（管理科学与工程专业论文）不确定条件下的供应链网设计问题研究.pdf

摘要 摘要 供应链网设计是一项关系到整个网络能否长期高效运行的战略决策 由于在 企业运营中存在大量的不确定因素 因此在设计中考虑这些因素十分必要 本文 研究不确定条件下的供应链网设计问题 分析了供应链网的结构特性和类型 指 出了影响设计的主要因素和设计中应遵循的原则 重点研究不确定条件下的网络 设计模型 文章采用基于分布函数的方法 讨论随机需求下一般供应链网的设计 问题 为使潜在的仓库积压和产品缺货的损失最小 首先确定了最优的产品供货 量 然后建立了一个确定性的混合整数规划模型 在此基础之上 针对逆向供应 链网的产生和研究的必要性 将其和正向供应链网整合在一起组成闭环 考虑了 产品市场需求和回收产品数量的不确定性 提出了闭环供应链网的优化设计模型 与以往的随机模型相比 求解大为简化 结合模型特点 文章分别给出了具体的 算例 关键词 供应链网不确定性优化设计逆向物流 a b s t r a c t a b s t r a c t t h ed e s i g no fs u p p l yc h a i nn e t w o r ki sa ni m p o r t a n ts t r a t e g i cd e c i s i o na n di ti si n r e l a t i o nt ow h e t h e rt h ew h o l en e t w o r kr u n se f f e c t i v e l yf o ral o n gt i m eo rn o t s i n c e t h e r ea r el o t so fu n c e r t a i n t i e si no p e r a t i o nf o re n t e r p r i s e s c o r p o r a t i o n s i ti s v e r y n e c e s s a r yt ot a k ea l lt h e s ef a c t o r si n t oa c c o u n t t h i sp a p e rs t u d i e st h ed e s i g no fs u p p l y c h a i nn e t w o r ku n d e r u n c e r t a i n t y w h i c hi n c l u d e s t h ea n a l y s i so fi t ss t r u c t u r e c h a r a c t e r i s h c sa n dt y p e s t h em a i nf a c t o r si n f l u e n c i n gd e s i g na n ds o m ep r i n c i p l e s w h i c hs h o u l db eo b e y e di nd e s i g n t h em a i nw o r kf o c u s e so nt h en e t w o r kd e s i g n m o d e lu n d e ru n c e r t a i n t y t h ed e s i g no fg e n e r a ls u p p l yc h a i nn e t w o r ku n d e rr a n d o m d e m a n d si sd i s c u s s e dw i t hd i s t r i b u t i o n b a s e da p p r o a c h i no r d e rt om i n i m i z et h e e x p e c t e dl o s so fo v e r s t o c ka n ds h o r t a g e f i r s to fa l lt h eo p t i m a ls u p p l yi sd e t e r m i n e d a n dt h e nam i x e di n t e g e rl i n e a rp r o g r a m m i n gm o d e lu n d e rc e r t a i n t yi sb u i l t b a s e do n t h a t a st oi t sc o m i n gt ob e i n ga n ds t u d y i n gn e c e s s i t y t h er e v e r s es u p p l yc h a i nn e t w o r k a n df o r w a r ds u p p l yc h a i nn e t w o r ka r ei n t e g r a t e di n t oac l o s e d l o o ps u p p l yc h a i n n e t w o r k c o n s i d e r i n gt h eu n c e r t a i n t yo fp r o d u c td e m a n da n dt h en u m b e ro fr e t u m e d p r o d u c t t h eo p t i m i z a t i o