SCM协同管理和TOC（约束理论）简介

前面我说过，SCM核心就两点：整合+协同。

整合其实比较简单，只需要供应链参加者通过一个合作协议，做到分工合作，各尽所能，利益均沾，信息共享，互联互通，互相能够交换数据即可。一般是用一个数据接口，把互相的管理信息系统其中供应链模块实现互相嵌入即可，然后制定一个共同遵守的规则：也即供应链计划分解和执行流程(现在有很多软件和优化工具来做这种任务分解)是参与者的工作计划一部分，或者是优先执行部分即可。

协同则不同，要复杂得多。目前供应链协同管理主流是协同计划+协同预测+协同补给（这是沃尔玛模式），也即(ConllaborativePlanning，Forecasting and Replenishment， CPFR)。其实就是纠集原材物料供应商、制造商、分销商和零售商一起协同打群架，可以大幅缩短交货期、提高质量、降低成本和改进服务。

CPFR是沃尔玛创造的CFAR（Collaborative Forecast And Replenishment）的升级版。

CFAR是把供应链上的参与者的管理信息系统互相嵌入，实现信息共享，零售企业与生产企业的合作，共同做出商品预测，并在此基础上实行连续补货。

CPFR是在CFAR共同预测和补货的基础上，进一步推出供应链协同计划制定，即不仅供应链参与企业实行共同预测和采购，同时将原来属于各企业内部事务的计划工作（如生产计划、库存计划、配送计划、销售规划等）也由供应链完成并分解给参与企业实施。

我们军工企业在供应链协同管理中，选择的是另外一个模式：协同设计+协同制造+协同运作（这是ＧＥ的模式）。当然目前我国企业第三步协同运作尚未开展。下面分别简单介绍。

现在供应链协同管理一般用TOC模型和算法来实现。

下面先简单介绍一下TOC。

一、约束理论简介

约束理论（Theory of Constraints，TOC）是以色列物理学家戈德拉特（Eliyahu M. Goldratt）在他的优化生产技术（Optimized Production Technology，OPT）的基础上发展起来的。

TOC最初是为解决制造业的生产瓶颈问题，后来发展出以产销率、库存、经营成本为基础的指标体系，成为一种面向增加产销率而不是传统的面向减少成本的管理理论和工具。

TOC的历史很独特，是从小说开始的（这是幻想小说的极限，因为幻想居然可以创造一种重要的管理理论和复杂系统的算法。目前人类管理理论前沿包括三个：基于TOC的供应链管理；基于6西格玛的质量管理；基于JIT的生产管理。所以可以想象这个物理学家的幻想能力）。1984年Goldratt写的小说《目标》描述了一位厂长应用约束理论使工厂在短时间内转亏为盈的故事（全球销售200多万册）。

在小说中，Goldratt把一个企业看成用管理链连结在一起的系统，而约束阻碍利润最大化。

20世纪90年代，美国生产及库存管理协会(American Product and Inventory Control Society, APICS)专门成立了约束理论研究小组，认为TOC是一套管理理念与管理工具的结合。

把TOC应用于供应链管理中，我认为最有价值的是其基本观点：

★对大多数环节所进行的大多数改进对整个供应链是无益的；

★系统的整体改进不等于各个分环节的改进之和；

★瓶颈环节决定了供应链系统的效率。

1、约束理论模型

供应链把供应链参与者看成一条创造供应链价值的各个环节。协同动作就是这条供应链按照统一节奏动作。所以可以采用约束理论来描述供应链协同管理。

约束理论的模型是DBR系统，即鼓（Drum）、缓冲器（Buffer）和绳子（Rope）系统。

模型思路如下：瓶颈约束控制着系统的鼓的节拍（Drum－beat），即控制着供应链的运营节拍和运营效率。为此，需要按有限能力法进行协同动作安排，绳子就是对供应链物流+信息流+资金流进行平衡，使得进入非瓶颈的流应被瓶颈的产出率所控制，这样才能在瓶颈上扩大产出。同时在非瓶颈环节设置缓冲器，以防止随机波动，使瓶颈不致于出现窝工，怠工情况。

供应链协同管理基本思路如下：供应链协同管理的核心是寻求参与者的协同动作，以保证需求与供应链能力的最佳配合，一旦一个被控制的供应链流程（即瓶颈）建立了一个动态的平衡，其余的供应链应相继地与这一被控制的流程同步。

所以。我们第一步必须识别供应链的真正约束（瓶颈）所在，这是控制供应链物流+资金流+信息流的关键。

一般来说，当需求超过供应链能力时，堵塞最厉害的流程就是瓶颈。如果我们知道一定时间内供应链需求清单品项配置和数量，就可以按供应链计划（这个在供应链整合中有很好解决，主要利用动态规划模型）计算出各流程需要提供的能力或提供的物流、信息流、资金流，然后按供应链计划确定的各参与者需要完成的任务清单，完成时间，质量标准，数量，品项配置等等数据，计算出各参与者任务工时和任务完成时间节点的时间表，完成协同时间表，而完成任务时间宽裕时间最少（缓冲最小）的，任务负荷相比能力富裕余地最高，最不能满足需求的流程就是瓶颈。

找出瓶颈之后，可以把供应链里所有的与瓶颈流程相关的参与者划分为关键资源和非关键资源。

第二步显然是基于瓶颈约束，建立供应链协同动作计划。

供应链协同动作计划必须使受瓶颈约束的物流+信息流+资金流达到最优。

（1）、鼓

鼓是一个供应链协同的指挥信号发生器,决定整个供应链的运营节拍。在现实中，就是供应链的计划调度中心，在SCM中，由计划调度模块执行。

供应链计划调度方案或控制策略制定，首先必须找到供应链的瓶颈。

瓶颈控制着供应链协同的节拍--鼓点。

供应链节拍基本要求是：要同时维持供应链内部动作同步和供应链市场需求同步，也即供应链供应能力必须满足需求而又不产生过多的库存和能力冗余。

显然大多数供应链的供应能力产生都会需要时间来实现，也即供应与需求之间存在时间差，这就必然产生库存。为了减少库存，必然需要预测供应链需求。

但是需求本质上是不确定的，逻辑上根本无法精确预测，只能根据历史数据外推而已.所以需要制定一些规则，来保证需求大致在供应链供应能力范围内，例如：制定缓冲库存规则，可以承受一定的需求波动；制定交货期缓冲规则，可以承受一定的需求变更；制定客户需求优先权规则，可以对大客户进行保障等等。

所以供应链计划和调度制定，就有了很多规则约束，只有这样，计划和调度才是可行的。

计划和调度制定后，供应链瓶颈就按照计划和调度运营，并据此对供应链瓶颈的上下游的工序排序，则得到供应链优化的运营节拍。

供应链瓶颈的运营计划和调度，本质是权衡瓶颈上的批量规模。因为瓶颈能力受限的主要因素其实是运营时间（瓶颈的装备能力一般提升很难，需要大量投资和技术升级），所以节省瓶颈单位能力产出运营时间，是提升供应链效率的根本。

瓶颈环节运营时间分为两部分，即需求满足的生产时间和需求变化调整准备时间,而后一个事件并不产生产出,不创造价值。所以尽可能的增大瓶颈环节的需求批量，可以减少调整准备时间，使瓶颈的有效能力增加。不过这样就会减少系统的柔性，增加库存和提前期。所以在供应链运营效率和库存之间，必须由供应链协同管理决策者进行权衡，这里面没有数学问题，而是一个选择问题：显然，想提升供应链效率，就得加快供应链运营节拍，就得准备更多缓冲库存和预置时间，但是这会增大供应链运营成本；而想减少成本，就得压缩库存和预置时间，这会导致运营效率下降。这是一个鱼和熊掌的两难问题，原则上没有最优解，只有非劣解。世界上没有又要马儿跑，又要马儿不吃草的好事。一般说来，凡是两难问题，都有价值。TOC为解决效率和成本权衡，提供了决策平台，显然价值极大。

