高層摘要：

縱觀過(guò)去與現(xiàn)在，汽車企業(yè)一直都很關(guān)注線束的單件成本，卻在很多時(shí)候幾乎完全忽略了線束變化的復(fù)雜性對(duì)企業(yè)所承擔(dān)的整體成本帶來(lái)的影響。本文提供幾則有關(guān)此類成本的真實(shí)示例，給出相關(guān)因素的定義方法，其目的在于對(duì)這些因素執(zhí)行建模，同時(shí)依據(jù)線束變型對(duì)于總體成本的影響給出建模方法方面的指導(dǎo)意見。

一根汽車線束通常對(duì)應(yīng)不止一個(gè)零件號(hào)，可以依據(jù)這些零件號(hào)訂購(gòu)線束并安裝在車上。通常來(lái)說(shuō)，基于車輛的可訂購(gòu)內(nèi)容，同一線束存在多個(gè)不同的版本。這些版本（通常稱為線束級(jí)）各自對(duì)應(yīng)有獨(dú)特的零件號(hào)。線束級(jí)的數(shù)量及其內(nèi)容構(gòu)成了所謂的復(fù)雜性，它在很大程度上影響到線束成本。

序言：

要量化這類成本往往很困難，尤其要靠人工推導(dǎo)和核算這類復(fù)雜解決方案的成本。有鑒于此，傳統(tǒng)的線束成本計(jì)算將關(guān)注重點(diǎn)放在每個(gè)線束級(jí)的單件成本?？紤]這類復(fù)雜性相關(guān)成本時(shí)，所采用的成本建模技術(shù)往往過(guò)于簡(jiǎn)單。

本白皮書主要討論這類復(fù)雜性相關(guān)成本的量化機(jī)制，如何建模才能利用自動(dòng)算法實(shí)現(xiàn)成本優(yōu)化。除此之外，還將提供幾則真實(shí)示例。鑒于每家企業(yè)本身具有一定的獨(dú)特性，本文旨在提供基礎(chǔ)知識(shí)和方法，幫助讀者評(píng)估自家業(yè)務(wù)，針對(duì)變化復(fù)雜性相關(guān)成本造成的業(yè)務(wù)影響執(zhí)行建模。

圖1. 單個(gè)線束存在多種不同的版本，具體取決于車輛的選件。

工藝現(xiàn)狀

企業(yè)試圖通過(guò)現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)法則來(lái)捕獲這類成本，這一做法并不少見。例如，企業(yè)可以簡(jiǎn)單地指明每個(gè)新的零件號(hào)（線束級(jí)）對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)成本（例如：25，000 美元）。這種方法自然好過(guò)完全不考慮復(fù)雜性相關(guān)成本，并且從歷史上來(lái)看，這樣的做法一直以來(lái)都 “行得通”。

如今，眾多汽車原始設(shè)備制造商 （OEM）和一級(jí)制造商都在苦苦追尋微薄的利潤(rùn)，當(dāng)然也希望能夠從汽車材料成本中盡可能地節(jié)省開支。在這種大環(huán)境下，過(guò)度簡(jiǎn)化和經(jīng)驗(yàn)法則已不夠用。如果缺乏適當(dāng)?shù)募?lì)機(jī)制，設(shè)計(jì)會(huì)良莠不齊，資金將白白耗費(fèi)掉。

這就要求企業(yè)作出正確的把控判斷，平衡保持模型的簡(jiǎn)化易用，確保正確解讀和創(chuàng)建，而不是刻意利用模型捕獲大量信息，誘導(dǎo)工程師做出錯(cuò)誤的決定。這個(gè)道理在復(fù)雜性相關(guān)成本方面尤為如此，原因在于這類成本對(duì)大多數(shù)企業(yè)而言通常是透明的，它分散在諸如物流、工廠停機(jī)時(shí)間、零件報(bào)廢等各方面事務(wù)中。

真實(shí)場(chǎng)景是：有數(shù)千個(gè)變量對(duì)線束設(shè)計(jì)，制造和運(yùn)輸成本造成輕微影響。洋流可能對(duì)遠(yuǎn)洋貨輪穿越太平洋所需的燃油量造成一定的影響。但是，這個(gè)長(zhǎng)期不變且不重要的變量是否會(huì)影響到復(fù)雜性解決方案的優(yōu)劣？如果不影響，在模型中忽略它或許是安全可行的。

最終由企業(yè)自行決定為其業(yè)務(wù)捕獲和建模的細(xì)化深度，其終極目標(biāo)是制定理想的設(shè)計(jì)決策。

單件成本 VS 復(fù)雜性管理成本

在本場(chǎng)討論中，要關(guān)注兩個(gè)主要變量。第一個(gè)也是較突出的變量是成本，它基于復(fù)雜性變化而變化。因此， 所需的第二個(gè)變量是復(fù)雜性解決方案中生成的等級(jí)數(shù)量。本文以圖2所示圖表作為討論基礎(chǔ)。