nd e s i g nm o d e lo fac l o s e d l o o ps u p p l yc h a i nn e t w o r ku n d e r u n c e r t a m t yi sp r o p o s e d c o m p a r e dw i t ht h ea g os t o c h a s t i cm o d e l t h i ss o l u t i o ni s s i m p l e r a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h em o d e l s a na r i t h m e t i ce x a m p l ei sg i v e n r e s p e c t i v e l y k e y w n r d s u p p l yc h a i nn e t w n r ku n c e r t a i n t yo p t i m i z a t i o nd e s i g n r e v e r s el o g i s t i c s 声明 创新性声明 本人声明所呈交的论文是我个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 除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外 论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果 也不包含为获得西安电子科技大学或 其它教育机构的学位或证书而使用过的材料 与我一同工作的同志对本研究所做 的任何贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意 申请学位论文与资料若有不实之处 本人承担一切相关责任 本人签名 虽逸盎日期 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定 即 研究生 在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学 本人保证毕业 离校后 发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学 学 校有权保留送交论文的复印件 允许查阅和借阅论文 学校可以公布论文的全部 或部分内容 可以允许采用影印 缩印或其它复制手段保存论文 保密的论文在 解密后遵守此规定 本人签名 塞盎盐 导师签名 墨三堑 日期婴 驾 f q 期抄玎 r 2 f 第一章绪论 第一章绪论 现在越来越多的企业通过与其它企业建立战略伙伴关系 联盟 和加强合作来 面对日益激烈的竞争 伙伴之间通过专业分工和通信交流以实现最优的操作效率 供应链管理正是来源于企业之间的合作 并被越来越多的企业所实践的有效模式 和管理理念 经济全球化的趋势 企业多元化的经营策略 不断复杂化的供应网 络体系 日益缩短的产品生命周期使得企业不得不重新审视和设计自己的供应链 但是 一方面 优化供应链的一个环节未必带来整体效率的提高 有时甚至会牺 牲其它环节的表现标准 另一方面 多元化的经营发展战略和不断复杂化的供应 网络体系 使得目前所研究的供应链结构已无法准确描述现实世界中产品复杂的 供应关系 因此 供应链网的研究就显得尤为重要 论文以此为背景 研究不确 定条件下的供应链网设计问题 本章内容分为三部分 首先是供应链与供应链管理概述 其次阐述供应链网 的提出及研究意义 介绍供应链网的研究现状 最后概括说明论文的研究目的和 各章的内容安排 1 1 供应链与供应链管理概述 1 供应链的产生 在公司基于资源的观念 r e s o u r c e b a s e dv i e wo f c o r p o r a t i o n 之下 现代企业 逐步认识到企业是一个资源依赖系统 它的生存与发展依赖于与之相关的外部资 源系统的生存和发展 企业作为资源的输入输出转换系统 外部资源的输入质量 直接影响到企业满足客户需求的质量 而这些资源是企业不可直接控制的 这就 需要企业对外部资源进行有效的管理1 1 1 在核心能力理论 c o r e c a p a b i l i t yt h e o r y 的影响下 企业认识到企业不需要也没有能力在各个方面部做到最好 只要在关 键的核心价值增值方面具有非同一般的能力 就可以在竞争中获胜 通过向外界 资源寻求最佳的合作伙伴也能获得竞争优势 这两种理念构成了供应链 s u p p l y c h a i n s c 和供应链管理 s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t s c m 概念的理论背景 长期以来 为了在市场竞争中取得主动 企业总是试图对产品生产过程中所 需资源进行全程控制 对提供原材料 半成品或零部件及分销渠道中的企业或组 织等采取筹资自建 投资控股或兼并等方式以形成一个统一的企业组织 即所谓 的 纵向一体化 v e r t i c a li n t e g r a t i o n 管理模式 在市场环境相对稳定的条件下采 用 纵向一体化 战略是有效的 但是进人2 0 世纪8 0 年代以后 信息技术的飞 