供應(yīng)鏈可靠性管理研究綜述與展望

1、企業(yè)管理與信息化 陳 成 薛恒新 供應(yīng)鏈可靠性管理研究綜述與展望1供應(yīng)鏈可靠性管理研究綜述與展望陳 成,薛恒新(南京理工大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院,江蘇南京 210094)摘要:為避免因發(fā)生供應(yīng)鏈中斷事件而帶來的嚴(yán)重后果,從可靠性設(shè)計、可靠性評估以及可靠性分析這3個方面,對供應(yīng)鏈可靠性管理這一領(lǐng)域的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了總結(jié),重點評述了各種可靠性設(shè)計途徑、評估模型與分析方法在供應(yīng)鏈中的適用條件、相互關(guān)系以及優(yōu)缺點。最后指出了目前面臨的主要問題,并對未來的研究作出了展望。關(guān)鍵詞:供應(yīng)鏈管理;可靠性;評估模型;分析方法中圖分類號:F270 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-1616(2011)19-0001

2、-07 未來的競爭不再是企業(yè)與企業(yè)之間的競爭,而是供應(yīng)鏈之間的競爭。許多企業(yè)廣泛實施全球化的采購模式、JIT生產(chǎn)方式以及精益與敏捷供應(yīng)鏈的管理理念,使得供應(yīng)鏈的運作效率日益提高,但也減弱了企業(yè)抵抗各類干擾事件與風(fēng)險影響的能力。供應(yīng)鏈上任何節(jié)點發(fā)生影響正常供應(yīng)的事件,往往會迅速影響到與之相連接的上下游企業(yè),進而沿著網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接影響到網(wǎng)絡(luò)上的所有企業(yè)。最終,失效事件對整個供應(yīng)鏈的正常運作產(chǎn)生嚴(yán)重影響,甚至引起供應(yīng)鏈中斷,急劇升高供應(yīng)鏈成本,降低客戶服務(wù)水平。Philips大火和通用公司罷工事件等一系列慘痛的教訓(xùn),迫使企業(yè)經(jīng)營者和學(xué)者重新審視當(dāng)前的供應(yīng)鏈,研究如何使供應(yīng)鏈的運作更加安全可靠,減少失效事件

3、的發(fā)生1-2方面進行研究。1 供應(yīng)鏈可靠性設(shè)計研究現(xiàn)狀可靠性設(shè)計是事前考慮可靠性的一種設(shè)計方法,是一項最為中心的可靠性工作,具有戰(zhàn)略意義。雖然可靠性設(shè)計只是可靠性工程中的一個環(huán)節(jié),但卻是保證系統(tǒng)可靠性最重要的環(huán)節(jié),它為系統(tǒng)的可靠性水平奠定了基礎(chǔ)。目前,國內(nèi)外學(xué)者主要通過以下幾種途徑,對供應(yīng)鏈可靠性設(shè)計進行了研究。1.1 系統(tǒng)可靠性分配系統(tǒng)可靠性分配,即根據(jù)系統(tǒng)與組成元件之間的功能關(guān)系,將系統(tǒng)可靠性指標(biāo)在元件之間進行合理地分配,也就是按系統(tǒng) 子系統(tǒng) 元件,逐一地落實可靠性指標(biāo)。在分配系統(tǒng)可靠性指標(biāo)時,系統(tǒng)各個組成部分之間需要保持適當(dāng)?shù)钠胶?以達到投入有限資金,最大限度地增加系統(tǒng)可靠性的目的。文獻

4、6以交易可靠性為目標(biāo),提出了一個公平價格機制,并應(yīng)用Shapley值法解決了可靠性分配問題。Shapley值法體現(xiàn)了按照貢獻大小分配的原則,避免了平均分配帶來的弊端,能夠調(diào)動供應(yīng)鏈中各成員企業(yè)的積極性。同樣,在改進供應(yīng)鏈可靠性,或者重新設(shè)定可靠性設(shè)計指標(biāo)時,也存在如何將系統(tǒng)可靠度分配給各成員企業(yè)的問題。在進行可靠性分配時,常常會受到一些條件的制約,如成本、時間等,從而構(gòu)成了可靠性優(yōu)化分配問題,即在滿足約束條件的情況下,如何通過可靠性的合理分配,達到甚至超過預(yù)定的可靠性指標(biāo)。Thomas于2002年基于可靠性工程理論,將供應(yīng)鏈可靠性定義為:供應(yīng)鏈系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi),完成規(guī)定任務(wù)的能

5、力3。供應(yīng)鏈可靠性管理,是為了確定和滿足供應(yīng)鏈系統(tǒng)的目標(biāo)可靠性要求,所進行的一系列組織、計劃、規(guī)劃、控制、協(xié)調(diào)、監(jiān)督、決策等活動和功能的管理4-5。它是將可靠性工程學(xué)的一般原理和方法與供應(yīng)鏈管理問題相結(jié)合,所形成的一門針對供應(yīng)鏈可靠性為研究對象的應(yīng)用性學(xué)科。供應(yīng)鏈的可靠性不僅取決于供應(yīng)鏈的初始設(shè)計,而且還受到生產(chǎn)運作條件、外界情況、管理水平等因素的影響。目前,國內(nèi)外學(xué)者主要從供應(yīng)鏈可靠性設(shè)計(事前)、供應(yīng)鏈可靠性評估(事中)、供應(yīng)鏈可靠性分析(事后)這3個收稿日期:2011-05-06基金項目:國家自然基金資助項目(70772036)作者簡介:陳 成(1978-),男,江蘇揚州人,南京理工大學(xué)

