IBM电脑部和其他部门的供应链管理

IBM电脑部和其他部门的供应链管理

GRACELIN,MARKUSETTLIBMT,J.沃森研究中心约克

STEVEBUCKLEY,SUGATO镇Heights,纽约10598

BAGCHI

DAVIDD.YAO哥伦比亚大学

纽约，纽约州10027

BRETL.NACCARATOIBM印刷系统公司

Endicott,纽约13760

ROBALLAN,KERRYKIMIBMPersonal

LISAKOENIG研究三角公园，卡罗莱纳州

27709

1994年，IBM开始重组它的全球供应链。它希望以最少

的库存达到对顾客的快速响应。为了支持这一项目，我们开

发了一个跨企业供应链的分析工具，资产管理工具（AMT）。

AMT将图形化流程建模、解析解的性能优化、仿真、基于行

为的成本核算与企业数据库连通性集成在一个同意对跨企

业供应链进行定量分析的系统中。IBM已经使用AMT研究

类似于库存预算、周转目标、顾客服务目标与新产品介绍等

问题。我们已经将它实施于大量的IBM的商业单位与渠道合

作伙伴。1998年AMT已经在原材料成本与价格保护费用上

节约了7.5亿多美元。

作为世界上最大的计算机硬件、软件与服务的提供商，

IBM生产各类不一致的产品，包含半导体、处理器、硬盘、

个人电脑、打印机、工作站与大型机。它的制造点与世界各

地成千上万的供应商与分销渠道保持着联系。一条产品线可

能包含数以千计的零件，而这些零件要涉及到多级原材料清

单、各式各样的提早期与成本与成百上千的由不一致的运输

模式连接的制造与分销地点。面对着日益猛烈的竞争，高科

技的迅猛进展，持续的价格下降的挑战，公司在1993年开

始了一个内部重组项目，理顺业务流程，以改善物流与信息

流。这一重组项目通过提高将产品传递到市场上的速度、可

靠性与有效性，致力于改进顾客满意度与市场竞争力。

作为整个重组项目的一部分，1994年，IBM开始了一个

资产管理重组的开发，其目的是定义供应链结构、确定战略

库存与顾客服务目标，以优化库存的分配与存放，并在满足

顾客服务目标的同时减少企业的库存。公司成立了一个跨部

门的团队，成员是来自制造、研发、财务、市场、服务与技

术部门的代表。这个团队确定了五个需要建模用于支持决策

的领域：（1）在每一个商业单元内减少库存的方法的设计;

（2）用于高层管理的为获得库存目标的选择方法的开发;

