（交通运输规划与管理专业论文）供应链网络优化——建模与算法设计.pdf

中南大学博士学位论文 摘要 摘要 在信息化、数字化及网络化的今天，供应链管理充满了诱惑力， 它是一个管理时代的象征，是新的生产力，供应链管理带给我们的不 仅仅是一种新的管理工具，更重要的是有了更新的管理理念；有了提 高认识的机遇；有了籍此重新规划、设计和优化业务流程的途径。 供应商的评价和选择是供应商管理的一个非常重要的环节。本文 提出了带时间窗的供应商的选择问题。研究了有时间约束且有多个供 应商可供选择的前提下，如何给出一个满意的供应商选择方案，确定 参与的供应商及各自所供应的物资数量使总成本最小。对该问题在允 许缺货和不允许缺货的前提条件下分别给出了单一物资需求和多物 资需求的数学模型，并设计了相应的算法进行求解，证明了算法的最 优性，给出了算法的复杂度。指出了所设计的算法是拟多项式时间算 法，具有良好的性能。 供应链设计是实现供应链网络优化管理的一个重要手段。由此本 文考虑以核心企业为主导的从供应商一转运中心一制造商一配送中 心一分销商的供应链，提出了基于转运中心和配送中心选址的供应链 设计问题，给出了以供应链建设和运营整体总成本最小化为目标的非 线性规划模型。为了与重要供应商和分销商建立良好的合作伙伴关 系，在供应链设计中尽量体现优先向重要供应商采购原料和优先向绩 效高的分销商供应产品的思想，在此模型的基础上改进得到了以供应 链整体成本最小化、供应商加权原料物流最大化、分销商加权产品物 流最大化为目标的多目标规划模型。针对多目标规划模型求解的困难 性，将供应链整体成本最小化的目标函数转化为约束条件，然后再利 用线性加权法将供应商加权原料物流最大化、分销商加权产品物流最 大化这两个目标函数合成为一个目标，将多目标规划模型转化为单目 标规划模型，从而给问题求解带来了方便。 配送是供应链管理活动的关键环节之一，车辆路径的选择是实现 优化配送的一个主要内容。基于车辆路径问题的n p 完备性，提出了 一个并行遗传算法对带软时间窗的物流配送车辆路径问题进行求解， 中南大学博士学位论文摘要 与其他相关算法进行比较，表明该算法具有良好的性能。进而考虑到 物流配送车辆路径问题中要涉及货物的装卸作业，将装卸工调配问题 和车辆路径问题相结合提出了含装卸工调配的物流车辆配送路径问 题，给出了以总运输费用最小、总装卸工人数最少为目标函数的双目 标整数规划问题的数学模型按目标函数的主次分两个阶段对该问题 进行了求解；并将装卸工人数最少转化为装卸费用最小将该模型进行 了推广。最后将车辆路径问题和服务水平相结合提出了物流配送模糊 车辆路径问题，以降低配送总费用和提高服务水平为目标，给出了相 应的数学模型，设计了一个混合遗传算法对其求解。 关键词：供应链管理，供应商选择，时间窗，0 - 1 混合整数规划，供 应链设计，配送，车辆路径，遗传算法，多目标规划 i i 中南大学博士学位论文 a b s t r a ( 了 a b s t r a c t s c m ( s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ) b e c o m e se v e nm o r ea p p e a l i n gi n a l le r ao fi n f o r m a t i o n , d i g i t i z a t i o na n di n t e m e t a sb o t ht h es y m b o lo fa n e wm a n a g e m e n te r aa n dan e wp r o d u c t i o nf o r c e ，s c mp r o v i d e su sw i t h n o to n l yan e wm a n a g e m e n tm e t h o db u ta l s oa nu p d a t e dm a n a g e m e n t p h i l o s o p h y i ta l s oo p e n so u re y e st oan e wp e r s p e c t i v ea n dp o i n t st ou sa w a y t or e p r o g r a m , d e s i g na n do p t i m i z et h ep r o c e d u r eo f t r a n s a c t i o n s t h ee v a l u a t i o na n ds e l e c t i o no fs u p p l i e rp l a yav e r yi m p o r t a n tr o l e i nv e n d o rm a n a g e m e n t t h et h e s i sp r o p o s et h ep r o b l e mo fs u p p l i e r s s e l e c t i o nw i t ht i m ew i n d o w s ，a n dt h e nd i s c u s s e dh o wt oc o m eu pw i t ha s a t i s f y i n gp r o p o s a lo ns