mo策略下供應(yīng)鏈聯(lián)盟集成決策協(xié)調(diào)決策模型

mo策略下供應(yīng)鏈聯(lián)盟集成決策協(xié)調(diào)決策模型

1國內(nèi)供應(yīng)鏈管理研究21世紀，制造公司面臨著需求急劇變化、競爭激烈的全球化市場。企業(yè)為了保持其競爭能力,必須不斷地縮短產(chǎn)品開發(fā)研制時間,改進產(chǎn)品質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本,縮短交貨周期。然而,要達到這些目標,僅僅依靠單個企業(yè)自身的力量是遠遠不夠的,必須以協(xié)同的方式,把企業(yè)內(nèi)部和外部資源整合起來,在協(xié)調(diào)個體績效的基礎(chǔ)上使系統(tǒng)整體績效達到最優(yōu)。為了解決該問題,提出了供應(yīng)鏈概念。隨著供應(yīng)鏈概念的提出,供應(yīng)鏈管理(supplychainmanagement,SCM)成為當(dāng)今眾多學(xué)者研究的主題。供應(yīng)鏈管理有戰(zhàn)略層和運作層兩種研究層次。在這些方面已經(jīng)建立了許多優(yōu)化供應(yīng)鏈運作模型如:Williams介紹了七種探索型方法,用以規(guī)劃裝配型供應(yīng)鏈的生產(chǎn)—配送操作;Cohen與Lee提出了研究供應(yīng)鏈整體績效的PILOT模型;Gamm為P&G公司設(shè)計了一個整數(shù)規(guī)劃模型用來根據(jù)顧客群的屬性來合理安排配送中心;Christy與Grout建立了一個經(jīng)濟型博弈模型,用以描述供應(yīng)鏈中采購商和供應(yīng)商之間的關(guān)系;Artzen綜合考慮生產(chǎn)時間和生產(chǎn)成本,建立了GSCM(globalsupplychainmodel)。這些模型從成本與時間的不同角度分析了供應(yīng)鏈整體優(yōu)化問題。以上模型評價指標統(tǒng)計表明,現(xiàn)有SCM戰(zhàn)略決策模型多以成本指標為評價基礎(chǔ),沒有全面考慮供應(yīng)鏈整體綜合績效。本文在整體供應(yīng)鏈模型的綜合績效評價體系基礎(chǔ)上,分析了MTO(maketoorder)生產(chǎn)策略下供應(yīng)鏈聯(lián)盟內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)的多支供應(yīng)鏈集成指派決策問題,建立了供應(yīng)鏈聯(lián)盟集成優(yōu)化決策模型。2成本-顧客滿意度供應(yīng)鏈管理的戰(zhàn)略目標,就是要最大化產(chǎn)品附加值、整合產(chǎn)品生產(chǎn)過程、改善市場響應(yīng)速度和縮短產(chǎn)品的生命周期。庫存量的不確定性是制約市場響應(yīng)速度和生產(chǎn)成本的重要因素。對于生產(chǎn)企業(yè),只有不斷提高產(chǎn)品附加利潤,更好地滿足顧客需求和盡量減少過多的庫存,才能有效地降低經(jīng)營風(fēng)險和生產(chǎn)成本。在供應(yīng)鏈決策建模方面,目前主要使用成本和顧客滿意度同時兼顧柔性和響應(yīng)度作為評價指標。為了合理評價供應(yīng)鏈聯(lián)盟的整體績效,筆者利用利潤、提前期(響應(yīng)速度)、交貨敏捷度和庫存成本四個指標來分別反映供應(yīng)鏈聯(lián)盟企業(yè)的盈利能力、柔性、可靠性和降耗能力。