有這么一篇論文,當我們開始研究供應鏈管理歷史的時候,它被公認為運營管理和庫存理論的開山之作。而這篇論文卻在其發表后的長達75年里幾乎被學術界遺忘。其作者的身份和論文的真正起源一度變得模糊不清,功勞甚至被錯誤地歸于他人。這篇論文就是福特·W·哈里斯(Ford W. Harris)于1913年發表的開創性論文《一次制造多少零件》(How Many Parts to Make at Once)。
這個論文名字可能還是陌生,其提出的經濟訂單量(EOQ)模型是最早將數學分析應用于工廠運營管理決策的案例。它所建立的在“訂購成本”與“持有成本”之間尋求平衡的基本思想,被譽為一種“古典優雅的建模成就”
哈里斯的論文發表于第二次工業革命的鼎盛時期,這是一個以大規模制造、標準化和機械化為標志的時代。在這一時期,工業實驗室開始興起,系統化的生產方法逐漸成型。與此同時,亨利·福特(Henry Ford)正在完善他的流水線(1908-1913年)。
哈里斯的一生堪稱非凡。他是一位工程師、發明家、作家,后來還成為了一名成功的專利律師,但他職業生涯的輝煌成就,是在沒有接受過高中以上正規教育的情況下取得的。他是一位真正意義上“自學成才”的典范。
在1913年,35歲的哈里斯正處在一個職業生涯的十字路口。他需要“重塑自己的職業生涯”,但手中缺乏正式的學歷證書來證明自己的能力。他沒有將論文投給學術期刊,而是在一本面向實踐者的雜志《工廠:管理雜志》(Factory, The Magazine of Management)上發表了這篇文章。該雜志擁有10,000名制造業經理的讀者群,他們更關心立竿見影的效果,而非卓越的思想。所以導致這篇文章長達75年的時間里,EOQ公式的“起源”一直模糊不清,功勞常常被錯誤地歸于他人。
該論文最終于1988年被唐納德·埃倫科特(Donald Erlenkotter)“重新發現”,他在1989年和1990年發表了一系列文章,最終確定哈里斯為EOQ模型的創始人。埃倫科特的工作是一項歷史偵探工作,他追溯了這種混淆的演變過程,并勾勒了哈里斯非凡的一生。1990年,《運籌學》(
論文的目標:哈里斯明確指出,他的目標是解決尋找“最經濟制造數量”這一普遍性問題。他將自己的公式定位為輔助和檢驗管理者判斷的強大工具,而非取而代之。
該模型的“古典優雅”之處在于其清晰地識別出兩種對立成本之間的根本性權衡
設置成本 (Set-up Cost, S):該成本隨著批量增大而單位成本遞減,不僅包括機器的準備成本,還包括經常被忽視的、在辦公室和工廠處理訂單的行政管理費用。哈里斯指出,車間工頭敏銳地意識到這一成本,因此本能地傾向于大批量生產
庫存利息與折舊 (Interest and Depreciation on Stock, I):該成本隨著批量增大而增加,代表了庫存占用的資本及其折舊。哈里斯假設年庫存持有成本為10%,但也提出在許多情況下20%可能更為公允。這是制衡大批量生產的力量。
哈里斯的數學模型通過構建一個包含反向變化的兩種核心成本(設置成本和持有成本)的函數,然后利用微積分找到了該函數的最小值點,從而給出了一個簡潔、深刻且實用的平方根公式,完美地解決了“一次生產多少最經濟”這個核心問題。這部分內容不僅是模型的基石,也體現了百年前將數學思維應用于管理問題的開創性嘗試。
目標:找到一個最優的生產批量(Lot Size),我們稱之為X,使得生產和持有一件產品的單位總成本Y達到最低。
哈里斯定義的變量
M:月度需求量(Movement)。這是工廠每個月需要用掉多少個這種零件。
C:單位成本(Unit Cost)。這是指在不考慮訂單準備的情況下,制造一個零件本身的直接成本(材料、人工等)。
S:設置成本(Set-up Cost)。這是每次為了生產一批零件而需要支付的固定準備費用,比如調整機器、準備工具、處理訂單文件的管理開銷等。無論這批生產10個還是1000個,這個成本S都是一樣的。
I:庫存持有成本率(Interest and Depreciation)。這是資金被庫存占壓而產生的成本,可以理解為利息。哈里斯假設這個年費率為10%。
X:經濟批量(Economic Lot Size)。這是我們要求解的未知數,即一次生產多少個零件最劃算。
跳過所有中間驗算的過程,最終的平方根公式。經過微積分的運算,能夠使單位總成本Y最小化的經濟批量X的值為
哈里斯利用圖表直觀地展示了成本的權衡關系,呈現了U型的總成本曲線,其最低點在設置成本和持有成本曲線的交點處。
論壇提供了兩個詳盡的案例:一個低成本、高批量的銅連接器和一個高成本、低批量的螺柱
總成本曲線的“平坦性”:哈里斯提出的洞見是,總成本曲線在最優點附近相對平坦。在他的第一個例子中,他指出當最優批量約為2,200時,將批量從1,000變動到5,000,所產生的成本懲罰微不足道。EOQ模型的這種“穩健性”是其至今仍具有持久實踐吸引力的關鍵原因。
誤差的不對稱性:銅連接器的案例揭示了另一個重要洞見:訂購過少的成本懲罰遠大于訂購過多的成本懲罰
盡管EOQ模型建立在一系列嚴格的假設之上(如需求恒定、成本不變等),這些假設在今天動蕩的市場環境中很少能完全滿足,但它的行業地位并未因此動搖
思想的深刻性:EOQ模型清晰地揭示了庫存管理中最核心的經濟權衡,這個基本矛盾至今仍然存在。它為管理者提供了一個思考庫存問題的基本框架。
作為擴展的基石:正是因為有了EOQ這個基礎模型,后來的研究者們才得以在其上構建出更復雜的模型,以應對現實世界中的各種變化,如數量折扣、允許缺貨、生產與消耗同步(EPQ模型)等
實際應用的穩健性:哈里斯在原文中就敏銳地指出,總成本曲線在最優點附近是相對平坦的。這意味著即使成本和需求的估算存在一定偏差,使用EOQ公式得出的結果通常也與最優解相差不遠,這使得它在數據不完美的現實世界中依然非常實用。
綜上所述,哈里斯1913年的論文不僅是一項技術性的貢獻,更是一個時代的標志。它開啟了用數學模型解決商業問題的先河,奠定了現代庫存管理理論的基礎,并且至今仍是該領域教學、研究和實踐中不可或缺的核心組成部分。它的行業地位,堪比物理學中的牛頓定律,雖然有更現代、更復雜的理論出現,但其基礎性和思想啟發性是永恒的。