u p p l i e rs e l e c t i o na n dh o wt om i n i m i z et h et o t a l c o s tb yg e r i n go u rg o o d sp r o p o r t i o n a l l yf r o md i f f e r e n ts u p p l i e r so n c o n d i t i o nt h a tt i m er e s t r i c t i o ne x i s t sa n dm a n ys u p p l i e r sa r ea v a i l a b l e o n t h eb a s i so f a l l o w i n gg o o d ss h o r t a g ea n dn o ta l l o w i n gg o o d ss h o r t a g e ，t h e m a t h e m a t i c a lm o d e l sa n d a l g o r i t h m s t o s i n g l eg o o d sd e m a n da n d m u l t i p l eg o o d s d e m a n di s p r e s e n t e dr e s p e c t i v e l y t h ea l g o r i t h m s f e a s i b i l i t y , o p t i m a l i t ya n dc o m p l e x i t ya r ed e e p l ya n a l y z e d t h ea i g o r i t h m i ss i m u l a t e dp o l y n o m i a lt i m ea l g o r i t h mw h i c hh a sp r e m i u m p r o p e r t i e s t h ed e s i g no f s u p p l yc h a i ni s ai m p o r t a n tm e a n st oa c h i e v et h e o p t i m a lm a n a g e m e n to fs c m a c c o r d i n gt ot h i s ，b yc o n s i d e r i n gt h ec o r e e n t e r p r i s ea sl e a d i n gs e c t o rt h r o u g hs c mf r o mp r o v i d e rt ot r a n s s h i p m e n t c e n t e r , t om a n u f a e t u r e r t od i s t r i b u t i o nc e n t e ra n dt od i s t r i b u t o r , t h i s a r t i c l ep r o p o s e st h ed e s i g np r o b l e m so fs c mb a s e do ns i t es e l e c t i o no f t r a n s s h i p m e n t c e n t e ra n dd i s t r i b u t i o nc e n t e r i ts h o w sn o n - l i n e a r p r o g r a m m i n gm o d e lw h i c ha i m st om i n i m i z et h ew h o l ec o s to fs c m c o n s t r u c t i o na n dw h o l eo p e r a t i o n i no r d e rt os e tu pg o o dp a r t n e r s h i p w i t hp r i m a r yp r o v i d e r sa n dd i s t r i b u t o r s ，i nt h ed e s i g no fs c m , o n e s h o u l dd ot h e i rb e s tt o r e f l e c tt h et h o u g h to fap r i o rp u r c h a s eo fr a w m a t e r i a l sf r o mp r i m a r yp r o v i d e r sa n dap r i o rs u p p l e m e n to fp r o d u c t st o d i s t r i b u t o r sw i t l lh i g hp e r f o r m a n c e t h r o u g ht h ei m p r o v e m e n to ft h i s m o d e l ，am u l t i - o b j e c t i v em o d e li n c l u d i n gm i n i m i z i n gw h o l es c mc o s t , m a x i m