（3）在每个商业单元内开发与实施一个协调管理库存与顾

客服务目标的流程，包含工具的采纳与调度。（4）在全球供

应链网络中对类似于服务零件、生产原材料与成品这样的资

产进行充分的估价。（5）对跨品牌产品与单元协作进行评价,

以改善库存与风险管理。

针对这些问题，我们开发了资产管理工具（AMT）,这是

一个战略性的决策支持工具。AMT与其它资产管理重组方法

的整合已经使跨企业的供应链管理在IBM得到了成功的应

用。

资产管理工具（AMT）

跨企业的供应链是一个由互有关联的设施构成的网络，企

业通过这些设施进行采购、生产、配送，并将产品与服务传

递给它的顾客。由于采购、生产与销售变得越来越全球化，

大公司的供应链也愈加复杂，同时相互依靠的程度也越来越

深。今天的跨企业的供应链实际上是由代表了许多公司利益

的多个供应链构成的网络，包含供应商的供应商到顾客的顾

客。由于存在这种相互依靠的关系，一个具有扩展供应链的

企业只有与它的供应商与零售商通力合作，才会取得良好的

业绩与进展。

一个具有扩展供应链的企业只有与它的供应商与零售

商通力合作，才会取得良好的业绩与进展。

在高科技产业中，跨企业供应链的管理变得非常重要。

在管理得好的情况下，它能够使公司运作成本很低，而利润

很高。而一个管理糟糕的供应链却恰好相反，利润减少、企

业失去创新精神，企业的商业成长受到阻碍。在我们最初的

工作中，我们意识到有两个基本的环节能够用来检查IBM的

供应链情况。第一，我们务必减少与管理不确定性，以促进

更精确的预测；第二，我们务必改进供应链的灵活性，促使

其迅速习惯市场的变化。从一开始，我们就致力于研究一条

跨企业的供应链潜在固有的相互依存关系。我们认识到只有

当我们的系统反映了我们的供应商与渠道使用的策略与流

程，同时将他们的价值链与我们自己的集成考虑，我们的这

一系统才可能运行成功。这一观点帮助我们形成了这样的看

法：在跨企业的供应链中，务必使用集成的建模与分析工具。

它将是一种使用新的方法论来处理需求、提早期、供应商可

靠性与其它因素内在固有不确定性的工具。它将是可升级

的，这样，它就能够处理代表某行业的大量描述产品结构、

供应链流程与部件库存信息的数据。最后，这一新工具在对

供应链策略的基本类型及其交互作用的建模中也同样有效，

由于不一致的企业可能使用不一致的政策。

我们设计AMT来解决所有这些问题。它是一个用于战

略与战术供应链计划的建模与分析系统，源自各类各样IBM

早期的内部重组研究［Bagchietal.1998；Buckley1996；

BuckleyandSmity1997；Feiginetal.1996Jo它支持用于多

层次库存系统量化分析的先进的建模、仿真与优化能力，与

类似于企业数据库连通性与基于Internet的沟通这样的特点。

AMT基于六个功能模块：一个数据建模模块、一个图形用户

界面、一个实验管理器、一个优化引擎、一个仿真引擎与一

个报告生成器。

数据建模模块提供了一个关联数据接口，包含产品结

构、提早期、成本、需求预测与有关变量的信息。它内置有

原材料清单的发出与数据精简能力、能够自动检查数据的完

整性。通过数据桥(databridges),它同意对IBM的国际与

当地运作数据库的进行访问。

图形用户界面(GUI)将供应链建模与基于会话的供应

链数据输入结合起来。它同意用户通过拖放模型组件建立供

应网络，比如将制造点、配送中心、运输节点置于工作区上。

实验管理器用于组织与管理与供应链实验有关的数据

集。它同意用户查看并交互地修改参数与策略。除此之外，

它提供对实验中生成的输出数据的自动访问，同时支持各类

各样的文件管理操作。

优化引擎工具执行了AMT的要紧功能，量化地权衡了

供应联网络中的客户服务目标与库存。这一模块能够通过

GUI的下拉菜单访问，或者者由仿真引擎调用。

仿真引擎模拟了供应链在不一致参数、策略与网络结构

下运行得到的结果，包含供应商、制造商与配送中心的数量

与位置；库存与制造策略，比如安全库存操纵、供货时间、

按库存生产、按订单生产，与连续或者周期性的补充策略等。

仿真引擎包含了一个动画模块，能够帮助用户想象供应链的

运作，并在监控仿真输出报告的同时改变参数与策略。

报告生成器对所研究的供应链的性能提供了一个综合

的观察，包含平均周转时间、顾客服务水平、出货情况、订

单完成率与库存。它近能生成财务报告，包含销售收入、库

存占用资金、原材料成本、运输成本与基于活动的成本，比

如原材料的处理与制造。

优化引擎

优化引擎的核心功能，是分析在一条跨企业的供应链中

顾客服务与库存投资之间的权衡。目标是确定供应链中每个

节点中的每种产品的安全库存，以期最小化在总体库存上的

投资。我们把供应链看作是一个多层的网络，将其中的每个

库存节点作为一个排队系统进行建模。除了通常的排队建

模，我们在模型中结合了一个库存操纵政策：安全库存操纵

策略，将安全库存水平作为决策变量。为了量化地评价这样

一个网络，我们开发了一种基于分解算法的方法。其核心思

想是单独分析网络中的每一个库存节点，并通过所谓的实际

提早期，获取不一致库存节点之间的联系。

我们将每个库存节点看成一个具有复合泊松到达、无限

个服务台，服务时间服从通常分布的队列，用排队符号

MX/G/oo表示。为了做到这一点，我们务必全面说明到达与

服务过程。通过基于生产结构，使用标准的MRP需求生成

技术，我们在每个节点获得到达过程。复合泊松到达过程有

三个要紧参数：到达率、批量的均值与方差。因此它能够包

含多种形式的需求数据；比如，某一特定时期的需求能够由

它的最大值、最小值、与最可能的值来描述。服务时间是每

个库存节点的真实提早期。一个库存节点的真实提早期能够

通过它的名义提早期（比如制造或者运输时间）与它的供应

商的满足率来求得。特别的，当一个供应商出现缺货时，我

们务必将由此产生的延迟加到实际提早期中去。这一延迟是

供应商用来生产满足订单的下一个单位所用的时间。在我们

