按订单装配生产模式研究进展

温　涛　黄培清

摘要：按订单装配生产模式是近年来企业为了赢得竞争采用的主要生产模式，也是学术界研究的重点之一，文章介绍了按订单装配生产模式的特点，系统地总结了目前关于按订单装配的主要研究成果，最后提出未来的研究方向。

关键词：供应链管理；按订单装配；综述

一、按订单装配生产模式的形成的特点

随着世界自由贸易与全球经济一体化的发展，市场竞争日益加剧，企业面临更为严峻的挑战，具体表现在：市场需求快速多变，难以预测：消费需求的个性化、多样化程度进一步加强：市场对产品的要求从过去的质量、成本扩展到时间、质量、成本、服务四要素，交货速度以及交货的可靠性成为新的竞争焦点。为了赢得竞争，生产型企业必须迅速地响应多变的市场需求。

长久以来，大部分企业采用了按库存生产(Make-to-stock，MTS)的生产模式，该生产模式要求生产商在接到顾客订单前就生产出最终产品，在接到顾客订单后直接用仓库中的现有产品满足需求。在MTS模式中，顾客需求可以得到迅速响应，但是顾客得不到个性化的产品，而且厂商的库存成本也非常大。为了适应顾客需求多样化，在近几十年来很多企业采用了按订单生产(Make-to-order，MTO)以及按订单设计(Engineer-to-order，ETO)生产模式。MTO和ETO模式要求生产商按顾客要求，设计并生产出指定产品。这两种生产模式充分考虑了顾客的需求，但是由于从产品设计、到零部件生产、直至最终产品生产均针对顾客个性化的需求，因此产品的生产周期非常长，且生产成本很高。为了平衡生产周期、生产成本、库存成本以及顾客需求多样性等方面的要求，越来越多厂商采用了按订单装配(Assemble-to-order，ATO)生产模式。ATO模式要求厂商预先生产或订购各种标准零、部件，在接到顾客订单后，再将其中的部分零部件装配成顾客所需的不同产品。ATO模式利用库存零件进行生产，因此生产周期比MTO、ETO短。利用不同零件可以生产不同的产品，因此ATO模式与MTS模式相比可以在一定程度上满足顾客多样化需求。因此按订单装配是企业为了满足顾客个性化需求、提高需求响应速度、增强系统柔性和可靠性而采用的新的生产模式。

ATO系统是一个混合系统，其中零件(半成品)按库存进行生产和存贮，而最终产品按订单进行生产。随着现代信息技术的发展和进步，信息交换迅速准确，ATO系统成为一个理想的生产模式，使得顾客需求个性化和快速响应成为可能。ATO系统交货期短、库存水平低、基本没有成品库存、企业的资金占用少、制造成本低，并且可以用较少的零部件库存提供给客户多样化和定制化的产品，在一定程度上满足了客户的个性化需求。ATO以一种简便的方法在一定程度上实现了大规模定制(Mass Customization)的思想，以大批量制造的成本来完成定制化的生产。

当前，有很多公司采用了ATO生产模式组织生产。如DELL公司在接到顾客订单后，可按顾客的配置要求，将不同类型的硬件组装成电脑，提供个性化的服务。当当等网络销售公司可按顾客订单要求，将不同类型和数量的在库商品进行配货，并发送给顾客。美国某销售商在销售家用涂料时也引人ATO思想：以前该公司存储了各种颜色的涂料以供销售，现在他们只存储各种原色涂料，在接到顾客订单后，再将不同的原色涂料混合成顾客期望的色彩。

随着全球供应链的发展，国际上越来越多的企业不断地将非核心业务外包出去，只保留关键的系统设计、系统集成、总装配以及销售等最核心的业务。大量发展中国家作为“合同生产商”，承担了上述企业常规业务的生产。现在中国已被称为“世界工厂”，成为西欧、北美等计算机、服装、电子产品、玩具厂商的重要合同生产商。合同生产商一般采用ATO生产模式组织生产。因此研究ATO厂商的合作问题，以及有能力限制ATO厂商的生产订购策略问题具有实际的应用价值。