i z i n gp r o v i d e r s w e i g h e dl a wm a t e r i a l sa n dd i s t r i b u t o r s w e i g h e d m 中南大学博士学位论文 a b s t r a c t c o m m o d i t i e sc u r r e n to fm a t e r i a l si sg i v e n a sf o rt h ed i f f i c u l t i e so f s o l v i n gm u l t i - o b j e c t i v em o d e l ，t h eo b j e c t i v ef u n c t i o no fm i n i m i z i n go f w h o l es c mc o s ti st r a n s f e r r e di n t oc o n s t r a i n tc o n d i t i o n ，a n dt h e nu s i n g o n ed i m e n s i o n a lw e i g h e dm e d i a t i o nm e t h o dc o m b i n e st h et w oo b j e c t i v e f u n c t i o n so f m a x i m i z i n gp r o v i d e r s w e i g h e d r a wm a t e r i a l sa n d d i s t r i b u t o r s w e i g h e dc o m m o d i t i e sc u r r e n to fm a t e r i a l s c o n s e q u e n t l y , m u l t i o b j e c t i v ep r o g r a m m i n gm o d e li st r a n s f e r r e di n t os i n g l eo b j e c t i v e p r o g r a m m i n gm o d e l ，w h i c hs i m p l i f i e st h ep r o b l e m d i s t r i b u t i o ni so n eo ft h em o s ti m p o r t a n tl i n ko ft h es c m t h e s e l e c t i o no fv e h i c l er o u t i n gi sam a j o rm e t h o dt or e a l i z eo p t i m a l d i s t r i b u t i o n b a s e do nt h en p c o m p l e t eo ft h ev e h i c l er o u t i n gp r o b l e m ，a p a r a l l e lg e n e t i ca l g o r i t h m i s p r o p o s e dt o s o l v et h ev e h i c l er o u t i n g p r o b l e mw i t hs o f tt i m ew i n d o wo fl o g i s t i cd i s t r i b u t i o n c o m p a r e dw i t h o t h e ra l g o r i t h m s ，t h ep a r a l l e lg e n e t i ca l g o r i t h mi sae f f i c i e n tm e t h o d f u r t h e r m o r ec o n s i d e r i n gt h ef a c tt h a t p h y s i c a l d i s t r i b u t i o nv e h i c l e r o u t i n gi n v o l v e st h ep r o c e s so fl o a d i n ga n du n l o a d i n gg o o d s , t h i sp a p e r c o m b i n e dl o a d e rs c h e d u l i n gp r o b l e mw i t hv e h i c l er o u t i n gp r o b l e m ，a p h r s i c a ld i s t r i b u t i o nv e h i c l er o u t i n gp r o b l e mw i t hl o a d e rs c h e d u l i n gi s p u t f o r w a r d am a t h e m a t i c a lm o d e lo f d o u b l e o b j e c t i v ei n t e g e r p r o g r a m m i n gi sg i v e ni n v o l v i n gm i n i m u mt o t