的模型中，我们通过Markov链分析得到附加的延迟。

随着到达与服务过程的确定，我们能够分析队列，并得

到类似库存、缺货、满足率与顾客服务水平这样的性能指标。

在对库存节点i的分析中，关键值是M'/G/8队列中的作业数

量，以N表示，这个值能够从标准的排队论的结论［Liu,

Kashyap,与Templeton1990］中得到。为了减轻大规模应用中

的计算负担，我们用一个正态分布来近似Ni。这样，我们只

需要得到N的均值与方差，而这二者都依靠于实际的提早

期，即排队模型的服务时间。图1是一个库存节点的动态变

化的简图。

优化模型的目标是最小化供应网络中的总期望库存资

本。这一总量是所有库存节点的总与，而每个节点持有两种

类型的库存：成品（在持）库存与在制品（在订）库存。

优化模型的约束是要求的顾客服务目标。他们由顾客订单在

给定期限之前满足的概率来表示，比如95或者99%。我们

的公式同意用户分别为每一类需求流指定顾客服务目标。首

先关于每种最终产品，我们得到能够满足要求的顾客服务目

标的满足率。这些满足率通过网络的材料清单结构与实际提

早期，与所有上游库存节点的实际提早期建立联系。模型因

此得到了不一致库存节点的相互关系，特别是安全库存水平

与满足率关于顾客服务水平的影响。供应链与配送网络的有

关模型包含了Lee与Billington[1993]模型,Atntzenet

al,[1995],Cammetal.[1997],Kruger[1997],Graves,Kletter,

与Hetzel[1998]>Andersson,Axsaeter与Marklundf1998]o

Unitsinprocess

(suppliedtoearlierorders)

OO

ooarrivingorders

eefilledorders

图1：在这个描述一个库存节点动态性能的简图中，安

全库存水平是9,当有四个单位库存时，其它的五个单位已

经由早期的订单所供应，同时已经转化为流程中的五个作

业。

为了使优化能够快速执行，我们得到准确形式的解析梯

度估计，同时实现了一个梯度搜索算法用来生成最优解。这

一工作的技术细节参见EttletaL[1998]及附录。除了梯度搜

索，我们还开发了一个基于产品聚类的启发式优化过程。为

了使解法有效，我们将它与许多搜索方法在解决中等规模的

测试问题时进行比较。关于大规模的，产业规模的应用，这

一模型也已经在IBM的几个商业单元中得到广泛测试。

仿真引擎

仿真引擎同意用户对不一致的供应链策略进行模拟，特

别的，能够用来验证与微调由优化引擎生成的解决方案的性

能。我们基于SimprocessfSwegles1997］建立仿真引擎,

Simprocess［Swegles1997］是一个用于通用目的的商业流程模

拟器，由IBM研究中心与CACI产品公司联合开发。仿真引

擎在加入供应链建模功能的同时,保留了Simprocess的功能。

特别的，它为下面的供应链流程提供了建模功能：

-顾客流程代表了基于所模拟的顾客需求，向供应链提交订

单的外部顾客。它还能对关于期望顾客服务目标与顾客优

先级的信息进行建模。

-制造流程对装配组装过程、库存策略与补充策略进行建

模。它还能被用于对供应商建模。

-配送流程对配送中心建模同时能够用来对零售店建模。

-运输流程对运输时间、车辆装载与运输成本进行建模。

-预测流程代表了产品预测，包含将来阶段的促销与随机需

求。

库存计划流程对周期性的库存目标水平设置进行建模。这

个流程的本质是基于要求的顾客服务目标，计算出供应链

中各个库存节点的建议库存水平的AMT优化引擎。

仿真引擎同意用户在监控输出报告的同时，改变一系列

输入参数，来获得最佳的输出值。所有的输入与输出参数存

在于AMT模型数据库中。用户以随机变量的形式，通过随

机分布为仿真提供输入参数；包含制造提早期，运输时间，

原材料处理延迟时间、需求预测、原材料清单单上要求的产

品数量与供应商的可靠性。支持的随机分布函数包含P，爱

尔朗，指数、八正态、正态对数、泊松、三角、均匀、韦伯

与用户定义的分布。

我们设计了仿真引擎来进行基于情景的分析。在这一分

析中，像供应商、制造商、配送中心的数目与位置、库存水

平、与制造、补充与运输策略（按计划生产、按订单生产、

按订单装配、持续补充、周期性补充、满载运输、非满载运

输等等）这样的供应链参数在仿真过程中不断变化。关于每

一次的仿真，用户都能够指定一个计划期，重复情景（样本

运行）的数量与一个不用保留统计数据的预热阶段。计划期

的长度取决于特定的被讨论的实际应用，与历史需求预测的

有效性。通常我们取6・12个月作为计划期。

仿真运行的结果以指标报告的形式输出，这些指标包含

周转次数、顾客服务、满足率、缺货率、出货、收入、安全

库存与在制品库存。为了分析财务方面的影响，用户能够使

用下列条目，其中的所有条目都能够再仿真中监控：原材料

成本；产品销售收入；基于活动的成本，比如原材料处理与

制造成本；库存持有成本；运输成本；错误满足或者者推迟

向顾客发送的惩处成本；因被错误满足或者者从供应商处推

迟发来货物的补偿；由顾客返还货物产生的成本；将货物返

还给供应商的补偿。

系统集成与技术创新

我们将AMT的六个功能模块集成在一个足够灵活的系统

构架中，它能够满足用户不一致的计算需要。这种构架是基

于一个客户端一服务器规划模型的，在这个模型中，能够利

用计算机网络的资源进行试验（见图2）oAMT的客户端提

供了一系列功能，用于查看用户图形界面与对话框形式的数

据录入。而AMT的服务器端一一通常处在一台功能强大的

工作站或者中型机上一一提供了完整的建模与分析功能。在

我们为使用功能较弱的计算机（如膝上型电脑）的用户建立

的构架中，AMT客户端则以独立于平台的Java应用程序形

式存在；联网的客户端则同意用户通过网络浏览器访问

AMTo

eServer

eManager

(Javaapplication)(Javaapplication)