圖 2. 線束級(jí)數(shù)量和成本是關(guān)鍵變量。

線束制造商通常很了解線束組裝成本。這種單件成本涵蓋多個(gè)二級(jí)供應(yīng)商供貨的原材料、操控和組裝原材料的人工、儲(chǔ)存和運(yùn)輸單件成品的物流等方面的費(fèi)用。線束成本通常與線束級(jí)數(shù)量成反比。換言之，復(fù)雜性解決方案的線束級(jí)數(shù)量減少，則成本隨之上升。要減少線束級(jí)的數(shù)量，必須在產(chǎn)品內(nèi)容上作出取舍。例如，假設(shè)這里有兩個(gè)線束級(jí)，除了支持霧燈選件所需的一些導(dǎo)線外，其他方面完全相同。人們可以消除無(wú)導(dǎo)線線束級(jí)，將有導(dǎo)線線束級(jí)用于所有車輛。如此一來(lái)，即可將這種導(dǎo)線派送給任何沒(méi)有霧燈的車輛。派送增加了線束成本，這是因?yàn)樗牟⑻幚砹嗽静恍枰@樣操作的材料。

還有一些額外的費(fèi)用沒(méi)有體現(xiàn)在單件成本中，此外還因增加線束級(jí)而受到負(fù)面影響。這些即是所謂的復(fù)雜性管理成本，本文在后面將作詳細(xì)講解。根據(jù)定義，這些均為與線束級(jí)直接相關(guān)的成本。在此簡(jiǎn)要舉例說(shuō)明，線束所需的等級(jí)越多，要保管的庫(kù)存量就越大。增加庫(kù)存相當(dāng)于增加成本。如前所述，這類成本難以量化且常常被忽視，或只是采用經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法則進(jìn)行估算，而這樣做通常效果欠佳。

圖3. 單件成本隨線束級(jí)數(shù)量的增加而減少。

圖4. 復(fù)雜性管理成本隨等級(jí)數(shù)量的增加而增加。

圖5.線束的實(shí)際成本構(gòu)成完整成本模型，代表兩條曲線的組合。

圖6.鑒于線束級(jí)數(shù)量始終是整數(shù)，使用連續(xù)線條是簡(jiǎn)易版成本模型。復(fù)雜性解決方案在黃線以內(nèi)。

線束的實(shí)際成本是這兩條曲線的總和，也就是所謂的完整成本模型。理想的復(fù)雜性解決方案就是合并成本曲線上的最小點(diǎn)。要是不對(duì)合并成本曲線執(zhí)行充分建模，除了純屬偶然發(fā)現(xiàn)之外，無(wú)論是人還是算法，都無(wú)法達(dá)到最小點(diǎn)。

一般而言，成本曲線和上述數(shù)值一樣，均顯示為連續(xù)線條。然而，由于級(jí)別數(shù)量始終為整數(shù)，所以這些線條實(shí)際上并非是連續(xù)的。另外，鮮少有一種復(fù)雜性解決方案可以實(shí)現(xiàn)多線束級(jí)選擇。例如，目前有幾十種方法提供多樣化選擇，以達(dá)到12個(gè)線束級(jí)。其中有些相對(duì)其他可能更有效。成本更低。換言之。復(fù)雜性解決方案可以達(dá)到理想點(diǎn)及以外的任何位置。

在描述成本時(shí)。本白皮書使用簡(jiǎn)易版連續(xù)曲線。假定找到復(fù)雜度解決方案的人或算法百分之百有效。并且總是能夠找到理想的解決方案。這一點(diǎn)稍后在考慮實(shí)際應(yīng)用時(shí)將再次提及。

復(fù)雜性管理成本示例

諸多因素造成了成本管理的復(fù)雜性。這些常見示例將在后續(xù)章節(jié)中講解。其中很多可以進(jìn)一步細(xì)分為多個(gè)專項(xiàng)成本。不同企業(yè)受到的影響不盡相同，他們勢(shì)必不同程度地受到了本文未提及的其他一些影響。

這些示例旨在涵蓋常見的成本驅(qū)動(dòng)因素，以此作為讀者在自家企業(yè)中發(fā)現(xiàn)同類成本的參照基礎(chǔ)。

工程和開發(fā)

線束設(shè)計(jì)中的所有線束級(jí)均必須加以工程設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，其成本通常由設(shè)計(jì)和制造工程企業(yè)來(lái)承擔(dān)。如果僅有一個(gè)線束級(jí)，則開發(fā)和驗(yàn)證成本最低。每增加一個(gè)額外的新等級(jí)，必須放到設(shè)計(jì)場(chǎng)景中進(jìn)行綜合考量。驗(yàn)證環(huán)節(jié)不可或缺。此外，制造工程必須了解線束級(jí)， 確保在后續(xù)的生產(chǎn)流程中納入充分考量，同時(shí)采用必要的工裝以作出適當(dāng)?shù)膽?yīng)變調(diào)整。