a lt r a n s p o r t a t i o nc o s ta n d m i n i m u mt o t a ln u m b e ro fl o a d e r s a c c o r d i n gt ot h e p r i m a r ya n d s e c o n d a r yo ft h eo b j e c t i v ef u n c t i o n s ，s o l v i n gp r o c e s so ft h ep r o b l e mi s d i v i d e di n t ot w op h a s e s ，t r a n s f o r mm i n i m u mn u m b e ro fl o a d e r si n t o m i n i m u ml o a d i n ga n du n l o a d i n gc o s t ，t h i sp a p e re x t e n d e dt h em o d e l a t l a s t ，c o m b i n ev e h i c l er o u t i n gp r o b l e mw i t hs e r v i c el e v e l ，af u z z yp h y s i c a l d i s t r i b u t i o nv e h i c l er o u t i n gp r o b l e mw i t ht h eo b j e c t i v et or e d u c et o t a l c o s to fd i s t r i b u t i o na n di m p r o v es e r v i c el e v e li sp r o p o s e d ，a n dar e l e v a n t m a t h e m a t i cm o d e li sg i v e n ，ah y b r i dg e n e t i ca l g o r i t h mi s d e s i g e n e dt o s o l v et h i sp r o b l e m k e y w o r d s ：s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t , v e n d o rs e l e c t i o n ，t i m ew i n d o w , o - l m i x i n g - i n t e g e rp r o g r a m m i n g ，s u p p l yc h a i nd e s i g n ，d i s t r i b u t i o n ，v e h i c l e r o u t i n g ，g e n e t i ca l g o r i t h m ，m u l t i - o b j e c t i v ep r o g r a m m i n g i v 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南 大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本 研究所作的贡献均已在在论文中作了明确的说明。 作者签名：摊日期：碰年业月乒日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全 部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文；学校可根 据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 作者签名。抖 导师签名日期：赳年业月上日 中南大学博士学位论文 第一章绪论 1 1 选题背景和意义 第一章绪论 1 1 1 供应链管理的起源、发展及其研究意义 在全球化市场竞争日益激烈的环境下，产品寿命周期越来越短，产品品种数 量飞速膨胀，客户对交货期的要求越来越高，对产品和服务的期望越来越高。如 何满足客户的要求、提高市场占有率、降低成本以获得良好的经营利润是摆在企 业面前的重要难题。在这种背景下，供应链管理应运而生。供应链管理利用现代 信息技术，通过改造和集成业务流程、与供应商以及客户建立协同的业务伙伴联 盟，从而大大提高企业的竞争力，使企业在复杂的市场环境下立于不败之地。 在高度信息化的二十一世纪，供应链管理( s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ，s c m ) 已经发展成为一种先进的业务管理模式。它不仅带来了新的管理理念，而且为企 业之间的信息沟通和交流、业务流程集成环境的建设提供了原动力。面对信息化、 数字化及网络化的今天，供应链管理充满了诱惑力。它是一个管理时代的象征， 是新的生产力，供应链管理带给我们的不仅仅是一种新的管理工具，更重要的是 有了更新的管理理念；有了提高认识的机遇；有了籍此重新规划、设计和优化业 务流程的途径。在籍助供应链参与市场竞争的环境中，企业更加追求效率高、效 益高和成本低的全新管理模式，积极培育一个开放的、竞争的及高效的市场空间 和一个具有良好运行机制的生成环境。