6、博士研究生,主要從事供應(yīng)鏈可靠性的研究工作。22011年10月 中國制造業(yè)信息化 第40卷 第19期傳統(tǒng)的單元重要度分析都是純粹從可靠性角度出發(fā),沒有考慮到經(jīng)濟條件。因此,需要綜合考慮系統(tǒng)成本,以及由系統(tǒng)故障所造成的經(jīng)濟損失這兩方面因素,建立考慮經(jīng)濟性的新型單元重要度度量模型。在現(xiàn)實情況中,成員企業(yè)可靠度常常不是固定值,而是與投入成本相關(guān)。如果成員企業(yè)可靠性與成本費用成函數(shù)關(guān)系,首先推導(dǎo)成員企業(yè)可靠性和成本之間的擬合函數(shù),然后利用懲罰函數(shù)法把成本約束問題轉(zhuǎn)化為無約束優(yōu)化問題,基于Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造和最優(yōu)可靠性分配相對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化計算的能量函數(shù),建立起系統(tǒng)可靠性優(yōu)化分配的數(shù)學(xué)模型7。1

7、.4 系統(tǒng)可靠性冗余設(shè)計在對供應(yīng)鏈系統(tǒng)可靠性要求較高時,除了盡可能選取可靠度高的成員企業(yè),還可以通過冗余設(shè)計增加系統(tǒng)可靠性。所謂冗余設(shè)計,是指當(dāng)一個功能單元的可靠性不能滿足系統(tǒng)任務(wù)的要求時,采用2個或2個以上的單元并行工作,只要其中有1個單元能夠正常工作,系統(tǒng)就不至于失效。只有當(dāng)同一環(huán)節(jié)上所有的功能單元都發(fā)生故障,系統(tǒng)才會失效。文獻20研究了核心企業(yè)如何與備用供應(yīng)商訂立合同,提高供應(yīng)鏈可靠性。文獻21研究了網(wǎng)絡(luò)連通性、運輸時間和物流能力對物流網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響,認為提高物流能力的冗余程度能夠有效提高物流系統(tǒng)的可靠性,但他們的研究主要針對軍事物流在戰(zhàn)爭環(huán)境下的可靠性,沒有考慮成本因素。雖然冗余數(shù)量

8、越多系統(tǒng)可靠性越有保障,但系統(tǒng)成本也會隨之增加。由于總成本約束的存在,不能隨意增加冗余企業(yè)數(shù)量,因此需要結(jié)合成員重要度分析,針對供應(yīng)鏈可靠性的薄弱環(huán)節(jié),進行供應(yīng)鏈冗余優(yōu)化設(shè)計,以最有效的方式提高系統(tǒng)整體可靠性。1.2 成員企業(yè)優(yōu)選通過選取可靠性高的成員企業(yè),可以提升供應(yīng)鏈的整體可靠性8-9。文獻10針對風(fēng)險不確定情況,在總成本和系統(tǒng)可靠性約束條件下,對供應(yīng)商的選取問題進行了研究。文獻11針對供應(yīng)鏈這類串并聯(lián)系統(tǒng)中成員企業(yè)選取難度較大的問題,提出一種結(jié)合傳統(tǒng)螞蟻算法和Tabu搜索的混合式算法。用以解決在系統(tǒng)總成本約束條件下,成員企業(yè)可靠性與成本固定的前提下,如何通過成員企業(yè)選取實現(xiàn)系統(tǒng)可靠性的全

9、局最優(yōu)化。實際情況中,成員企業(yè)可靠度取值范圍可能是離散集合或者是連續(xù)區(qū)間。如果成員企業(yè)可靠度和相應(yīng)成本都限定在給定的離散集合中,應(yīng)用文獻12的方法,可以實現(xiàn)最佳成員企業(yè)的選取。進一步在得到成員企業(yè)失效率歷史統(tǒng)計信息的前提下,可以通過威布爾分布擬合得到成員企業(yè)可靠度的數(shù)學(xué)模型13。在掌握成員企業(yè)故障率和修復(fù)率大致分布的前提下,利用可信度理論的梯形、三角形等模糊變量描述成員企業(yè)故障率和修復(fù)率夠更準(zhǔn)確地實現(xiàn)成員企業(yè)優(yōu)選。14,能1.5 基于可靠性與經(jīng)濟性的系統(tǒng)平衡設(shè)計面對日益增多的干擾事件與風(fēng)險環(huán)境,企業(yè)迫切地需要提高供應(yīng)鏈的系統(tǒng)可靠性,同時又不能過多地犧牲供應(yīng)鏈的日常運營成本,達到可靠性和經(jīng)濟性之

