面向供应链管理的产品设计方法研究

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——————————————— 收稿日期：2004－12－22 面向供应链管理的产品设计方法研究 周际，乌兰木其，李焕 （北京航空航天大学 工业工程系，北京 100083） 摘要：为了提高产品对应的供应链的性能，在设计过程中需要针对供应链进行优化。介绍了面向供应链管理的产品设计的4个主要策略，提出了企业在整个产品开发过程中实施面向供应链管理的设计的基本流程，并建立出了一个实现框架。 关键词：面向供应链管理的设计；设计决策；供应链 中图分类号：TP39，F27 文献标识码：A 文章编号：1006－0316(2005)05－0036－03 A study on the design for supply chain management ZHOU Ji, WU Lanmuqi, LI Huan ( Beijing University of Aeronautics & Astronautics ) Abstract: The paper introduces 4 major strategies for product design to improve the efficiency of the supply chain operation, and proposes the basic process to implement design for supply chain management. At last, a design for supply chain management system is demonstrated. Key words: design for supply chain management; design decision making; supply chain通常大批量制造方式以产品的生产制造为中心组织生产，物流和供应系统处于从属的地位。早期的面向制造的设计(DFM)主要是对制造环节进行优化，没有考虑到物流和供应。而现在的供应链管理把产品的制造作为供应链中的一个环节，为了使整个供应链的成本和性能最优化，产品设计必须面向供应链的整体进行优化，而不是仅仅针对其中的部分环节[1]。 1 面向供应链管理的设计 面向供应链管理的设计（DFSCM)是对面向制造的设计(DFM)和面向装配的设计(DFA)的扩展和延伸。DFSCM 目的在于设计产品和工艺以使供应链相关的成本和业务能得到有效的管理，使产品生命周期内供应链总成本最小化。面向供应链管理的设计主要包括以下几个方面： （1）简化设计 简化设计是指减少设计方案中使用的零部件的种类，使用通用件和标准件是为了减少相似零部件的种数。减少零部件的种类虽然可能使产品的部分性能超过了实际使用时的要求，但是这样减少了所需的材料的种类，通过合并库存减少了采购的成本。 （2）采取模块化设计 模块化设计可以用少量的部件模块提供大量可选配置，各个模块可以并行制造，从而缩短产品的提起期，在减少库存成本的同时提高客户服务水平。 延迟区分战略是一种为适应大规模定制生产而采用的战略。通过在生产制造过程中利用模块化设计等方法，尽可能推迟定制和物流活动的时间，增加不同产品需求中的相同制作过程，从而在满足用户多样化需求的同时降低库存成本，提高对市场需求的反应速度。 （3）优化物流和包装 低密度的产品导致运输设备在远未达到最大载重之前就被装满，因而运输成本非常昂贵。散装运输和包装运输的成本差距悬殊。通过在设计阶段计算零部件的质量体积比和价值质量比，可以合理的规划原材料和零部件的包装、运输的方式，尽可能的降低物流和包装的成本。 （4）组建跨部门的新产品开发团队 让供应商参与产品的设计，加强设计人员和供应人员之间的协同，建立企业统一的零部件库，可机械 2005年第5期 总第32卷 计算机应用技术 ˇ37ˇ

以实现产品信息的共享，提高产品开发效率，减少由于消息的流通不畅而造成的重复和返工。参与新产品开发的采购人员和供应商能在缩短时间和成本削减方面提出建议，更适时的开始采购，从而加快产品开发速度，降低供应链的总成本。 2 供应链的性能标准 为了评估设计对供应链的性能的影响，必须引入供应链性能的评价标准。从DFSCM的角度来看，最关键的3个指标是[3]： 总成本 供应链和产品线的总成本。它主要包括运输成本、库存成本、制造成本、材料成本、一次性的投资。 提前期 供应网络总的提前期。 可用性 把客户和制造流程需要的产品和组件按时按地送达的能力。 这3个属性是互相影响的。在增加足够库存的情况下可以实现零提前期和100%的可用性，但是总成本会过高，由于市场变化而导致库存损失的风险也大大增加。一般企业应该根据市场和产品的情况合理的调整这3个指标。 3 DFSCM的流程 面向供应链的设计开发流程主要分成4个阶段[4](图1)。 图 1 面向供应链的产品设计开发流程 （1）需求分析阶段 市场和营销部门通过市场调查获取客户的需求信息，设计团队分析新产品的特征，并根据需求来设定新产品性能、成本、质量、服务水平等方面的目标。供应管理部门提供成本、性能、市场获得性、质量和元件的可靠性等方面的信息，并和其他部门一起工作，考察未来供应商的资格，邀请供应商参与产品开发。 （2）概念设计阶段 产品设计部门根据设计要求开发备选的设计方案。在这个过程中，供应管理部门提供经济性和零部件可用性的信息，帮助设计部门选择符合设计要求，具有最佳性价比的零部件。对于每个零部件，供应管理部门和制造部门根据企业自身的情况，分析是自制还是采购。如果向供应商采购还要为该部件选择适当的供应商。 在设计方案基本完成以后，需要检查设计方案中所有的零部件是否都能按照设计要求进行制造或者供应，并构造新产品对应的供应链模型。对于在概念设计阶段还无法完全确定的零部件的成本、提前期以及准时供货率等参数，需要由供应人员或制造人员根据类似的产品或经验算法进行估计，在此基础之上对供应链的性能进行大致的评估。设计人员参考评估结果，考虑到其他的设计要求，做出相应的设计决策。 （3）详细设计阶段 概念设计后进入详细设计阶段。设计团体和供应商合作完成原型产品，然后对原型设计进行评估。供应管理人员在设计评估时提供标准化生产时的产品各零部件的可用性和其他供应信息。设计评估在性能、质量、供应链的总成本等多方面比较原型设计和既定目标，对原型设计进行检验，如果不能满足设计要求则继续修改设计，直到符合设计要求。随着设计的细化，可以同时完善其对应的供应链的模型，更准确的计算供应链的各项成本、提前期和客户服务水平等主要的性能参数，作为设计方案的评价指标来指导设计优化。 最后对设计方案进行价值分析，检查能否进一步的简化设计、降低成本和找到廉价的替代原料。 （4）生产阶段 随着产品的实际生产和销售，可以用对产品的需求预测、成本模型进行进一步的改进和调整，并详细设计阶段 需求分析阶段