不确定条件下的供府链网设计问题研究 速发展 市场竞争的同益激烈 顾客需求的不断变化 使得 纵向一体化 模式 已无法敏捷地响应市场机会 国际上越来越多的企业放弃了这种经营模式 随之 兴起的是 横向一体化 h o r i z o n t a li n t e g r a t i o n 思想 即利用企业外部资源快速响 应市场需求 本企业只做好能创造特殊价值 比竞争对手更擅长的关键性业务工 作 横向一体化 形成了一条从供应商到制造商再到分销商 零售商的贯穿所有 企业的 链 由于相邻节点企业表现出一种需求与供应的关系 当把所有相邻企业 依次连接起来 便形成了供应链 这条链上的节点企业必须达到同步 协调运行 才有可能使链上的所有企业受益 于是便产生了供应链管理这一新的经营与运作 模式 2 1 供应链管理问题己受到社会的普遍关注 未来的市场竞争不再是单个企业 之间的竞争 而是供应链与供应链之间的竞争 s cv s s c 1 3 2 供应链和供应链管理的概念 供应链的概念最早出现在2 0 世纪s o 年代左右 目前为止还没有形成统一的 定义 许多学者立足于不同的角度给出了不同的定义 早期的观点认为供应链是 制造企业中的一个内部过程 局限于企业的内部操作 注重企业的自身利益目标 后来供应链的概念注意了与其它企业的联系 注意了供应链企业的外部环境 美 国的史迪文斯 s t e v e n s 认为 通过增值过程和分销渠道控制从供应商的供应商到 用户的用户的流就是供应链 它开始于供应的源点 结束于消费的终点 最近 供应链的概念更加注重围绕核心企业的网链关系 马士华等认为 供应链是围绕 核心企业 通过对信息流 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链结构 供应链的网链 结构如图1 1 所示1 4 j 信息流 供应商的供应商用户的用户 塑全堕 图1 1 供应链的网链结构 传统意义上的产 供 销是相互独立的 缺少 种整合不同功能的机制 造 成了各坏节之间的脱节 供应链管理旨在改善这种情况 在供应链不同节点 日j 建 立起协作的业务关系 并对这种业务关系进行规划 控制 协调和平衡 提高供 应链的整体运作效率和效益 p i t t 等1 5 认为 供应链管理是通过对整个供应链中的 第一章绪论 物流与信息进行设计 控制与优化 把合适的产品 以合适的数量 在合适的时 间送到合适的地点 以满足客户需求 并保证供应链的成员共同获利的整个管理 过程 s t a d t l e r1 6 l 认为供应链管理的任务就是把不同供应链上的企业集成起来 通 过对物流 信息流 资金流的协调和控制来满足顾客需求 并达到供应链的整体 竞争能力的提高 3 供应链管理的基本思想及研究内容 供应链管理的思想如下 1 系统观念 供应链管理不再封闭孤立地看待企业的采购 生产和销售等经 营活动和过程 而是突破企业界限束缚 将企业的产 供 销与其他市场经济实 体及其活动建立外部联系 将供应商 生产商 分销商以及消费者视作一个有机 联系的整体 通过集体目标统一协调所有成员的信息流 物流和资金流 取得企 业之间超越组织界限的集成和整合 这样 消费者 生产商 分销商和供应商等 经济主体之间以供应链的整体形式 超越组织界限 通过相互连接 依存 渗透 和互动 形成合作式的网络系统 在跨组织的整体运作中实现所有成员共赢的共 同目标 2 合作观念 供应链管理在本质上是建立在合作和共赢的信念上的 它认为 建立在相互信任 互利及长期发展基础上的信息共享和合作行动 将最终消费者 的需求转化为所有参与者的集体行动 每一个经济主体都从事产品制造和提供过 程所必须的一部分活动 不但可以在相互支持 配合和协调中实现整体利益最大 化 也会使每一个参与者从中获益 因此在供应链中 经济主体之间合作化的伙 伴关系替代了传统的竞争性关系 参与各方的决策偏好和行动目标不是完全集中 在价格等短期目标 而是集中在行动协调一致 提高整体效率和产品质量 维系 灵活性和整体竞争力等方面的团结合作与共同利益因素 把更好的响应和服务消 费者需求作为行动指南 致力于共赢前景的真正实现 3 集优性观念 供应链管理是具有一定专长和市场竞争力的企业之问的一种 合作性安排 是一种集优高效的价值共同创造活动 供应链系统的各个节点选择 是遵循强一强联合的原则 聚集最具市场竞争力的经济资源 通过相辅相成 和谐 共融的企业资源和能力的整合 发挥整体效能 将单一企业的核心竞争力融合为 整体竞争力 极大地提升了市场竞争优势 供应链管理研究的内容主要涉及到五个主要领域1 7j 需求 d e m a n d 计划 p l a n 物流 l o g i s t i c s 供应 s u p p l y 回流 r e t u r n 供应链管理是以同步化 集成化生产为指导 以各种技术为支持 应 生产作业 物流 主要指制造过程 尤其以i n t e r n e t i n t r a n e t 为依托 围绕供 满足需求束实施的 供应链管理主要包 括计划 合作 控制从供应商到用户的物料 零部件和成品等 和信息 供应链管 理的目标在于提高用户服务水平和降低总的交易成本 并且寻求两个目标之间的 不确定条件下的供应链网设计问题研究 平衡 这两个目标往往有冲突 供应链管理关心的并不仅仅是物料实体在供应链中的流动 除了企业内部与 企业之间的运输问题和实物分销以外 