10、間的最佳平衡。解決途徑主要有以下2種:a.在投資一定的條件下,使得系統(tǒng)可靠性最高。文獻22針對傳統(tǒng)選址模型片面追求物流成本最小化,忽視物流服務(wù)水平的情況,將可靠性作為物流服務(wù)水平的一種測度,提出了配送中心系統(tǒng)可靠度的計算方法,建立了以物流成本最小化和物流服務(wù)可靠度最大化的配送中心選址多目標(biāo)優(yōu)化模型,并運用貪婪取走啟發(fā)式算法對轉(zhuǎn)化后的模型進行求解。文獻23進一步考慮多產(chǎn)品的可靠供應(yīng)鏈系統(tǒng)設(shè)計模型,假設(shè)多個失效情景同時發(fā)生在連接弧上,尋找失效情景發(fā)生后能支持多產(chǎn)品順利流通的最小成本的連接弧,并給出了基于Berder分解的求解方法。1.3 系統(tǒng)可靠性薄弱環(huán)節(jié)辨識在供應(yīng)鏈中斷前,通過對系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)的識

11、別,并有針對性地進行魯棒性加固,可以有效地提高供應(yīng)鏈可靠性。文獻15從整個供應(yīng)鏈的角度,對倉庫進行設(shè)置優(yōu)化,體現(xiàn)了供應(yīng)鏈構(gòu)建的系統(tǒng)化思想。文獻16、17分別應(yīng)用仿真法與故障樹分析法辨識供應(yīng)鏈的薄弱環(huán)節(jié),找出了系統(tǒng)最容易發(fā)生故障的環(huán)節(jié)。在可靠性理論中,單元重要度用于衡量元件可靠度的變化對整個系統(tǒng)可靠度的影響程度18。在進行系統(tǒng)可靠性優(yōu)化時,只需要提高重要度較高單元的可靠度,就能實現(xiàn)以最少的資源投入最大限度地提高系統(tǒng)可靠度的目的。由于面向的對象與要求不同,單元重要度也有不同的含意。文獻19首次將概率重要度與關(guān)鍵重要度應(yīng)用在供應(yīng)鏈可靠企業(yè)管理與信息化 陳 成 薛恒新 供應(yīng)鏈可靠性管理研究綜述與展望省

12、。文獻24分析了物流單元的不同邏輯組成結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)可靠度的影響,探討了在物流能力和可靠度約束情況下,如何通過物流單元的邏輯組成結(jié)構(gòu)的改變,優(yōu)化物流系統(tǒng)成本。文獻25對古典供應(yīng)鏈設(shè)計問題進行了擴展,引入候選設(shè)施的失效概念,研究了易變質(zhì)商品的供應(yīng)鏈設(shè)計問題,通過增加運營成本改進網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計可靠性。文獻26建立了干擾事件風(fēng)險下的可靠供應(yīng)鏈系統(tǒng)設(shè)計模型,引入冗余節(jié)點調(diào)整部分源節(jié)點失效后的流量平衡,以最小化固定設(shè)施成本與期望運輸成本之和為目標(biāo)函數(shù)。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)亦稱信念網(wǎng)絡(luò),它用圖形模式來表示不確定變量結(jié)合的聯(lián)合概率分布,以揭示變量間潛在的依賴關(guān)系33。文獻34將該方法應(yīng)用到供應(yīng)鏈可靠性評估,采用多狀態(tài)節(jié)點描述

13、系統(tǒng)及成員企業(yè)的多態(tài)性,能有效地對特殊的共享企業(yè)現(xiàn)象進行處理。用信念矩陣描述供應(yīng)鏈內(nèi)部各層次成員企業(yè)之間的連接關(guān)系,通過考察給定系統(tǒng)狀態(tài)對應(yīng)的信念度,評估系統(tǒng)可靠性的薄弱環(huán)節(jié)。此外,利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的自動更新功能,能夠根據(jù)成員企業(yè)當(dāng)前狀態(tài),對未來一段時間內(nèi)的系統(tǒng)可靠性進行預(yù)測35。文獻36根據(jù)戰(zhàn)略協(xié)同網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)鏈可靠性統(tǒng)計特性,建立2種貝葉斯網(wǎng)絡(luò)估計方法和1種多層貝葉斯網(wǎng)絡(luò)估計方法,分別應(yīng)用于樣本供應(yīng)鏈可靠性評估。在估計供應(yīng)鏈?zhǔn)实幕A(chǔ)上,對供應(yīng)鏈可靠度進行估計。供應(yīng)鏈在完成生產(chǎn)訂單任務(wù)時,可以把任務(wù)分為多個連續(xù)的階段,不同階段的子任務(wù)由不同的成員企業(yè)組合完成37,可視為一類多階段任務(wù)系統(tǒng)。目前

14、,多階段系統(tǒng)可靠性理論研究已取得一定成果。文獻39提出了一種基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的多階段系統(tǒng)可靠性評估模型,旨在提供一種完善、高效的多階段系統(tǒng)可靠性評估方法,利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)刻畫多階段系統(tǒng),從而可以利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)作為有力的建模和分析工具,完成多階段系統(tǒng)的可靠性評估。GO法是一種以成功為導(dǎo)向的系統(tǒng)概率分析技術(shù),最初是用來分析武器和導(dǎo)彈系統(tǒng)的安全性和可靠性43。文獻44探討了GO法在供應(yīng)鏈可靠性評估中的應(yīng)用,通過分析供應(yīng)鏈中的信號流和操作符,將供應(yīng)鏈系統(tǒng)構(gòu)成圖轉(zhuǎn)化為GO圖,通過GO運算,求出各信號流的等效故障率,進而求出供應(yīng),382 供應(yīng)鏈可靠性評估研究現(xiàn)狀通過對供應(yīng)鏈可靠性水平進行量化評估,以便能夠更好