简单说，供应链协同管理模型中的鼓的节拍，本质是供应链系统对约束资源的利用水平和成本之间的均衡。

（2）、缓冲器

供应链系统管理模型中，缓冲器包括时间缓冲和库存缓冲。

库存缓冲就是在供应链瓶颈环节预置若干备品备件和在制品,以应对需求变化和插单冲击。

时间缓冲是将供应链需求计划提前一段时间提交（也即提前按照供应链计划生产一部分，而不管订单是否存在），以防随机波动。

从数学上来讲，库存缓冲是牺牲效率情况下的约束放宽，而时间缓冲是人为设定一个任务队列，以保证瓶颈环节能力储备，使供应链不致因为瓶颈环节能力不足全线停工。

一般说来，在设置时间缓冲时一定要配套设置缓冲库存，否则时间缓冲很难有效。

根据TOC原理，供应链协同管理的原则是在供应链瓶颈环节上尽可能加大每一批次订单供应，这样可以保证整条供应链运营效率最大。

当然非瓶颈环节，尤其是能力富裕的环节，可以实现小批量多批次，但是这时多批次会导致这些环节的调整准备时间变大，如果不能控制，就会人为制造一个瓶颈出来。

设置缓冲库存和缓冲时间，必须计算在制品库存费用、成品库存费用、加工费用和各种人工费用，要在保证瓶颈环节持续运营，并效率最大化的情况下，使得整个供应链运营过程的总费用最小。

（3）、绳子

前面说了，鼓是供应链节拍器，其目标是使供应链运营效率最大化，那么，绳子的作用则是使供应链运营成本最低，例如库存最小。

TOC通过供应链采购清单（在制造业是物料清单）来描述绳子，所以绳子控制着供应链系统的原材物料进入（包括瓶颈的上游环节与非瓶颈环节），采用瓶颈环节拉动式模式来运营系统，即由瓶颈环节根据需要向前道工序领取必要的半成品、零件或成品进行加工，装备，分拣，配送，而前道工序或前道环节只能对下一道瓶颈环节已取用的部分进行补充，以此实现控制供应链系统运营。这样就能最大可能减少库存和运营成本。

也即供应链运营受控于瓶颈的产出节奏，也就是鼓点节拍，没有瓶颈发出的生产指令，就不能进行生产，这个生产指令是通过类似供应链系统协同指令（类似制造业看板）实现在供应链各个环节传递的。

而绳子制定，就是供应链运营计划之下的原材物料采购清单分解（包括各种品项的数量，各采购订单到货时间，各供应订单交货时间，各种采购和产出成品的质量）等等供应链各个环节的详细的作业计划。

这样运行供应链，显然能够通过绳子的控制，使得瓶颈前的非瓶颈环节均衡生产，库存减少，预置时间减少，准备时间减少，加工批量和运输批量减少，而同时又不使瓶颈环节停工待料。

所以，简单说，绳子是瓶颈环节对其上游环节发出生产指令的媒介，没有它，供应链运营就会造成混乱，要么造成库存过大，要么会使瓶颈出现停工待料。

2、约束理论算法

以前我反复说过，从数学角度来说，所有算法不过就是有次序的步骤组合。

约束理论（TOC）算法的基本思想是找出关键链（也即存在瓶颈环节及其上下游环节构成的价值链），只对关键链上的节点进行搜索，以减低计算规模和提高计算效率。

约束理论的基本思想是：

第一步对供应链系统中的制约因素（瓶颈）进行分析和识别，找出其中的薄弱环节，根据瓶颈资源和能力约束资源的可用能力来确定企业的最大物流量，作为指挥全局生产的节拍器。

第二步是在所有瓶颈和重要工序前要保留库存储备缓冲，以保证充分利用瓶颈资源，实现最大的有效产出。也即必须按照瓶颈工序的物流量来控制瓶颈工序前道工序的物料投放量。其他工序就像被一根传递信息的绳子牵住的队伍，按瓶颈工序生产节奏，按照同一节拍，一起振动，控制在制品流量，以保持在均衡的物料流动条件下进行生产。瓶颈工序前的非制约工序可以用倒排计划，瓶颈工序用顺排计划，后续工序按瓶颈工序的节拍组织生产。

第三步，使供应链的所有其他活动服从于第二步中提出的各种措施。例如要无条件迁就瓶颈，帮助它把潜能挖尽。所以要有措施消除瓶颈，常用的方法就是在瓶颈前安排一个缓冲，例如适当库存，或富余能力，万一前面工序出现暂时停工，也不会令瓶颈工序停工。所以前面工序的产能就必须大于瓶颈，否则就无法为缓冲备料。（TOC与精益生产的区别就在于TOC不追求零库存生产）。

但是供应链每个工序很难做到平衡，因为缓冲会因当天无法消化而造成浪费或报废，所以要对缓冲设置安全线，缓冲满了，就暂暂停缓冲功能（TOC称为缓冲管理，缓冲数量下到上分别标以红色、黄色和绿色，在缓冲降低到黄区时，就开始投料，在降低到红区时，前面需要赶工，超过绿区，则停止投料）这样可以减少在制品。

第四步，打破瓶颈，即设法把第一步中找出的瓶颈转移到别处，使它不再是企业的瓶颈。当然解决瓶颈最好办法是增加投资，扩大瓶颈产能，但是投资不但有风险，也有可行性问题，例如场地、人员、管理等等，而且如果仅仅改变管理方法就能提升产能，何必再冒险投资？因为有时投资增加的利润未必满足投资者对投资回报率要求。

所以对解决瓶颈问题，优先考虑管理方法，例如改变工艺，把瓶颈工序移交给其他能力更强大的工序或生产线，或者把瓶颈工序进一步分解，增设一个前置工序，对其工作细化，原材料或备件进行事前加工，提高效率。（例如在克莱斯勒汽车的总装生产线上，喷漆工序作为主要瓶颈制约了总产出率，在没有增加投资前提下，仅仅通过优化喷漆工序并协调其它工序的进程和起止时间克服生产瓶颈，使每个生产批量的耗时从5小时56分减少到2小时15分）。

第五步，重返第一步，循环往复。别让惰性成了瓶颈，即持续改善。 成功完成前面的4步后，从头开始，持续改进。找到流程瓶颈后，对产生瓶颈的因素松绑。当突破一个瓶颈以后，一定要重新回到第一步，开始新的循环。就像一根链条一样，改进了其中最薄弱的一环，但又会有下一个环成为最薄弱的，因为今天的解决方案就是明天的问题所在。

所以TOC算法就是基于这种不断循环搜索瓶颈，不断解决瓶颈，不断优化，逐步实现理想排程的。

供应链协同管理的算法和软件基本思想就是上述步骤，目前常见的供应链协同管理软件常用的具体算法有启发式图搜索法、禁忌搜索法、神经网络优化、遗传算法等，现在也有用遗传算法与图搜索法相结合,利用遗传算法进行知识的推理、启发,再用过滤束搜索法进行优化搜索,以得到高质量的供应链协同管理计划。还有的采用基于专家知识的调度规则进行优化搜索。

举例来讲，供应链协同管理制定供应链计划，一般要下达各个参与者和各个供应链流程瓶颈环节的工作指令，例如工作任务清单：产量、规格品种、工艺标准、质量标准、成本定额、工序次序、物耗、物料清单、运输计划仓储计划、配送计划、工作起止时间等等。并且必须符合资源约束要求，不能有资源冲突，不能假设供应链能力无极限（这是大多数管理信息系统的致命假设），也要平衡物流供需的限制，满足相应供应链流程的约束等等。

