Simulation of inventory investment and delivery reliability : Comparison of configure-to-order and make-to-order

Abstract

This thesis studied the differences between a configure-to-order (CTO) and a make-to-order (MTO) approach to order fulfillment. The aim of the study was to identify and compare the different processes’ characteristics in terms of the investment in inventories and delivery reliability. The goal was to investigate what impact demand uncertainty, capacity level and supply lead time have on the processes’ inventory investment and delivery reliability. The product studied in this process is an automated material-handling solution produced by the case company. The product utilizes a modular product structure which enables customizing the solution to different customer needs. The manufacturing process currently in use is the CTO approach. It was deemed valuable to study another possible approach to identify and evaluate the advantages and disadvantages of both approaches. The study was conducted by creating a simulation model which modelled two processes. The first mimicked the current CTO process in use at the case company and the second how the process would operate if the company utilized an MTO approach. The simulation was run in multiple scenarios which differed from each other by demand, capacity level and component supply lead times. The results of the scenarios were then analyzed to discern answers to the research questions. The results of the study show that the inventory investment needed in CTO is many times more than in an MTO environment. This is because more buffer inventories are kept in the CTO process both at component and at the module level. However, the delivery reliability was found to be better in the CTO process. The positioning of the order penetration point in the CTO process enables a more flexible production schedule and the increased buffering means that deliveries can be fulfilled quicker. This makes the CTO process less reliant on capacity buffers and more robust against demand fluctuation. The most important factor when determining the inventory investment needed was clearly the supply lead time. Delivery reliability was mostly dictated by the capacity level, but it was noted that increasing the capacity level over a certain threshold quickly starts to provide diminishing benefits to delivery performance.

Tämä tutkimus tutki tilauksesta valmistavan (make-to-order, MTO) ja tilauksesta konfiguroivan (configure-to-order, CTO) toimitusprosessin eroja. Työssä tunnistettiin ja vertailtiin näiden prosessien eroja varastoihin sitoutuneessa pääomassa ja toimitusvarmuudessa. Toinen tavoite oli tutkia, miten kysynnän epävarmuus, kapasiteettipuskuri ja komponenttien toimitusaikojen muutokset vaikuttavat näihin kahteen prosessiin. Tuote, jota tutkimuksessa tutkittiin, on automaattinen materiaalinhallintajärjestelmä, joka voidaan konfiguroida erilaisiin asiakastarpeisiin sen modulaarisen tuoterakenteen avulla. Tällä hetkellä tuotetta valmistetaan CTO-periaatteella siten, että moduuleja valmistetaan varastoon. Kun toimituspäivä lähestyy, moduulivarastosta keräillään tarvittavat moduulit lähetyksiin, mikä laukaisee täydentävien moduulien kokoamisen. Kohdeyrityksessä todettiin, että olisi mielenkiintoista tutkia vaihtoehtoisen prosessin toimintaa ja verrata sitä nyt käytössä olevaan prosessiin. Tutkimus toteutettiin luomalla simulaatiomalli, joka jäljitteli kahta tutkittavaa prosessia. CTO-prosessi mallinnettiin vastaamaan nykyistä prosessia ja MTO-prosessilla yritettiin imitoida sitä, miten yrityksen prosessit toimisivat, jos ne toteutettaisiin MTO-periaatteiden mukaisesti. Simulaatiomallilla luotiin useita eri skenaarioita, jotka erosivat toisistaan kysyntätasojen, komponenttien toimitusaikojen, sekä kapasiteettipuskurien osalta. Skenaarioiden tuloksista pyrittiin analysoimaan vastauksia tutkimuskysymyksiin. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että CTO-prosessin vaatima varastopääoma on moninkertainen MTO-prosessiin verrattuna. Tämä johtuu isommista varmuusvarastoista sekä komponentti- että moduulitasolla. CTO-prosessin toimitusvarmuuden todettiin kuitenkin olevan huomattavasti parempi simulaatiossa käytetyillä muuttujilla. Sijoittamalla tilauksen kohdentamispiste lähemmäs toimitusta, voidaan osa tuotantoprosessin vaiheista tehdä ennusteperusteisesti, mikä mahdollis-taa joustavamman tuotantoaikataulun. Lisäksi puskurivarastot prosessin eri vaiheissa nopeuttavat toimituksia. MTO-prosessin todettiin olevan riippuvaisempi kapasiteettipuskureista ja heikompi vastaamaan kysynnän epävarmuuteen. Isoin vaikutus varastoon sitoutuneeseen pääomaan oli komponenttien toimitusajoilla. Toimitusvarmuuteen eniten vaikutti kapasiteettipuskurit. Toimitusvarmuuden tuloksista huomattiin kuitenkin, että tietyn raja-arvon jälkeen kapasiteettipuskurin lisäämisen luomat hyödyt vähentyvät merkittävästi.