15、地指導(dǎo)供應(yīng)鏈規(guī)劃、設(shè)計和運行。廣義的可靠性評估包括評價供應(yīng)鏈在過去時間內(nèi)的可靠性水平,以及預(yù)測供應(yīng)鏈在未來時間內(nèi)的可靠性水平27。系統(tǒng)形態(tài)千差萬別,評估其可靠性就必須先確定系統(tǒng)的可靠性模型,然后根據(jù)系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)組成單元的可靠性指標(biāo),分析確定系統(tǒng)的可靠性特征量。目前,所采用的評估模型可分為解析法和仿真法。2.1 解析法馬爾可夫模型是進行系統(tǒng)可靠性評估采用較為廣泛的模型28。文獻29從單級供應(yīng)鏈的可靠性分析出發(fā),基于馬爾可夫過程從原材料供應(yīng)可靠的角度,對多級供應(yīng)鏈可靠性進行了定量分析。文獻30將配送服務(wù)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移看作齊次馬爾可夫鏈,建立了基于馬爾可夫過程的配送服務(wù)可靠性評價模型,得出了配送

16、中心在穩(wěn)定運行時期的配送服務(wù)可靠性,為配送中心可靠性評價和提高自身服務(wù)的可靠性水平提供理論依據(jù)。該文作者在文獻31中進一步考慮配送服務(wù)5個作業(yè)環(huán)節(jié)的情況,建立了基于向量馬爾可夫鏈模型的配送服務(wù)可靠性評價模型,用于對若干時間段后配送服務(wù)可靠性進行預(yù)測,以及對達到平穩(wěn)狀態(tài)時的配送服務(wù)可靠性進行求解。文獻32通過分析供應(yīng)鏈系統(tǒng)的實際生產(chǎn)模式,將一些不同規(guī)模的成員企業(yè)劃分為具有相同生產(chǎn)能力的節(jié)點,使用多數(shù)表決制度來分析整個供應(yīng)鏈的子系統(tǒng)的可靠性,計算不可修復(fù)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的可靠性和馬爾可夫型可修復(fù)供應(yīng)鏈系統(tǒng)42011年10月 中國制造業(yè)信息化 第40卷 第19期FMEA是一種歸納法,通過列舉系統(tǒng)中各元件狀

17、態(tài),確定系統(tǒng)狀態(tài),然后根據(jù)所給定的可靠性判據(jù),對所有系統(tǒng)狀態(tài)進行檢驗分析,建立故障模式影響表,確定元件故障對系統(tǒng)的影響,求得系統(tǒng)可靠性指標(biāo)。盡管使用該方法逐一建立故障模式影響表的過程十分復(fù)雜。但事實上,FMEA依然是供應(yīng)鏈可靠性分析中最有效的方法之一,原因在于:(1)供應(yīng)鏈上企業(yè)類型較多,不同的成員企業(yè)故障影響可能不同。即使是同一成員企業(yè)故障,對不同的下游企業(yè)也有著不同的影響。因此,有必要對故障影響進行詳細分析。(2)對于盟主型供應(yīng)鏈,由于盟主對其他成員企業(yè)具有很強的輻射能力和吸引能力,一般情況下,只需要考慮盟主的單故障影響。 故障模式影響表 可能只是一個簡單的故障分析矩陣,或者是某一故障對可

18、靠性指標(biāo)的增量值,如果采用一些快速搜索技術(shù)進行分析,并不會增加太多的計算量。(3)FMEA是其他一些故障分析方法的基礎(chǔ)。以可靠性框圖和故障樹分析為例,這兩種方法都是在FMEA的基礎(chǔ)上,采用直觀圖示的方法表示成員企業(yè)與供應(yīng)鏈系統(tǒng)之間的關(guān)系。再將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)變?yōu)榭煽啃钥驁D或故障樹,從而使復(fù)雜關(guān)系變得更容易理解。b.致命度分析(CriticalityAnalysis,CA),將部件按其致命度分級,是制定FMEA后的下一步工作。總之,FMECA是分析系統(tǒng)所有可能產(chǎn)生的故障模式對系統(tǒng)造成的影響,針對系統(tǒng)結(jié)構(gòu),識別系由于故障分析過程與建模過程緊密相連,多數(shù)統(tǒng)的每一個故障模式,分析故障模式對系統(tǒng)的危害程度和

