工业工程第9卷第6期Vol. 9 2006年11月November 2006 Industrial Engineering Journal 于TOC的业务外包决策型研究吴秀丽，孙树栋，孙强(西北工业大学机电学院，西安710072)摘要:建立了业务外包决策问题的数学模型，阐述了标准约束理论下业务外包决策过程，指出了多瓶颈情形下标准TOC方法的不足，提出了集成作业成本法的改进模型，较好地解决了多瓶颈问题，分析了新模型制定短期决策和长期决策的侧重点。实践证明，新模型制定的业务外包决策比标准TOC方法模型更合理有效，企业获取的利润更大。关键词:约束理论;业务外包;瓶颈;作业成本法中图分类号:TH36文献标识码:A文章编号:1007-7375 (2006 )06-0061-05 TOC-based Model for Outsourcing Decision Making WU Xiu-Li, SUN Shu-Dong, SUN Qiang (School of Mechanica1 and Electronic Engineering, Northwestem Polytechnica1 University, Xi'an71∞72， China) Abstract: Firstly, the model of outsourcing decision is formulated, the method of standard the。可ofcon›straints( TOC) for solving outsourcing problem is discussed and its drawback in multi-bottlenecks situation is criticized. Secondly, a modified TOC-based model integrating activity-based costing ( ABC) is presen›ted, to overcome thedisadvantages of standard TOC. Finally, the focus of proposed model for short run or long run decision is distinguished. A case study is also presented to prove the model’ s effectiveness and potential to maximize profit. Key words: theoηof constraints; outsourcing decision; multi-bottlenecks; activity-based costing 随着市场竞争的激烈，企业纷纷寻找新的发展1 业务外包决策问述模式，业务外包通过分工，保留企业自己的比较优势，将自己的比较劣势分离出去，从而提高生产效假设一个加工企业，有N个资源(如加工中心)率，优化资源配置。约束理论[1](Theoηof Con›(I ，2，…J，…，的，共生产M种产品(1，2，…，i，…，straints , TOC )是Goldratt于20世纪80年代初提出的M)。资源j的最大生产能力巧，r为加工单位产品iij一种企业管理思想。TOC认为任何企业都是一个完消耗资源j的定额数量。产品i的原材料成本为整的系统，在任何时候，都存在着至少一个制约企业RM; ，市场售价为P;，市场的需求量为DQ;。由于生进一步发展的约束，约束决定着企业的最终产出。产能力有限，企业能生产产品i的数量满足如下关许多学者[2]将约束理论应用于与生产相关的决策系:X;运DQ;。企业为了保持自己在某个领域的市场中，如生产计划与调度决策、产品组合决策等。本文占有份额，又要兑现按时交货的承诺，在产能不足的探讨了基于约束理论的业务外包决策的制定。情况下，就必须考虑将→部分非核心产品外包。假收稿日期:2005-05-30基金项目:国家863计划资助项目(2∞3AA41111O)作者简介:吴秀丽(1977-)，女，河南鹤壁人，博士研究生，主要研究方向为计算机集成制造、约束理论和作业成本法.