鑒于不同地區(qū)的勞動(dòng)力成本存在差異，考慮周全的工程和開發(fā)模型可能會(huì)將產(chǎn)品工程和制造工程分開來(lái)考慮。驗(yàn)證費(fèi)用也可作為獨(dú)立的單項(xiàng)成本進(jìn)行計(jì)算。

生產(chǎn)

生產(chǎn)流程必須有能力在給定的線束設(shè)計(jì)中制造各類線束級(jí)。這意味著各線束級(jí)必須配以相應(yīng)的工裝。不僅要?jiǎng)?chuàng)建工裝，而且必須加以驗(yàn)證。此外，一旦必須暫停生產(chǎn)線方可改變工裝以開始生產(chǎn)另一種線束級(jí)，由此就會(huì)發(fā)生一定的成本，其中包括勞動(dòng)力停工時(shí)間和改變工裝的實(shí)際成本。

庫(kù)存 / 物流

對(duì)于汽車組裝廠來(lái)說(shuō)，提前幾天（或只是幾小時(shí)）公 布預(yù)計(jì)訂單的情況很常見。從線束制造工廠（通常開設(shè)在低成本國(guó)家）到最終的組裝工廠，制造和運(yùn)輸零件的時(shí)間往往較之更長(zhǎng)。這就要求線束供應(yīng)商在物流管道內(nèi)留有一定量的庫(kù)存，才能滿足相當(dāng)短的訂貨時(shí)間要求。

更多的線束級(jí)必須有更多的庫(kù)存做儲(chǔ)備，因?yàn)槟鸁o(wú)法預(yù)知組裝工廠的訂單內(nèi)容。物流管道必須更厚實(shí)。這就要求準(zhǔn)備面積更大的庫(kù)房，或者甚至是新建磚瓦房。最終的折衷方案可能是采用新的、也許更昂貴的物流途徑，例如采用空運(yùn)，放棄貨車運(yùn)輸或船運(yùn)。

定序

在總裝車間，生產(chǎn)線工人從相當(dāng)靠近工位的一個(gè)或多個(gè)料箱中拿取零件。如果線束級(jí)數(shù)量較少，一般可在工位旁給每個(gè)線束級(jí)放置一個(gè)料箱，以便工人從正確的料箱中拿取正確的零件。

如果線束級(jí)數(shù)量很多，地面可能沒(méi)有足夠的空間來(lái)存放所有的料箱供工人挑選，且出錯(cuò)幾率也會(huì)增加。

為解決這一問(wèn)題，零件依照特定的序列進(jìn)入生產(chǎn)線。也有其他的處理方法，但常見的是聘請(qǐng)第三方來(lái)管理總組裝廠附近的設(shè)施，使用來(lái)自線束供應(yīng)商的庫(kù)存。在組裝廠，工人會(huì)收到當(dāng)天需生產(chǎn)的車輛訂單，上面顯示每輛車要求使用哪些線束級(jí)和車輛生產(chǎn)順序等信息。隨后他們會(huì)從庫(kù)存中取出線束（見上述要點(diǎn)），依據(jù)車輛生產(chǎn)順序?qū)⑵浞湃肓舷鋬?nèi)。如此一來(lái)，生產(chǎn)線工人即可輕松按照正確的順序從料箱內(nèi)提取線束。

顯然，第三方承擔(dān)了上述相同的庫(kù)存成本，但對(duì)接 OEM的業(yè)務(wù)安排則通常不盡相同。OEM會(huì)希望遵照合同協(xié)議對(duì)這類成本執(zhí)行建模。這往往是一項(xiàng)重大的復(fù)雜性管理成本。

過(guò)時(shí)

過(guò)時(shí)是指生產(chǎn)出來(lái)的零件因設(shè)計(jì)變更而無(wú)法繼續(xù)使用。這種情況通常發(fā)生在生產(chǎn)年度結(jié)束時(shí)，商家推出了新的功能，要求配備新零件（或修訂版本）。有些時(shí)候，舊型號(hào)年份零件仍然可以使用。如果不能，則必須返工以達(dá)到可用程度，或?qū)⒃牧希ㄣ~、塑料等）回收利用。零件返工流程和廢料相關(guān)損失是一項(xiàng)重要成本，應(yīng)執(zhí)行建模并進(jìn)行核算。

當(dāng)零件號(hào)不多時(shí)，各線束級(jí)的預(yù)期年產(chǎn)量相對(duì)較高。例如，假設(shè)有四個(gè)線束級(jí)，年產(chǎn)量將為 100，000。假 設(shè)完全均勻分配，各線束級(jí)將生產(chǎn) 25，000 次。線束級(jí)數(shù)量增加，各線束級(jí)的產(chǎn)量即會(huì)相應(yīng)減少。應(yīng)用實(shí)際使用率（需提供某個(gè)給定車輛的百分比）時(shí)，有些線束級(jí)可能僅使用幾次，或根本用不上。