·利潤(profit,P)——利潤指標通過上游企業(yè)的意愿支付和本企業(yè)的生產(chǎn)成本之差表示;·提前期(expectedleadtime,ELT)——柔性是企業(yè)對客觀環(huán)境的反映能力,提前期越短,產(chǎn)品和過程柔性越高?！そ回浢艚荻?expecteddeliverydelay,EDD)——該指標反映了供應(yīng)鏈或者企業(yè)履行承諾的能力,可靠性可以由交貨的敏捷度來描述?！齑娉杀?expectedstockingcost,ESC)——包括在制品(workinprocess)的持有成本,成品持有成本和運輸持有成本等等,庫存量的減少可以降低半成品和成品的浪費。通過這些指標不僅可以評價該節(jié)點企業(yè)(或供應(yīng)商)的運營績效,而且還能夠考慮該層次節(jié)點企業(yè)(或供應(yīng)商)的運營績效對其上層節(jié)點企業(yè)或整個供應(yīng)鏈的影響。3供應(yīng)鏈聯(lián)盟的確定根據(jù)MTO生產(chǎn)策略與供應(yīng)鏈整體績效評估的特點,筆者采用了一般教材和文章中的假設(shè):1)所研究的供應(yīng)鏈屬于聯(lián)盟型供應(yīng)鏈,即某一企業(yè)成員在供應(yīng)鏈中占有主導(dǎo)地位,對其他成員具有很強的輻射和影響能力;2)模型中提前期和延期生產(chǎn)的趕工成本與生產(chǎn)企業(yè)自身管理水平相關(guān),每個企業(yè)的趕工成本在決策期間可近似認為無變動。3)由于時間變量變化范圍很小,筆者設(shè)定提前期和延期生產(chǎn)各類活動的趕工成本與時間變量是線形關(guān)系。4)處于不同地點企業(yè)之間的交貨運輸成本不同。主要的指標相關(guān)參數(shù)符號設(shè)定見表1。其中:EΤC=EFC+ERC+FC(1)EFC=Cfp(ΝΡL-ΡL)+Cft(ΝΤL-ΤL)(2)ETC=EFC+ERC+FC(1)EFC=Cfp(NPL?PL)+Cft(NTL?TL)(2)ERC=Crp(ΝΡD-ΡD)+Crt(ΝΤD-ΤD)+ΡS×ED+ΡΜ×ΡD+ΡΤ×ΤD(3)FC=CS+CΡ+CΤ(4)ELΤ=SL+ΡL+ΤL(5)EDD=ED+ΡD+ΤD=SD+ΡD+ΤD(6)ESC=ΗΡ×ΡL+ΗΤ×ΤL(7)ERC=Crp(NPD?PD)+Crt(NTD?TD)+PS×ED+PM×PD+PT×TD(3)FC=CS+CP+CT(4)ELT=SL+PL+TL(5)EDD=ED+PD+TD=SD+PD+TD(6)ESC=HP×PL+HT×TL(7)設(shè)聯(lián)盟有m層:N1,N2,…Nm,nj=|Nj|,j=1,2,…,m,代表每層的企業(yè)數(shù)量。供應(yīng)鏈聯(lián)盟以產(chǎn)品生產(chǎn)周期為基礎(chǔ)劃分層次,可以近似地認為Ni∩Nj=?,即每層的企業(yè)集合是不相交的。聯(lián)盟的一支供應(yīng)鏈設(shè)計是一個m元組:i1,i2,…,im,其中i1∈N1,i2∈N2,…,im∈Nm。對于進行合作的供應(yīng)鏈上下游企業(yè),集成決策四個績效評價指標定義如下:?k=1,??m-1;ik∈Νk,ik+1∈Νk+1利潤:Ρkikik+1=WΡk+1ik-EΤCkikik+1；當(dāng)k=m-1時,Pkik=MSP-ETCkik(8)提前期:ELΤkikik+1=SLkik+ΡLkik+ΤLkikik+1(9)交貨敏捷度:EDDkikik+1=SDkik+ΡDkik+ΤDkikik+1(10)庫存成本:ESCkikik+1=ΗΡkik×ΡLkik+ΗΤkik×ΤLkikik+1(11)第一個指標是效益指標要求越大越好,后三個指標是成本指標要求越小越好。