二、按订单装配生产模式的研究成果

在ATO系统中，库存和服务水平的矛盾更加尖锐。由于要完成一份顾客订单。可能需要将不同数量和种类的零件进行装配生产，因此某种零件的缺货会导致整个顾客订单无法完成。而如果存贮太多零件又会降低企业的利润。因此寻找顾客需求满足率和库存量之间的关系将有助于增加企业利润。传统的关于单零件库存策略的研究结果在ATO系统中不再适用，因为ATO系统中确定某种零件的库存水平时，还要考虑相关零件的库存水平，使得某一订单所需的所有零件可以同时得到。目前很多学者针对ATO系统的特点，对ATO系统进行了大量研究。

当前关于供应链中按订单装配问题的研究主要分为两类：一类是考虑在不同的库存策略下ATO系统的性能评价，另一类是分析ATO厂商的最优生产、库存策略。我们将相关的文献进行了总结。

1ATO系统的性能评价问题。Xu(1999)分析了AT0系统中需求的相关性对系统性能指标的影响。Dayanik、Song和Xu(2003)利用不同文献中关于多变量概率分布的近似思想，得到了ATO系统中性能指标的界。lravani、Lu。angkesom和Simehi-Levi(2003)建立了拟生灭过程，分析了ATO系统的性能指标。Zhao和Simehi-Levi(2006)分析了多产品多零件按订单制造系统。

Song等(1999)提出了计算基于订单的平均缺货水平的迭代算法。Song(2002)分析了基于订单的缺货水平的准确表达式及上下界。Song和Yao(2002)将单一产品ATO系统抽象为具有共同到达过程的M／G／~排队系统，分析了系统的基本库存水平。

Lu等(2003)分析，具有随机订货提前期的ATO系统，得到了顾客需求满足率的界和近似表达式。Lu(2008)分析了多产品多零件按订单制造系统，得到了该系统的平均存储水平、及时订单满足率。

2ATO厂商的最优生产、库存策略问题。关于具有通用件的多零件存贮系统的最优存贮计划问题的研究从1970年便开始，早期的研究主要集中在单阶段或提前期为零的多阶段模型。近年来，由于ATO系统的广泛应用，学者对具有动态需求和非零订货提前期的该存贮系统的建模和求解取得了巨大的进步。

近期关于该问题的研究主要集中在建立有约束的最优化模型，求解模型的近似解，并且依靠数值模拟来得到管理上的启示。如：Agrawal和Cohen(2001)、Cheng等(2002)、Wang(1999)、Zhang(1997)分析了有服务水平限制(Fill Rate)的最小化平均库存成本(或总库存投资)问题；Hausman等(1998)分析了在给定库存成本约束下，最大化顾客需求满足率的下界问题，提出了求解问题的启发式算法；Agrawal和Cohen(2001)研究了一个与Hmmman等

(1998)相同的ATO系统，考虑在满足给定的顾客需求服务水平下，最小化零件的总期望库存成本的问题，

有很多学者研究了在单产品装配系统中无约束的成本最小化问题。Gallien和Wein(200i)考虑了，每个零件有独立同分布提前期的两级装配系统，研究了协调基本存贮策略，得到了近似最优解的解析表达式。Xu和Li(2007)分析了单产品ATO系统，零件面临不断的技术革新，从战略和运营两个角度研究了两种存储协调策略。

Hopp和Spearman(1993)、Shore(1995)分析了单阶段、确定性需求、零件汀货提前期是随机变量的ATO系统中的最优订购策略。Gumani等(1996)考虑了具有两种零件，但有多个零件供应商的ATO系统，分析了向不同的供应商订购的最优订货数量，