供应链管理的核心思想在于流程的优化和 系统整体性能提高。 供应链管理思想首先是在企业实践过程中提出来的。二十世纪八十年代，当 时的一些太平洋周边的亚洲公司首次使用这种现代的管理方式，实现对生产的稳 定控制并取得稳定的工作流。这些亚洲公司自此在缩短交货提前期和减少成本的 同时，有效地提高了产品质量和生产效率。东亚企业，尤其是日本企业，取得成 功的一个主要原因在于将供应链中的各个环节进行协调、集成。例如，在企业内 部，采用全面质量管理( t o t a l q u a l i t y m a n a g e m e n t ，t q m ) 、准时制管理( j u s t i n t i m e m a n a g e m e n t 。j i t ) ，强调各部门合作来降低成本和提高质量。在企业外部，采用 外包制并减少零部件供应商的数量，与供应商建立合作伙伴关系以达到共同提高 质量、降低成本的目标。另外，将顾客需求纳入企业内部管理系统，采用柔性制 造系统( f l e x i b i l i t ym a n u f a c t u r i n gs y s t e m ，f m s ) ，提高企业应变能力和服务水平。 中南大学博士学位论文第一章绪论 面临这种低成本、高质量竞争的压力，美国和欧洲的生产商不得不对自己的生产 过程进行重新思考。自此，大量管理学者和从事实际管理工作的经理们开始了对 供应链管理的研究，供应链管理逐渐成为管理界的热门话题。时至二十世纪九十 年代，通过与其供应链上下游的公司成功地实现了对整条供应链的管理，许多生 产商从中获得了大量的利益。例如i b m 、g m 、l i p 、m o t o r o l a 、a p p l e 、c h r y s l e r c o 、d e l l 、c a t e r p i l l a r 、d e c 等国际知名大公司都不同程度地对其生产过程或经 营过程实施了供应链管理。比较典型的是戴姆勒一克莱斯勒公司，该公司在为 d o d g ei n t r e p i d 、e a g l ev i s i o n 、c h r y s l e rc o n c o r d e 等新型汽车设计生产线时，将至 少7 0 的零部件外包给少数几个供应商，并邀请供应商参与到早期的关键研究开 发阶段，结果，从零部件开发到总装成功的新产品开发周期，从通常的5 撕年减 少到3 9 个月“1 。 近2 0 多年来，科学技术尤其是信息技术的飞速发展是推动供应链管理发展 的关键因素之一。科学技术的发展大大缩短了各国之间的地理和文化上的差距， 各国企业能够在全球范围内获取资源并销售产品，产品生命周期正在不断缩短， 供应链管理的作用更加突出，供应链管理的全球化趋势迫切需要更加有效的管理 理念和协调技术。而e d i ( e l e c t r o n i c d a t a i n t e r c h a n g ，电子数据交换) 、p d i ( p r o d u c t d a t ai n t e r c h a n g ，产品数据交换) 、i n t e r n e t 、i n t r a n e t 等技术，以及c i m ( c o m p u t e r i n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n g ，计算机集成制造) 、c a d ( c o m p u t e ra i d e dm a n u f a c t u r i n g ， 计算机辅助生产) 等各种信息系统在供应链管理中的应用，极大地促进了现代供 应链管理理念的实现和组织结构的转变，使基于供应链的电子商务的发展成为可 能。同时，2 0 世纪8 0 年代兴起的企业再造( b u s i n e s sp r o c e s sr e d e s i g n ，b p r ) 也 极大地促进了供应链管理的发展。企业再造与供应链管理的结合，把企业内部的 业务流程重构扩展到整条供应链上的其他企业成员，通过重新设计供应链链条上 的业务过程，增强整体竞争优势。信息技术的发展，也促使企业管理中的信息系 统从最初的m i s ( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ，管理信息系统) ，经历m r p ( m a t e r i a lr e s o u r e ep l a n n i n g ，物料需求计划) 、m r pi i ( m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e p l a n n i n g ，制造资源计划) ，发展到e r p ( e n t e r p d s er e s o u r c ep l a n n i n g ，企业资源 计划) ，改善并加强了企业内部的资源管理，e r p 与供应链管理的结合，实现了 整个链条上的企业内部资源与外部资源的集成。供应链管理理论的形成和发展大 大提高了供应链的效率，让企业尝到了甜头，企业越来越广泛接受，因此，八十 年代中期以后，供应链管理理论逐渐普及开来。 从二十世纪八十年代，供应链管理理论开始受到关注。