62 工业工程第9卷设供货商提供的供货价格为CP;，Con;是自制单位产步骤2:降序排列所有的矶，输出关于的由大OZ品i时的净利润，同时还必须考虑该产品是否是企业到小的一个产品自制的优先级序列;的核心产品，也就是说，必须在模型中考虑引进一个步骤3:按照输出的序列，安排自制，计算累计耗表示产品核心与否的状态变量10;0当产品是核心用瓶颈能力数;产品时，为了保持企业对该产品核心技术的垄断地步骤4:当累计耗用瓶颈能力数量大于瓶颈的最位，必须自制，10;=0;当产品是非核心产品时，在生大能力时，将低于(包括)诙优先级的产品外包;步骤产能力不足情况下，可以考虑外包，此时，IOZ=105:算法结束。业务外包决策问题可以描述如下:下面通过实例来验证该算法的正确性。假设某M 5A中小型制造企业生产B种产品CDE、，，，，企业一maxZ=立(X;Con;+ 10; (DQ; -XJ (P; -CPJ) 0 (1) 58h周工作天，一天，因此，每种设备的运行能力为i=l subjectto 2400 min/周。不考虑机器维修、工人事假等停M 1产因素，假设所有设备按照正常运行。表是BEr儿运鸟，jε(1，…，N) ; 5(6种产品耗用能力的信息种资源的计量单。运Xz运D毡，iE(1, ,M) ; 位为min)。IOB=0或1。表1产晶能力消耗信息对于企业的核心产品，为了保持自己的技术优产品实际最大超载势和市场地位，必须自制。因此，本文考虑问题时，资源名称负荷负荷数B C D A E 默认针对的是企业非核心产品在产能不足情况下的需求量/个3050 60 40 / 20 / / 决策过程。R20 5 5 资源10 30 2400 2400 。2 标准TOC下的业务外包决策模型S10 20 110 5 2400 资源、20 2800 400 T5 10 lO 2400 资源O 5 1350 TOC强调瓶颈对企业发展的关键作用，认为管U5 20 资源。5 5 2400 1450 理的重点应致力于充分利用瓶颈能力。因此，标准1)30 10 lO 2700 2400 u10 10 600 资源约束理论制定产品业务外包决策过程时，首先确定V4 10 25 2200 2400 资源10 5 下面2个因子[1)。资源W10 10 20002400 10 10 10 -1)系统瓶颈按照市场需求量DQ;和单位产品对资源的耗用1)该行数据为后续内容服务。定额rzJ，计算企业的各种资源的负荷10叫，即loa电1S由表可以看出资源的负荷超出了企业所能2400min/1提供的最大负荷周。因此，根据步骤可=三(DQ;X T) ，将10叫与其最大负荷10叫'maxt七iS知资源是企业的瓶颈，所有的生产决策必须使资较，确认出超载最严重的资源，即:S2源利用最大化为核心。根据步骤，计算各个产品m缸1(load-load1max l 2E的瓶颈利用率矶，如表所示，可知产品对瓶颈load-1阳0侃adιNm阻ax)f ，就是企业当前阶段的瓶颈。S)N (资源的利用率最高，应最先安排自制(瓶颈利用2)产品对瓶颈的利用效率20x5 100) 能力为= ，其次依次是D(瓶颈利用能力确定出企业瓶颈后，按照各种产品对瓶颈能力B(为100X +40 10 =500)500瓶颈利用能力为+50 、的利用效率，即X 20 X 10 1000)A(30 瓶颈利用能力为1000+ = = 、();=T/T(2) ikO 1600)1600+40 x20 =2400)C(瓶颈利用能力为、。i其中，式是产品i的产销率，T表示产品消耗瓶颈TOC3ik因此，标准下作出的业务外包决策如表所示。k的数量。对产品的自制优先权进行排序，资源OzS的目该解决方案可行，达到了充分利用瓶颈资源越高，自制优先权就越大。TOC的，可以证明标准方法对这种单约束问题业务外包决策过程可以描述如下。的有效性。但在多个约束情况下，此种方法是(2)计算所有产品的步骤1:按照式h否可行呢?
63 吴秀丽，孙树栋，孙强:基于TOC的业务外包决策模型研究第6期表6资源U的需求量发生变化后的能力利用信息表2计算θz结果产品A产品B产品C产品D产品E参数产品实际最大超载资源名称Ammnunununu-›哼码，&鸣，&句A B C D E负荷负荷数价格/元90 80 60 原材料/元20 20 10 自制数量/ / 3030604020/ 柏产销率/元60 资源R10 20 5 5 30 2000 2400 0 70 50 5841j瓶颈/资源、S10 资源S20 10 20 10 5 2600 2400 200 20 10 6 5 o 5 10 10 5 12502400 OE 资源T10 30 10 10 10 2 400 2 400 资源U表3标准TOC下的业务外包决策结果资源V10 4 10 25 5 2120 2400 产品A产品B产品C产品D产品E参数资源W10 10 10 10 10 1800 2400 40 20 市场需求量50 60 30 40 40 30 50 20 自制数量3 改进的TOC业务外包决策模型外包数量o 0 W 0 0 现在企业的现有资源U是精磨工作中心，所有3. 1 建立模型产品的客户对产品的表面光洁度提出了更高的要针对标准TOC无法有效处理多约束情况下外包求，要求经过精磨工序的时间都相应增加。如表1决策的不足，借用整数规划处理多约束情况的优势，中标示行所示，此时可以看出资源U和S产能均不对标准TOC方法进行改进。