其实一般管理者在现实生产中常用的方法与TOC方法很类似，也即先解决生产中的主要矛盾--瓶颈，通过生产调度安排，避免瓶颈堵塞。即使不能提升产能，也能避免无谓的损失：到处窝工，到处停工待料，到处游手好闲，也能降低在制品及库存，提高效率。而通过对瓶颈工序的任务分解，任务分散或能力增加，往往还能大幅提升产能。例如一般第一步总是要计算所有的工序加工时间；第二步初步确定瓶颈资源（例如根据设备效率指标可以计算每个工序的产出率，产出率最小者确认为瓶颈工序），即该资源严重制约了整体系统的产出率，是系统中最薄弱的环节；第三步再计算出瓶颈资源的生产节奏，就能判断出整个系统的节奏；第四步根据优化原则，先安排瓶颈资源的计划任务，并对瓶颈资源的工序计划进行锁定，再把瓶颈前的工序任务向前排，瓶颈后的工序任务向后排的这种双向方式进行其他资源的计划安排，并不断重复下去，直到得到解决掉所有瓶颈资源的计划安排。

TOC算法需要两大类信息：供应链任务清单和任务完成状态（也即目标和实际情况）。一般说来，任务清单中预定的交货量和品项，交货期，质量标准，计划成本，供应链各个关键节点的作业交换时间，作业时间，各节点的预置时间，各节点的缓冲库存等等。任务完成信息包括订单完成情况，某一批次产品的现在位置（在途，仓储，在某台设备前排序等待或正在被加工），现在完成了多少工序，在每一工序的实际到达时间和离去时间，实际加工时间和作业交换时间，各工序所产生的废品（用来估计重新加工量）以及其它的有关信息。

TOC算法通过上述信息信息可以计算订单完成时间和路径，利用优先顺序规则来搜索最优加工顺序，制定供应链参与者的协同任务清单，而且可以预先发现协同计划问题，例如如果最初计划使用的路径不能按时完成任务，是否可使用替代路径，以及是否需要增加供应链参与者来参与协同运营等等以满足作业排序标准。

由于上述信息（例如加工时间、交货日期或到达的顺序等等）的大部分在一天中是随时改变的，所以，用手工获取这些信息几乎是不可能的或效率低的，再加上海量数据，所以手工管理供应链协同是不可能的。

采用TOC算法很容易得到各种供应链运营计划，但是这些计划能否实施，并不取决与供应链协同管理系统本身，因为计划执行，其实本质是对各个环节人的行为在时间和空间上的精确控制和对他们工作绩效的监督考评。

在供应链协同管理中，已经完全淘汰了传统的成本会计的考核体系，因为供应链参与者并不都属于一家企业，而且供应链上苦乐不均，成本会计这种忽视瓶颈与非瓶颈区别的考核体系（一般是通过设备和操作工人的利用率及生产成本，着重于局部的优化），而不是通过整个系统的有效性来考核，必然导致供应链上瓶颈资源和非瓶颈资源都力求充分地使用，各环节为了利益最大化，必然完盲目生产，最终必然导致供应链的高库存和浪费。

所以，供应链协同管理，立足点就是从全局的观点来进行考核，从原材料的采购一直追踪到产品销售，考核体系对瓶颈与非瓶颈分别对待，非瓶颈的考核不以生产量为依据，而应以它生产的有效的产品量来考核。

3、TOC建模原则

供应链协同管理，显然第一步是为供应链计划制定建模，而模型不能是一个宽泛的线性规划模型和整数规划模型，因为这样将无解或计算困难，所以只能把瓶颈节点或瓶颈资源包括在模型中，先计算，得出一个结果，再放宽约束，增加更多资源和因素，慢慢逐步接近真实情况，根据计算结果，来判断模型的有效性。

例如会根据计算出来的供应链协同计划，找专家或老经验的供应链运营管理者来逐一检查每个供应链节点的时间安排，看它们之间的次序和逻辑关系是不是符合供应链协同管理的逻辑关系要求，观察供应链协同计划中对每个资源的安排是不是合理，有没有供应链参与者一个时间干两个活这种冲突的情况发生，要看在计划时间内供应链物流供需是否平衡等等。这些都没有问题了，这个供应链协同计划就已经是一个可行的计划了，也即按照这个计划一定可以完成供应链运营目标。

但是这个供应链协同计划未必就是最优计划，因为由于简化各种模型约束条件，可能导致计算机对某几个供应链节点的顺序安排虽然可行但是不合理，所以计算机给出的只是可行的，而不是最优的协同计划。理想的计算机应自动计算出一个比手工计划更好更优化的协同方案。所以供应链协同在建模上必须具有不断完善升级的功能，直到找到最短时间完成任务的协同计划。

一般采用的建模原则是：

★最少变量原则：要简化模型涉及的变量，抓住重点。

★独立具体原则：要列出可度量和计算的变量或可计算的约束，而不是一些描述性的约束和变量。

★关键变量和参数原则：列出对运营能力、财务指标或关键节点效率有重大影响的变量或参数，造成运营能力的瓶颈环节的变量或关键环节的变量。

★全面代表原则：应覆盖尽可能多的因素，特别是瓶颈资源或关键环节。

★适当裕量原则：留有适当余地，并提前考虑调整因素。

★适当稳定原则：在有效期限内应保持模型结构适当稳定。

基于上述原则，TOC建模步骤就是：

★第一步是平衡供需物流，而不是平衡供应链生产运输能力。供需物流平衡使供应链各个环节（采购，生产，库存，储运，配送，调度，结算等等）与瓶颈同步。供应链生产运输能力平衡仅仅能够使生产运输能力充分开动，并不能优化资源。

这实际上是把协同环境下的资源最有化模型的约束条件强化了，简化了，把涉及供应链能力（例如产能、劳动力、原材物料供应能力、设备能力、运输能力、仓储能力、配送能力、流动资金支撑能力等等）的若干因素简化为一个供应链物流因素，这样减少约束变量，就能使模型大幅度减少计算难度。

★供应链系统的资源可分为瓶颈和非瓶颈两种。非瓶颈资源的利用率是由系统的其它约束条件决定的，而不是由其本身能力决定的；只有瓶颈制约着系统的产销率和供需平衡能力。

这是进一步简化协同环境下的资源最有化模型的约束，把非瓶颈资源约束舍去。由于供应链中非瓶颈资源相对瓶颈资源要多得多，这样就进一步减少约束变量，使模型复杂程度大幅度降低。

★资源利用和供应链运转不是同义的；不能盲目的使供应链所有的成员的产能启动，要根据供应链计划发布调度指令运作。

这是对优化目标进行简化，把大量无意义目标删除。这样可以简化资源最优化模型计算的搜索过程，降低计算难度。

★瓶颈资源损失一小时相当于整个系统损失一小时，而且是无法补救的。所以重点是抓提高瓶颈的利用率。

这也是简化优化目标的方法，也即放弃非瓶颈资源相关的目标。

★想方设法在非瓶颈资源上节约时间以提高生产率只是一种幻想，非瓶颈资源不应满负荷工作。

这是调整模型结构，删除掉非瓶颈资源对模型的影响，因为瓶颈资源才能影响系统生产率，非瓶颈资源对优化目标无贡献。这样模型结构将大幅简化。

★供应链产销率和库存量是由瓶颈资源决定的。为保证瓶颈资源负荷饱满并保证供应链运营效率，在瓶颈节点和配送流程前应有供缓冲用的物流储备。瓶颈节点前可用拉式作业，其后可用推式作业。