19、引起故障的原因,提出改進和預(yù)防措施,建立一份完整的 故障模式分析表格 ,并且根據(jù)危害程度判斷確定系統(tǒng)改進的輕重緩急程度,防止故障再次出現(xiàn),實現(xiàn)系統(tǒng)的可靠性增長。的可靠性問題進行定量分析。不僅可以計算供應(yīng)鏈的整體可靠度,還能得到各環(huán)節(jié)的可靠度。2.2 仿真法仿真法不存在數(shù)學(xué)求解的復(fù)雜性問題,所建立的仿真模型可以考慮到各種復(fù)雜的因素和不確定的情況。目前,利用隨機仿真法對供應(yīng)鏈可靠性進行的研究,大多集中在交付和庫存可靠性等方面,使用的方法有靜態(tài)和動態(tài)仿真法45-46。蒙特卡羅法是一種最常用的靜態(tài)仿真方法,文獻17將蒙特卡羅法應(yīng)用于供應(yīng)鏈可靠性評估,首先運用蒙特卡羅法產(chǎn)生服從不同分布的成員企業(yè)失效時間

20、的隨機變量。再根據(jù)系統(tǒng)可靠性框圖,求得系統(tǒng)失效時間,完成一次仿真。當(dāng)仿真次數(shù)達到規(guī)定值時,仿真結(jié)束。最后將得到的若干個系統(tǒng)失效時間作為系統(tǒng)壽命分布擬合與參數(shù)估計的樣本,求得供應(yīng)鏈可靠度函數(shù)。3 供應(yīng)鏈可靠性分析研究現(xiàn)狀可靠性分析是根據(jù)一定故障準(zhǔn)則,構(gòu)造元件模型與系統(tǒng)模型之間關(guān)系的過程。根據(jù)系統(tǒng)功能分析和故障判據(jù)界定,通過所確定的系統(tǒng)可靠性模型,借助一些計算方法計算系統(tǒng)可靠性特征量,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的隱患和薄弱環(huán)節(jié),并采取相應(yīng)措施消除隱患和改善薄弱環(huán)節(jié),為提高系統(tǒng)可靠性提供方向和途徑。它是可靠性工程中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的問題、分析問題、有的放矢地采取措施解決問題的重要手段。文獻未區(qū)分故障分析方法與模型的差異。

21、例如,不少文獻中將故障模式影響分析法與蒙特卡羅法并稱為2種不同的方法。實際上,不論是采用解析模型還是仿真模型,都離不開故障分析過程。本文將模型與故障分析方法分別進行敘述。目前,可靠性分析方法主要有以下幾類。3.2 FTA故障樹分析法(FaultTreeAnalysis,FTA)是從系統(tǒng)故障的角度出發(fā),探索引起故障的各種原因,并畫出他們之間的邏輯關(guān)系圖47。它比可靠性框圖更加靈活詳細,能夠發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的重要故障和薄弱環(huán)節(jié),為改善與評估系統(tǒng)的可靠度提供了定性與定量的根據(jù)。在分析復(fù)雜系統(tǒng)故障時,FTA特別有利于發(fā)現(xiàn)用其他方法不能鑒別出的故障組合。對于不容易或不可能畫出邏輯圖的系統(tǒng),FTA是一種很有3.

22、1 FMECA故障模式、影響與致命性分析(FailureMode,EffectsandCriticalityAnalysis,FMECA)是一種常用的系統(tǒng)可靠性分析方法,包括故障模式影響分析和危害性分析。a.故障模式影響分析法(FailureModeandEf-fectAnalysis,FMEA),包括故障模式分析和故障影響分析。FMEA是一種不拘產(chǎn)品的種類(如機械、)企業(yè)管理與信息化 陳 成 薛恒新 供應(yīng)鏈可靠性管理研究綜述與展望運作造成的影響,提出了一種基于FTA的供應(yīng)鏈可靠性診斷方法。文獻48通過FTA進行最小割集求解,將可靠性指標(biāo)分配到承擔(dān)某項或某幾項物流功能的具體成員企業(yè),并進一步建

23、立了汽車整車物流系統(tǒng)的服務(wù)能力優(yōu)化模型。FTA基于靜態(tài)邏輯和故障機理,建立供應(yīng)鏈系統(tǒng)故障與成員企業(yè)故障樁間的抽象模型。其假設(shè)各成員企業(yè)相互獨立,并且故障不會相互影響,通過FTA中的全部最小割集,求得系統(tǒng)的失效概率。但是FTA沒有考慮故障發(fā)生的時序關(guān)系,不能描述在故障發(fā)生情況下,供應(yīng)鏈系統(tǒng)狀態(tài)隨時間變化的動態(tài)隨機特性。傳統(tǒng)的FTA已經(jīng)十分成熟,但它有2個致命缺點:底事件的概率已知與底事件的發(fā)生是否相互獨立限制了它的廣泛應(yīng)用。在實際應(yīng)用過程中,對它的一種擴展是使用模糊數(shù)代替底事件發(fā)生概率,但不能缺少獨立性假設(shè)。由于目前還沒有對部分信息系統(tǒng)的FTA進行研究,因此,針對成員企業(yè)的部分信息,如何建立合理