供应链管理还包括以下主要内容 1 战略性供应商和用户合作伙伴关系管理 2 供应链产品需求预测和计划 3 供应链的设计 全球节点企业 资源 设备等的评价 选择和定位 4 企业内部与企业之间物料供应与需求管理 5 基于供应链管理的产品设计与制造管理 生产集成化计划 跟踪和控制 6 基于供应链的用户服务和物流 运输 库存 包装等 管理 7 企业间资金流管理 汇率 成本等问题 8 基于i n t e r n e t i n t r a n e t 的供应链交互信息管理 1 2 供应链网的提出及研究现状 1 2 1 供应链网的提出 目前对供应链的研究大多局限于围绕核心企业的网链关系 如图1 1 实际 上供应链上的任何一个企业部可能有多个上游节点和下游节点 当不同的供应链 含有相同节点的时候 多条供应链就会互相交错组成一个横跨需求 供给与制造 等层面的 包含多个企业与多种关系的复杂网络 在此网络中包含了许多目的不 同的供应链结构 而且在每一供应链结构中均可能存在一个引领该供应链发展方 向的领导厂商 其策略与态度决定了该供应链的发展 s j 对于这样一个网状的供 应链 显然已经不能用已有的供应链的概念和结构模型进行描述 图1 2 供应链网的 般结构 本文将由多条供应链相互交错而成的网络称之为供应链网 s u p p l yc h a i n n e t w o r k 其一般结构如图1 2 所示 供应链网的概念是由f u r e nl i n 和m i c h a e l 第一章绪论 j s h a w l 9 于1 9 9 8 年在 r e e n g i n e e r i n gt h eo r d e rf u l f i l l m e n tp r o c e s si ns u p p l yc h a i n n e t w o r k 一文中首次提出的 他们认为 供应商 制造商和分销商在战略 任务 资源和能力方面相互依赖 构成了复杂的供应一生产一销售网 这就是供应链网 供应链网的成员是完全自主或半自主的业务实体 分别处于供应链网的不同位置 完成不同的业务活动 虽然f u r e nl i n 和m i c h a e lj s h a w 提出的供应链网结构和 本文提到的供应链网结构有些区别 但是他们提出的关于供应链网的概念 还是 具有普遍意义的 对供应链网的研究已经引起了越来越多学者的重视 z h a n g 等 lo 认为供应链 网是由相互合作的企业实体共同作用 对一种或多种产品进行采购 生产 分销 销售等一系列相关活动所组成的网络 考虑到供应链的定义 他们还提出供应链 网是由多条供应链柏互交错所形成的网络 l i n 1 l 认为供应链网是由节点和连线组 成的 节点表示供应商 生产商 分销商 零售商等供应链网成员 连线表示节 点之间的产品运输关系 它们将节点联结成多层的网络结构 从供应链网和供应 链的关系上看 供应链网是供应链在空间 水平和垂直方向 上的扩展 将供应链 网在水平结构上压缩即成为供应链 1 2 1 供应链网从一个更广泛的思维空间 更宏观的角度反应了企业在实际市场环 境中所面对的真实情况 更能说明现实世界中产品的复杂供应关系 适合于对产 品供求关系的宏观把握 其概念和模型同样适合企业内部供应网络的设计及生产 库存 运输等战术操作问题的优化 有些厂家规模非常大 内部结构也非常复杂 与其他厂家相联系的只是其中的一个部门或一个子公司 而且内部也存在着产品 供应关系 用一个节点来表示这些复杂关系显然不行 这就需要将表示这个厂家 的节点表示成很多个相互联系的小节点 这些节点与外部节点一起构成了一个大 的供应 生产和分销网络 供应链网的结构模型对企业集团就是很好的描述 l 引 在供应链网中 企业之间关系的协调 利益的分配 数据的收集和处理 信 息的共享和传输 物流供应等方面要比供应链中所研究的复杂和困难得多 但更 具有实际意义 1 2 2 供应链网的研究现状 供应链网是近些年来兴起的一个新的研究领域 在国际上 很多学者对其进 行了研究 按照研究的内容可以分为以下三个方面 1 供应链网均衡 e q u i l i b r i u m 模型 此模型研究各个供应链网成员的独立决 策行为及他们之问相互作用的效果 系统所达到的是各方都满意的均衡状态 在 模型中 生产商 制造商 零售商和消费者之间采取的是不合作模式 即每个决 策主体在做决策的时候 都只考虑自身利益最大化 6 不确定条什f 的供府链网设计问题研究 n a g u r n e y 等 2 0 0 2 u 4 1 研究了包括制造商 零售商和消费者的三级供应链网的 均衡模型 模型中的市场需求被假定为确定的 作者对模型进行了定性分析 并 给出了模型求解的算法和算例 随后n a g u m e y 2 0 0 3 f l5 又将这个均衡模型用到了全球供应链网 在原有的均 衡模型的基础上考虑了各国货币之间的汇率问题 d o n g 等 2 0 0 3 在n a g u m e y 的模型 n a g u m e y 2 0 0 2 的基础上 研究了市场需 求随机的情况 运用纳什均衡理论和变分不等式建立了一个供应链网均衡模型 n a g u m e y 等 2 0 0 4 f j7 j 进一步研究了电子商务环境下的供应链网均衡问题 模 型中既考虑了相邻级之间的物理交易 也考虑了非相邻级之间的电子交易 而且 还考虑了供求双方在交易过程中存在的风险 