Eynan和Rosenblatt(1995)分析了ATO系统中提前生产问题，其中提前生产的原因是因为提前生产的单位生产成本较小。Rudi(2000)分析了具有多种最终产品的ATO系统中的提前生产问题，他们的研究没有考虑零件的订货提前期以及生产能力的限制。

Song等(2000)分析了单阶段、具有随机顾客需求和随机零件订货提前期的ATO系统中，如何确定零件订购时间，使得期望成本最小化问题。

Fong、Fu和Li(2004)分析了在给定了库存预算约束下，通过使用较贵的通用零件。降低缺货率的问题。

Lu、Song和Yao(2005)分析了多产品ATO系统，在给定预算下，最优化零件的存储分配策略，使得不同产品的加权平均缺货水平达到最小。Lu和Song(2005b)考虑在多产品ATO系统中，关于订单的缺货成本最小化模型。

FIl等(2006)分析了单阶段、随机需求、确定性订货提前期、厂商生产能力有限的ATO系统中的最优生产和订货策略。

Hsu、Lee和So(2006)分析了在一个具有不确定需求，且产品价格和零件价格依赖于它们的交货时间的ATO系统中，零件的最优库存问题。

Plambeok和Ward(2007)考虑在按订单装配系统中，零件发生短缺时可以加快生产，建立了在无穷周期内，关于零件的折扣生产和加速生产成本最小化模型，

Zhang和Ou(2008)分析了当产品可以按照两种配置进行销售时，系统的最优生产和存储策略。

Beniaafar和Mohsen(2006)分析了多种零件、单一产品、多种顾客类型按订单装配系统的最优生产和存储控制策略。

Bollapragada等(2004)分析了多阶段ATO系统的优化问题，其中零件的供应也是不确定的。Akeay和Xu(2004)分析了多零件、多产品、多周期按订单装配系统的最优零件存储策略和最优零件分配策略。Plambeck和Ward(2006)分析了无穷阶段ATO系统的优化问题。

三、按订单装配生产模式的研究前景展望

从上述分析可知，国内外学者对关于一个ATO厂商的性能评价、库存策略、订购和生产策略等问题进行了大量的研究，取得了丰富的成果。但是，结合ATO厂商的生产实践，本文认为还有以下问题值得进一步研究和探讨：

1考虑更加不确定环境下AT0厂商的性能评价和策略分析。为了便于建立模型和分析问题，现有文献都进行了一定的假设：有的文献假设顾客需求是确定的：有的文献假设零件的订购提前期是确定的；有的文献假设厂商的装配时间是确定的。但是，在现实生产之中，不论是顾客的需求时间、需求数量、零件的订购提前期、厂商在接到零件后装配产品的时间和效率可能都是随机的、不确定的。因此研究处于更加不确定环境下ATO厂商的性能评价和策略问题，其结果可以指导ATO厂商的生产实践。

2考虑有能力限制的ATO厂商的生产问题。在现有文献中，大部分文献都没有考虑厂商的能力限制问题，而实际生产之中，不论是厂商的装配能力还是零件供应商的生产能力都是有限制的，因此研究当ATO厂商或者其零件供应商的能力有限制下的生产问题具有实际应用价值。

3考虑多个ATO厂商进行合作后的决策问题。在现代市场竞争环境中，越来越多的企业开始重视和参与企业之间的合作，通过合作共同应对不确定性和动态性因素，使生产和服务具有更高的柔性和敏捷性，使企业能对市场变化作出快速反应。因此我们可以在现有的关于单个ATO厂商的研究基础上，分析多个ATO厂商进行合作之后的性能和策略，以及合作对ATO厂商的行为的影响。这些成果将会对于ATO厂商的生产和合作行为具有指导作用。

基金项目：国家自然科学基金(70772065)。

作者简介：黄培清，上海交通大学管理学院教授、博士生导师；温涛，上海交通大学管理学院博士生。

收稿日期：2009—04—15。