大规模定制下的需求预测研究

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  摘要:在大规模定制生产环境下,随着客户需求向多样化、个性化的发展,导致产品需求的品种繁多,这给需求预测带来了很大的困难。但是人们在实践中发现,要精确预测某一种产品的需求很难,或者根本不可能。这里针对大规模定制下需求预测的特点,重点研究预测精度对成本的影响,并着从经济效应的角度出发,定量地分析预测精度对采购件和自制件成本的影响。
  关键词:大规模定制 需求预测 预测精度
  
  1 背景
  所谓大规模定制(Mass Customization,MC)是指以大规模生产的成本和速度,提供定制个性化的产品和服务。同时大规模定制结合了定制生产和大批量生产[1]的优势,在满足客户个性化需求时,能够保证较低的成本和较短的交货时间。
  大规模定制下的需求管理主要包含需求预测[2]、可用性检查、需求预留以及一套有效的需求管理机制。需求预测是对将来一段时期的市场需求进行预测,用来制定生产计划,指导备货生产环节。可用性检查和需求预留发生在销售阶段,用于检查和保证订单的可行性,并保证供需信息的透明和一致性。在大规模定制生产环境下,由于客户需求呈现出多样化和个性化的特征,因此需要一种有效的需求管理机制[3]控制供需之间的关系,保证生产的平稳和高效率,同时保证供需一致和供需平衡。
  2 大规模定制下的预测方法
  在大规模定制生产环境下,客户需求向多样化、个性化发展,导致产品品种繁多,这给需求预测造成了很大的困难。但是人们在实践中发现,要精确预测[4]某一种产品的需求很难,或者根本不可能,然而要预测某个产品族的需求相对要容易些,并且预测结果也比较准确,因此出现了一种面向产品族的需求预测方法。
  同时,这种面向产品族的需求预测可以和模块化的产品结构[5]相结合,用整个产品族的总需求预测通用件的需求,以此为计划对象,指导备货生产环节。在大规模定制生产环境下,这种情况很普遍,因此面向产品族进行预测是一种有效的需求预测方法。
  此外,随着科学技术的迅猛发展,技术革新和产品的更新换代加速,新产品层出不穷。很多产品都是全新的,在以前没有出现过,没有需求的历史数据,这就给定量预测造成了另一种困难,因此需要采用另一种需求预测方法——类推法[6]。例如,随着电器由电子产品向数字产品过渡,作为一种全新的产品,数字产品没有任何历史的销售数据可供参考,在这种情况下,可以通过类推相应的电子产品历史需求数据,经过加工得出数字产品的需求。
  3 预测精度的影响分析
  需求预测不可能做到完全准确,难免会出现超过和低于实际需求的情况。当预测值超过实际需求时,会导致库存和现金周转周期延长,严重时会引起库存积压和资金呆滞。当预测值低于实际需求时,会产生两种影响:就成本而言,预测低于实际需求就无法得到最佳定购批量和生产批量,导致生产成本上升;对交货期而言,预测低于实际需求会导致部分需求的交货期延长[7]的情况,甚至可能因为交货期太长而失去订单和客户。
  大规模定制的生产过程以订单分离点为分界线,分为备货生产环节和定制生产环节两部分。需求预测是针对备货生产环节而言的,因此预测精度会影响到通用件的采购成本和生产成本。同时,备货生产环节是为定制生产环节做准备的,当预测值低于实际需求时,可能出现订单需求到来时,应该已经完成的备货生产环节还没有完成的情况,从而影响到总的交货期。
  虽然需求预测长期以来受到人们的重视,研究成果也比较多,不仅包括各种预测方法,而且还有误差监控等方面,但长期以来很少有人将预测精度与生产的其它方面联系起来。例如,就查阅的资料来看,还没有人将预测精度和成本结合起了,进行定量研究的情况。众所周知,成本是企业生产的重要评价指标,因此,研究预测精度与成本之间的关系不仅具有一定的新意,而且具有重要的现实意义。以下两节将主要分析和研究在大规模定制生产环境下,当预测值低于实际需求时,预测精度对生产成本的影响。
  大规模定制的主要优点之一是在备货生产环节[8]中采用大批量生产方式,以便利用批量经济效应,达到降低成本的目的,预测精度对成本的影响也是通过经济批量体现的。当在需求预测中预测出所有通用件的需求数量时候,就可以根据预测结果指导面向库存的采购和生产,因此经济批量包含两项内容:经济定购批量和经济生产批量,两者分别是采购件和自制件的最佳批量[9],因为采购和生产包含不同的业务内容,所以预测精度对两者成本的影响效果会有所不同。以下将分别研究和讨论预测精度对采购件和自制件成本的影响。
  4 预测精度对采购件成本的影响
  采购件的经济定购批量法则基于库存管理的再订货点模型,其示意图如下:
  图4-1 再订货点模型/Pic. 4-1 Reorder point model
  根据经济定购批量法则可知,采购件的总成本为:
  其中:D为一个需求预测周期的需求量;C为单位物料采购成本,Q为定购批量,S为一次订货的业务成本,H为单位物料一个需求预测周期的存货成本。总成本由3部分组成,分别是:物料成本DC、业务成本S、和库存成本H,安全库存所引起的成本是与批量无关的常量,所以不予以考虑。
  对TC求Q的一阶导数,并令其为零,得出经济定购批量为:
  最佳批次:
  当预测精度为X,即预测值为实际需求的X倍时,得出的经济定购批量为:
  根据以上公式,当预测值与实际需求完全一致时,按照实际经济定购批量采购而产生的总成本为:
  总成本以的速度降低。预测值与实际需求相等时,总成本达最低值。
  采购件的总成本偏差系数δ和预测精度X的对应关系如下:
  5 预测精度对自制件成本的影响
  自制件的生产消耗示意图如下:
  与经济定购批量类似,可得出:随着精度X的增大,总成本不断减小,且随着精度的提高,总成本以 的速度降低。预测值与实际需求相等时,总成本最低达最低值。偏差系数δ与预测精度X的对应关系与采购件相同。
  6 小结
  本文研究的重点是大规模定制下的需求预测,提出了适合大规模定制下的需求预测方法,针对大规模定制的特点,分析了预测精度的影响,并从批量经济效应的角度[10]出发,定量分析了预测精度对采购件成本和自制件成本的影响。
  参考文献:
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