一般而言，線束制造商會(huì)設(shè)定最低起訂量。換言之， 他們不會(huì)只為建一個(gè)單位一個(gè)線束級(jí)而更換生產(chǎn)線。他們僅會(huì)為某個(gè)最低起訂量而投入生產(chǎn)，OEM則要求訂購(gòu)的產(chǎn)品達(dá)到一定量。假設(shè)最低起訂量是 32，因?yàn)檫@是標(biāo)準(zhǔn)容器的容量大小?，F(xiàn)在假設(shè)OEM全年僅使用其中一件。剩下的31件將視為過(guò)時(shí)并予以回收利用。線束供應(yīng)商通常會(huì)有一定的庫(kù)存，而這些庫(kù)存即將過(guò)時(shí)。

錯(cuò)誤

任何涉及人類互動(dòng)的流程勢(shì)必出現(xiàn)錯(cuò)誤。降低錯(cuò)誤幾率和嚴(yán)重程度的方法包括盡可能地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)的動(dòng)化，消除數(shù)據(jù)的重復(fù)錄入，優(yōu)化設(shè)計(jì)流程中的數(shù)據(jù)流等。然而，即使先進(jìn)的工具和方法也離不開人類互動(dòng)，也根本無(wú)法全盤捕獲人為的錯(cuò)誤。由此可見，錯(cuò)誤是生活的真相。

難以捕捉錯(cuò)誤的一個(gè)示例是，當(dāng)工程師發(fā)布他們?cè)O(shè)計(jì)的零件時(shí)，若是提供了不正確的選件或功能代碼，即會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。如果他們發(fā)布了某個(gè)線束級(jí)，并宣稱它支持某個(gè)選件，而實(shí)際卻并不支持，那么生產(chǎn)出來(lái)的汽車將由于線路缺失而無(wú)法正常使用。自動(dòng)化可消除這些數(shù)據(jù)的人工重錄和轉(zhuǎn)換，因而有助于解決這個(gè)問(wèn)題，但這種做法在OEM中并不多見。還有一種錯(cuò)誤也很難防范：如果工程師在布線或邏輯系統(tǒng)設(shè)計(jì)中錯(cuò)誤地定義了選件之間的關(guān)系。比方說(shuō)，客戶訂購(gòu)了選件A或選件B，就必須提供相應(yīng)的設(shè)備。如果將設(shè)備簡(jiǎn)單標(biāo)記為選件A，則該設(shè)備的線路將不會(huì)出現(xiàn)在訂購(gòu)了選件B 的車輛上，同樣的道理，這樣生產(chǎn)出來(lái)的汽車 將由于線路缺失而無(wú)法正常使用。要量化線束級(jí)數(shù)量對(duì)錯(cuò)誤數(shù)量和嚴(yán)重性的影響并非易事，因?yàn)樗暮饬恳罁?jù)是錯(cuò)誤發(fā)生幾率。

對(duì)復(fù)雜性管理成本建模

上一部分描述了企業(yè)會(huì)遇到的各種常見的復(fù)雜性管理成本?，F(xiàn)在的目標(biāo)是對(duì)這些成本正確建模，對(duì)它們進(jìn)行有意義的處理。要特別強(qiáng)調(diào)的是，這樣做的目的在于細(xì)致到位地捕獲和仿真這些成本，幫助人為和自動(dòng)化功能做出正確決定，達(dá)到理想設(shè)計(jì)。為此，首先必須應(yīng)用數(shù)學(xué)模型來(lái)描述成本特征。以下是必須考慮的幾個(gè)基本問(wèn)題。

1

懲罰或約束？

在大多數(shù)情況下，建議對(duì)復(fù)雜性解決方案影響下的懲罰執(zhí)行成本建模。例如，若是線束級(jí)數(shù)量增加，工程和開發(fā)成本也將相應(yīng)增加。在其他情況下，由于存在基于某種客觀現(xiàn)實(shí)或商業(yè)合同的約束因子，因而無(wú)法使用懲罰。例如，也許OEM 和定序設(shè)施存在某種合同關(guān)系，其中規(guī)定上限線束級(jí)數(shù)量是 20。這就是約束因子，必須妥善處理，這樣就不必考慮使用超過(guò)20個(gè)線束級(jí)的復(fù)雜性解決方案，無(wú)論該解決方案如何差強(qiáng)人意。