当时，关于供应链的 管理概念还没有被很明显地理解，同时为了使供应链管理的结构和概念性框架的 定义更加清晰化，许多学者都提出了自己的看法“1 。文献 9 】指出，如果要试图 2 中南大学博士学位论文第一章绪论 为供应链找到一个通用的概念，则很可能会导致不必要的失败和冲突，同时也指 出，供应链管理领域中所研究的一些特性：产业经济、系统动态性、市场营销与 采购和企业内部运作是从不同的传统管理领域中继承下来的。供应链管理理论体 系研究需要借助于有助于供应链现象理解的理论模型发展。供应链管理作为管理 学的一个新概念，已经成为管理哲学中的一个新元素。许多学者从不同角度对供 应链管理这一概念进行了描述。一般认为，供应链的概念是先从制造业发展出来 的。早期的观点认为供应链是制造企业中的一个内部过程，它是指将采购的原材 料和受到的零部件，通过生产转换和销售等活动传递到用户的一个过程。这里列 举一些有关供应链的定义如下： 美国学者s t e v e n s ”：通过增值过程和分销渠道控制从供应商的供应商到用 户的用户的物流就是供应链，它开始于供应点的源点，结束于消费的终点。 e l l r a m “：供应链管理是将产品或服务送达最终用户的相互作用的企业网 络，它将从原材料供应到最终产品运送的各环节联系到一起。 c h a s e 等“：供应链管理是应用系统的方法来管理从原材料供应商通过工厂 和仓库直到最终顾客的整个信息流、物流和服务流的过程。 b e a m o n “”：供应链可以被定义为一个整合过程，该过程中不同的组织实体， 即供应商、生产制造商、分销商、零售商和最终用户协调执行三种主要活动：物 料购买活动、物料转化活动以及库存管理和成品运输模式有关的后勤活动。 马士华”：供应链是围绕核心企业，通过信息流、物流、资金流的控制， 从采购原材料开始，制成中间产品以及最终产品，最后由销售网络把产品送到消 费者手中的将供应商、制造商、分销商、零售商、直到最终用户连成一个整体的 功能网络结构模式。其模式图如下： 供应商的供应用户的用户 图1 - 1 供应链模式 供应链虽然没有形成统一的定义，但可以肯定的是供应链不仅是一条连接供 应商到客户的物料链，而且也是一条增值链，物料在供应链上因加工、运输等过 程而增加其价值。而且在全球制造和全球竞争加剧的环境下，这样的一条链应该 是一个围绕核心企业的网络，而不仅仅是一条简单的从供应商到客户的链。也就 3 中南大学博士学位论文第一章绪论 是说供应链是相互关联的企业形成的网络，要求位于上下游的企业间相互联系， 在不同进程和活动中以产品或服务的形式创造对客户有用的价值。例如，某家衬 衫制造厂是某条供应链的一部分，它的上游是棉纤维制造厂，下游则是经销商和 直接面队客户的零售商。这些企业相互依赖，实现供应链一体化。供应链一体化 的目的在于协调传统的各职能领域，而传统的职能部门一般都倾向于保持自己的 职能优势，这样的组织结构阻碍了供应链一体化的发展与成功。因此，供应链管 理一体化的关键在于：要完成一个转变，即从管理个别职能到把不同的活动整合 成供应链关键业务过程的转变。供应链管理有以下八大关键业务过程： 客户关系管理： 客户服务管理： 需求管理； 完成订单； 生产流管理； 采购： 产品开发与商品化； 逆向物流过程。 上述八个关键业务过程从最初供应商延伸到最终用户，贯穿整个供应链。 1 1 2 供应商管理的起源、发展及其研究意义 第二次世界大战以前，公司的成功不依赖与其销售什么，因为那时市场是无 限的，能否从供应商那儿获得所需的材料和服务是一个企业成功的关键。因此， 当时就对采购的组织、政策和步骤特别关注，采购也就成为一个有组织的管理活 动。从1 9 5 0 年到1 9 6 0 年，随着技术的更新和专业人员采购决策水平的提高，采 购的地位也不断提高。2 9 世纪7 0 年代，各大公司面临的主要问题是：自从二次 世界大战结束后，几乎所有的基本原材料都严重短缺；原材料或零部件价格增长 率远远超过正常水平。因为采购部门的职能是以合理的价格从供应商处购买原材 料，这些方面的变化使采购部门直接受到了冲击。2 0 世纪9 0 年代以后，显然任 何一个公司若想在国内国际市场竞争中获得一定的地位就必须有一个高效的采 购和物料管理部门。为了保持竞争力，采购的发展方向将逐渐变化为由采用防御 战略转为采用进攻战略。各组织机构可采用各种富有想象力的方法达到他们物料 管理的目的，以满足长期或短期目标。采购领域，作为物料管理的一个重要部分 以选择供应商为中心，其他相关的活动有“：选择和认证供应商；评估供应商 绩效；议定供销合同；确定采购时间；预测价格、服务和需求的变化；指定运输 方式。 4 中南大学博士学位论文第一章绪论 对现在的采购工程师来说，一个主要的挑战就是选择合适的供应商以提供原 材料和零部件。供应商的选择包括确定供应商及每个供应商的订单数量。全面质 量管理及顾客的满意度几乎是每一个企业的目标。供应商作为供应链的源头，担 负着制造资源的输入。它的业绩直接影响核心企业的交货水平、产品质量、提前 期、库存水平、产品设计、顾客满意度等方面，进而会影响整条供应链的业绩。 在现今的供应链管理环境下，下游的制造商与上游的供应商有着密不可分的关 系。合适的供应商可以在合理的价格下，满足制造商所要求的质量、数量和交货 期等条件；可以准确地把握市场的动态，及时与制造商共享信息，进而与整条供 应链上的企业一起形成最具竞争力的优势，以应对顾客与市场的需求。