24、的FTA;研究成員企業(yè)的獨立性假設(shè)對頂事件產(chǎn)生的影響;成員企業(yè)信息的不精確性對頂事件產(chǎn)生的影響;部分信息下的成員企業(yè)重要度,都具有重要的實際意義。如前所述,FMECA是從元件到子系統(tǒng)、再到系統(tǒng)這個順序進行分析的,即所謂 上升形 的分析法。而FTA則是從系統(tǒng)到子系統(tǒng)、再到元件這樣的 下降形 分析。相對于FMECA,FTA有如下的優(yōu)點:(1)FTA可用于分析系統(tǒng)組成部分中除 硬件 以外的其他成份;(2)不僅可以檢測由單一缺陷所誘發(fā)的系統(tǒng)故障,而且還可以檢測那種當(dāng)有2個以上的元件同時發(fā)生故障時,才會發(fā)生的系統(tǒng)故障。FTA不如FMECA之處如下:(1)對于所列舉的系統(tǒng)故障的種類,各個分析人員所取的范圍

25、會有所不同;(2)由于分析人員自身的經(jīng)驗和知識水平各不一樣,所得結(jié)論的可信性也各不相同;(3)在從系統(tǒng)故障逐步向子系統(tǒng)、元件進行分析時,可能會漏掉重大的系統(tǒng)故障。態(tài)變化的動態(tài)特性。該方法的建模和求解過程相對簡單和直觀,便于求得精確解。用于描述典型供應(yīng)鏈系統(tǒng)的可靠性框圖模型,建立在簡單的經(jīng)典串并聯(lián)模型上,一般都以手算為主,只能在對系統(tǒng)可靠性作粗略估算時使用。當(dāng)供應(yīng)鏈的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜時,就很難用串并聯(lián)框圖組成一個能詳細描述系統(tǒng)邏輯關(guān)系的可靠性模型49。一般來說,當(dāng)系統(tǒng)較簡單時,可靠性框圖易于構(gòu)成。對于不容易或不可能構(gòu)成邏輯圖的復(fù)雜供應(yīng)鏈,采用FTA將是一種更有效的方法。3.4 最小路集和最小割集

26、為計算需求節(jié)點可靠性指標(biāo),可以對網(wǎng)絡(luò)中的每一個需求節(jié)點求取最小路集或最小割集。文獻50首次將最小路集法應(yīng)用于供應(yīng)鏈可靠性分析,通過求取特定企業(yè)的最小路,將供應(yīng)鏈上的成員企業(yè)分為最小路企業(yè)和非最小路企業(yè)兩類。再將非最小路企業(yè)的影響折算到相應(yīng)最小路中,分析最小路企業(yè)對可靠性指標(biāo)的影響,求取可靠性指標(biāo)。由于供應(yīng)鏈中的線路往往具有多分支特性,可以將網(wǎng)絡(luò)等值法應(yīng)用在最小路分析,以進一步提高計算效率。最小割集法適用于求解復(fù)雜網(wǎng)狀系統(tǒng)可靠性,一般情況下難以直觀識別最小割集,可以根據(jù)最小路集求取最小割集。如果考慮特殊因素的影響,還需要對故障后果進一步進行分析。504 未來的研究展望供應(yīng)鏈可靠性管理是供應(yīng)鏈管理

27、理論發(fā)展的需要,它是一個目前研究較少,且具有很大研究空間的研究領(lǐng)域,相關(guān)的理論研究才剛剛起步,系統(tǒng)研究還非常缺乏。從國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀來看,未來還需進行以下幾方面的研究工作:a.供應(yīng)鏈可靠性設(shè)計。供應(yīng)鏈可靠性設(shè)計是一個典型的多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化問題,在設(shè)計過程中要涉及到多個學(xué)科,并且各個學(xué)科之間具有強烈的耦合關(guān)系。傳統(tǒng)的設(shè)計方法很難找到能夠兼顧多個學(xué)科的最佳設(shè)計方案。因此,需要用多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化技術(shù)51和協(xié)同優(yōu)化算法來協(xié)調(diào)各學(xué)科的設(shè)計結(jié)果。將復(fù)雜設(shè)計問題分解為一個系統(tǒng)級和幾個學(xué)科級問題,每個學(xué)科不僅要進行分析,而且要進行優(yōu)化。在優(yōu)化時暫時不考慮其他學(xué)科的影響,只需要滿足本學(xué)科的約束,3.3 可靠性框圖可

28、靠性框圖是從系統(tǒng)正常的角度出發(fā),分析完成系統(tǒng)規(guī)定功能時的元件之間的關(guān)系,適用于兩態(tài)單調(diào)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)47。假設(shè)系統(tǒng)組成部件之間的失效行為和可修行為相互獨立,基于系統(tǒng)中各模塊和部件之間的相互關(guān)系,對系統(tǒng)的靜態(tài)可靠性進行分析62011年10月 中國制造業(yè)信息化 第40卷 第19期C/Reliabilityandmaintainability.AnnualReliabilityandMaintainabilitySymposium,January,28-31,2002,SeattleWA:ETATS-UNIS,2002:61-67.4 趙宏霞,楊皎平.供應(yīng)鏈的可靠性管理研究J.現(xiàn)代管理科學(xué),2007(3)

29、:55-57.5 王 瑋,范世東.基于可靠性的供應(yīng)鏈管理策略J.武漢理工大學(xué)學(xué)報:信息與管理工程版,2009,31(2):326-328,350.6 JohnQ,LesleyW.TradingreliabilitytargetswithinasupplychainusingShapley svalueJ.ReliabilityEngineeringandSys-temSafety,2007,92(10):1448-1457.7 賀 星,孫豐瑞,劉永葆,等.基于Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的燃氣輪機可靠性分配J.華中科技大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2009,37(6):48-51.8 JinFY,YuX,