这实际上是放宽优化的指标，因为在瓶颈资源环节增加缓冲库存，就是降低效率（库存效率或产出效率），降低优化指标，就能使计算大幅简化。

★配送批量可以不等于甚至多数情况是不应等于需求批量。

也即可以在约束条件中放宽库存指标。

★配送批量是可变的，而不是固定不变的。每个供应链流程节点的批量按实际情况是动态决定。

也即模型约束条件的单位可变，也即搜索时可以调整步长。

★供应链物流需求计划提前期应该是可变的而不是固定的。考虑到系统所有的约束条件确定后才能决定计划进度的优先级。提前期是作业计划的结果。

也即可以根据计算结果来反复调整模型结构。

目前CPFR建模主要利用流程流模型、数据流模型、逻辑数据模型和数据字典的描述模型辅助建立过程。

4、约束理论作业流程

（1）、建立供应链协同合作关系

供应链参与者必须基于一个正式商业协议，包括：

★确定基于供应链的合作目标与相关绩效衡量指标（例如增加产销率，减少库存，减少运行费），利益分享方案和奖惩规则；

★协同合作的范围；

★共享的数据及其交换方式（一般是数据接口或管理信息系统互相嵌入协议）；

★供应链效率评估指标所使用的数据源，评估指标的定义与计算方式，执行评估的频率等事项（没有这些一致前提，无法进行效率评估）；

★合作计划可动用的资源（人员、流动资金、硬件设施（仓储，车队等等）、管理信息系统操作权限等等）；

★供应链系统运营出现问题的状况判定法则和责任划分原则；

★解决纠纷的流程和规则；

★供应链协同运营的基本规则，例如运营流程；指挥、控制和协同方式；供应链参与者之间的信息交换互动方式和技术等等。

（2）、制定协同计划

协同计划可以让供应链成员间的动作取得一致，计划内容包括：

★供应链参与者各自的运营计划，计划中可以拿出来参与协同的内容和协商平台；

★确定供应链协同参与者之间的基本参数，如：协同合作的项目清单或品项清单、共享的数据清单、异常状况的定义等等。

★确定协同流程范围，如：合作的目标，冻结执行订单的时窗等。

★确定供应链品项清单、销售目标和实现目标的战术计划。

★拟定品项订单的最小值（出货的最小订单量）、品项出货的前置时间、订单的冻结期间、安全存量。

★制定出供应链完整的营运计划。

（3）、协同预测

协同预测包括销售预测和订单预测，前者单纯考虑市场需求，后者则以销售预测的结果，考虑供应链能力现实状况预测可能的订单。

★销售预测，得到供应链的基本的需求和促销的需求，预测内容包括：各品项销售量和时空分布；各区域物流中心物流量时空分布和品项分布；配送和运输数量分布和时空分布；可能出现爆发性增加或减少的品项分布和时空分布；可能出现质量异常导致的库存异常的品项分布和时空分布等等。

销售预测一般采用历史资料进行回归分析和时间序列分析。
　　
★订单预测，订单预测由供应链核心企业主导，基于销售预测，考虑供应链采购、制造、仓储、运输和配送能力等约束条件，用统计外推方法预测未来各个品项分布和时空分布的订单，以此制定供应链需求计划，确定未来的销售策略，结算策略，存货政策和配送策略。

（4）、协同采购

经过协同规划、协同预测后，协同采购决策难度将降低，根据预测结订单，可以确定制造、配送之前置时间，这样就能制定出采购的品项分布和时空分布清单，就能实现供应商代为管理库存方式来自动补充供应链库存，并协同供应链各参与者的采购清单。

二、供应链协同管理主要模块CPFR

CPFR是协同规划、协同预测以及协同补货的缩写(Conllaborative Planni，Forecasting and Replenishment， CPFR)。

CPFR是沃尔玛创造的CFAR（Collaborative Forecast And Replenishment）的升级,是在CFAR共同预测和补货的基础上，进一步推动共同计划的制定，即不仅合作企业实行共同预测和补货，同时将原来属于各企业内部事务的计划工作（如生产计划、库存计划、配送计划、销售规划等）也由供应链各企业共同参与。

1995年，沃尔玛与其供货商Warner Lambert、管理信息系统供货商SAP、供应链软件商Manugistics、美国咨询公司Benchmarking Partners等5家公司联合成立了工作小组，进行CPFR的搭建，1998年完成。目前有沃尔玛、凯马特、威克曼斯、P&G、金佰利、HP等采用这套系统搭建供应链。

从CPFR实施后的绩效看，Warner-Lambert公司零售商品满足率从87%提高到98%。

在CPFR取得初步成功后，组成了由零售商、制造商和方案提供商等30多个实体参加的CPFR委员会，与VICS（Voluntary Interindustry Commerce Solutions）协会一起致力于CPFR的研究、标准制定、软件开发和推广应用工作。

CPFR理事会估计，通过全面成功实施CPFR可以减少库存15%－25%。目前SAP、Manugistics、i2等都开发了自己的CPFR软件系统。

CPFR有四大模块：

1、协同

供应链参与者基于确定的共同目标，进行专业化分工，信息共享，协同动作。协同基于合作协议，协同动作内容在协议范围内，而供应链协同管理系统对协同动作进行实时监控，跟踪调整，协商纠正。

CPFR分3个职责层设计权限和权限协商。第l层为决策层，主要职责是供应链参与者领导之间协商关系管理，包括供应链的目标和战略的制定、跨企业的业务流程建立，共享数据权限确定，供应链内部的的信息交换和共同决策规则。第2层为运作层，主要职责是CPFR的实施和运作，包括制定供应链计划，协同预测，物流平衡和产出平衡。第3层为内部管理层，主要职责是负责供应链参与者企业内部的运作和管理，在销售环节中，主要包括商品或品项分类管理、市场营销、销售、分销、库存管理、卖场运作和后勤等；在供应环境中，主要包括物流配送、仓储、分拣、结算等等；在制造环境中，主要包括研发、原材物料采购、生产、质量控制、仓储、运输等等。

目前这个模块核心是基于TOC算法的一个协同管理模型（鼓缓冲和绳模型）。　

2、计划

计划包括:供应链提供的产品和服务清单（品类、品牌、分类、关键品种等）；财务目标（销量、订单满足率、定价、库存、安全库存、毛利等）；促销协同计划；库存协同计划；产品导入和中止计划；物流调度计划；配送计划；仓储计划等等的计划、监控、统计和更新模块。　　

目前这个模块的核心是一个基于TOC算法的供应链计划制定模型。

3、预测

供应链协同管理要求供应链参与各方都参与协同预测，根据各自专业和位置，提供预测数据和预测理由，再由供应链协同管理平台进行汇总和分析，形成协同预测方案，这种协同预测能大大减少整个供应链体系的低效率、死库存，促进更好的产品销售、节约整个供应链的资源。模块还有根据实时监控数据，修正预测模型和处理预测数据波动。

目前这个模块的核心是一个基于TOC算法的多角色协同参与的线性回归预测模型（多个变量，多个数据输入接口）。　

4、采购

订单预测包括了约束条件，如订单处理周期、前置时间、订单最小量、品项单元以及配送策略，这些东西执行起来，都需要供应链参与者协商决定不确定性变化引起的意外。例如协同采购中，协同运输计划是一个重要内容，因为协同可以拼仓，可以大幅降低运输成本，但是协同运输计划受不确定因素影响极大；再例如，品项销售波动会导致相应品项的缓冲库存、前置缓冲时间和订单累积导致损失，这些都需要在供应链各方协商，公平分摊损失。而且个别供应链参与者可能存在过失导致供应链全体成员分摊损失的事情经常发生，例如采购数量或时空分布失误，或者为了抢市场或抢供应商而过度承诺等。

目前这个模块的核心是一个基于TOC算法的订单分配和协商平台模型，目前大多数是线性规划模型。

上述四个模块，通过网络连接，可以把参与供应链的不同企业的管理信息系统互相嵌入，分享数据，实现供应链上参与者的商业流程整合，实现供应链一个计划，各自实施。而计划实施出现差异，也能通过协同找出差异的原因，改善预测的准确度，调整计划。

