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干货 | 盘点供应链中的各种约束,你需要了解这三个关键点

[罗戈导读]我们可以思考一下自己的日常工作,就会发现许多约束。在疫情之下,原材料供应短缺,造成价格上涨,采购预算就会超支。

一,什么是供应链中的约束Constraint?

根据美国供应链管理协会APICS字典中的定义,约束是“任何的要素或因素,会阻碍一个系统实现更高水平的绩效表现,从而无法达成原定的目标。约束可以是有形的事物,如生产加工中心,或是某种原材料。约束也可以是无形的,比如一些管理流程。约束还是一组在优化程序中不能违反的方程式之一。”

权威机构给出的定义真是简洁精炼而又很难读懂,我根据自己的理解来翻译一下这段话,其中至少包含了以下这些含义。

二,解读供应链中的约束

1.有形和无形

约束Constraint的要素或因素可以是任何事物,比如定义中提到的生产加工中心和原材料,前者对应的我们常说的产能,后者是让供应链持续运转的物料,这些就是有形的东西。

产能约束是来源于机器设备的最大加工能力,以咖啡为例,全自动机器每三分钟能做出一杯咖啡,一小时最多能做出20杯,这是产能的上限,也就是约束。

咖啡最重要的原料是咖啡豆,高品质的豆子产量是有限的,而且农作物是靠天吃饭,遇到灾害天气或是咖啡叶锈病就会减产。物料的供应能力也是有上限的,这些都是有形的约束。

相比之下,无形的约束就更多,如定义中提到的政策和流程。举个例子,工厂为了提高设备利用率,降低生产成本,一般会长期地制造同一个规格的产品,这样就不会损失更换模具的时间。

但是现在的客户需求都是小批量多品种,客观上不允许工厂一直生产同一种产品,这就是一种政策的约束。

2.其他类型的约束

除了有形和无形之外,约束还可以分成这样几类。

(1) 数量

比如供应和需求。假设一家公司做鲜切水果生意,在上海有4个店铺,他们的主要客户群体分布在上海的四个商圈。每家店铺的供应数量是有上限的,如下表。

嘉定

曹路

漕河泾

龙华

2130

2860

3800

2140

每个商圈的需求都要得到满足,否则客户就会流失,具体需求数量如下。

闵行

彭浦

五角场

宝山

2050

3040

2400

2390

供应和需求就是数量方面的约束。

(2) 时间

物流送货有时间窗口的概念,意思是需要在规定的时间段内,把货物送到指定目的地,提早或是延迟都不行。一般来说,配送时间越短的物流服务,收费就会越高,快递中的当日件的收费肯定比隔天到的要高。

鲜切水果的时效要求很高,水果切开后暴露在空气中,会迅速氧化,不仅影响口感,而且容易腐烂,必须尽快送达。如果没能在规定时间内送货,店铺可能还要赔付客户,时间在运输过程中是一个约束。

(3) 预算(钱)

有多少钱,才能办多少事。企业都要做运输的预算,到了月末、季末和年底都要核对是否超出了预算。如果运费超了就很麻烦,负责人需要和高层去解释超支的原因。

如果解释的理由很牵强,不能说服领导,后果可能很严重。同样的情况还有库存的预算,如果不能把库存控制在预算之内,供应链也会被领导时刻惦记着,隔三岔五地被质问何时能把库存降下去,这种日子可不好过。

运费和库存说到底都是钱,所以是非常重要的约束。

(4) 人力资源

曾几何时,中国的生育政策从控制变成鼓励三胎,这说明人力资源变得紧张。沿海发达地区的工厂全年都在招工,但依然存在着巨大的劳动力缺口,人力资源已成为一个关键的约束。

3.从数学角度看

定义中的最后一句话最难理解,因为这句话是从数学角度来谈的。“约束还是一组在优化程序中不能违反的方程式之一”,优化就是要在已知条件中找出最优解,它可以是利润最大化,或是成本最小化。