以利润最大化和风险最小化模拟了 各成员的最优行为 给出了模型的均衡条件 2 供应链网的设计问题 供应链网的设计是供应链战略决策层的关键内容 设计的好坏对供应链网运作成功与否有着至关重要的影响 设计的核心问题是确 定网络的层级体系结构 供应商 生产商和零售商的选择 设施的位置 数目和 容量配置 以及产品的供应和分销渠道 c a k r a v a s t i a 等 2 0 0 2 l8 以顾客不满意度最小为且杯 提出了一个供应链网设 计的二阶段模型 操作水平 o p e r a t i o n a l l e v e l 模型和链水平 c h a i n l e v e l 模型 j a n g 等 2 0 0 2 1 19 1 将供应链网分成内部子网 分销子网和外部子网 并以物流 总成本最小为目标 对其分别建立优化模型 并用拉格朗日启发式算法 l a g r a n g i a nh e u r i s t i ca l g o r i t h m 对模型进行了求解 y e h 2 0 0 4 1 2 0 j 也研究了供应链网的设计问题 并提出了 个求解混合整数线 性规划 m i x e di n t e g e rl i n e a rp r o g r a m m i n g m i l p 模型的混合启发式算法 h y b r i d h e u r i s t i ca l g o r i t h m 此后 y e h 2 0 0 5 1 2 1j 又提出了一个效率更高 求解此问题更为有效的混合遗 传算法 m e m e t i ca l g o r i t h m 上述研究都假定模型参数是确定的 而实际中如顾客需求 价格和资源数量 都是不确定的 文献 2 2 2 3 分别采用基于情景 s c e n a r i o b a s e d 的方法 研究了 离散随机需求下的供应链网设计问题 建立了两阶段的随机规划模型 并进行了 相应的求解 s a n t o s o 等 2 0 0 5 2 4 采用此方法建立了一个不确定环境下的随机规划模型 并综合加速b e n d e r s 分解算法和抽样平均近似法 s a m p l ea v e r a g ea p p r o x i m a t i o n s a a 提出了可用于求解供应链网大规模随机问题的解决方案 以上研究都是针对一般供应链网的设计问题 由于逆向物流的发展 一些学 者还研究了逆向供应链网的设计问题 详见第五章 3 供应链网优化问题 主要涉及生产 运输 库存 利润分配等战术操作问 第一章绪论7 题 c h e n 等 2 0 0 3 1 2 纠针对多级供应链网建立了一个多产品 多周期的生产和分销 计划模型 除了整个系统利润的最大化 还考虑了成员之间利润的最优分配 顾 客服务水平和安全库存水平的最大化 并使用二阶段模糊决策法 t w o p h a s e f u z z yd e c i s i o n m a k i n gm e t h o d 解决了此多目标优化问题 其中所有模型参数都 被假定是确定的 c h e n 等 2 0 0 4 2 6 又综合考虑了市场需求和产品价格两类不确定因素 用离散 变量表示需求的不确定性 用模糊变量表示产品价格的不确定性 建立了多周期 的进度计划模型 m u l t i p e r i o ds c h e d u l i n gm o d e l 并用算例验证了模糊决策法能 为产品价格和市场需求均不确定的多目标优化问题求出一个满意解 s e f e r l i s 等 2 0 0 4 1 2 7 针对多产品 多级供应链网提出了一个两阶段最优控制策 略 t o w l a y e r e do p t i m i s a t i o n b a s e dc o n t r o ls t r a t e g y 仿真结果显示这种方法在随 机和确定需求下都有很好的动态表现 在国内 对供应链网的研究还非常少 所做研究尚缺乏具体 深入的阐述 从研究的方法上 可以分为定性研究和定量研究 1 定性研究 栗东生等 2 0 0 0 i2 1 分析了供应链网的结构特性和供应链网的 集中型 分散型和适应型三种类型 探讨了这三种供应链网的目标 运作过程 产品特点及存在的主要问题 供应链网对企业集群也是非常好的描述 企业集群指在一个范围较小的地区 内集中了大量的同行业企业 这些企业往往针对某一订单形成一个l 临时的供应链 企业集群内同时发生的按订单生产的过程有很多种 各种供应链与供应链之间互 相交错 组成了供应链网 葛昌跃 2 0 0 3 2 s l 结合浙江等地实际 对企业集群中供 应链网的特点及其发挥的作用进行了探讨 并指出了企业集群中供应链网发展面 对的新需求 舒波 2 0 0 4 2 9 j 将供应链网的动态特性区分为定结构动态特性和变结构动态特 性两种 并在对这两种基本表现形式分析的基础上 指出了供应链网的动态特性 对节点企业变化状态和综合能力构成的启示 2 定量研究 管超 2 0 0 3 口o j 认为供应链网设计应在保证网络整体绩效的基 础上 再考虑成本的降低 并提出了一个供应链网络设计的多阶段规划模型 模 型只考虑了单一产品的生产和运输 没有研究生产能力和资源在多个产品上的分 配 同时 由于在第二阶段即确定了供应链刚的成员 因此这种方法最终得到的 