4綜合評價模型4.1績效指標的確定一個供應(yīng)鏈聯(lián)盟的運作環(huán)境是由顧客需求和競爭企業(yè)共同影響的。在這樣的環(huán)境下,供應(yīng)鏈聯(lián)盟的核心決策層根據(jù)環(huán)境的變化,調(diào)整聯(lián)盟集成目標,給定各個績效指標的權(quán)重,合理地調(diào)整安排合作策略,選擇合作伙伴。目標權(quán)重wi,i=1,2,3,4;0≤wi≤100,4∑i=1wi=100,代表了不同的運作環(huán)境下供應(yīng)鏈聯(lián)盟核心決策層對不同績效目標要求的差異。在進行決策之前,目標權(quán)重可由決策層根據(jù)顧客需求和聯(lián)盟運作環(huán)境,通過德爾菲法確定。由于四個績效指標的單位不統(tǒng)一,為了能夠進行綜合比較,在初始階段要對原始數(shù)據(jù)進行始化處理。采用線性轉(zhuǎn)化法分別對效益指標和成本指標進行轉(zhuǎn)換。xmaxi=maxjxij(12)對于效益指標:zij=xij/xmaxi(13)對于成本指標:zij=1-(xij/xmaxi)(14)4.2供應(yīng)鏈構(gòu)建模型maxn1∑i=1n2∑j=1p1ij[w1Ρ′1ij+w2?ELΤ′1ij+w3?EDD′1ij+w4?ESC′1ij]+n2∑i=1n3∑j=1p2ij[w1?Ρ′2ij+w2?ELΤ′2ij+w3?EDD′2ij+w4?ESC′2ij]+??+nm-1∑i=1nm∑j=1pm-1ij[w1(Ρ′)m-1ij+w2(ELΤ′)m-1ij+w3(EDD′)m-1ij+w4(ESC′)m-1ij](15)s.t.nk+1∑j=1pkij≤1,i∈Νk??k∈{1,??m-1};(16)nk∑i=1pkij≤1?j∈Νk+1,?k∈{1,??m-1};(17)pkij≥0,?i∈Nk,j∈Nk+1,模型說明:·目標函數(shù)中pkij為0-1變量代表供應(yīng)鏈第k層企業(yè)i與第k+1層企業(yè)j之間的合作關(guān)系:0表示不合作,1表示合作?！つ繕撕瘮?shù)中P′,ELT′,EDD′,ESC′分別代表對供應(yīng)鏈原始的四項績效指標數(shù)據(jù)P,ELT,EDD,ESC進行初始化處理之后的值?！つ繕撕瘮?shù)中(P′)m-1i表示供應(yīng)鏈聯(lián)盟成品制造商以市場均價MSP銷售制成品給終端客戶的利潤Pm-1i的轉(zhuǎn)換量,Pm-1i=MSP-ETCm-1i?！ぜs束模型(16)～(19),確保了在多支供應(yīng)鏈構(gòu)建中,每個企業(yè)有原料或者半成品的輸入就要有產(chǎn)品輸出?！で蠼饽Ｐ偷玫浇鈖kij,i∈Nk,j∈Nk+1,k∈{1,…,m-1}為0～1變量,即在給定的運作環(huán)境之下,供應(yīng)鏈聯(lián)盟采用MTO生產(chǎn)策略時最優(yōu)的集成決策。4.3模型2:自適應(yīng)的德國法首先,設(shè)bkikik+1=w1(P′)kikik+1+w2(ELT′)kikik+1+w3(EDD′)kikik+1+w4(ESC′)kikik+1,代表供應(yīng)鏈某個層次上下游企業(yè)合作的績效。其中ik∈Ni,ik+1∈Nk+1k∈{1,…,m-1}。將每層企業(yè)看作一個理性決策者,則他們之間相互合作形成聯(lián)盟博弈。構(gòu)建m層指派博弈的特征函數(shù):對于所有的T?N,其中N代表局中人集合N=N1∪N2…∪Nm,特征函數(shù)V滿足以下性質(zhì):a.V(ue064)=0;b.V(T)=0,如果T∩Nj=?,j∈{1,…,m};c.V({i1,…im})=ai1,…im,?i1∈N1,…,im∈Nm;d.V(Τ)=maxr{ai11,?i1m+?