5、CPFR系统特点

CPFR是跨组织的系统，供应链参与者能在不同平台上及不同的使用对象(不同的公司大小、不同的通讯方式)均可参与加入，所以是开放架构设计，且基本标准化（目前供应链参与者都可以依据公开的标准，建立自己的管理信息系统，并可以容易的与供应链互联互通），系统也有很好的延展性，在面临大量品项、参与者、协同关系、客户及协同互动时，可以模块化扩展。

CPFR系统目前采用数种不同的架构组合，包括：共存架构，也即每个供应链参与者都有自已的系统及网络，每晚交换预订预先决定的商业数据(例如销售,库存日报),使用ANSI ASC X.12 EDI的讯息传输方式；中心架构，也即供应链主系统强制进入参与者管理信息系统中采集数据(主要是供应链实时动态数据,例如出货数据,物流数据,车队位置数据等等)；分散架构，也即一些不需要实时传输的数据,采用网络分布式服务器架构系统管理，可以避免一些敏感性的数据外流。而且分布式的网络架构具有高度的延展性，可轻易增加供应链的伙伴。

目前供应链协同管理系统所有的部分都模块化，易于管理维护和软件升级，且有一定的不兼容及故障冗余度，即使出现故障，软件系统和通讯系统也具有快速回复能力和故障快速自检能力（目前备份系统是热备份，可以随时接管故障系统运营）。

目前供应链协同管理模块已经不单纯是供应链参与者的管理信息系统数据共享和数据交换，已经可以在供应链计划指挥下，实现对参与者计划的整合，以及对各参与者计划执行的指挥和监督（也即部分接管供应链参与者的管理信息系统运营）。

目前CPFR采用的传输数据标准是ANSI ASCX.12；采用的数据交换语言是XML和 SIL；采用的传输及网络协议是TCP/IP，也支持其它的网络标准如ISO OSI；采用的通讯协议是SMTP/MIME、FTP 和HTTP/HTTPS；采用的数据流的通讯协议是SOCKETS。
　　
目前CPFR安全措施主要是：数据源认证，采用符合X.509v3的认证码和提供可以提供使用者身份认证的认证发放服务器；数据单一授权；使用数字签名的技术；数据双向加密。

目前CPFR在实施过程中，经常出现的风险有两个，一个是一个制造商与多个零售商合作，或者一个零售商也与多个竞争的制造商合作模式导致的供应链内部竞争，自相残杀，最后供应链瓦解，目前CPFR无法解决这种利益冲突；第二个是由于供应链核心企业产品转向，导致参与者被抛弃，导致供应链瓦解。上述两种风险其实都是利益不均导致的内讧，目前CPFR无能为力。CPFR只能做到协调供应链合作伙伴需求和协同供应链计划执行，并不是无限伟大的。
　
三、供应链协同管理在中国的应用情况

目前中国供应链协同管理主要有两个应用模式，一个是协同计划+协调预测+协同采购模式，主要应用于消费品制造行业和连锁零售行业，例如以海尔，格力，华为，上海通用，华润万家，上海联华等等企业为核心的供应链协同管理模式，或多或少都采用了这个模式。由于这个模式本质与前面介绍的CPFR模式一样，所以下面不再重复。

第二个是协同设计+协同制造+协同运营模式，主要应用于军工产品生产中，例如我们的战斗机，导弹，军舰等等。下面稍微展开一下，但是细节还是无法说。

我们最早的协同设计，就是在基于互联互通的计算机辅助设计CAD和计算机辅助制造CAM两个软件系统+一个设计协同管理模块+跨企业通讯协调模块，实现了跨企业业务运作。这是在设计歼10战斗机时开始的。

后来这个协同思想推广到一切企业业务上。利用计算机技术和网络技术为实现手段，在企业的整个供应链内及跨供应链进行各种业务的合作，实现从产品的设计研发、生产制造、产品交货、财务控制、甚至到最终的成效评估等的协同动作，实现了通过改变业务经营的模式达到资源最充分利用的目的。

现在在中国大型军工企业的SCM中，供应链协同平台是一个必备模块，一般是通过对企业原来的SCM、ERP、CRM等应用软件的数据通过数据交换接口共享，集成企业所有管理信息系统的数据；整合应用软件；整合与上游供应链体系各结点企业之间的交易信息，如产品详细需求信息流等；整合客户使用后的改进清单需求管理；整合策略联盟伙伴间的信息，如美欧日基本资料、列装产品使用情况信息、产品设计信息等，来实现供应链上参与者的协同管理。

这种协同模式，包括企业内部门与部门之间（例如设计研发部门与制造部门，制造部门与采购部门，销售部门与售后服务部门等等），企业与外部企业间（例如与原材物料供应商、制造合作伙伴、零配件商外协、培训等服务提供商、用户等等）。也即不管任何形式的业务，如产品设计、供应链规划、预测、物流、促销等，都需要纳入供应链协同管理平台。

1、协同设计

我们目前理解的和使用的协同设计是：首先在一个供应链核心企业建立一个协同设计平台，让供应链参与者共同来完成一个项目，项目的信息和文档从一开始创建时起，就放置到共享平台上，被项目组的所有成员查看和利用，实现设计流程上下游专业间的设计方案修改完善完全开放和协同。也即协同设计就是分布在全球或全国不同研发部门的工程师在一个协同设计平台上一起协同设计某件产品，互相可以在这个平台的可视系统上看到对方工作进度，并在会商平台上，随时加入自己的修改意见，并能被所有参与者看见，讨论，修改。其实我们歼20就是这么设计的。

目前协同设计已经成为我国大多数央企的基本技术能力，可以集思广益，充分调动全国高手力量，避免重复投资，加快产品研发进度，提高产品研发质量。

目前我们绝大多数军工大项目的设计参与者基本都是多个企业的专家。例如歼20，利用全国相关研发机构的技术人员资源，基于协同设计平台，把产品开发期缩短至少一半。而且基于协同设计平台，可以整合动力系统设计、气动设计、火控设计和飞控设计等等子系统的设计队伍，在初步设计阶段，就实现信息共享和设计协同，大幅减少以后的修改调试工作量，大幅减少重复劳动。例如在协同设计平台上，概念设计团队会先放置最初的设计方案图，供各子系统团队成员随时查看，如果一个设计人员需要了解机身的某个部件设计，可以点击图的特定位置，直接调出部件图并对它进行修改，然后保存修改结果，数据库会自动保存结果，并更新方案。而另外一个专业的人，可能根据自己需要，提出修改意见等等。

这个协同设计平台不光是设计团队的工作人员，包括制造、采购、仓储各部门甚至供应商都可以同步了解最新方案，反馈意见，实现了整个供应链的协同合作。

当然这种协同设计平台必须要有的功能是产品数据管理。

现在制造业的产品的技术复杂度非常高，例如就算是简单的手机，涉及的技术指标，技术资料都非常多。而且需要多人共同参与开发工作，要作好工作之间的分配和衔接，整个项目的管理工作也需要大量产品设计数据管理。所以产品数据管理对于协同设计是基础功能。

协同设计的产品数据管理常见模块包括：数据存储，数据智能整理（数据挖掘，知识发现，报表生成，异常监控，统计分析等等），工作流程管理，变更控制管理，产品结构与配置管理，标准件管理，图像管理和项目管理等。

简单说，目前我们使用的协同设计系统特点包括：基于网络的分布式系统；基于并行工程的设计流程框架；设计过程或进程可以协调；设计数据可以协同控制；可以反向控制；可以保证存储安全和传输安全。