如式(1)所示，管理的足;而资源U超载更严重，所以U为企业瓶颈。重新重点应该是致力于企业的利润最大化，因此，从整数计算表2和表3，分别得到表4和表5。由表4可以规划的角度来看，运用约束理论的追求产销率最大看出最新的自制优先次序变为:A(瓶颈利用能力为化的目标，将问题描述为:M 30 x 10 = 300)、D(瓶颈利用能力为300+40xl0=maxZ=L(乓(P-RMJ + (DQi -XJ (P-ii 700)、E(瓶颈利用能力为700+20 x 10 =900)、C(瓶(3) 颈利用能力为900+60 x 10 = 1500)、B(瓶颈利用能CPJ) -OE。subject to 力为1500 + 30 x 30 = 2 400 )。产品自制外包决策结M 果如表5所示。新的业务外包决策对企业资源三rA运鸟，j ε(1，…，N) ; 的利用情况如表6所示。资源、S仍然产能不0"三Xi运D龟，iE(1，…，M)。足，可见标准TOC方法在多约束情况下无能为将式(3)转化处理如下:力。M 表4资源U的需求量发生变化后计算θz结果max Z =立(Xi(P-RMJ + (DQi -XJ(Pi-i参数产品A产品B产品C产品D产品ECPJ) -OE = 。。ooooi 价格/元90 60 40 50 M qlM原材料/元20 10 20 10 Z(Xipi-XBRMZ+DQ只-XA-DQtCPA+瓦V'A产销率/元70 50 20 40 xzcpt)-OE = M 瓶颈资源U10 30 10 10 ，飞L(一乓RME+DQt+DQCPZ+XzCPE)-OE=()i 7 1. 67 2 4 i=l M 表5资源U的需求量发生变化后的业务外包决策结果L ((CP-RMJ反+DQiPi + DQiCPi) -OE(4) o i i=l 参数产品A产品B产品C产品D产品Esubject to 30 市场需求量50 60 40 20 M Lrλ运鸟，jE(1, ,N) ; 自制数量30 30 40 40 20 i = 1 O 20 O O 外包数量O 0"三XEZZD矶，iε(1，…，M)。
64 工业工程第9卷可以看出TOC下的决策模型转化为如式(4)所单位级成本是指与每单位产品的生产相关的成本发M N 示的与供应商毛利和资源能力约束相关的模型。因生驯，p，剧女如日加脏工成胁本等，其表标示形瞅式应助为:岛z川盯X叫〈r付此，TOC下的单位约束对产品的贡献比率考核指标，j其中，d为资源的成本动因率，T为产品i消耗单位jijν转换为单位约束的供应商毛利，即级资源j的数量，当资源j为单位级资源时，鸟=斗1，否λi=(CPi-RMJ/Tijo (5) 贝则u乓=0 。该指标的含义为:某种产品的供应商要价越高，批量级成本是指产品生产时与每一批的加工相关该产品具有最高的自制优先权。也可以理解为:供的成本，如针对每一批的安装调试成本，其表示形式应应商越贪婪，越不可能获取外包的订单;反之，供应M N 商报价越低甚至低于生产成本时，也最有可能获取i为:L L ((X/b;) XTij xd) X骂。其中，b为产品ji的外包订单。新模型是典型的整数规划问题，可以的加工批量大小，rij为产品i消耗批量级资源j的数量，采用整数规划的解法求解。当资源j为批量级资源时，毛=1，否则写=0。 模型分析产品级成本是与每种产品相关的成本，如每种由式(4)分析可得以下结论:产品的设计成本等，其表示形式应为:1 )如果在一个较短的时期内，市场需求量、供应i为产品消耗产L L (Tij X吗)X骂。其中，r商价格、企业运行费用都不会发生变化或者变化甚ij微，就可以将模型简化为如式(6)所示的模型，目标品级资源j的数量，当资源j为产品级资源时毛=1 , 函数仅与单位约束的供应商毛利λs相关，其余部分否则鸟=0。为常量const，对目标函数的最大化不会产生动态影如此一来，式(6)变为如式(8)所示:响。因为业务外包决策就是决定什么产品外包，外皿z=三((CP-R~O乓+吨R+吨cpJ-OE = i包多少的问题，所以该常量const可以不予考虑，直M 接求解如式(7)所示的整数规划问题即可。L ( (CP-RMJXi + DQiPi + DQiCPJ -i M maxZ =三((C尺-RMJ乓+DQYz+DQCPz)-M N M N ( L L (XX T ij X吗)X飞+L L ((X/bJ XTij X i M (6) OE = L (CP-RMi)X+ const。M N i i (8) d) X鸟+L L (TX码)X鸟。ij sudject to M subject to j ε(1，…，N) ; LT(凡运鸟，M je:(1, ,N) ; LT儿运鸟，i e (1，…，M)。O运XZ运DQi'M Oz gXZZZD龟，i e (1 ，…，M)。