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31、ierse-lectionproblemJ.InternationalJournalofProductionEco-nomics,2009(1):52-57.11廖雯竹,潘爾順,奚立峰.基于Tabu搜索和螞蟻算法的系統(tǒng)可靠性分析J.上海交通大學(xué)學(xué)報,2008,42(8):1291-1295.12杜鳳娥,劉立偉.系統(tǒng)可靠性優(yōu)化的離散多目標(biāo)決策方法J.系統(tǒng)工程與電子技術(shù),2003,25(7):823-825.13謝將劍,吳俊勇,吳 燕.基于遺傳算法的牽引供電系統(tǒng)可靠性建模J.鐵道學(xué)報,2009,31(4):47-51.14楊 媛,吳俊勇,吳 燕,等.基于可信性理論的電氣化鐵路接觸網(wǎng)可靠性的模糊評估

32、J.鐵道學(xué)報,2008,30(6):115-119.15陳國華,王永建,韓桂武.基于可靠性的供應(yīng)鏈構(gòu)建J.工業(yè)工程與管理,2004,9(1):72-74.16TamratT,MarijnJ.Simulation-basedexperimentationforde-signingreliableandefficientWebserviceorchestrationsinsupplychainsJ.ElectronicCommerceResearchandApplications,2008,7(1):82-92.17陳國華,張根保,任顯林,等.基于故障樹分析法的供應(yīng)鏈可靠性診斷方法及仿真研究J.計

33、算機集成制造系統(tǒng),2009,15(10):2034-2038.18PhilipJB,EmadEN.Measuresofcomponentimportanceinre-liabilitytheoryJ.ComputersandOperationsResearch,1995,22(4):455-463.19陳 成,薛恒新,張慶民.基于可靠性的供應(yīng)鏈冗余設(shè)計及成員重要度分析J.技術(shù)經(jīng)濟,2009,28(3):113-118.20FabianJS,ArndH.Ensuringresponsivecapacity:Howtocon-tractwithbackupsuppliersJ.EuropeanJo

34、urnalofOperationalResearch,2010,207(2):725-735.21AnthonyC,HaiY,HongKL,etal.AcapacityrelatedreliabilityJ.優(yōu)化提供給該學(xué)科的目標(biāo)值的差異達到最小;而各個學(xué)科級優(yōu)化結(jié)果的不一致性由系統(tǒng)級優(yōu)化來協(xié)調(diào),通過系統(tǒng)級優(yōu)化和學(xué)科級優(yōu)化之間的多次迭代,最終得到一個符合學(xué)科間一致性要求的系統(tǒng)最優(yōu)設(shè)計方案52。b.供應(yīng)鏈可靠性評估。雖然供應(yīng)鏈可靠性評估的研究工作已經(jīng)開展很長時間了,但是供應(yīng)鏈的可維修問題與小子樣問題,一直是困擾供應(yīng)鏈可靠性評估的2個主要難點。面對這些難點,諸多建模方法都顯得有些不足。目前的供應(yīng)鏈

35、可靠性評估,主要側(cè)重研究基于某一種可靠性建模方法。考慮到供應(yīng)鏈?zhǔn)强煞纸?、可分級?可以綜合靜態(tài)和動態(tài)可靠性建模方法特點,采用一種分類劃分和分級組合的系統(tǒng)可靠性建模方法。根據(jù)供應(yīng)鏈系統(tǒng)模塊組成、功能單元或子系統(tǒng)構(gòu)成,以及其靜態(tài)和動態(tài)特性,將供應(yīng)鏈系統(tǒng)分解成多個簡單子系統(tǒng),優(yōu)選合適的狀態(tài)建模方法或非狀態(tài)建模方法,分別進行可靠性建模和求解;然后根據(jù)這些子系統(tǒng)間的拓撲關(guān)系及靜態(tài)和動態(tài)特性,分類組合后構(gòu)成上一層子系統(tǒng),建立該層可靠性模型。如此逐層組合,建立不同層次的子系統(tǒng)可靠性模型,最終得到整個供應(yīng)鏈系統(tǒng)的可靠性模型。c.供應(yīng)鏈可靠性分析。目前的供應(yīng)鏈可靠性分析往往假設(shè)成員企業(yè)或系統(tǒng)存在2種狀態(tài):正?；?/p>

36、者失效。但是,成員企業(yè)和系統(tǒng)的實際工作狀態(tài)常呈現(xiàn)出多種工作狀態(tài),簡單的二狀態(tài)假設(shè)往往導(dǎo)致數(shù)學(xué)模型與實際情況存在很大的誤差?，F(xiàn)有研究假設(shè)各個成員企業(yè)可靠性是相互獨立的,即一個成員企業(yè)的失效率不受其他成員企業(yè)的影響。事實上,成員企業(yè)的可靠性隨著生產(chǎn)任務(wù)量的變化而變化。此外,需要深入考慮分配在成員企業(yè)上的任務(wù)量,成員企業(yè)自身可靠度對于多狀態(tài)系統(tǒng)的影響,以及如何對供應(yīng)鏈共因失效現(xiàn)象進行顯式表達。參考文獻:1 DaganzoCF.OnthestabilityofsupplychainsJ.OperationsResearch,2004,52(6):909-921.2 KleindorferP,SaadG