优化结果可能不是最优的而是次优的 李晔和陈燕 2 0 0 4 3 l 通过对多产品 多级供应链网的分析 提出了一种基于 随机需求的多级供应链网优化模型 为使整个供应链网的成本最小 应用反馈控 制器来调节需求的不确定性 并应用仿真分析了反馈控制器对降低不稳定性的效 不确定条件f 的供府链网瑷计问题研究 粜 黄亦恺和缪立新 2 0 0 5 1 3 2 1 在国外学者研究的基础上建立了一个供应链网络平 衡 均衡 模型 在供应链细节上 不仅考虑了运输成本 分销商管理成本 还考 虑了运输中货物的损失等因素 并采用投影梯度法对模型进行了求解 张铁柱等 2 0 0 5 1 3 3 l 针对具有多商品流的三级供应链网 利用变分不等式构建 了各层均衡模型以及系统均衡模型 得到了系统达到均衡的条件 给出了经济解 释 最后给出了一个具体算例 1 3 本文的研究目的 主要内容及内容安排 本文从单个企业的角度出发 研究其内部的工厂 仓库 分销中心等设施与 其上下游的供应商 零售商等所组成的复杂的供应 生产 分销网络 并致力于不 确定条件下此供应链网设计问题的研究 对企业丽言 供应链网设计是一项重要的战略决策 它不仅是形成物流系统 的第一步 还对整个网络能否长期高效地运行起着决定性作用 由于竞争的加剧 和企业规模的不断扩大 要求企业必须有效设计自己的供应链网 通过对网络结 构的优化设计和企业有限资源的合理分配 实现对顾客需求的快速反应 并提供 高质量的产品和服务 合理的设计不仅对降低物流成本 提高经营效益 改善客 户服务水平具有重要作用 还有利于供应链网资源的有效整合 发挥整体优势 提高运作效率 供应链网的设计又是一项十分复杂的任务 这是由供应链网自身的特性和设 计决策的重要性决定的 由于企业在实际运营中存在很多不确定因素 而供应链 网构造完以后又不能随意改变 因此在设计中必须考虑这些因素的影响 本文的研究目的在于 1 充分了解供应链网这一领域的相关知识 针对这一领域中的问题运用自己 已有的或将要学习的管理和数学知识进行解决 2 针对目前供应链网设计研究的现状及存在的问题 提出一些利于实现的解 决或改进方案 并对国内外研究的方向做进 步的研究 以期对供应链网设计起 指导性作用 论文内容分为五章 主要内容如下 第一章是绪论 介绍论文选题的背景及研究意义 对供应链网的产生以及基 本研究现状进行综述 对论文的基本内容进行概括和说明 第二章分析供应链网 结构的一般特性 考查供应链网的结构类型 功能类型和运作类型 第三章研究 影响供应链网设计的各种因素和在设计中应遵循的原则 第四章研究不确定条件 下一般供应链网的设计问题 针对目前研究中存在的问题 提出一种更为合理 第一章绪论 9 便于管理实践的优化设计模型 第五章针对逆向供应链网的产生和研究的必要性 将逆向和正向供应链网整合在一起 建立不确定条件下的闭环供应链网设计模型 论文创新点 1 提出了一个随机需求下一般供应链网的优化设计模型 2 建立了一个不确定条件下闭环供应链网的优化设计模型 图1 3 论文的研究框架 第二章供应链网的结构特性及类型分析 第二章供应链网的结构特性及类型分析 如何设计供应链网 如何选择节点 是供应链网运行的基础 设计的目的就 是根据企业的自身特点 制定恰当的供应链战略 构建最具竞争力的供应链网 节点和连线是构成供应链网的两个基本要素 节点与连线的相互关系 相对配置 以及其结构 联系方式的不同 形成了不同的供应链网络 因此 为了有效指导 供应链网的设计 了解和掌握供应链网的结构特点和类型是十分必要的 根据不 同的划分标准 对供应链网有不同的分类 本章着重考查供应链网的结构类型 功能类型和运作类型 2 1 供应链网的结构特性 1 供应链网的结构具有层次性特征 3 4 从组织边界的角度看 虽然每个业务 实体都是供应链网的成员 但是它们可以通过不同的组织边界体现出来 如图2 1 所示 a 环包括一个组织内的所有业务实体 同时也包括了作为供应链网子网 链 的下层供应一生产一销售系统 对于a 而言 供应商b 是一个由供应一生产一销售实 体构成的外部组织 在图中用b 环表示 供应链网的每个业务流程都是跨组织的 这反映了多层业务实体相互依存与合作的特性 图2 1 供府链网的分层结构 2 供应链网的结构表现为交叉性 双向性 供应链网中的供应链不是一个独 立的结构 它包含了与其它供应链相链接的部分 众多的供应链互相交叉 形成 网状结构 从横向看 使用某一共同资源 如原材料 半成品或产品 的实体之间 既相互竞争又相互合作 从纵向看 供应链网的结构就是供应链结构 反映从原 不确定条件下的供府链网设计问题研究 材料供应商到制造商 分销商及顾客的物流 信息流和资会流的过程 3 供应链网的结构呈多级性 随着供应 生产和销售关系的复杂化 供应链 网的成员越来越多 如果把供应链网中相邻两个业务实体的关系看作供应一购买 关系 那么这种关系是多级的 而且涉及的供应商和购买商也是多个 供应链网 的多级结构增加了供应链管理的困难 同时又有利于供应链的优化与组合 4 供应链网的结构是动态的 供应链网的成员通过物流和信息流联结起来 它们之间的关系不是确定的 其中某一成员在业务方面的稍微调整都会引起供应 链网结构的变动 而且 供应链成员之 日 供应链之间的关系也会由于顾客需求 的变化而经常做出适应性的调整 供应链网的动态特性有两种表现形式 在整个供应链网节点的变化过程中 