生产阶段 概念设计阶段 定义新产品 设置目标 开发备选设计方案选择元件及供应商 供应链性能分析 进入生产阶段持续改进否 是 原型 开发 设计评估 价值工程 满足要求 修正设计ˇ38ˇ 计算机应用技术 机械 2005年第5期 总第32卷

对设计进行进一步的优化。 4 DFSCM系统 面向供应链的设计的辅助分析和支持系统的主要功能是为跨部门的产品开发团队提供协同的开发环境，保证设计信息和企业供应链的同步,提供一系列的设计分析和决策的工具。 图2 系统的架构图 图2是面向供应链管理的产品设计的系统架构图。应用服务器为快速开发和维护多功能的程序提供了很好的基础平台。在应用服务器的基础上可以开发数据和流程的建模框架，用来提供一套通用的建模方法以便开发具体的模型。利用这套建模框架可以建立面向供应链管理的设计模型。它主要包括4个子模块： （1）需求预测模型 销售部门预测新产品在各个销售地区各阶段的销量和价格，建立产品的需求模型。 （2）设计方案模型 设计部门负责完成满足制造和供应链的约束，符合形状、功能、性能要求的设计方案，并建立该方案的结构模型。 （3）制造流程模型 制造部门估算生产和制造流程的提前期，并且建立生产过程的流程模型。 （4）供应链模型 供应链管理部门提供满足需求和制造的物流策略和组件的采购信息，并且构造相应的供应链结构模型。 不同的设计设计方案对应的模型会有所区别。模型的数据一部分来自于企业其它的信息系统，如产品生命周期管理系统(PLM)、供应链设计和管理系统(SCP/M)等，一部分由用户通过web页面输入。对于设计阶段没有精确值的参数，需要用户根据经验或利用数学模型估计。 面向供应链的模型的构建和设计流程保持同步。随着设计的逐步细化，模型中的数据逐步完备。在建模过程中，制造和供应部门可以及时的把设计中违反制造和供应链约束的部分反馈给设计部门。完成建模工作后，可以利用该模型进行供应链性能的分析。为了简化分析，首先调整供应链的库存策略以满足供应链的提前期和可用性的要求，然后在此基础上计算供应链的总成本作为最后的供应链性能的评估值。通过比较供应链的总成本，可以评价各个设计方案的供应链的性能，评估供应链的策略，量化设计变更对供应链性能的影响，证实设计变更的有效性。 由于DFSCM系统实现了对设计、制造和供应的量化分析，当新产品进入生产阶段后，可以方便的和实际供应链的性能进行比较，并根据比较的结果改进系统模型。经过持续改进的DFSCM系统可以更好的支持对新产品改进的评估以及后继的新产品开发。 5 结论 面向供应链管理的产品设计使得在产品生命周期最初时期大幅提升供应链的性能成为可能，从而降低成本，增加利润。它强调了产品设计、制造和供应链的策略对产品盈利能力的影响。本文研究了面向供应链管理的设计的4个主要的策略以及对应的新产品设计开发流程。通过建立面向供应链管理的设计模型，在设计阶段分析设计方案的供应链性能，可以有效的控制和优化产品对应的供应链的性能。 参考文献： [1]David A. Taylor, Supply Chains: A Manager's Guide, Addison Wesley, 2003. [2]Hau L Lee, Product University and Design for Supply Chain. Production Planning & Control, 1995, 6(3):270－277. [3]Samsung Data Systems America, Design for Supply Chain, http:// www.sds.samsung.com [4]David Burt, Donald Dobler, Stephen Starling. 世界级供应管理(第7版)[M]. 北京：电子工业出版社，2003. 面向供应链管理设计的模型 应用服务器和数据库 数据和流程的建模框架 设计方案模型 需求预测模型 制造流程模型 供应链模型 供应链 性能分析 设计变 更分析 设计决策 企业和供应商的其他的信息系统