目前我们协同设计管理系统可以同时实现四类工作模式：面对面交互（多个协作成员在同一时间、同一地点通过内部网可视化协商平台进行的协同设计）；异步交互（多个协作成员在同一地点、不同时间通过共享数据库实现协同设计）；异步分布式交互（多个协作成员在不同时间、不同地点通过可视化协商平台、网络通讯、文件管理、分布式数据库等实现协同设计）；同步分布式交互（多个协作成员在同一时间、不同地点通过可视化协商平台、网络通讯、文件管理、分布式数据库等实现协同设计）。

上述描述大概就是目前我们应用水平。

（1）、协同设计的基本模块

目前我们使用的协同设计管理系统由流程、协作和管理三大模块构成。设计、校审和管理等不同专业人员利用该平台中的相关功能实现各自工作。协同设计的功能模块一般包括：协同工作系统、协同设计系统、分布式产品数据管理、安全控制、决策支持和协同工具等。目前我们常用的模块大概是如下：

★设计标准模块：协同设计需要集结很多不同单位设计人员工作，所以首先需要建立统一的设计标准，包括术语、图例、图层、颜色、线型、打印样式等，在此基础上，所有设计专业人员才能在一个统一的平台上进行设计，减少各专业之间和各专业内部由于沟通不畅或沟通不及时导致的错、漏、碰、缺，真正实现所有图纸信息元的单一性，实现一处修改其他自动修改，提升设计效率和设计质量。

★项目管理模块：包括项目查询（有超级权限的成员可以在任意浏览每个设计过程，了解每张图纸及其校审等流程细节，查询进度，与设计人员进行交流或询问）、表类查询（可以查询校审表、项目状况表、项目进度表、设计进度表、图纸历程表、图纸统计表等）、进度报告（系统自动统计出每个设计人员的图纸张数及进度完成百分比，自动分析汇总每个设计人员和专业以及整个项目的综合进度报告，并打印生成报表）、图纸目录、图纸归档和项目归档（项目基本信息、人员组成、设计流程和每张图纸的各个版本及其校审记录等所有项目信息，设计进度管理，设计文件统一管理，人员负荷管理，审批流程管理，并提供相应的查询功能）等，实现项目进度的全程网络监控。

★设计流程管理模块：通过快速从项目管理数据库中读取数据，自动生成可视化项目协同平台界面（可视化包括设计的历史版本和最新版本，同时会随时添加设计修改成果），实现设计过程中的信息交流、信息共享、专业合作、专业协商和专业校审等工作的协同。

★协同会商模块：包括公共数据库（每个项目设计人都可以自由上传和下载图形、文本等资源）、信息交换（专业之间及专业内部交换意见，互提条件）、自动计时并定时提醒事件、会商交流（网上对话、互传资料、流程提醒、脱环境操作）和项目漫游（设计成员在不能删除和拥有最终修改权限的安全前提下，可以相互间浏览所有版本的设计成果，并提交自己修改建议）等。

这个模块是协同设计的核心模块，负责实现设计成员资源共享、信息交流、互帮互助和面向对象的工程设计可视化效果，能够最大限度地利用计算机网络把个人的静态设计扩展到项目的动态设计，减少差错、增强时效、提高设计效率。

（2）、模型

★产品模型：其实就是产品的数据结构，是协同设计的基础和核心。当然产品模型是逐步完善的，是协同设计的结果。但是协同设计启动时，必须有一个多视图的初始模型，便于展开下一步设计。一般说来，这个初始模型来源于供应链核心企业的创意设计或概念设计方案。

★工作流模型：工作流模型是管理协同设计计划、调度和控制设计流程进度工作流的模型，一般是一个逻辑网络模型，根据各个设计专业需要，加载相应设计信息和资源，例如气动设计专业，就要加载风洞数据，这个模型数据是收敛的，不断减少冗余度，直到收敛于设计需求任务书。

★约束模型：设计过程中，各个子任务之间存在各种相互制约相互依赖的关系，例如设计规范和设计对象的不同和产品各种一致性要求，加上技术水平和资源限制以及设计任务书需求等构成了产品设计中的约束关系。一般这是一个TOC模型，这个模型就是模拟在各种约束条件下，实现目标的过程，这是一个动态模拟模型。

★冲突消解模型：协同设计是设计人员相互合作、相互影响和制约的过程，个人对设计理解角度、评价标准和专业知识不同，必然导致协同设计过程中冲突发生。其实协同设计的过程就是冲突的产生和消解的过程。冲突消解模型是一个会商均衡模型，不断通过动态规划，逐步逼近非劣解。

（3）、协同设计系统特点

协同设计本质上是多学科知识整合流程的平台，用网络实现跨学科、多类型、多渠道的知识交流,平台其特点是：

并行分布式，跨平台，多专业协商（例如产品市场分析、设计、制造、销售、采购和服务等），快速响应（海量快速数据存储和提取），智能分析（例如知识查询、设计缺陷分析、设计问题快速定位和设计问题的解决），知识挖掘（例如主动搜索知识、动态知识匹配和自动知识推送，利用已有设计文档，零件库，产品库和已经程序化的知识创造新知识和新流程）。

协同设计的核心是过程知识管理，是对过程模型进行分类和管理，并以此建立产品设计的过程参考模型库，以便实现产品协同设计过程的重现和改进，并对各种知识活动中的知识进行关联，建立集成知识库。
　
协同设计过程中的知识协同，是了解他人的设计意图和决策依据。
　　
另外，可视化协同设计协商平台是协同设计的表达方式。

稍微展开说，协同设计系统特点就是：

★分布系统：参加协同设计的人员不属于同一个企业，在不同的地点，所以协同设计系统必须是分布式系统，这是协同设计的基本特点。

★智能界面：在协同设计中人员之间经常进行实时的信息交换和会商,例如如协同造型、协同标注, 设计变更流程等等，而这些会商和交换信息，都必须实时展示，并自动显示修改变化和历史信息，分析比较修改前后的技术特点，制造成本变化，工艺变化等等。

★动态优化：在整个协同设计过程中，设计进度，人员任务安排，问题排查，设计修改，任务修改等等都需要根据实际情况动态调整，所以需要系统具备动态优化能力，随时调整资源配置方案，安排新的计划排程，核心是强大的计划能力--数学规划计算能力。

★多目标决策：协同设计的目标是多种多样的，甚至是互相冲突的，例如质量标准和成本，技术指标和生产可行性等等，所以系统在方案设计、详细设计、产品造型、零件工艺、数控编程等方面必须进行优化权衡，以实现设计整体目标顺利实现。

★冲突协作:设计参与者基于不同位置和利益，存在相互制约的关系（例如动力系统和武器系统，天生就有冲突），所以各个子任务之间必须有消除冲突的机制，这种机制只能是基于整体设计目标的子系统指标优化分解，这时典型的冲突模型要解决的问题，这个模型也是协同设计项目管理、任务规划、冲突消解等的核心。

★并行工程：协同设计在设计阶段就考虑产品寿命周期中各种因素的影响，全面评价产品设计，以达到设计中的最优化，最大限度消除隐患。因此涉及产品整个生命周期的各个不同部门的专家必须协同工作，在产品的设计阶段，不仅设计专家要进行讨论，协调产品的设计任务，而且工艺、制造、质量等后续部门也要参与产品设计工作，对产品设计方案提出修改意见。
　
（4）、协同设计管理的核心技术

目前我们协同设计采用的技术有：

★协同工作管理技术：包括优化配置开发中的各种活动和资源的数学规划技术，可视化的项目管理和工作流程管理技术(包括设计计算、结构设计和分析等)；
　
★分布式数据管理技术：对所有产品数据信息、系统资源和知识信息等进行组织与管理，支持分布环境、版本控制管理、权限管理和网络数据库管理技术；

