造商製造裝配時間(M)等四因子 之顯著影響，但上述因子之間的交互作用卻 不顯著。而供應鏈訂單的等待時間比例受五 項主效果影響之外，也受供應鏈關係(F)與 供應商製造時間(S)交互效果影響，以及供 應鏈關係(F)與製造商製造裝配時間(M) 交 互效果影響。 在供應鏈訂單處理時間比例績效上，受 供應鏈關係(F)、顧客訂單到達間隔時間 (A)、供應商製造時間(S)及製造商製造裝配 時間(M)等四因子之顯著影響，但同時受到 受供應鏈關係(F)分別與顧客訂單到達間隔 時間(A)、供應商製造時間(S)及製造商製造 裝配時間(M)之交互效果之影響。 4. 結論與自評 本研究以系統模擬模式分析探討由供 應商、製造商及配送中心所構成之三階供應 鏈，在不確定性環境下的訂單回應時間等績 效問題。研究結果顯示三階供應鏈系統主要 受供應鏈關係(F)、顧客訂單到達間隔時間 (A)、供應商製造時間(S)及製造商製造裝配 時間(M)等因子之影響。未來，三階供應鏈 系統研究仍可朝下列幾個方向發展：(1).將 單一產品模式擴充為多項產品模式，(2).考 慮零售商之存貨成本，(3)考慮製造商及零售 商之缺貨成本，(4)考慮多個供應商之問題。 參 考 文 獻

1.Beamon, B.M.,1998, ”Supply chain design and analysis: Models and methods,” International Journal of Production Economics, v 55, pp.281-294.

2.Corbett, C.J., 2001, “Stochastic inventory systems in a supply chain with asymmetric information: Cycle stocks,

safety stocks, and consignment stock”,

Operations Research, v 49, n 4, 2001, pp

487-500.

3.Viswanathan S. and R. Piplani, 2001, “Coordinating supply chain inventories through common replenishment epochs,”

European Journal of Operational Research, v

129, pp.277-286.

4.Weber, C.A., J.R. Current and W.C. Benton,1991,”Vendor selection criteria and methodsm” European Journal of Operational Research, v 50, n 1, pp.2-18.