如果存在約束因子，就不必考慮復(fù)雜性解決方案。在自動(dòng)化復(fù)雜性優(yōu)化算法中，理想的設(shè)計(jì)是允許用戶輸入約束因子，然后設(shè)計(jì)算法來(lái)遵循它。如果沒(méi)有，那么很簡(jiǎn)單的變通方法是在約束點(diǎn)創(chuàng)建一個(gè)成本極高的步驟（稍后討論）。如此即可避免任何算法嘗試超過(guò)約束的復(fù)雜性解決方案。

懲罰更常見，也是更難以捕獲的成本。余下的基本問(wèn)題集中在這些懲罰成本上。

2

是什么會(huì)觸發(fā)懲罰？

懲罰為某些設(shè)計(jì)方面所影響。是線束級(jí)數(shù)量嗎？這是最常見的情況。這方面的示例包括生產(chǎn)成本、定序以及工程和開發(fā)成本?；蛘呤侨魏翁囟ň€束級(jí)數(shù)量觸發(fā)了懲罰？這對(duì)過(guò)時(shí)成本來(lái)說(shuō)是很常見的。隨著線束級(jí)數(shù)量變少，其中很大一部分在年底過(guò)時(shí)的可能性就更高了。

3

懲罰的對(duì)象是什么？

這其實(shí)更像是個(gè)會(huì)計(jì)問(wèn)題。設(shè)計(jì)的哪個(gè)對(duì)象或方面承擔(dān)了成本？一般而言，是線束本身或個(gè)別線束級(jí)。這通常與觸發(fā)懲罰的內(nèi)容密切相關(guān)。例如，如果觸發(fā)因素是小線束級(jí)，則線束級(jí)通常是懲罰的對(duì)象。

4

應(yīng)用的數(shù)學(xué)方法是什么？

一旦認(rèn)識(shí)了這些變量，接下來(lái)最重要的是要從數(shù)學(xué)原理上認(rèn)識(shí)成本。以下是經(jīng)常會(huì)用到的數(shù)學(xué)概念。

連續(xù) VS 階梯

變量和成本之間的關(guān)系可能是單個(gè)連續(xù)函數(shù)1，或者也可能存在不連續(xù)的部分，形成 “階梯” 2。這些階梯可能出現(xiàn)在關(guān)系臨界點(diǎn)的任何位置。例如，如果超過(guò)某個(gè)數(shù)量，庫(kù)存成本可能出現(xiàn)臨界點(diǎn)，因?yàn)樗枰~外的存儲(chǔ)設(shè)施。如果線束級(jí)的數(shù)量超過(guò)了閾值，將導(dǎo)致成本激增。對(duì)復(fù)雜性管理成本執(zhí)行建模時(shí)，始終要尋找這些預(yù)示性的臨界點(diǎn)，以建模為階梯。

比例調(diào)整

成本如何隨變量的變化而發(fā)生變化呢？它們之間是否存在直接的線性關(guān)系（例如：每個(gè)新線束級(jí)會(huì)造成總成本增加0.25美元）？它們之間是否存在指數(shù)關(guān)系（例如：每個(gè)新線束級(jí)會(huì)造成總成本翻倍）？成本隨變量變化而變化的方式表明需要哪種類型的數(shù)學(xué)函數(shù)3。

圖7.連續(xù)函數(shù) VS 階梯函數(shù)。

圖8.成本比例變化可以呈線性、指數(shù)、對(duì)數(shù)關(guān)系等

風(fēng)險(xiǎn)與概率

有些成本并不一定會(huì)發(fā)生，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)存在一定的幾率。錯(cuò)誤是常見示例之一。錯(cuò)誤并非不可能，只是難以精準(zhǔn)預(yù)測(cè)何時(shí)會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，也難以預(yù)測(cè)其后果的嚴(yán)重性。針對(duì)這類成本，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估類型計(jì)算是量化未來(lái)成本的理想方法，它將成本分?jǐn)偟饺杲ㄔ斓母鱾€(gè)單元。這與保險(xiǎn)的運(yùn)行機(jī)制相類似4。為創(chuàng)建的每個(gè)線束支付“保費(fèi)”，承保范圍是可能發(fā)生的少數(shù)代價(jià)高昂的錯(cuò)誤。最重要的是，“保費(fèi)” 必須對(duì)導(dǎo)致錯(cuò)誤概率增加的因子維持一定的敏感度。

一般而言，這個(gè)因子是指線束級(jí)數(shù)量。這里提供一種量化和捕捉這種成本的方法，了解它怎樣隨復(fù)雜性而變，進(jìn)而合理激勵(lì)優(yōu)化，將代價(jià)高昂的錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)控制在最低。

風(fēng)險(xiǎn)是事件概率和事件后果嚴(yán)重性的乘積5。對(duì)于線束制造，理想情況下，其后果和概率是依據(jù)它們?cè)谥圃爝^(guò)程中被捕獲的階段來(lái)劃分6。表1闡釋了上述要點(diǎn)。