可能没有发生节点的迁移 从表面上看 供应链网结构没有发生变化 见图2 2 但是供应链网的竞争能力已经因个别节点的变化而发生了改变 这种动态特性称 为供应链网的定结构动态特性 相反 供应链网的节点构成也会发生局部断裂及 部分节点整体迁移 涉及到多个节点的链接关系变化 从两形成多条供应链的变 化 其演变过程见图2 3 这一特性称为供应链网的变结构动态特性 2 9 装回菘 o 一一般节点企l k 卜变f 蝴节劁业 图2 2 供应链网定结构动态演变过程 o 一一 自殳节点企 k 一变化的节点企 e 图2 3 供应链网变结构动态演变过程 5 供应链网具有跨地区的特性 供应链网中的业务实体超越了空间的限制 在业务上紧密合作 共同加速物流和信息流 创造了更多的供应链效益 最终 世界各地的供应商 制造商和分销商被联结成一体 形成全球供应链网 g l o b a l s u p p l yc h a i nn e t w o r k g s c n i 2 1 这种地理分散性 增加了管理的难度和运输的 第一章供廊链网的结构特性及类型分析 成本 也使企业更多地受到来自外部因素的影响 由于各节点企业可能来自不同 的地区和国家 所以存在不同的企业文化和背景 因此企业之间关系的协调 数 据的收集 信息的共享和物流供应等方面也要困难的多 2 2 供应链网的结构类型 本节分别从供应链的交叉程度 各级之间的供求关系和物流方向三个角度对 供应链网的结构类型进行分析 2 2 1 按供应链的交叉程度分类 按照供应链的交叉程度 可以将供应链网区分为以下三种结构类型 1 平行供应链网 这是内在结构最简单的一种供应链网结构 各条供应链之 间互相平行 各企业只参加一条供应链 这些供应链并不是孤立的存在着 虽然 不同供应链的企业之间没有产品供应关系 但实际上它们在股权关系 资金往来 与银行的借贷关系 使用第三方物流服务等方面都有联系之处 2 完全交叉供应链网 这种供应链网的前一级的各个企业实体和后一级的各 个企业实体之间都有供求关系 这是一种理想状态下的供应链网结构 实际中并 不常见 对供应链网进行定量定性研究时 般都是采用这种结构 3 部分交叉供应链网 在实际中 这种类型最为常见 三种结构类型如图2 4 所示1 3 o o 一0 o o o o o o o 0 o 1 平行供应链网 瓣隧 2 完全交叉供应链网 3 部分交叉供应链网 图2 4 按供应链交叉程度划分的供应链网结构类型 2 2 2 按各级之间的供求关系分类 根掘供应链网中各级之间的供求关系划分 可以将供应链嘲分为以下两种类 型 1 只有相邻级存在供求关系的供应链网 在供应链网中 涉及到多级之间的 供求关系 但是这种供应链网只考虑相邻级之间的供求关系 而不考虑除此之外 不确定条件f 的供廊链网设计问题研究 的供求关系 此种结构类型就是一般的供应链网 其结构如图1 2 所示 2 非相邻级之间存在供求关系的供应链网 实际中的供应链网 除了相邻级 之间存在供求关系外 非相邻级之间也可能存在供求关系 比如 供应商甲和乙 都是制造商丙的供应商 而同时供应商乙在生产零部件时又需要供应商甲提供原 材料 如果把一二级供应商当作同级供应商考虑的话 那么此结构即转化为同级 之间存在供求关系的供应链网 此外 随着i n t e r n e t 电子商务等的发展 传统的 物理交易转向电子交易 从而使有些顾客直接从制造商那里订货购买产品 也形 成了非相邻级之阔的供求关系 此种结构类型图2 5 所如示 二级供应商一级供应商 制造商 分销商 相邻级之间的供应关系非相邻级之间的供应关系 图2 5 非相邻级之闻存在供求关系的供应链网 2 2 3 按物流方向分类 根据供应链网中的物流方向 可将供应链网区分为以下两种结构类型 1 正向供应链网 f o r w a r ds u p p l yc h a i nn e t w o r k f s c n 在这种供应链网 中 物流的方向都是从供应商流向制造商 再流向分销商 直至最终消费市场 文中所提到的一般供应链网指的就是正向供应链网 2 逆向供应链网 r e v e r s es u p p l yc h a i nn e t w o r k r s c n 随着人们对环境意 识的不断增强和资源的枯竭 人们开始注重对废旧产品和材料的回收和再制造 产生了从消费市场经回收中心处理到制造商 甚至到原材料供应商的新型物流 这种与传统物流方向相反的物流就是逆向物流 r e v e r s el o g i s t i c s 伴随着逆向物 流的出现 产生了逆向供应链网 对回收物品的重新利用主要有以下四种方式 直接再利用 d i r e c tr e u s e 修理 r e p a i r 再循环 r e c y c l i n g 再制造 r e m a n u f a c t u r i n g 根掘废旧产品种类及其重新利用方式的不同 会有不同的逆 向供应链网类型和结构 见文献p 6 论文第五章将对逆向供应链网设计问题进 行研究 第二章供应链网的结构特性及类型分析 2 3 供应链网的功能类型 供应链网是由供应链组成的 它和供应链一样有两种不同的起作用方式 物 理功能和市场中介功能 3 7 3 8 从这个角度可以将供应链网划分为以下两种 1 效率型供应链网 e f f i c i e n ts u p p l yc h a i n n e t w o r