但是相对 而言，如果选择了一家不合适的供应商，它的影响可能不仅仅是某次交货的延期 及其所导致的成本的增加或不能实现供应链的预期收益，更可能会造成失去市场 先机和破坏企业形象等无法计量的巨大损失。在全球化的市场竞争趋势下，企业 在选择供应商时已经突破地域限制，把外包订单的选择空间扩展到全球，可供选 择的供应商数目大幅度增加，企业在作出选择时也更为复杂。为了从众多的待选 的供应商中选择合适的供应商，就需要对供应商进行评价，对供应商的评价是供 应链管理的基础，同时也是供应链风险控制的重点。通过对供应商进行科学的评 价和选择，能够有效降低供应链运行风险，提高供应链持续增植能力，为供应链 上节点企业之间建立战略合作伙伴关系提供有力支持。 我们知道供应链是围绕核心企业，通过对信息流、物流、资金流的控制，将 供应商、制造商、分销商、零售商和最终用户连成的一个整体的功能网链结构模 式。供应链管理是指运用集成的管理思想和方法，以实现供应链整体效率为目标， 在整个供应链系统中，对与产品相关的物流、资金流、信息流进行的管理活动。 供应链上成员之间相互关系的好坏程度、紧密程度对供应链的运行具有重要影 响。主要供应商和用户建立良好的合作伙伴关系是集成化供应链管理的关键。因 此，供应链上成员的关系管理就显得十分重要。供应链管理的重要成功因素之一 是成员间的相互信任关系，如果没有好的关系管理，供应链就无法真正整合。供 应商关系是一种供应链合作伙伴关系，即供应商与制造商之间，在一定时期内的 信息共享、共担风险、共同获利的合作关系。 对上游外部供应链上成员的关系管理即为供应商关系管理。制造企业长期以 来一直视它们的采购业务和与供应商的关系为一个较难处理的问题，在企业应用 了m r p m r p - i i 、e r p 和j i t 之后，虽然在业务处理方面得到了一定的改善，但 也只是对其业务过程在一定程度上进行了管理，并未上升到对其关系进行管理的 高度。因此，人们一直在理论和实践方面进行不懈的努力，试图找出一种较好的 解决方案。实际上，供应商管理早在1 9 4 0 年就受到发达国家的重视，在近六十 5 中南大学博士学位论文第一章绪论 年间，随着经济环境的变化，不断出现新的内容。发展至今，在供应商管理方面 已经有了很多优秀的研究成果。供应商管理最主要的两个研究领域及成果是供应 商的选择和供应商的关系管理。 现代企业供应商管理在战略方面要考虑的问题是： 1 ) 设计一种能最大限度地降低风险的合理的供应结构； 2 ) 与供应商建立一种能促使供应商不断降低成本、提高质量的长期合作 关系； 3 ) 采用能使采购总成本最小的采购方法。 供应商管理的具体目标是： 1 ) 获得符合企业质量和数量要求的产品或服务； 2 ) 以最低的成本获得产品或服务； 3 ) 确保供应商能提供最优的服务和及时的送货； 4 ) 发展和维持良好的供应商关系； 5 ) 开发潜在的供应商。 从传统的供应商管理发展到现代供应商管理，企业在供应商管理方面有了很 大的创新。两种管理方式的比较如表1 一l 。 表1 1 传统供应商管理与现代供应商管理比较 传统供应商管理现代供应商管理 供应商数目多数 少数 供应商关系短期、买卖关系长期合作、伙伴关系 企业与供应商的沟通仅限于采购部与供应销售之间双方多个部门的沟通 信息交流仅限于订货收货信息多项信息共享 价格谈判尽可能低的价格 互惠的价格、双赢 供应商选择 凭采购员的经验 完善的选择程序 供应商对企业的支持无提出建议 企业对供应商的支持无技术支持 供应商管理是一个很重要的供应链决策问题。在对供应链管理越来越重视的 今天，优秀的企业将供应商管理提高到战略高度，并且在实践中不断寻求更好的 方法。供应商作为构成供应链的源头，从其在供应链上所处的位置可以看出，它 是整个供应链的利润之源、质量之本和效率之始。没有供应商提供的原始产品和 服务，供应链的运行将成为无源之水，无本之木。供应商选择是采购决策的一项 重要内容，对大多数企业来说，采购成本占产品总成本的7 0 以上。从中国a m t 组织的调查研究中也可以看出，采购在中国三大类产品价值链中的增值作用是最 高的如表l 一2 所示”“。 6 中南大学博士学位论文 第一章绪论 表1 2 采购在供应链的价值增值分布 产品种类采购 制造分销 易耗消费品 3 0 5 0 5 一1 0 3 0 一5 0 耐用消费品6 0 一7 0 l o 1 5 l o 一2 5 复合制造型生产品3 0 一5 0 3 0 一5 0 5 一l o 供应商所提供的产品和服务在很大程度上影响甚至决定了供应链提供的最 终产品和服务。合理的选择供应商将直接影响到降低成本、增加企业柔性、提高 企业竞争力。随着市场竞争的全球化和剧烈化，产品的生命周期越来越短，强调 质量、交货可靠性、价格、提前期从而增加了供应商选择的复杂性和选择范围。 因此，供应商选择的战略作用比以前更加重要了”1 。 1 1 一供应链网络设计的研究背景及意义 目前，供应链管理关注的重点已逐步由传统的局部过程优化转向对整个供应 链的统一协调，供应链的各个环节、体系已不再是各自为政，而是以最大化地满 足最终客户的需求为共同目标。