+air1,?irm};ai1,…im表示匹配某條供應(yīng)鏈的綜合績效,其中r是此指派博弈中相互獨立的匹配總數(shù)量,r≤min{|T∩N1|,…|T∩Nm|}。該博弈核心收益的特征函數(shù)構(gòu)建如下:a.?k∈{2,…,m-2},對于所有的i∈Nk,xki=vki+wki;b.對于所有的i∈N1,x1i=v1i;c.對于所有的i∈Nm,xmi=wmi;對于任一Τ?Ν?x(Τ)=∑i∈Ν1∩Τx1i+?+∑i∈Νm∩Τxmi集成求解模型(15)的對偶規(guī)劃為minn1∑i=1v1i+n2∑i=1(v2i+w2i)+?+nm-1∑i=1(vm-1i+wm-1i)+nm∑i=1wmi(20)s.t.v1i+w2j+y2j≥b1ij,?i∈Ν1,?j∈Ν2(21)vm-1i+wmj+ym-1i≥bm-1ij,?i∈Νm-1??j∈Νm(22)vki+wk+1j-yki+yk+1j≥bkij,?i∈Νk??j∈Νk+1;(23)?k∈{1??,m-1},vki≥0,wk+1j≥0;(24)這樣任取一匹配i1,…,im;i1∈N1,…,im∈Nm,則有:x({i1,??im})=v1i1+(v1i2+w2i2+y2i2-y2i2)+?+(vm-1im-1+wm-1im-1+ym-1im-1-ym-1im-1)+wmim=(v1i1+w2i2+y2i2)+((v2i2+w3i3)+y3i3-y2i2)+?+(vm-1im-1+wmim-ym-1im-1)≥b1i1i2+?+bm-1im-1im所以對于所有的T?N有x(T)≥v(T)。另外由對偶規(guī)劃的性質(zhì),可知在最優(yōu)解點,兩個規(guī)劃的目標函數(shù)值是相同的。于是又得到x(N)=v(N)。這樣根據(jù)博弈核心的定義可知,集成求解模型的最優(yōu)解就是聯(lián)盟博弈的核心。5供應(yīng)鏈協(xié)同運作考慮一個四層的供應(yīng)鏈決策制訂的聯(lián)盟核心企業(yè),如何合理安排12個備選的合作者為最終的產(chǎn)品用戶服務(wù)。第一層:原料供應(yīng)商;第二層:組件生產(chǎn)商;第三層:產(chǎn)品裝配商;第四層:終端顧客。對于終端客戶,在本模型中設(shè)定他們根據(jù)市場平均銷售價格購買供應(yīng)鏈聯(lián)盟提供的產(chǎn)品。經(jīng)過與潛在的合作者和消費者溝通,核心企業(yè)根據(jù)供應(yīng)鏈運作環(huán)境,制訂了集成化目標和指標的權(quán)重參數(shù)(表2)。各層企業(yè)的運作決策數(shù)據(jù)見表3算例數(shù)據(jù)表,其中M代表原料提供商,C代表組件提供商,A代表裝配商,U代表終端顧客的意愿支付MSP=5000元。利用公式(1)～(7)計算原始數(shù)據(jù)的四個指標值,然后對其進行線形變換規(guī)范化得到表4規(guī)范化數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)表。數(shù)據(jù)帶入集成決策模型(15)～(19),得到:在給定運作環(huán)境與MTO生產(chǎn)策略下供應(yīng)鏈聯(lián)盟合作的最優(yōu)戰(zhàn)略,即聯(lián)盟形成四條相互獨立的供應(yīng)鏈,最優(yōu)的整體績效值是470.35。這四條供應(yīng)鏈安排如下:M1-C1-A3-USER3;M2-C3-A1-USER4;M3-C4