k 效率型供应链网是一种 有形的实物供应链网 主要体现供应链网的物理功能 它以最低的成本将原材料 加工成零部件或初级产品直至最终产品 并将它们从供应链网的一个节点运到另 一个节点 效率型供应链网的成本主要包括产品的生产成本 运输成本和库存成 本 2 市场反应型供应链网 r e s p o n s i v es u p p l yc h a i nn e t w o r k 市场反应型供应 链网是一种无形的市场调节式供应链网 其主要功能是对市场需求做出迅速反应 确保产品在合适的地点和时间满足顾客各式各样的需求 市场反应型供应链网的 成本主要是供过于求时的削价损失或供不应求时的机会损失 两种供应链网的主要区别见表2 1 表2 1 效率型与市场反应型供应链网的比较 项目效率型供应链网市场反应型供应链网 以最低的成本供应可预测的 尽可能快地反应不可预测的 基本目标需求 以使缺货损失 降价损 需求 失 产品积压库存达到最小化 制造核心保持高的平均利用卒留有缓冲生产能力 提高周转速度 使整个供应链 为关键的零部件和成品设立 库存策略 网的库存最小化缓冲库存 尽可能短的提前期 在不增加 提前期大量投资于缩短提前期 成本的前提下 选择供应商的 主要考虑速度成本和质荤 主要考虑速度 灵活性和质量 标准 用标准件设计以尽可能推迟 产品设计策略 最大化绩效 最小化成本 产品的差异化 供应链网是由最终顾客的需求驱动的 由于不同产品的需求特点大相径庭 为了有效地满足顾客需求 提高供应链网功效 应该根据不同产品的需求特点设 计出不同类型的供应链网 即应采取供应链网功能类型与产品特点相匹配的设计 原则 详见3 2 6 6 不确定条件f 的供府链网设计问题研究 2 4 供应链网的运作类型 不同的供应链网在目标 运作过程和成员类型上存在着较大的差异 本章采 用制造特性 业务目标 生产的差异 产品模式 装配阶段 产品生命周期 库 存需求等七项指标 将供应链网区分为集中型 分散型和适应型三种类型 表2 2 对比了三种供应链网的特点 铆 表2 2 集中 分散和适应型供应链网的比较 特性指标集中型供应链网分散型供应链网 适应型供应链网 制造模式集中装配分散装配分散区分 主要目标小批量生产订货生产适应外部环境 产品区分较早较晚较晚 产品种类 较少 多多 装配过程集中在制造阶段分散到分销阶段集中在制造阶段 产品生命周期数年 数月一数年数周一数月 主要库存类型产成品半成品原材料 1 集中型供应链网 在集中型供应链网中 制造商完成将零件和组件装配成最终产品的制造过程 在各个业务实体所建立的零件库存引发了库存成本 为了使业务双方减少库存 供应商与制造商必须紧密合作 采用j i t j u s t i n t i m e 技术 而且 为了满足相对 少数的客户需求和客户定单 需要从供应商手中采购大量的物料 所以要求供应 商与制造商距离较近 由于产品的制造过程使用了资本密集型的设备和许多不同种类的零件 所以 最终产品实际上是在装配阶段制造出来的 这种过早的产品区分使供应商很难在 采用库存生产策略的条件下满足顾客的特殊要求 因此 当市场的需求不确定时 产成品库存成为主要的库存 为此 集中型供应链网采用小批量生产目标 要求 供应商和制造商紧密合作 共同控制最终产品的库存水平 集中型供应链网的突出特点是 制造过程和装配过程集中于某地完成 也就 是说 在一处作业地点将许多独立的零件组装成少量的最终产品 汽车工业 航 空工业和机械制造工业的供应链网就属于这种类型 其产品的生命周期长达数年 第二章供府链网的结构特性及类掣分析1 7 2 分散型供应链网 在分散型供应链网中 装配分两步进行 在工厂完成通用产品的复杂装配 过程 在分销地完成订货产品的简单装配过程 这种延迟的产品区分策略适合 于产品大量订货的情况 制造商在复杂的装配过程结束后 采用了分散装配方法 对通用的零件进行不同组装 形成不同种类的最终产品 这里 库存对象主要是 第一步装配生产出来的组件 由于半成品和组件要运送到不同的地点装配成顾客 所需要的最终产品 所以半成品库存遍及分散型供应链网的每一处 为满足订货 者的要求 公司往往采用订货生产方式 但是 这种生产方式延长了从订货到交 货的时间 可能降低顾客的满意度 因此 构建分散型供应链网的主要问题是 设计出一种缩短这段时间的方法 器械工业 电子工业和计算机行业的供应链网 属于这种类型 其产品生命周期为几个月到几年 3 适应型供应链网 在适应型供应链网中 企业拥有最终产品的装配线和分销机构 但是 市场 环境不断变化 因此 适应型供应链网必须对市场变化做出反应 这是适应动态 环境的关键措施 为了有效地 迅速地对市场变化做出反应 应该在产品生命周 期的投入期就搜集市场信息 并做出分析 保证连续的生产过程能动态地适应不 断变化的市场 为此 企业采用了预测生产策略 即尽可能准确地估计出产品需 求的变化趋势 然后根据预测安排生产 由于主要的制造过程使用了分散区分方法 所以在制造阶段就对产品做出了 品种的区分 产品品种的多样性和市场的多变性使产品生命周期有所缩短 最短 的为几周到几个月 而且 产品生命周期的缩短使得在缺乏长期历史数据作分析 的条件下建立预测模型更加困难 因此 设计和管理适应型供应链网的主要问题 是 如何能够抓住市场机遇 满足迅速变化的市场需求 服装业 制鞋业的供应 链网就是属于这种类型 2 5 本章小结 本章分析了供应链网的结构