37、.ManagingdisruptionrisksinsupplychainsJ.ProductionandOperationsManagement,2005,14(1):53-68.3T企業(yè)管理與信息化 陳 成 薛恒新 供應(yīng)鏈可靠性管理研究綜述與展望portation,1999,33(2):183-200.22湯希峰,毛海軍,李旭宏.物流配送中心選址的多目標(biāo)優(yōu)化模型J.東南大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2009,39(2):404-407.23GargM,SmithJC.Modelsandalgorithmsforthedesignofsur-vivablemulti-commodityflownet

38、workswithgeneralfailurescenariosD.Gainesville:UniversityofFlorida,2006.24余小川,季建華.物流系統(tǒng)的可靠度及其優(yōu)化研究J.管理工程學(xué)報,2007,21(1):67-70.25YuHS,ZhaoLD.Reliabilitysupplychainnetworkdesignmod-elforperishableproductJ.JournalofSoutheastUniversity,2007(S1):94-98.26SnyderLM,ScaparraMP,DaskinMS,etal.PlanningforDis-ruption

39、sinSupplyChainNetworksM/TutorialsinOpera-tionsResearch.Baltimore:Informs,2005:234-257.27ChaugIH,HuiCL.ReliabilityevaluationandadjustmentofsupplychainnetworkdesignwithdemandfluctuationsJ.In-ternationalJournalofProductionEconomics,2011(3):731-745.28BrownRE,GuptaS,ChristieRD,etal.Distributionsystemre-l

40、iabilityassessmentusinghierarchicalmarkovmodelingJ.IEEETransactionsOnPowerDelivery,1996,11(4):1929-1934.29王 建,張文杰.供應(yīng)鏈系統(tǒng)可靠性分析J.中國安全科學(xué)學(xué)報,2003,13(11):73-75.30張旭梅,吳 捷.基于馬爾科夫過程的配送服務(wù)可靠性評價J.工業(yè)工程,2006,9(5):11-14.31張旭梅,吳 捷.基于向量馬爾可夫鏈的配送服務(wù)可靠性預(yù)測J.系統(tǒng)工程學(xué)報,2007,22(6):300-304.32XiaoBS,LiF,YuG.Reliabilityanalysisofs

41、upplychainbasedontypicalirreparablesystemandMarkovreparablesystemC/IEEEInternationalConferenceonServiceOperationsandLogis-tics,andInformatics,Oct,12-15,2008,Beijing,China.Be-ijing:BeijingJiaotongUniv,2008:2062-2065.33茹詩松.貝葉斯統(tǒng)計學(xué)M.北京:中國統(tǒng)計出版社,1999.34PhilippeW,LionelJ.Complexsystemreliabilitymodelingwit

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43、556.37WangHS.Atwo-phaseantcolonyalgorithmformulti-eche-londefectivesupplychainnetworkdesignJ.EuropeanJournalofOperationalResearch,2009,192(1):243-252.38DazhiW,TrivediKS.Reliabilityanalysisofphased-missionsystemwithindependentcomponentrepairsJ.IEEETransac-tionsonReliability,2007,56(3):540-551.39劉 東,張

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45、ystemsJ.ReliabilityEngineeringandSystemSafety,2006,91(2):137-148.42郭雪松,孫林巖,徐 晟.一類基于隨機著色Petri網(wǎng)的多級供應(yīng)鏈可靠性模型研究J.運籌與管理,2006,15(6):66-70.43ShenZP,WangY,HuangXR.AquantificationalgorithmforarepairablesystemintheGOmethodologyJ.ReliabilityEng-ineeringandSystemSafety,2003,80(3):293-298.44蔡鑒明,曾 峰.基于GO法的供應(yīng)鏈可靠性分析

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47、hainsJ.ElectronicCommerceResearchandApplications,2008,7(1):82-92.47肖德輝.可靠性工程M.北京:宇航出版社,1995.48張德海,劉德文.物流服務(wù)供應(yīng)鏈的故障樹分析及優(yōu)化J.統(tǒng)計與決策,2009(14):75-77.49張延峰.供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)可靠性的分析與研究D.上海:復(fù)旦大學(xué),2009.50LinY.SystemreliabilityevaluationforamultistatesupplychainnetworkwithfailurenodesusingminimalpathsJ.Transac-tionsonReliab

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49、njingUniversityofScience&Technology,JiangsuNanjing,210094,China)Abstract:Inordertoavoiddisastrousfailuresofsupplychain,itsummarizesthemajorliteraturesthatfocusonreliabilitydesign,reliabilityevaluationandreliabilityanalysisinsupplychain.(下轉(zhuǎn)第10頁)102011年10月 中國制造業(yè)信息化 第40卷 第19期作設(shè)置,GAWizard中設(shè)置優(yōu)化目標(biāo)為最小值,初始種群設(shè)為20,進化代數(shù)為10代。建好模型后運行仿真程序。用eM-P