★面向对象技术：封装产品数据和相关产品或操作的集合在网上传输和共享技术；
　
★安全技术：访问控制和数据安全传输技术；

★异地协同工作技术：包括视频会议、文件传输和邮件发送等，如Netmeeting、e_mail、Agent技术、CORBA技术；

★协同设计冲突消解技术：基于群决策和冲突分析模型的技术。

协同设计是协同制造和供应链协同的基础，目标是以信息技术为基础，在全球重组供应链资源以快速开发新产品，组织生产，响应市场需求，共同承担风险，分担义务，共享成果。
　　
2、 协同制造

协同制造是利用网络技术，将串行工作变为并行工程，实现供应链内参与企业和跨供应链间的企业在产品设计、制造、管理和销售等的合作的生产模式，通过大范围的资源最有配置，实现高效率运营。

协同制造是可以打破时间、空间约束，通过网络使整个供应链上的企业和合作伙伴共享客户、设计、生产经营信息，从传统的设计，采购，生产，销售，储运，配送，结算等串行工作方式，转变成并行工作方式，缩短新品上市的时间，缩短生产周期，快速响应客户需求，提高设计、生产的柔性。

（1）、协同制造的主要模块

协同制造涉及供应链参与者的设计、工艺、生产、物流、财务等环节协同，需要供应链设计层、计划层、执行层的高效协同。

目前常见的协同制造管理信息系统一般采用TOC模型，也即瓶颈环节以前的供应链环节，采用拉动式的混线排序生产制造与供应模式，瓶颈环节以后的供应链环节采用协同的计划生产模式，实现推拉结合的生产组织模式，降低在制品，降低库存，提高资金周转率，实现产品变更的有效管理，提高更改的可追溯性，实现生产断点的有效控制。

所以协同制造管理信息系统以BOM为主线，打通设计-工艺-采购-生产-物流-制造-售后的内部闭环业务流程，搭建一条从客户、生产厂到供应商的协同供应链。

主要模块如下：

★计划排程：提供供应链的多级计划制定和管理，包括年度计划、月度计划、旬度计划、周计划、日计划、作业计划等，并有计划调整功能，计划自动排产分析功能，能够应对插单、变更等情况。这是一个基于TOC模型大型软件。

★生产过程的执行与监控：通过供应链关键节点的传感器阵列自动采集的现场数据；可以对生产过程提供详细生产指示信息和控制手段，减少库存，准时供货，控制质量，并能实现工艺管理（例如工艺监控，工艺更改管理和状态控制），能够实现设计BOM到工艺BOM的转化，实现原材物料基础档案管理和定额管理，建立设计数据、工艺数据和制造资源数据的企业数据共享平台；支持通过可视化、结构化的视图进行工艺路线编制与维护，有效提高工艺路线编制效率；支持生产断点管理（设计更改在生产中过渡的控制），对设计更改对工艺、制造、采购、物流等业务的更改实现重新计算生产计划等等。

★供应链管理：支持供应链上多种采购模式（三日订单式、日订单式、直送工位式、库存补货式等）；提供供应商认证管理、监控和分析；支持采购业务基础数据维护；支持采购计划制定与采购计划执行监控；支持供应链参与者能够实时查看合作者的库存（在工厂仓库或者三方物流仓库）、生产计划、采购计划、采购订单、结算订单；支持电子发票传递和审核；查看往来账目和自动结算；自动生成采购分析报表等等。

★物流配送管理：在整个供应链优化物流能力，提供运力和仓储最优调度方案；支持实时仓储管理数据；支持推拉结合的业务模式，提供配料看板、排序看板、箱式看板、调整小票、冲减看板等信息集成和管理；对每种物料的物流方式实现监控；实现物流及配送环节的精益管理，降低车间在制品。

★仓储管理：支持全供应链参与者的仓储管理，仓储管理采用条码、射频、无线、PDA采集基础数据；实现自动采集和记录仓储信息数据，对仓储作业过程进行全过程的管理和控制；实现库存预警功能，可自动提示库存的短缺、超储等异常和到期状况；实现物料批次管理、先进先出，实现关键物料的档案记录及质量追溯；即时的出入库、盘点和调拨业务；库龄分析、安全库存管理；实现库存管理全过程的监管。

★财务管理：与供应链财务系统完全集成，数据互联互通，BOM、生产计划、物流、采购、仓储、生产等环节成本数据能够实时采集，支持实时核算制造成本，对各业务环节进行成本分析，形成相应的报表，如生产消耗报表、直接材料成本等，能够将产品制造过程中，发生的成本精确到单个生产任务在某车间某工段消耗的直接材料、间接材料和人工，有效控制制造成本。

★结算管理：支持供应链多种结算方式，例如采购入库结算、出库结算、整车下线结算；提供发票核对功能；提供结算降价和折扣功能。

★质量管理：支持对供应链上全部参与者的质量控制全部类型，如抽检、全检、免检、一般性检验、破检、委外检验等；支持在线质量控制，例如制程质量发现、记录、修正、改进等；质量预警报告；自动生成质检报告。

★产品数据管理：支持产品数据集成管理和产品数据变更管理；支持
设计更改在制造环节的工艺数据、生产数据重新优化管理。

★产品档案管理：支持每个批次的生产任务的投料数据（物料、供应商、设备、人员、工位、仓库批次等）自动记录；支持自动生成产品档案数据库；支持基于产品优化的产品数据挖掘。

★生产统计管理：支持车间收料、退料、工位库存、盘点管理等数据实时采集与分析；支持车间生产任务的全程数据跟踪；自动生成生产分析报表。

★系统集成：提供适应多种类型设计软件的集成接口；提供与PDM、财务、销售、WMS、SRM、质量分析系统、MES等各种系统的接口。

★基础数据库：包括对供应链参与者和业务合作伙伴（供应商、客户）的全部信息、产品数据、物料清单，加工单元、工艺路线和能力配置数据；设计数据及图文档；设备台帐管理、备品备件管理、故障管理、运行维护管理、及设备运行状态、刀具工装库存数据；订单数据、订单履行情况跟踪、回款情况动态跟踪、市场情况分析等数据；物料的收入、发出、期末盘点统计和安全库存数据；主生产计划、生产计划排产和调整、物料需求计划的制定和调整、生产进度的动态报表等数据；不合格品统计、质量问题统计、质量成本统计等数据；车间工时成本统计及车间材料成本统计等数据；上述数据是其他模块公用数据来源。

显然，目前协同制造管理信息系统的基本框架还是基于ERP的，ERP是协同制造的基础，为协同制造提供基本管理平台和基础管理数据，但是协同制造基于供应链管理，依托网络平台实现供应链资源最优配置。

（2）、协同制造系统的特点

★系统庞大：协同制造管理信息系统比目前所有制造业管理信息系统都复杂且庞大，因为系统需要管理和集成不同地域企业和单位中的设计、制造、销售、采购、物流、管理、信息、技术、人力等资源，而这些资源不但是分布式的，而且还是异构的（数据格式都不同）。而且构成系统的元素种类和数量极其繁多；系统跨越的时间和空间范围大，寿命周期长。而协同制造系统注重生产过程的整体性和连续性，要求把不同的设备或子系统与生产过程连接成为一个整体。

★任务复杂：协同制造管理信息系统需要把各种资源、信息和任务映射和调度到不同的资源节点上，协同供应链参与者和其他企业按照计划协同动作，能让所有参与者都可以监控和协调制造过程，动态处理制造环境的变化。