表1.各階段相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。

每個(gè)階段均呈現(xiàn)漸進(jìn)式成本上升的后果7。表1 提供一則示例，說(shuō)明一家企業(yè)想分階段評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)。如果從每個(gè)階段的歷史數(shù)據(jù)中獲知了錯(cuò)誤的成本，將它輸入到相應(yīng)的單元格。如果沒(méi)有，那么估算一下在第一個(gè)階段（表1顯示為工程階段）犯錯(cuò)的成本，然后使用表2中提供的比例系數(shù)來(lái)估算其他階段的成本。如果無(wú)法獲得概率單元格的歷史數(shù)據(jù)，表3提供了一組數(shù)據(jù)可應(yīng)用于初步估算。

其目的在于執(zhí)行成本建模，了解線束級(jí)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的影響，一般來(lái)說(shuō)，增加線束級(jí)數(shù)量會(huì)產(chǎn)生更大的風(fēng)險(xiǎn)。

這就是為什么階段風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算應(yīng)包括 “線束級(jí)數(shù)量” 這個(gè)變量。階段風(fēng)險(xiǎn)是事件概率、失敗成本和線束級(jí)數(shù)量的乘積。

最后，該模型應(yīng)計(jì)算所有階段風(fēng)險(xiǎn)的總和（見圖 9）。上述步驟完成后，每個(gè)線束將由于潛在錯(cuò)誤而受到一定量的懲罰，而這個(gè)計(jì)算公式則會(huì)相應(yīng)基于線束級(jí)數(shù)量作上下調(diào)整。

圖9. 錯(cuò)誤總成本是各階段風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)成本的總和。

要特別強(qiáng)調(diào)的是，下方表2和表3 提供一些采樣值，企業(yè)在對(duì)企業(yè)績(jī)效開展實(shí)際研究之前，可以將這些采 樣值用作測(cè)試或起點(diǎn)。一旦捕獲到企業(yè)的具體值，則應(yīng)替換成實(shí)際值。

或者，企業(yè)可以決定，與其對(duì)線束征稅（懲罰），不如 直接用風(fēng)險(xiǎn)總和作為約束因子。換言之，任何導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)大于某個(gè)預(yù)定值的復(fù)雜性解決方案均不予接受，必須設(shè)法降低風(fēng)險(xiǎn)，直至將風(fēng)險(xiǎn)控制在規(guī)定的限度內(nèi)。

表2：將階段成本采樣值作為起點(diǎn)，直到研究確定特定企業(yè)的準(zhǔn)確數(shù)值。

表3：階段概率采樣值。

全面整合

任何復(fù)雜性管理成本都可能包含這幾個(gè)因素。它可能包括多個(gè)階梯，其中涉及不同的比例系數(shù)。它還可能包括一個(gè)存在合同義務(wù)的約束因子或不可接受的錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)。操作完畢后，單項(xiàng)成本將完成建模。但如前所述， 要真正優(yōu)化復(fù)雜性解決方案，所有這些成本必須完成充分建模。在這些復(fù)雜性管理成本全部完成建模之后，方可完全定義完整的成本模型。

圖10：?jiǎn)我粡?fù)雜性管理成本示例（包含之前討論的多個(gè)概念）。

圖11：人類是否有可能在計(jì)算理想的復(fù)雜性解決方案上超越機(jī)器？

實(shí)際應(yīng)用

迄今為止，有關(guān)這個(gè)話題的討論主要集中在創(chuàng)建理論模型來(lái)描述真實(shí)世界。設(shè)法創(chuàng)建比實(shí)際需求更精準(zhǔn)的模型，這很令人心動(dòng)。模型只要足夠好就能做出正確決策。模型是否要考慮第一班和第二班之間生產(chǎn)效率的細(xì)微差別實(shí)際上并不重要，除非它的影響力大到可以真正改變?nèi)藶榛蛩惴▋?yōu)化復(fù)雜性解決方案的方式。

此外要格外注意，很多這類成本實(shí)際上是由 OEM 和一級(jí)供應(yīng)商分?jǐn)偟?，而他們各自的成本模型可能存在差異。例如，兩者均受到過(guò)時(shí)成本的影響，但它們的處理方式則有所不同。OEM 的成本大多由合同中規(guī)定的最小起訂量或最小集裝箱規(guī)格決定。一級(jí)供應(yīng)商則可能需要依據(jù)工廠的最小批次運(yùn)行以及庫(kù)存管道對(duì)過(guò)時(shí)成本執(zhí)行建模。合同義務(wù)指明由誰(shuí)來(lái)承擔(dān)定序設(shè)施中過(guò)時(shí)庫(kù)存的成本。