!

sSimulationEngineGraphical

eA

ehuserinterface

s>

JlSupplychain

qomodelingfunotions|

2uog

eue

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®SimProcessseManager

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jlEReportGenerator

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-S9

S-8®

O>E

Iu

n<D

-c

Target

inventorylevels

eClient

(Javaapplet)

OptimizationEngineGraphical

|userinterface

图2

为了管理供应链运作，AMT需要产品在不一致阶段与流

程中的有关数据。这些数据能够通过一个有关模型数据库

（它经由关联界面与服务器相连接）得到。数据库存储了与

各类建模情形有关的信息，包含供应链结构、产品结构、制

造数据，与需求预测。对每种最终产品，通过自上而下的材

料清单，能够生成它的产品结构。我们所有的产品数据都是

从公司数据库与当地站点数据资源中提取的。

为了方便数据提取，我们开发了许多数据库连通性模块，

提供对数据库的自动访问，提取生产数据，并把它们注入模

型数据库中。所有的连通性模块都有内置的材料清单生成功

能。为了检测因原材料清单信息遗漏或者不完备导致的数据

记录不一致现象，我们加入了数据库的一致性检验，这样能

够产生遗漏数据报告，并将数据集缩小到能够被保持一致地

下载到模型数据库的水平。数据收集的过程同意用户在有关

的表格中提供遗漏的数据，这些表格可与清单的输出结果合

并。为了将原材料采购清单的复杂性操纵在能够管理的范围

内，我们实现了数据减少程序，通过这些程序，我们能够根

据零件的价值等级或者年需求成本自动消除非关键组件。

AMT的图形用户界面同意建模者在工作域内拖放通用供

应链组件，来为多种供应链建立供应网络（见图3）。复杂的

算法封装在组件内部。比如，点击“PSG制造”节点，就会

打开让用户指定参数与策略的窗口，比如延迟时间、制造提

早期、原材料清单，与按订单生产或者按计划生产这样的制

造策略。AMT也支持分级过程建模。用户能够“下行”来包

含供应链的其他层，给建模过程增加可扩展性。顾客节点捕

获需求、预测与客户服务要求。我们置入了动画，来帮助用

户将订货、商品与卡车在节点间的运行这些供应链活动可视

化。在仿真运行过程中，用户能够查看报告，比如服务或者

库存报告，熟悉仿真目前的状况。除了这些实时报告，AMT

还提供我们前面讨论过的财务与性能报告。

图3

AMT的一个重要特征就是优化与仿真引擎这些附加功

能。使用优化引擎，用户能够进行迅速而深入的假设分析，

这是超出任何标准仿真工具能力以外的。使用仿真引擎，用

户能够在仿真动态的供应链流程与策略的同时，调用库存模

块进行阶段性的最优废存水平重算。用户能够在优化解决方

案的基础上进行仿真，观察不一致节点使用的不一致的供应

链策略是如何影响供应链的性能的。仿真结果也能够用来调

整仿真或者者优化过程的参数。在仿真引擎与优化引擎之间

有一个自动接口，同意用户在仿真运行中周期性的调用优化

引擎，比如，根据最新需求预测重算目标库存水平。用户还

能够在推拉混合型环境中，使用优化引擎周期性地产生计划

方案一一结合考虑服务目标与系统不确定性。

总之，AMT包含了制造性的优化，性能评价与仿确实结

合，集成了数据连通性与一个基于因特网的建模框架。这使

得它成为一个功能强大的通用工具，能够用于获取大规模行

业供应链的随机动态环境。我们将跨企业供应链作为一个库

存排队网络进行建模，使用分解算法与排队分析来获取每个

库存节点的性能，。我们开发了多层、有约束的库存优化算

