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영어

This paper considers a manufacturer with a two-station make-to-stock (MTS) and make-to-order (MTO) serial production system. The MTS facility processes a single type of raw material and provides these materials for the MTO facility. The facility in the second stage produces end items using the material from the order of firms. The materials processed by the MTS facility are either stocked for production in the second stage or consumed to satisfy exogenous demand from the material market. Revenues are generated in each stage by satisfying the material demands and the end item demands, respectively. The manufacturer can either accept or reject some of the exogenous material demands according to the status of the system and the rejected exogenous material demands incur no penalty. The orders of firms can be rejected with penalty. Holding costs are incurred for the materials and the end items in inventory at each stage. Demand processes and production times of the component and the end item are stochastic. The set of decision epochs in our model corresponds to the epochs of customer order and material demand arrivals, MTO production completion, and material process completion. At each decision epoch, the manufacturer determines whether or not to process materials. An the epochs corresponding to a customer order arrival or a material demand arrival, a decision must be made whether to accept or reject it. This paper studies a joint order admission, demand control, and material process rate control policy which maximizes the manufacturer’s profit. Using the Markov decision process model, we investigate the structural properties of the optimal policy using a numerical example. The numerical investigation indicates that the optimal policy can be defined by the monotone stitching curves. Specifically, the optimal policy will accept more customer orders as material inventory increases and accepts fewer material demands as the number of outstanding customer orders increases. Furthermore, it is more profitable to increase the material production rate as the number of outstanding customer orders increases. We also examine the impact of the material process rate control option on the manufacturer’s profit. The study confirms that the material processing policy with a controllable production rate has a great percentage improvement in the average profit over the one with a fixed production rate. The study also show that the performance improvement due to using the controllable production rate rather than the fixed one is more prominent for the cases with a lower MTO customer arrival rate, a lower unit MTO sales revenue, a lower MTO production rate, a lower unit material sales revenue or a lower material holding cost. It is also observed that the impact of the material demand rate on the performance difference between the policies with a controllable production rate and a fixed one can vary depending on the value of other parameters.

한국어

본 논문은 계획생산 시설과 주문생산 시설로 이루어진 두 단계 생산 시스템을 보유하고 있는 제조 기업을 대상으로 하고 있다. 계획생산 시설은 원자재를 가공 처리하여 가공된 원자재를 주문생산 시설로 공급한다. 주문생산시설은 기업들로부터 주문을 받아 가공 원자재를 사용하여 제품을 생산한다. 계획생산시설이 가공한 원자재는 주문제품 생산을 위해 재고로 유지되거나 원자재 시장의 외부 수요를 충족시키기 위해 사용되기도 한다. 제조 기업의 매출은 두 가지 형태로 발생하게 되는데, 첫 번째 형태의 매출은 완제품 판매를 통해서 발생하며, 두 번째 형태의 매출은 가공 원자재를 판매함으로써 발생하게 된다. 제조 기업은 생산 시스템의 상태에 따라 가공 원자재 수요를 수용하거나 수용을 거부할 수 있다. 가공 원자재 수요가 수용 거부될 경우 본 논문에서는 여기에 따른 비용을 고려하지 않는다. 가공 원자재를 재고로 유지할 때 재고유지비용이 발생하며, 완제품 생산 주문 처리가 지연되는 경우에도 지연주문비용이 발생한다. 수요 발생 프로세스와 생산 프로세스는 모두 확률 분포를 따르게 된다. 본 논문에서 의사 결정 시점은 완제품 고객 주문 발생 시점, 가공 원자재 수요 발생 시점, 주문생산 종료 시점, 원자재 가공 종료 시점 등으로 구성된다. 각각의 의사결정 시점에서 제조 기업은 원자재 가공 처리 여부를 결정하고, 가공 처리 의사 결정을 내린 경우에는 가공 처리 속도를 결정해야 한다. 완제품 고객 주문 발생 시점과 가공 원자재 수요 발생 시점에서는 이들 수요의 수용 여부를 결정해야 한다. 본 논문에서는 제조 기업의 수익을 최대화하는 고객주문 통제, 가공원자재 외부수요 통제, 그리고 원자재 가공 속도 통제 전략을 분석한다. 본 논문은 마코프 의사 결정 모형을 수립하고 수치 예제를 통해 최적 정책의 구조적 특성과 원자재 가공 속도 통제 옵션이 기업 수익에 미치는 영향을 분석한 결과를 제시한다. 수치 분석 결과는 고객주문 통제, 가공원자재 수요 통제, 그리고 원자재 가공 속도 통제 전략의 구조가 전환 곡선들로 정의될 수 있음을 보여 준다. 특히, 최적 정책은 가공 원자재 재고 수준이 높아짐에 따라 더 많은 고객 주문을 수용하고, 지연고객 주문 건수가 증가함에 따라 가공 원자재 수요에 대한 수용 통제를 강화시켜야 함을 보여주고 있다. 또한, 지연고객 주문 건수가 증가함에 따라 가공 원자재 처리 속도를 증가시켜함도 알 수 있다. 본 논문은 모수 값들에 대한 민감도 분석을 통해 원자재 가공 속도 통제 옵션이 기업 수익에 미치는 한계 영향을 분석하였다. 수치 실험 결과는 원자재 가공 속도를 탄력적으로 운영함으로써 원자재 가공 속도를 고정해서 운영할 때보다 기업의 수익을 제고시킬 수 있음을 보여 주고 있다. 특히, 수치 실험 결과는 고객주문 수요가 낮을 때, 완제품 판매 단가가 낮을 때, 완제품 생산 속도가 낮을 때, 가공 원자재 판매 단가가 낮을 때, 또는 가공 원자재 재고유지비용이 낮을 때 수익성 재고 효과는 더 커질 수 있음을 보여주고 있다. 한편, 탄력적인 생산 속도 운영과 고정적인 생산 속도 운영 간 수행도의 차이에 원자재 수요의 크기가 미치는 영향은 모수 값 설정에 따라 달라질 수 있음을 확인할 수 있다.