如前所述，這里假定確定復(fù)雜性解決方案的人力或算法百分之百有效，并且總能夠得出高性價(jià)比的解決方案。但是，假定人力理解迄今所描述的模型并根據(jù)模型手動(dòng)推導(dǎo)出解決方案的做法比計(jì)算機(jī)算法更有效，這是否切合實(shí)際呢？如果這些模型不能夠用于做出好的決策并相當(dāng)迅速和可復(fù)制地得出理想解決方案，那么花時(shí)間對(duì)復(fù)雜性管理成本進(jìn)行精確建模幾乎沒(méi)什么價(jià)值可言。唯有計(jì)算機(jī)算法在測(cè)試如此龐大的解決方案空間時(shí)，能夠快速平衡所述變量，然后得出理想的解決方案。此外，唯有計(jì)算機(jī)可以幫助人們調(diào)整模型中的幾個(gè)變量（也許是仿真新的業(yè)務(wù)合同），迅速得出新的復(fù)雜性解決方案，一并提供完整的成本評(píng)估以充分了解個(gè)中影響。基于計(jì)算機(jī)的解決方案還可以減少不可避免的錯(cuò)誤，從而降低表1中的階段概率。

案例研究

圖12：案例研究的平臺(tái)級(jí)設(shè)計(jì)8，10

運(yùn)用真實(shí)世界軟件應(yīng)用上述概念有助于了解：a） 如何對(duì)復(fù)雜性管理成本執(zhí)行建模;b）如何運(yùn)用這些模型得出理想的復(fù)雜性解決方案;以及c）調(diào)整成本模型將如何影響優(yōu)化結(jié)果。此類軟件的確存在，且已實(shí)現(xiàn)商用。

本文將運(yùn)用西門子 PLM 軟件 Capital 套件來(lái)演示上述概念。本案例研究適用的功能包括：

1

對(duì)復(fù)雜性管理成本執(zhí)行建模并提供報(bào)告8

2

線束級(jí)管理，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性結(jié)果的自動(dòng)優(yōu)化9

3

適用于平臺(tái)布線設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)環(huán)境10

假設(shè)

本案例研究中將要使用的設(shè)計(jì)是與Capital 安裝一并提供的開箱即用的樣本數(shù)據(jù)。我們旨在用它來(lái)代表現(xiàn)代汽車，同時(shí)提供必要的基本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。本案例研究采用這組樣本數(shù)據(jù)，以此代表車輛布線設(shè)計(jì)。

本研究假設(shè)存在以下復(fù)雜性管理成本，必須執(zhí)行建模和核算的目標(biāo)對(duì)象是：

成本1 超過(guò)10級(jí)（大于或等于11）線束的解決方案中，每個(gè)線束級(jí)的成本為0.25。該成本涉及到各種設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和物流成本。

成本2 與定序設(shè)施簽訂的合同要求線束級(jí)少于 20（小于或等于19）。

建模

完整成本模型被捕獲為一個(gè)成本度量。各度量要素相應(yīng)捕獲各單項(xiàng)和復(fù)雜性管理成本。依據(jù)本用例描述，單項(xiàng)復(fù)雜性管理成本對(duì)上述問(wèn)題都給出了相應(yīng)的解答。

成本1

是懲罰還是約束？

這是懲罰。

是什么會(huì)觸發(fā)懲罰？

線束級(jí)數(shù)量。

懲罰的對(duì)象是什么？

線束。

應(yīng)用的數(shù)學(xué)方法是什么？

1到10級(jí)為0，在11級(jí)有一個(gè)階梯。

對(duì)于11級(jí)及以上來(lái)說(shuō)，線性比例為0.25。

成本2

是懲罰還是約束？

這是對(duì)20級(jí)的約束（要求小于或等于19）。其他問(wèn)題不相關(guān)。將這一切整合起來(lái)，得出的模型看上去像圖13。

圖13：本案例研究的復(fù)雜性管理成本理論模型。

圖14：完整成本模型涵蓋在 Capital 中完成建模的復(fù)雜性管理成本。8

如圖14所示，完整成本模型包括單件成本，例如電線、接頭和連接器成本，外加之前描述的復(fù)雜性管理成本。

成本1將創(chuàng)建單一定義的度量元素以執(zhí)行建模，該元素對(duì)線束施加了懲罰（問(wèn)題d）。該元素的條件旨在測(cè)試解決方案中線束數(shù)量（問(wèn)題b）是否超過(guò)了10。如果超過(guò)了10，則將應(yīng)用計(jì)算。在這種情況下，計(jì)算時(shí)從線束數(shù)量中減去10（因?yàn)樵撃Ｐ椭粦土P超過(guò)10的線束級(jí)），然后乘以0.25系數(shù)。

成本2，即約束因子，也可以作為自有的復(fù)雜性管理成本來(lái)捕獲。為此，要?jiǎng)?chuàng)建單一定義的度量元素。它將應(yīng)用在線束上并設(shè)定條件，僅當(dāng)線束數(shù)量大于或等于20時(shí)才觸發(fā)。然 后，應(yīng)用一個(gè)超大 值以避免優(yōu)化算法超過(guò)20。此處顯示僅作示例之用，但這對(duì) Capital 軟件而言并非必要步驟，它允許用戶直接定義約束因子。