法，使用变化梯度与启发式搜索，使其有效地应用于大规模

的问题。我们建立了一个供应链仿真库，其中包含供应链流

程与策略的广泛的集合，利用这个集合，能够用少量的编程

工作为不一致的供应链环境建模。它提供了性能指标、财务

报告，与深入到每个库存持有单元的基于活动的成本。它还

为用户提供了使供应链参数生效与基于分析结果微调参数

的方法。

IBM个人系统组中跨企业的供应链管理

IMB个人系统组（PSG）负责个人电脑的研发、制造、销

售与服务（比如，商用型台式电脑，消费型台式电脑，移动

产品，工作站，PC服务器，网络PC,与有关外围设备）。

PSG在全世界雇用了18500以上的工人。销售及营销队伍分

布在大城市，而制造工厂位于美国、拉丁美洲、欧洲与亚洲,I。

1998年，PSG卖出了大约7,700,000台计算机，这些计算机

使用类似于IBMPC、Aptiva、ThinkPad、InteliStation、

Netfinity、与网络工作站这样的品牌。

来自戴尔与Gateway这样的PC制造商的竞争日益增强,

它们使用直销的、按订单生产的商业模式。这促使PSG在

1997年重新评价自己的业务表现与与其供应链合作伙伴的

关系。目标是设计实施一种综合的商业模式，结合直销模式

（按订单生产，根据客户要求配置，库存最小化）与非直销

模式（固定配置，高质量顾客服务与技术支持）的优点，通

过多种渠道进行销售。

在1997年四月，PSG成立了一个跨功能单位的团队，

其任务是在现有的商业模式与其他不一致的方案中，量化顾

客服务与扩展供应链中库存之间的关系。我们利用PSG的商

用台式机产品的一个子集的生产数据，建立了AMT中的基

础供应链模型。该模型是由最终用户的需求、零售商定购行

为、IBM制造与库存策略、供应商性能与提早期可变性触发

的。我们从22个零售商那里收集了五个月的实际最终用户

销售数据。零售商定购行为是被许多因素影响的，比如计策

策略、市场激励、对供应商可靠性的信心，与为满足大客户

采购的库存储备。对每一个因素进行建模未免太过复杂了。

我们的模型通过使用替代性的定购政策，获得每个PSG零售

商的总定购量，来代表现有渠道的销售能力水平。比如，假

如某个零售商平均持有60天的库存量，模型就为它建立一

个相当于60天渠道库存的目标安全库存水平。为了观测当

零售商改变它们订货策略时的情况，我们在AMT模型中改

变渠道库存水平，并进行不一致情况下假设分析。关于每种

定货策略，我们假定一个零售商将按照给定供应天数的水平

来保持产品库存。

在正常商业流程中，PSG根据13周滚动水平来预测它

的制造能力。当前一周的预测作为生产计划，然后此计划推

动PSG的制造地生产的产品流向分销仓库，然后它们存储在

那里，直至被零售商定购，或者者说拉动。这种补充库存策

略抓住了PSG的结合推拉式制造与定购系统的特征一一PSG

按照预测制造产品，将它们作为成品存在仓库中，直到从零

售商那里得到订单为止。这个系统并非真正的拉式系统，由

于产品的可获得性会影响零售商的定购。同样，它也并非真

正的推式系统，由于零售商的定购也会影响PSG制造点的日

程安排。为了有效的把握由于部件短缺、能力约束与最小订

货批量要求所造成的多变性，我们分析了对未来13周的预

测。

PSG制定了一个在95%的可能内三日内送货给顾客的

目标，这个目标直接转化成AMT的优化引擎所需要的顾客

服务约束。结合仿真引擎与优化引擎，模型根据最新的可得

到的需求预测，每周计算安全库存，使顾客订单中的95%在

3天内满足。这个供应策略形成了PSG供应商定购部件与组

件，并进行后续制造活动的基础。在项目的第一阶段，我们

使用简化的数据集来建立一个PSG供应链的简化原型来检

验假设，研究各类建模算法，更好的熟悉AMT应用中可能

的局限。

在项目的第二阶段，我们开发了更全面的建模方案，能

够改变渠道库存，并结合零售商处的渠道装配策略。PSG给

他的零售商们提供了两种类型的产品：（1）标准机型模型

（MTMs）：已完成并经检测合格的计算机；（2）开放式机型:

没有功能，只包含计算机最基本的部分，没有内存，硬盘文

件与CD-ROM,这些开放式的机型同意零售商根据顾客的特

殊需求进行组装。我们发现有的零售商把这些开放式机型在

需要的时候组装成标准机型，卖给顾客，这是一个表达出灵

活性的例子，由于零售商能够用当前的开放式机型库存满足

对标准机型的订单，而不仅仅是储存这些库存去满足非标准

机型的订单。有的零售商库存大量开放式机型，一旦有了标

准机型的订单，他们向厂家订货，而不是利用现有的零部件

组装，这就是不够灵活的表现。两种方法都会影响库存与顾

客服务。由于零售商的灵活性不能够精确地定义，我们设计

了不一致仿真试验集，在100%灵活与100%不灵活两种极端

的情况下，界定或者构造渠道装配策略的实际影响。

通过将仿真结果与PSG历史数据的比较，我们来验证

AMT模型的准确性。我们根据需要调整我们的消费模型与参

数，在不一致的参数与策略下进行多次仿真。这项研究的要

紧结果是如下几个方面：

-基于PSG现有的产品结构、小批量的市场环境、与现有

的供应链策略，使用渠道装配几乎没有减少其库存。（不

灵活的零售商渠道行为）

-同意零售商用他们库存的部件组装成任何标准机型，能够

改善服务2%,减少12%的库存。（灵活的零售商渠道行

为）

-把22个装配点的需求集中成3种大的类别,能够改善6%

的服务水平且减少5%的库存。

-在现有的推一拉式的供应链策略基础上，PSG可在不影响

顾客服务水平的基础上，减少50%的库存。目前，整个

供应链上的库存水平远远高于保持PSG服务目标所需要

的最优库存。

这个项目及随后的项目集中了4个功能团体一一市场与

销售，生产，配送，开发一一寻求公司范围内对PSG战略方

向及随后行动的一致。我们的研究关于PSG的先进的订单满

足创新（AFI）直接起到了奉献作用，AFI致力于通过改进

PSG产品的通用性，提高零售商渠道的灵活性

[Narisettil998]o同样，PSG的管理层也认可了减少组装地点

的数量，这是由于价格保护渠道的环境发生变化的结果。特

定的条件与环境要紧决定于AMT模型的输出结果，在对后

勤流程进行了一系列加强改善后，于1997年11月实施这个

项目。

PSG已经基于ATM的分析结果，关于如何分配项目优先

权与库存管理渠道库存方面，作出了许多决策。尽管1997

年就作出了PSG初始商业转型的分析，但是是在1998年产

生了实际的商业效益。

一个零售商预测的越准确，服务的水平就越高。

从1997年底到1998年底PSG削减了超过50%的库存。

这次削减库存的直接结果就是PSG销售渠道的贴补费用比

1997年减少了1亿美元。贴补费用是指支付给分销商与商业

合作伙伴的费用，这些费用是为了补偿价格变化而对他们的

库存产品所产生的影响。另外，由于产品的销售实际与部件

制造时间又缩短了4—6周，使得PSG节约了另外5%—7%

的生产成本。这相当于每年节约6.5亿美元。

在最初评估后的几个月内，我们进行了进一步的供应链研

究，包含分析（1）将供应链上的合作者结合进来；（2）在

建模中考虑地理分布情况；（3）评价将总装延迟至销售商的

配送点这一做法对库存与消费者服务影响；（4）估计削减生

产周期对库存的影响。这些研究已经帮助PSG的商业合作伙

伴制定更及时的关于供应链策略的决策。特别的，这些研究

已经使得IBM与他的要紧合作伙伴建立了一个合作场所政

策。在合作场所政策中，合作伙伴将它的配送点置于IBM内

部，消除了在不一致地点之间昂贵的周转费用。最后，由于

我们发现预测的精确程度在很大程度上影响着库存与消费

者服务水平，PSG用AMT来决定向商业合作伙伴承诺的服

务水平，而这种承诺要紧基于他们提供精确预测的能力。零

售商预测地越准确，PSG提供给零售商的服务水平就越高。

这种政策在行业中是史无先例的，受到了PSG的商业合作伙

伴的欢迎。总而言之，PSG相信AMT在开发与应用世界水

平的供应链管理策略上，已经成了一个无价的资产。

IBM中其他的AMT应用

AMT同样应用在IBM的其他制造部门中，包含印刷系

统部门（PSC）,中型机部门（AS/400）,办公室工作站部门

(RS/6000),存储系统部门(SSD),大型机部门(S/390)