想要找出最优解,需要定义求解公式目标函数,还需要数个决策变量,在有限的可行性中找到最优方案。

在前文的鲜切水果例子中,如果目标函数是求得配送运费的最小值,也就是运费最低的解。

决策变量就是从每个供应店铺,分别配送给客户的水果数量,这是可变量,也就是下表中4X4的数字区域,用黄色字体显示。

例如,从闵行店配送至漕河泾的数量是2050,从彭浦配送至嘉定客户的数量是1540。这些数字是已求得的最优解,让整体的配送运费最小化。

配送数量

闵行

彭浦

五角场

宝山

供应约束

嘉定

0

1540

0

0

2130

曹路

0

0

2400

0

2860

漕河泾

2050

1500

0

250

3800

龙华

0

0

0

2140

2140

需求数量

2050

3040

2400

2390

供应能力是有约束的,也就是该店可供应数量的上限,比如嘉定店的最大供应能力是2130,超过了这个数量就没法提供了,只能从另外三个店铺调配货物,同样的道理也适用于曹路、漕河泾和龙华三个店。

每个店铺的供应能力不得超过它的上限数量,这就是约束“不能违反方程式”的意思了。

在这个场景中还有其他约束,比如配送数量必须是整数,一般情况下,我们不能配送半份的鲜切水果吧。

另外配送数量不能为负数,这好像是一句废话,但从数学意义上是个约束。

最后一点,所有的客户需求都要被满足,例如闵行客户配送数量必须是大于或等于2050。

这样就构建起了基本的约束。所有的约束在这个优化过程中都是不得违反的,否则就找不出最优解,这就是约束定义最后一句话的含义。

三,约束的三个关键点

1.约束是客观存在的

约束是客观存在的。根据著名的约束理论Theory ofConstraints的提出者,高德拉特博士认为“在任何供应链或是生产流程中,总有那么一个,至少一个的约束存在,从而限制了这个过程的最大化产出。”

我们可以思考一下自己的日常工作,就会发现许多约束。在疫情之下,原材料供应短缺,造成价格上涨,采购预算就会超支。

海上运输订不到舱位,运输还要被延误,送货时间窗口赶不上。工厂招不到工人,订单多的来不及做,只能往后推迟。

约束比比皆是,所以在现阶段,制定供应链策略时必须考虑这些因素,我们不能忽视约束的存在。

在接到新订单,确认交货期的时候,产能不是理论上的那个数字,需要根据实际人力资源配置打些折扣的。库存也不是理论上能降到的那个数字,原料供应的不稳定,迫使我们要备一些额外的库存。

2.约束会影响最优解的结果

从数学理论上讲,约束会影响到输出结果。在有约束的情况下,实际利润要比无约束情况下来得低,实际成本要比无约束情况下来得高。

因为约束的存在,让我们可以获得解的范围变小了,只能在比原先更小的范围内找一个相对最优的解,那么求出的结果或许会比无约束条件下的要差一些。

这一点在现实中也是说得通的,比如海运费用这么高,我们只有付出更多的钱,才能拿到舱位,所以导致了更高的运输费用。

因为我们的求解范围变小了,原来一个集装箱的运费,从2年前的3000美元,上涨到了30000美元,所以我们支付了更多的运费,在寻找运输成本最小化的过程中,可行性方案的范围小了,最优解变得差了。

3.约束越多,供应链越复杂

从操作层面看,约束越多,供应链变得越复杂。2021年有多起黑天鹅事件,每次都对供应链造成冲击,远的不说,深圳盐田和宁波梅山港口就先后发生过疫情,导致了部分码头停摆,损失了一些操作能力。

货主不得不把集装箱转到其他码头出口,这加剧了周边港口的拥堵情况。货主想要订到集装箱舱位,需要付出更多的时间和精力才行,同时还要统计库存数量,避免出现断料停线的情况。

由于要考虑的因素变多了,使得工作复杂程度也随之升高。

总结一下,约束是客观存在的,供应链中有许多约束条件,我们需要学会适应,理解其中的规律。约束会让供应链绩效的最优解的结果变差,随着约束数量增加,我们的挑战也会越来越多。

在疫情下,供应链管理者要在很有限的空间里努力尝试找出最优解,这就是我们的价值所在。

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