随着网络信息技术的发展，许多企业纷纷推行供 应链管理以期获得市场竞争优势，相继自主开发或购买了e r p 业务执行系统，部 门之间以及企业之间的信息共享已不再是个难题，但摆在企业面前的一个现实问 题是快速的数据访问和处理并不能自动产生良好的决策。如何进行供应链网络设 计，才能既节约成本，又保持供应链的稳定性，降低企业经营风险；如何制定从 供应商到客户真正优化的供应链产供销计划等等。这些问题在传统e r p 引进实旌 的今天，都没有彻底地得到解决。e r p 在解决了企业管理流程化、信息共享和集 成化以后，需要通过供应链管理优化模型及其算法来解决更加复杂地问题，进行 全面的、动态的决策，并以期与供应链上重要的节点企业保持长远的合作伙伴关 系。 面对日益增加的竞争压力和多样化的市场需求，在经济全球化发展趋势的推 动下，逐渐形成了集采购联盟、生产联盟和销售联盟一体化的供应链一价值链集 成体系。供应链节点企业为了提高供应链的可持续竞争优势，不断地扩大供应链 作用的影响，打造供应链体系的不可复制性，如供应链生产联盟中的制造企业， 逐渐形成了多供应商、多地点制造、多客户的新供应链模式。 供应链优化管理所取的的社会效益和经济效益，以及由此而获得的竞争优势 已为世人所瞩目。基于不同的理论和方法，产生了各种供应链管理策略和优化模 型。在供应链管理目标的驱使下，供应链管理进入了快速发展的轨道，供应链建 模和优化技术成为深入研究的热点。供应链模型抽象地反映了现实世界中供应链 的运营状况、资源约束、流程优化等实际问题，从不同角度刻画了供应链管理体 7 中南大学博士学位论文 第一章绪论 系的内在规律性和复杂性。供应链模型的优化程度综合反映了供应链的核心能 力，体现了供应链整合社会资源、创新管理的综合能力。 1 1 4 供应链物流配送管理的起源、发展及其研究意义 配送是现代供应链发展的产物，也是市场竞争的产物。企业受利润、市场份 额的驱动想方设法提高送货的服务水平，降低送货的成本，扩大自己的市场，急 需寻找一种方法。随着供应链管理的诞生，配送这个新鲜事物一出现，就立刻引 起企业的关注。于是，便出现了合理的货物配备、合理的车辆调配、合理的路线 规划、合理的配装及送达这些新的内涵。这些新内涵的进一步延伸，就形式了现 代社会的配送。 配送最早出现于2 0 世纪六十年代初，在这个时期，物流活动中的一般性送 货开始向备货、送货一体化方向转化。从形态上看，初期的配送只是一种粗放型、 单一性的活动，其活动范围很小，规模也不大。在这个阶段，企业开展配送活动 的主要目的是为了促进产品销售和提高其市场占有率。2 0 世纪6 0 年代中期，随 着经济发展速度的加快，货物运输量急剧增加，商品市场竞争日趋激烈，配送在 一些发达国家得到了迅速发展。在这个时期，欧美一些国家的实业界相继调整了 仓库结构，组建或设立了配送组织( 配送中心) ，普遍开展了货物配装、配载及 送货上门活动。从配送形式和配送组织上看，这个时期曾实行了“共同配送”，并 且建立了配送体系。2 0 世纪8 0 年代以后，配送已演变为以高新技术为支持手段 的系列化。多功能的供货活动。具体表现如下： 配送区域进一步扩大； 配送手段日益先进； 配送的集约化程度明显提高； 配送的方式日趋多样化 配送业务与运输、仓储、装卸搬运、流通加工、包装和物流信息融为一体， 构成了供应链系统的功能体系。在供应链管理中有着重要的作用和意义，具体表 现在以下几个方面： 1 对于企业来说：分销领域采用配送体制，可以降低物流成本、提高服务 水平，从而可以扩大销售、扩大市场、增强企业竞争力；产成品实行配送体制， 配送需要多少，就生产多少，可以实现产成品零库存，可以获得最大的节约和最 大的效益；采购领域实行配送体制，就可以实现企业需要多少，供应商就配送多 少，什么时候需要，供应商就什么时候送货。因此企业步需要设置原材料库存， 流通企业也不要设置流通库存大大降低经营成本。 2 对于用户来说：提高了物流服务水平。配送能按时按量、品种配套齐全 8 中南大学博士学位论文 第一章绪论 地送货上门，一方面使用户免除了出差、采购、运输、进货等劳役之苦，简化了 手续，方便了用户，节省了成本，提高了效率；另一方面保障了物资供应，保障 了企业生产和流通的正常进行，满足了人们生产生活的物资需要和服务享受。 3 配送提高了物资利用率和库存周转率。配送采用配送中心集中库存，可 以利用有限仓库、有限库存为更大范围更多客户所利用，需求大、市场面广，物 资利用率和库存周转率必然大大提高，使仓储和配送环节建立和运用规模经济优 势，使单位存货、配送和管理的总成本下降。 4 配送完善了干线运输中心的社会物流功能体系。 1 2 主要研究内容和结构安排 基于对供应链管理理论的分析和研究，结合实际本文重点研究了有时间约束 的供应商选择问题、面向供应商和分销商的供应链设计问题和供应链网络物流配 送车辆路径问题。主要进行以下几方面的研究工作： 1 归纳总结了现代供应链管理理论和方法，指出对供应链整合以及进行协 作和优化管理的重要性。 2 对供应商的评价以及选择的标准和方法进行了分类和归纳。 3 针对以往对供应商选择的研究缺乏对时间约束的考虑，本文提出了带时 间窗的供应商的选择问题。讨论研究了有时间约束且有多个供应商可供选择的前 提下，如何给出一个满意的供应商选择方案，确定参与的供应商及各自所供应的 物资数量使总成本最小。对该问题在允许缺货和不允许