与PSG的欧洲市场。PSG的一些商业合作伙伴也已经使用了

AMT,包含Pinacor,GECapital与BestBuyoIBM的行业解

决方案单位对外使用这个工具来进行咨询应用。下面是AMT

最新的三个应用的概述：

IBM的印刷系统公司(PSC)是提供企业打印机解决方

案的要紧供应商。产品线包含办公室打印机与大量的生产印

刷。这个公司雇用了大约4,550个员工，1998年拥有19.5

亿的毛利润。1996年，PSC用5个月的时间对AMT进行了

大量的测试过程。在评估报告中，检验小组认为AMT产生

了精确的结果，与现有的供应链管理与库存工具相比，能够

提高生产力，同时改善了PSG在确认与生成库存预算与周转

率目标时的精确性。此后，PSC使用AMT来研究预测准确

度、产品结构、建造一个新的配送中心、与其他商业活动对

不一致产品族的供应网络性能的影响。据报告，仅在一个例

子中，就节约了160万的库存成本，占总库存持有成本的

30%o

1998年PSG成本节约超过7亿5000万

IBM的AS/400公司制造中等规模的商用计算机与服务

器，提供150多种型号与达到1000个之多的性能方面的升

级。组装这些系统需要几千个独一无二的零部件，大约1000

个左右要在装配的最后阶段一一就在全部完成一个系统之

前一一用到。假如给客户提供灵活性，让他们能够选择功能

特性来定制个性化的产品，那么无疑就会对生产的复杂性与

效率带来挑战。公司使用AMT来分析与量化诸如减少功能

部件、功能部件替代、部件通用性、延迟个性化等一系列方

案关于库存与准时运送的影响。结果说明，消除小批量的零

件可使库存周转率提高15%,替代与延迟最后的总装能够使

库存周转率提高大约30%o从1998年开始，AS/400削减了

大约30%的功能部件数量，其总销售额稳固增长。

1995年，IBM建立了一套快速反应服务项目，为购买中

等规模数量的计算机内存、外存与功能部件的顾客提供快速

运送服务。1998年9月，IBM开始将快速反应项目作为一种

前沿实验对象8,为要紧商业合作伙伴提供真正的电子商务。

IBM用AMT来分析权衡服务与库存之间的关系，从而找到

了一个最优性能的结合点，此后还用它来分析快速反应项目

关于生产与配送中心之间库存分配的影响。这些结论帮助

IBM实现了商业效率的最大化，同时使由快速反应产生的收

入增长在1998年翻了一番。

结论

AMT使用了先进的运筹学技术,将技术创新与有用的战

略性的应用结合起来，在业界产生了深远的影响。IBM已经

使用AMT来处理广泛领域内的商业问题，包含库存管理，

供应链配置，产品结构，补充策略等等。AMT已经在许多

IBM的业务单位及他们的商业伙伴中得到了实施。实施AMT

后仅1998年就带给PSG7亿5000多万的成本节约。此外，

AMT还帮助IBM的商业伙伴能够以低得多的库存水平满足

客户需要，同时与很多商业伙伴达成了合作场所政策。AMT

已经成为许多供应链重组创新方法的基础，几个IBM的商业

伙伴把AMT分析看作是同IBM合作优化跨企业供应链的关

键里程碑。

致谢

我们对下述人员所提供的辛勤劳作与鼎力支持表示衷

心的感谢，他们是:ChaeAn,RayBessette,RickBloyd,Harold

Blake,RichardBreitwieser,J.P.Briant,BobChen,FengCheng,

ArthurCiccolo,DanielConnors,IanCrawford,AnthonyCyplik,

JohnEagen,BrianEck,GerryFeigin,AngelaGisonni,John

Konopka,TomLeiser,TonyLevas,NikornLimcharoen,Joe

Magliula,BarbaraMartin,LarryMcLaughlin,BobMoffat,

GerryMurnin,NitinNayak,JimNugent,LynnOdean,Krystal

Reynolds,RichardShore,MukundanSrinivasan,Jayashankar

Swaminathan,DavidThomas,BillTulskie,BurnieWalling,

Wen-LiWang,JamesYeh。

附录

基于安全库存操纵策略的多层供应网络优化

这里我们简单的回顾一下优化引擎中数学模型的关键

点。Ettl,Feigin,Lin与Yao[1998]给出了全部细节,包含一

些这里没有涉及的问题，比如非平稳需求的处理，有关的滚

动计划的实施，梯度的求法与许多实施前后的步骤。

我们用产品的物料清单结构来制定供应网络的配置。网

络中的每个节点要么是一个工厂，要么是一个配送中心。同

每个节点与该节点中处理的每一种产品有关联的，是一个多

层的物料清单。每个节点都有存储区域，我们把它看作库存

点，存储出现在物料清单中的部件与最终产品，分别对应于

输入库存点与输出库存点。下标i与/表示库存点，S表示整

个网络中所有库存点的集合。我们假设使用一个分布式的库

存操纵体系，每个库存点都遵循安全库存操纵策略管理库

存。该策略描述如下：当库存点i的库存位置（现有库存加

上在订库存减去缺货）降至某个事先给定的安全库存水平凡

下列时，该库存点即去订货。在我们的模型里，均是一个决

策变量。