★算法复杂：协同制造管理信息系统因为要包容不同的硬件平台、操作系统、网络协议和数据库等异构环境，并实时给出组织和协调分布在多个企业中的人力、设备和信息资源的调度方案（其核心模型是大范围分布环境下多约束、多目标、复杂递阶系统，例如离散决策变量(生产方案的切换、调度指令的下达、随机事件的引人、生产装置的切换等)与连续决策变量(生产过程)共存，各分布式子系统之间还要根据不同的生产阶段、不同的协同作业目的进行快速灵活的重构，因此其可靠性的逻辑结构也会随着任务时间段的改变而变化，造成单元共用相关性和时段延续相关性问题，所以系统整体逻辑结构往往不是简单的串、并联关系，而是非线性关系，这种模型，必然会出现突变或不确定振荡，所以这个系统存在突变性和不确定性，这对寻找非劣解来讲，是致命的困难），所以基础算法稳定性成为其命根子。目前主要使用基于TOC约束算法的来解决。

★人机交互：协同制造管理信息系统是分布式人机(计算机、生产及控制设备)系统，具有开放性，与人和环境的关系密切，因此必然存在系统集成和优化过程中人机协同的可靠性问题，尤其是人操作的可靠性问题不是计算机可以解决的，需要管理体系配套，才能发挥系统所有的技术潜力。

★高度集成：协同制造管理信息系统高度集成，完全封装不透明，生产设备之间通过现场总线交换数据，物流通过密闭的通道连接，信息流、工作流、物料流连续运作，产品中间状态只能通过数据采集阵列间接观测，为减少成本，生产线中的缓冲单元复杂且有限，有的企业甚至根本没有缓冲单元，显然导致可靠性风险，只能加大系统智能化，增加只能可靠性分析和实时故障诊断能力，这进一步导致系统的高度集成，对各子系统间实时性、交互性和多方协同的相互通讯和协作提出了更高要求。

★实时数据采集：协同制造管理信息系统需要通过制造关键节点的传感器阵列实时在线采集生产数据、工艺质量数据、设备状态数据，并进行实时的处理，向系统控制中心提交故障预报(系统的主要参数是否接近临界状态)、紧急避险(根据运行状态的监视，由报警及紧急控制装置所构成的系统)、互锁(根据约束条件保证错误的操作对系统不起作用)等等预警信息，以保证人身和设备的安全。所以这套系统的网络和数据库的实时性和可靠性要求都很复杂，需要投入的人力、物力和资金巨大，不是一般行业可以染指的（其实美国也仅仅是几个巨无霸企业治使用了，例如GE，波音等等）。

其实系统稳定性和可靠性是协同制造系统目前最大问题，也是目前没有彻底解决问题，经常因为系统不稳定，导致整个供应链系统宕机。

（3）、协同制造的优点

★可以大幅降低供应链参与者的原料或物料的库存成本，因为协同制造的基础模型就是基于销售订单拉动从最终产品到各个部件的生产；

★可以有效地在供应链参与者的各个工厂、仓库之间调配物料、人员及生产等，提高订单交付周期，更灵活地实现整个企业的制造敏捷性；

★可以实现对于整个供应链参与者各个工厂的物流可见性、生产可见性、计划可见性管理，实时监视和控制整个供应链上的制造过程；

★可以实现供应链参与者的流程管理，把设计、采购、生产、测试、使用、售后改善等整个制造流程进行集中管理，节约完全制造成本、流程维护和改善的成本；

★可以大幅降低供应链系统的维护资源。

协同制造现在彻底取代了虚拟制造，目前在我国军工企业，是敏捷制造、协同运作、智能制造、云制造的核心模块。

3、 协同运作

协同运作是在协同设计和协同制造基础上的进一步扩展，包括供应链参与者和外部供应商、合作伙伴、分销商、服务提供商、客户等的物流、配送、仓储、分销、促销、结算和售后服务等业务范围。

协同运作产生于20世纪末的虚拟企业。当时虚拟企业是将企业的各个业务过程分解，用网络来连接全球相关资源，搭建一个全新的企业组织，实现全球跨企业资源整合，是一个动态的企业运行模式（也即企业不再有固定形态，总是处于草台班格局，有利可图就纠集在一起，无利可图就散伙），但是虚拟企业概念在全球惨败，因为建立不了品牌资源和信用资源，谁也不会跟一群夜聚明散的土匪企业长期来往，不可靠。

目前协同运作这方面，中国企业掺和不多，世界上成功案例也不多，原因是目前尚无技术手段支撑协同运作的想法。

目前世界上推出的最原始的产品协同系统，大概算Windchill和eMatrix推出的CPC（产品协同运作），其解决方案是一个网络联盟，但是没有核心算法和核心模型，只能算一个界面。

产品协同运作(CPC)本质是把传统PDM（产品数据管理，Product Data Management)的功能扩展到了企业的信息、流程和管理集成平台，把产品设计、工程、原料选用(包括制造和采购)、销售、营销(及其它职能部门)、现场服务以及客户联系在一起，但是没有优化，调度和控制功能。

所以目前CPC产品主要是电子商务公司采用，而不是供应链采用。

目前中国大型企业不愿意采用协同运作的原因是风险太大，首先是人员风险，各种人员加入导致的流动影响整个供应链系统稳定；流程不稳定导致供应链系统随时瓦解；系统太简陋，无法控制全局；软件商把企业当成小白兔实验，没有成功经验；再加上成本高昂，而且实施困难，需要对企业管理层进行培训和换脑，然后对企业进行成功率不高，而风险极高的流程再造等等。

当然，从逻辑上讲，协同设计、协同运作与协同制造三者是一个完整的业务流程，三者彼此互补互动，通过工作流结合在一起。如果没有协同运作，供应链协同管理的潜能并不能完全发挥。只能等待未来协同运作理论和算法成熟了。

我国协同管理是先从内部开展协同工作，从研发部门开始协同设计，再在生产制造部门开展协同制造，然后在采购仓储部门开展协同采购作业；在内部协同合作完成后，再扩展到外部的合作开发者和供应商。目前基于网络平台的协同设计和协同制造已经在我国投入实用，例如运20和歼20生产上就正式使用了。

运20有十几万个零件，每个部件、模具，都需要验证之后才能投入使用，正常程序是研发设计、生产制造、采购、仓管等各部门各自认证检验，有时部件通过了研发设计部门的验证，但是由于生产部门技术条件的限制而无法制造，只好重新设计或者修改；或者因为设计变更导致一个小零件的改变，也会牵涉到其他不同零件的连锁改动，而且在不同时间段推出的不同品种也都要更改；而且经常变更这些信息不能及时反馈到采购、仓储部门，很造成原材料的大量积压和库存。所以制造过程中，经常是重复劳动极多，大幅增加工作量。现在通过协同设计和协同制造平台，一架新飞机研制制造周期可以从以前10年左右缩短到目前4到5年内完成。

再例如生产空空导弹的洛阳某企业，也开始采用协同技术，大幅降低了降低了成本，虽然他们在建立协同平台上投资几千万，但一年之内库存降低节约下来的费用已经大大超过了投资，同时大幅缩短了产品研发周期，有些型号研制周期缩短超过一半时间，还提高了产品质量，好几个型号都是一次打靶成功。

再例如武汉船舶设计研究院使用了协同研发平台，某型军舰研制避免了原先研发设计阶段一些重复工作，原来研发阶段每个设计人员不交流，数据不共享，一个零部件作了更改，相关系统却没有更改，制造过程中才发现设计的问题，必须要返工，浪费了大量的时间和成本。通过协同平台，实现模块化的设计和协同调试、测试和整合，使实验检测设备、生产设备和设计工作的修改也压缩到了最低，研发周期减少，成本也相应降低。

此外，一汽集团、华为、联想、中兴、等等民用企业，也在某些项目中部分采用了协同技术。

我们在海外的大型承包工程,例如在非洲的铁路,就是一堆央企采用协同技术的结果。

为了让大多数人有兴趣看，没介绍协同管理的具体的数学模型和算法，有兴趣的人自己去找专业文献看。供应链协同管理这个方向是供应链目前最前沿。