基于供应链匹配理论的供应链成本优化研究

单而芳，王 涓

（上海大学 管理学院，上海 200444）

SHAN Er-fang,WANG Juan

(School of Management,Shanghai University,Shanghai 200444,China)

0 引言

随着科技的进步、电子商务的全面发展、市场开放的加速，我国企业面临着国外与国内的激烈竞争，另外在物流业和供应链迅速发展的同时，意味着企业间的竞争已经扩展为供应链的竞争，如何提升供应链的竞争力成为企业面对的一个难题，设计和运作一个有效的供应链对企业也是至关重要的。

产品种类需求的不同使得供应链采取的策略也不同。比如日常用品、烟草产品属于需求相对稳定的类型，此类产品的供应链策略以控制成本为有效策略，新鲜蔬菜等产品的需求具有时间敏感性、需求波动较大，此类产品的供应链策略以快速反应为有效策略。那么如何建立与产品种类和需求相匹配的供应链，是研究者们很早就关注的一个问题。美国教授Fisher[1]首次提出供应链匹配理论与供应链匹配模型，其后很多学者参考Fisher 的研究对供应链进行了分类研究[2-3]。孙道银[4-5]等将理论与案例结合，发现需求特性与供应链类型存在最佳匹配关系，其后就竞争优先权与供应链战略之间的匹配关系进行了研究。徐艳丹[6]依据供应链匹配理论分析了粮食这种特殊产品的供应链设计方案。贾禹[7]等以供应链匹配理论为基础，建立了与易逝品特性相匹配的供应链。

与此相关的研究大多集中在产品和供应链间匹配理论关系上，仅提供了供应链设计的指导性策略，实证研究不多，缺乏一个考察产品特性和供应链匹配的可操作性方法。

本文依据供应链匹配理论，针对日常用品比如服装、杂货，设计了一个由零售商首先向供应商处订购产品，然后供应商将产品经配送中心运至零售商的一个推—拉结合的供应链结构，以此满足顾客的需求。本文考虑了配送中心选址、运输种类选择、运输量、零售商订价问题，分析了订购量和需求变化对供应链成本的影响，为企业生产活动提高资源利用率，减少总成本提供决策依据。

1 供应链匹配理论

1997年美国宾夕法尼亚大学Fisher 教授首次提出供应链匹配模型，如图1 所示。与功能型产品相匹配的是高效供应链，高效供应链是以最低成本获取经济效益。与创新型产品相匹配的是敏捷供应链，对敏捷供应链而言，它以安全库存来应对需求变化，从而对需求做出快速反应。

在这个模型中，首先确定产品的类型，依据产品需求特性将产品划分为功能型产品和创新型产品，本文所探讨的日常用品比如杂货、服装等的生命周期长，属于需求数量在短时间内不会发生剧烈变化，其需求预测平均误差小等需求特点，其接近于功能性产品。对于产品的供应链类型，依据供应链的绩效将其划分为低成本的高效供应链和响应迅速的敏捷供应链。依据Fisher 教授的供应链匹配模型，文中提及的日常用品，应该设计与其需求特性相匹配的高效型供应链，企业将有效控制相关成本，扩大产品的市场占有率，增强顾客的忠诚度。依据以上的分析，本文将设计一条与产品相应的成本最小的高效供应链。

图1 产品类型与供应链类型的匹配

2 数学模型建立

2.1 问题描述

本文研究的是由供应商—配送中心—零售商—顾客所组成的四级供应链问题，整个供应链结构如图2 所示。每个零售商首先结合顾客需求的特征来确定订货量，然后再向供应商处订购产品，随后供应商s 采用某种运输方式m，将同质无差异的产品通过配送中心d（配送中心主要起到加工、中转作用）运往零售商r，以此满足顾客e 的需求。基于以上分析，本文拟建立的模型将主要解决以下问题：配送中心选址问题；供应商供应量问题；运输方式选择问题；配送中心配送量问题；零售商订购价格问题。

根据问题模型构建过程中一些条件的限制，从理论与可行性方面考虑，首先需对本文问题做如下假设:

（1）本文目的是最小化整个供应链的成本。

（2）零售商与仓库间的距离可以忽略为0。

（3）零售商将产品运输至顾客的业务外包给第三方，因此本文中零售商部分不会产生运输成本。

图2 供应链网络结构图

2.2 模型参数与决策变量

根据建模的需要，本文参数和决策变量定义如表1、表2 中所示。

表1 问题模型参数定义

表2 问题模型中决策变量定义

2.3 数学模型

本文将设计一条与产品相应的高效供应链，即整个供应链成本达到最小的优化模型。首先通过对供应链中成本的来源进行分析，易知其主要包含以下几个方面：

零售商业务外包的成本，即零售商将产品运输给顾客的业务外包给第三方承包商的成本：

约束式（1）确保配送中心配运给每个零售商的产品数量与零售商订购的产品数量相等；约束式（2）、（3）针对供应商和配送中心的容量限制，要求产品的运出量不能超出供应商和配送中心的最大容量；约束式（4）使产品在每个配送中心的运入量与运出量保持平衡；约束式（5）、（6）针对拟建配送中心数量、拟采用运输方式种类的限制；约束式（7）、（8）表示供应商到配送中心、配送中心到零售商的每种运输方式的最大运输能力的限制；约束式（9）、（10）针对模型中的决策变量的定义。

综上分析可得供应链成本最小的优化模型为：

3 模型求解及结果分析

本文模型的相关初始数据结合了供应链问题实际背景，并通过计算机模拟生成的。针对供应链成本最小模型，假设有4 个供应商，3 个零售商，最多建4 个配送中心，可供选择的运输方式为2 种，其它参数选取如表3 所示。本文的数学模型是一个混合整数规划问题，可以用软件matlab 进行求解。

表3 模型初始参数选取

图3 总成本随需求变化

图4 总成本随订购量变化

图3 和图4 分别表示客户需求和订购量在30 至110 间变化时，供应链总成本变化情况。当订购量保持不变，随着需求的增加，供应链总成本呈逐渐增加趋势。当需求小于订购量，即需求量小于70 时，总成本以较大速率增加，当需求大于订购量时，总成本增加的速率开始减慢。当需求不变，总成本随订购量变化也有相同的变化趋势。通过对图3 和图4 进行比较分析，可以发现，成本在需求不变，订购量变化情况下的变化幅度大于在订购不变、需求量变化情况下的变化幅度，这表明，对于需求可以确定的日常用品来说，企业如何调整自己订购量对降低成本有至关重要的作用。

4 结论

本文依据供应链匹配理论，针对服装、杂货等功能型日常用品，设计了一个由供应商—配送中心—零售商—顾客组成的高效四级供应链结构。供应链模型考虑了配送中心选址、运输种类选择、运输量、零售商定价决策问题，并结合matlab 软件对模型进行了求解，分析了订购量和需求变化对供应链成本的影响。

研究结果发现，当订购量保持不变，随着需求的增加，供应链总成本呈逐渐增加趋势。需求小于订购量时，总成本以较大速率增加，需求大于订购量时，总成本增加的速率开始减慢。当需求不变，总成本随订购量变化也有相同的变化趋势。成本在需求不变、订购量变化情况下的变化幅度大于在订购不变、需求量变化情况下的变化幅度，这表明，对于功能型的日常用品来说，企业如何调整自己订购量对降低成本有至关重要的作用。

[1]Fisher M L.What is the right supply chain for your product?[J].Harvard Business Review,1997,75(2):105-116.

[2]Brun A,Caniato F,Caridi M,et al.Logistics and supply chain management in luxury fashion retail:empirical investigation of italian firms[J].International Journal of Production Economics,2008,114(2):554-570.

[3]Kisperska-Moron D,Haan D J.Improving supply chain performance to satisfy final customers:“Leagile”experiences of a polish distributor[J].International Journal of Production Economics,2011,133(1):127-134.

[4]孙道银，纪雪洪.产品需求类型与供应链设计匹配研究[J].工业工程与管理，2010,15(2):37-40.

[5]孙道银，纪雪洪.竞争优先权与供应链战略匹配关系研究[J].管理学报，2012,9(4):587-593.

[6]徐艳丹.基于供应链匹配理论的粮食供应链设计策略探讨[J].商场现代化，2011,12(9):1.

[7]贾禹，许茂增，陈丹丹.基于供应链匹配理论的易逝品供应链设计策略[J].物流技术，2013,32(8):202-204.