自動(dòng)優(yōu)化

接下來(lái)，運(yùn)用軟件自動(dòng)化來(lái)優(yōu)化復(fù)雜性解決方案。成本2的約束因子為20，在定義搭送對(duì)話框時(shí)輸入19作為上限，如圖15所示。這樣等于告訴算法不要考慮超過(guò)此限值的解決方案。隨后，優(yōu)化算法依據(jù)全部輸入項(xiàng)找出理想解決方案，然后根據(jù)完整成本模型返回總成本，其中涵蓋所有的單件和管理成本。

圖15：此上限在 Capital 工具套件中用作約束因子，這樣就沒(méi)必要對(duì)成本2執(zhí)行建模.8，10

直觀顯示完整的成本模型

依據(jù)給定的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和完整成本模型，優(yōu)化算法始終能夠返回單一的理想解決方案。如果希望直觀顯示既 定設(shè)計(jì)的最終完整成本模型，可通過(guò)多項(xiàng)優(yōu)化來(lái)實(shí)現(xiàn)。輸入漸進(jìn)式變小的上限，重新計(jì)算優(yōu)化結(jié)果，這樣即可一步步完成完整成本模型。提取每次優(yōu)化后生成的成本結(jié)果并置于電子表格程序中，即可輕松構(gòu)建復(fù)雜性成本模型的圖形視圖，如下方所示。

圖16：理論型完整成本模型對(duì)比 Capital 建模結(jié)果。

圖16顯示理論型完整成本模型對(duì)比Capital套件模型和自動(dòng)化獲得的成本模型。這其中包括示例平臺(tái)設(shè)計(jì)的所有線束和布線內(nèi)容的單件成本，外加依據(jù)案例研究建模的復(fù)雜性管理成本。

觀察變化影響

正如本文所倡導(dǎo)的主張，引入強(qiáng)大建模技術(shù)的一大關(guān)鍵價(jià)值在于，業(yè)務(wù)環(huán)境變化可以通過(guò)簡(jiǎn)單修改模型輕松捕獲。使用同一則案例研究，假定勞動(dòng)率變化導(dǎo)致成本1的比例系數(shù)0.25調(diào)整為 0.3。模型修改起來(lái)很容易。

接下來(lái)，再次使用自動(dòng)優(yōu)化來(lái)確定新的理想解決方案。圖18顯示兩條曲線的對(duì)比。請(qǐng)注意，更新后的成本模型生成了另一條曲線（橙色）。曲線形狀略有不同， 總體成本更高昂，甚至連理想解決方案的線束級(jí)數(shù)量也不一樣（18VS17）。

圖17：調(diào)整模型以反映新的業(yè)務(wù)現(xiàn)狀8。

圖18：原始成本模型與更新模型的對(duì)比。

通過(guò)這種方式，可以快速分析、了解和核算企業(yè)業(yè)務(wù)和運(yùn)營(yíng)參數(shù)的變化對(duì)線束成本產(chǎn)生何種影響。從上述示例可以看出改變某個(gè)變量后，當(dāng)前的復(fù)雜性解決方案已不再是理想方案。憑借這類數(shù)據(jù)，企業(yè)可以決定是否希望更改為新的理想設(shè)計(jì)。如果他們選擇不變更，至少可以了解當(dāng)前狀態(tài)與理想狀態(tài)的差距有多大。

結(jié)語(yǔ)

量化線束變化中與復(fù)雜性相關(guān)的成本，以便對(duì)其執(zhí)行建模，允許自動(dòng)化算法優(yōu)化這些成本。鑒于每家企業(yè)本身具有一定的獨(dú)特性，本文的基礎(chǔ)知識(shí)和方法連同示例可以幫助讀者評(píng)估自家業(yè)務(wù)，開始審度由線束變型復(fù)雜性相關(guān)成本造成的業(yè)務(wù)影響。

此舉也許沒(méi)有很多人最初想象的那么艱巨，生成的模型只要足夠好就能做出正確決策。此外，強(qiáng)烈建議采用自動(dòng)化，畢竟人類無(wú)法做到像計(jì)算機(jī)那樣可以反復(fù)得出理想解決方案。

最后一點(diǎn)，本文展示的一則案例研究正是采用了這類算法，旨在說(shuō)明如何對(duì)這些成本執(zhí)行建模、如何基于模型優(yōu)化復(fù)雜性解決方案，以及解決方案和總體成本如何隨模型變量的變化而變化。

建議企業(yè)認(rèn)真考慮本文的捕獲和仿真復(fù)雜性管理成本的方法，采用自動(dòng)優(yōu)化解決方案，充分了解自身的各 類成本并相應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。