每个库存点i都有一个给定分布的名义提早期L/,该名

义提早期是指，当任何上游库存点没有由于缺货而发生延迟

交货的情况时，这个库存点所在节点的生产时间或者是运输

时间。而实际提早期乙则考虑了由于缺货可能造成的延迟，

4是给定的数据，而工,则是推导出来的性能指标。

为了分析每个库存点i的性能，我们使用一个库存排队

,

模型，#JEBuzacottShanthikumars[1993]o特别的，我们

将安全库存操纵策略与MX/G/X）排队模型结合在一起，在

MX/G/OO排队模型中，到达服从到底率为左的泊松分布，每次

到达包含X•个单位或者订单。复合泊松过程很好地均衡了通

常性与可操作性。需要特别注意的是，它提供了至少3个参

数来为需求数据建模：到达率与到达批量的一阶矩与二阶矩

（而简单泊松到达过程只有一个参数）。

为了得到每个库存点i的性能指标，我们首先要为

MX/G/OO队列产生一个输入进程。为了做到这一点，通过层层

分析物料清单的结构，在每一层根据提早期调整时间参数，

就能够把每一类有关的需求流（不管是预测的还是真实的）

分解为每个库存点的需求过程。这个过程与标准MRP分析

中的生成与偏移步骤非常相似。队列所需的第二组数据是服

务时间，这里我们以实际提早期来模拟。

令乂表示平衡状态下"X/G/to队列中工作的总数，根据

标准排队结论[Liu,Kashyap,Templeton1990],我们能够得到

2•的均值与方差，分别记做心与⑦2。然后我们将乂近似成

一个正态分布：

、=%+oZ（1）

其中Z服从标准正态分布。从而我们将安全库存水平表示如

下：

R,=〃,+3（2）

其中七•被称作安全系数。R•与a通过上式互有关联，二者任

取其一可为决策变量。令，•表示库存点i持有库存水平，Bi

表示缺货量，它们与M与凡有如下关系：

1m+,Bm(3)

其中㈤+=max(x,0),得到如下期望：

£[1.]=5"化),E1BJ=%G(Q(4)

其中

产产(5)

H(占)=\-z)/z)dz,G(kj=1(z-kj(p(z)dz

0(z)=exp(-z2/2)/在是Z的密度函数。另外，记中")=j>(z)dz为

Z的分布函数，不⑴句一①⑴，我们得到库存点，发生缺货的

概率Q与满足率加

Pi=吊(&),工=1一6。(匕)/M-不(占)(6)

所有上述的性能指标都涉及到库存点i的实际提早期，

我们将其表示为：

(7)

Lt=Li+max(町)

其中S>,表示所有为库存点，生产供应部件的库存点的集合,

可表示在属于集合S>j的库存点/处产生的额外延迟。由于通

常弓很难计算，根据排队论分析，我们能够作如下近似:

(8)

5=z/其中夕：=

Pj(Rj+l)

直观上看，灰砌价就是/点在有缺货发生的条件下的平均缺

货量，每次这样的缺货需要工/依+D的平均时间去满足，也

就是说，平均来讲，在缺货发生时，平均有（为+1）个已发出

的订单正在处理。

用户需求是由最终产品库存点的集合，网络中的边界库存

点So来满足的。考虑一个特殊的客户群，其需求由一个末端

库存点，满足，汴So。令死表示接收一个订单的等待时间，

则所要求的客户服务目标可表示为：

P[Wl</3i]>ai（9）

其中因与4•是给定的数据。假如需求只是由现有库存来满足,

则延迟仅仅是将产成品运至顾客手中的运输时间7},这个时

间也是给定的；否则，就有一个额外延迟。因此

-=工%W⑷+（1-£.）—+rf.<用

为了使上式不小于如我们务必设定满足率力为

%-PlTLl（10）

根据公式（8）,上式右边的有可表示为岂=〃。由于n

与Bi,R有关,而后两者都是公的函数，则/也是k•的函数,

这里我们需要求解一个由（8）式定义的不动点问题以得到

力（或者然而在优化过程的循环中，假如我们简单地以

上一个循环中方的结果做为下一个循环中方的初始值，则这

个问题就能够避免。一旦我们得到了力（或者k）,就能够通

过式（2）与式（6）得到安全库存水平与缺货概率。

我们的优化模型的目标是在满足要求的顾客服务水平

前提下，使供应网络中总的期望库存资金最小化。每个库存

点都有两种库存：在持库存与在制品库存（WIP）（WIP包含

正在运输途中的库存），从上边的讨论中我们能够看到，库

存点i的期望持有库存为E[Ii]=6H（k»,WIP的期望为E[M]

二内。因此，目标函数具有如下形式：

c（k）=2匕'从+qq”伏]J11

IGS

其中Q与a分别表示在持库存与在制品库存的单位库存资

本，假设。给定，"能够根据BOM由。求出。我们的目标

是在对所有的终端库存点：Z8S08S,在满足（10）式中的

满足率要求下，使C（k）最小化。这是一个有约束的非线性优

化问题，通过上述导出的关系，得到偏导。/前C（k）。将这些

结论用于共加梯度的搜索规则，见PressetaL[1994]。由于目

标函数值变化很大，为了避免出现局部最优，我们还用到了

几种启发式搜索。比如，评价一系列随机生成的初始值而后

选取一个最好的开始梯度搜索。

参考文献

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andOperationsManagement,Vol.7,No.4,pp.370-386.

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