(7) max Z =三(CP-RM) X0 iii 式(8)后半部分将OE分解为3部分，详细追踪了制造费用的实际耗费情况，使得计算的准确性大subject to M 大提高，这也是作业成本法区别于传统成本法的最j ε(1，…，N) ; ZrA运鸟，大优势之一[7]，但是其忽略了非瓶颈资源的剩余能OZZXBZZD矶，ie(1，…，M)。力所发生的费用，不过，这部分费用与决策变量XS2)如果在一个相当长的时期内，管理不能忽视没有关系，因而不影响问题求解，这里就不再在式不同决策对运行费用的影响[叫，即式(6)中const不(8)中体现出来了。可以看出，式(8)是典型的整数再为常量。此时，应该采用作业成本法对制造费用规划问题，可以利用整数规划的常用解法或工具软的分配思想[7]，即产品消耗作业，作业消耗资源，将件求解。下面用改进后的模型解上述问题，以验证运行费用OE与产品的产量挂钩。此时的运行费用模型的正确性与优越性。OE将分解为3部分:单位级成本部分、批量级成本 模型验证一一案例分析部分、产品级成本部分[7]。设上述表1中的各资源即为独立的作业中心，
65 第6期吴秀丽，孙树栋，孙强:基于TOC的业务外包决策模型研究根据作业成本法的思想，相应的作业动因率码及作能满足多约束条件下的产品业务外包决策制定过业级别采集如表7所示。5种产品的供应商报价分程，因而改进的TOC方法比标准TOC下的方法更合别为￥80、￥55、￥40、￥60、￥40。理、可行。表7作业成本信息贯时一叫二资资资资资资4 结论资源动因资源动因率/元作业级别mum n o. 1 产品级市场竞争的激烈，企业纷纷结成动态联盟，优势俨阳聊聊阳mm 单位级互补，充分发挥各自的核心优势，而将自己的弱势产口 单位级品外包，最大程度地提高企业的竞争力。如何制定合理的业务外包决策，直接关系到企业的盈亏大事。mm 单位级因此，本文结合约束理论和作业成本法两种优秀的口 单位级1 ) 企业管理思想，提出基于改进TOC的产品业务外包自lln1 批量级决策模型。实践证明，该模型比单纯地依靠标准约1)资源动因(分别为"个"、"次数")经过转化为相当于束理论作出的决策更合理有效。min的动因如果决策涉及的时间水平为较短时期内，管理参考文献:对运行费用的影响不是很明显时，利用式(7)，解得[ 1 ] E Golgratt, J Cox.目标:简单而有效的常识管理[M].齐若的业务外包决策结果如表8所示。兰，译.上海:三联出版社，1999:68-112. 表8较短时期内的业务外包决策结果[ 2 ] J ohn H Blackstone . Theory of constraints-a status report [ J] . 参数产品A产品B产品C产品D产品EInternational journal of production research, 200 1, 39 ( 6 ) : 市场需求量50 60 40 20 1053-1080. 30 [3] HOLMEN JA Y S. ABC vs TOC: It毡amatter of time [ J ] . 自制数量34 47 30 40 20 Management ,76 (7) :3740. 外包数量o 16 13 0 0 [ 4 ] Spoede C, Henke E, Umble M. Using activity analysis to 10-如果决策涉及的时间水平为较长时期内，不能cate profitability drivers [J] . Management Accounting, 1994, 忽略因为管理对制造费用的影响，利用式(8)，解得75( 11) :4348. 的业务外包决策结果如表9所示。[5] MAHESH GUPTA. Activity-Based Thrqughput Management 表9较长时期内的业务外包决策结果in a manufacturing company [ J]. Interηational journal of pro›duction research, 200 1, 39 ( 6) : 1163 -1182 参数产品A产品B产品C产品D产品E[ 6 ] Robert Kee. Evaluating the economics of short and long-run 市场需求量60 20 30 50 40 production-related decisions [ J]. Journal of management is›O 自制数量50 40 20 30 sues, 2001 ,XIII(2) :139-158. 外包数量o 0 6ο o 0 [7]邓为民作业成本管理系统关键技术研究[D].西安:西北工业大学，2004:11-12.通过检验可知，无论表8还是表9的结果都
