两类典型的供应链性能分析
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1 引言
在供应链的运行模式中有两类典型的生产模式，即按库存生产(Made—to—stock，MTS)和按订单生产(Made—to—order，MTO)，MTS根据市场预测组织生产，产品变化不大，供应链中的各企业以补充库存为目的，用充足的库存来满足需求，以大规模的生产来实现经济效益，它几乎忽略了市场需求的实际变化。MTO则完全根据市场需求(即订单)进行生产，订单的相关信息从供应链的下游逐级向中、上游传递，各企业理论上在接到订单后才开始组织生产，没有库存储备。可见，两种模式供应链的最大区别在于企业是否在接到订单之前储备有库存。一般认为，MTO模式更能应对变化，满足客户的实际要求，且能降低库存成本，许多企业也因而纷纷向MTO模式转变。实际上，里忽略了一个重要的因素，即订单的交付时间与企业响应时间的关系，若前者小于后者，完全的按订单生产将难以满足需求。因此，在供应链中按库存还是按订单生产需要从供应链性能的角度综合考虑。
当前有关供应链管理的研究内容主要涉及供应链的结构设计及牛鞭效应、
生产计划与控制的协调机制、供应商选择及多
供应商管理、供应链信息系统和信息技术，以及敏捷供应链、集成供应链、绿色供应链等方面，很少从基本的生产模式角度研究其综合性能，而这方面恰恰是供应链管理决策的一个基本要素。供应链问题的研究多数采用建模的方法，如使用整数规划或混合整数规划的网络设计方法、近似方法和仿真方法”。等。网络设计法和近似法所建立的模型对相关的随机因素局限性较大，解决能力十分有限，而仿真方法能够考虑各种复杂因素，因此近年来应用较多，其中Petri网能较好地描述离散事件的动态过程，精确地表达事件的顺序、并发和冲突的关系，成为供应链建模与仿真较理想的工具，常被用来分析供应链的业务流程、资源调度、物流等。
本文针对基于典型生产模式MTS和MTO的两类供应链，利用时间Petri网对它们的业务流程进行建模与仿真，分析比较其库存、订单响应时间和资源利用率，以深入剖析两类供应链的特性，支持供应链管理的决策。
2 基于MTS和MTO的两类供应链Petri网建模
2.1 两类供应链的业务流程
2.1.1基于MTS的供应链
基于MTS的供应链，其供应商、制造商、分销商都根据市场的预测安排生产，生产活动以控制安全库存为主要目的，即采购或生产受库存的最高限、最低限的控制；且各企业之间保持一种顺序的供需关系。
2.1.2 基于MTO的供应链
基于MTO供应链的上游供应商理论上也应采取按订单生产的方式，但由于其产品通用性强，库存的风险和成本较小，实际运行中其业务流程供应商制造商仍按市场预测并控制库存。因此供应链中按订单生产实际上只体现在制造商和分销商上，业务流程如图2所示。
2.2 两类供应链的Petri网建模
根据图1和图2的业务流程，应用带抑制弧的时间Petri网建立两类供应链业务流程的模型，如图3和图4。模型中有两类库所(资源库所、控制库所)和两类变迁(活动变迁、控制变迁)。资源库所指存放在制品或成品的库存或加工车间；控制库所用来暂时存放控制命令的托肯，无实际物理意义。活动变迁指采购、加工、分销等事件；控制变迁用于传递控制指令，也无实际物理意义；图中黑色的变迁为立即变迁，其它变迁为延时变迁；一端带有小黑圆的连接弧是抑制弧，它使相关变迁有条件地发生，用来表示
库存控制。
3 供应链Petri网仿真与分析
用HPSIM软件对模型进行仿真，为使仿真结果具有可比性，假设：①两类供应链的供应商库存控制上限值、下限值相同；②终止条件相同，即市场需求量相同。同时，设置各变迁的时延值及各连接弧的权值如下。
各变迁的时延：
(1)MTS供应链：随机需求TO、T16服从(0，
2)上的均匀分布，T17服从参数为5的指数分布，T1=T2=T4=T5=3，13=10，T19=2，T20=3，T21=4，其它变迁时延为l，立即变迁为0。
(2)MTO供应链：随机需求TO、T16服从(0，2)上的均匀分布，T17服从参数为5的指数分布，T23服从参数为2的指数分布，T1=10，其它变迁时延为l，立即变迁为0。
对于供应商，两类供应链都按预测组织生产，故都有较高的库存，且库存波动范围都较大，订单完成量约30时，甚至会出现断货或接近断货的现象；相比而言，MTS供应链的库存量较平稳，尤其是订单完成量较小(小于20)时，这是因为MTS的需求相对稳定，准确预测较容易，MTO的需求规律性差，供应商难以预测。两类供应链的制造商库存截然不同，MTS供应链总体上随订单完成量的增加而增加，但在订单量小于40时，库存只是稳定的小幅变化，此后将急剧增加；而MTO的库存几乎不受订单完成量的影响，理想情况下可做到零库存。分销商的库存情况与制造商类似，只是MTS供应链的库存量随订单完成量的增加更快。
可见，MTS供应链各节点都需要维持一定的库存，而且订单量越大，库存量越高。而MTO供应链的中下游按需求生产，库存量较低。因此，若只考虑库存，MTO供应链优于MTS。
3.2 订单响应时间与订单完成量的关系
虽然MTO供应链总体库存明显少于MTS，库存成本大大降低，但企业的最终目的是满足客户需求，其中交货时间是一重要的需求，能否及时交货，就涉及到整个供应链的订单响应时间。为此，改变图3、图4的终止条件，即连接弧w31的权值，使其值为50，75，100，125，...，275，运行HP—SIM，即得到两类供应链在不同订单完成量下的响应时间。
比较图中两类供应链的订单响应时间曲线可知，两者的响应时间总体上都随订单完成量的增加而增加，MTS呈线性递增的关系，MTO则在少量波动中上升。在相同订单完成量的情况下，MTO响应时间大于MTs，基本上都有100单位时间的差距。
因此，仅从订单响应时间比较，MTS供应链能较快地响应需求，但差距不是太大。
4 结论
本文用Petri网工具对基于按库存生产和按订单生产的两类供应链业务流程进行了建模，并对其库存、订单响应时间、设备利用率进行了仿真，分析表明：MTO供应链的库存明显低于MTS供应链，不过MTS供应链在订单量较少时，总体上也能保持较低的库存水平；MTS供应链在订单响应时间和设备利用率方面均有优势，但不十分明显。可见，按库存生产的模式并非过时，当产品单一、订单量较少时，也不失为一种合理的生产模式。按订单生产的模式虽然能满足客户个性化、多样化的需求，但在产品交付时间上风险较大。比较理想的情况是将两种生产模式有机地结合，作者将对此作进一步的研究。