需求不确定性下供应链的配置

林莉莉

(开封大学 电子电气工程学院,河南 开封 475000)



需求不确定性下供应链的配置

林莉莉

(开封大学 电子电气工程学院,河南 开封 475000)

文章主要对不确定性需求下供应链配置过程中供应商选择问题进行研究.建立了需求不确定性下最小化供应链总成本的配置模型,使得供应链总成本与服务时间这两个因素得到有效的权衡.既能为企业提供供应链配置相关的决策支持,又能有效缓解供应链中需求不确定性所带来的经营压力,对实际问题具有很好的指导意义.

需求不确定性;供应链配置;最小化总成本;服务时间

0 引言

现代市场越来越充满活力,商业交易变得越来越复杂,不确定性因素逐渐增加,在这样的背景下使得供应链管理越来越被关注.供应链中不确定的顾客需求、不确定的成本等这些不确定性是影响供应链效率的关键因素.如果这些不确定性因素无法得到解决或者消除,供应链的整体运作和竞争优势都将会受到严重影响.这些给供应链管理带来困难的不确定性中,尤为鲜明的是需求的不确定性.

供应链各节点企业在确定自己的采购计划和库存信息时,通常是依赖于相邻节点的需求.在这种情况下,沿着供应链失真的需求信息将会逆流而上,产生逐级放大的效应(即牛鞭效应),到达最终的制造商做生产决策时,需求将被严重扭曲[1].

越来越多的企业认识到传统的经营方式已无法应对迅速变化的外部环境.最初学者们主要关注供应链设计、供应链库存、供应链设施等供应链中单独的环节,以及供应链内部各个环节的管理和协调,而供应链的全局优化较少受到关注.然而,作为一个含有多个节点企业的整体,供应链中每个节点的企业既是同属于同一个供应链,又是一个独立的个体,每一个企业都有着不同的计划和战略目标,节点企业的目标可能会与供应链的整体战略有所冲突,从而导致供应链节点企业的水平竞争、垂直竞争降低供应链的效率[2].如何从全局出发,使得供应链上各企业相互协调,使得整体利益最大化成为本文关注的焦点.

一般来说,为了达到快速响应市场需求的目的,各节点企业可能会选择服务时间较短的选项,但这虽然有利于缩短整个供应链的响应时间,成本却比较高.服务时间较长的选项,虽然节约了成本,但对顾客需求的响应不够,对自身企业的运营也会造成一定影响.因此,企业决策者就需要在成本和收益之间做出权衡.

本文主要研究在不确定需求的情景下,供应链配置问题.考虑到服务时间的响应,建立供应链配置模型.通过对供应链运营模式的有效配置,以达到最小化总成本的目标.

1 模型建立

把供应链网络模型化为一个节点网络图,其中每个节点代表供应链中的一个必要功能,例如采购,装配等等.供应链配置是指在供应链网络设计完成后,对供应链的流程模式进行选择并优化的过程[3].

在不确定环境下,企业想要得到稳定的供应与最小化成本这两个目标往往是相互矛盾的.基于此,本文研究了需求不确定的情况下,供应链配置问题.使得研究能更符合供应链的实际运作情况.

供应链是包含许多节点的网络结构,令I={1,2,…，N}表示网络节点的集合.这些节点表示供应链的某一个流程、一项加工或运输作业,如采购、制造、组装或者运输.即,它定义了一个以一定成本消耗一定数量时间的任务.对每一个网络节点有一个或多个选项来满足他的功能,Oi是每个节点候选选项的数目.每一个节点有不同的功能实现模式.

假设外部需求仅仅发生在没有后继节点的地方,称之为需求节点.对每个需求节点,假设总需求为D.网络内部各个节点的需求是来自该节点的紧后节点.假设如果有从i到j的弧,那么生产一个单位的j就需要生产相应的一个单位的i.

基于每个节点选择的供应商不同,每个节点的成本和服务时间都会与所选择的供应商相关.如果在节点选择的选项改变,那么该节点的成本和服务时间都会发生变化.因此,这个供应链配置问题也就转化成为供应链网络中各个功能节点的选项选择问题.也就是说,在考虑需求不确定和服务时间的情况下,决策者需要确定每个节点从哪个供应商订购部件,即每个节点选择哪个选项.

如何更好的应对需求不确定性带来的风险,并降低供应链总成本,就成为配置问题的关键.

在建模之前首先作如下假设:

1)供应链配置是在供应链网络设计好后对供应链流程(节点)模式(选项)进行选择的优化过程;

2)供应链的流程有不同的模式可供选择,对于确定的模式,其服务时间、成本都是确定的;

3)供应链的需求是不确定的,其服从均值为μ,标准差为σ的正态分布函数;

4)供应链不同模式下除了服务时间和成本外,所有其他属性(产品或者质量)都是相同的.

为了叙述的方便,对模型中用到指标、参数、决策变量作如表1所示.

表1 模型参数表

本文研究问题的目标是要降低整个供应链配置流程的成本, 因此目标函数是最小化整个供应链配置系统的总成本, 整个供应链配置系统的总成本由采购成本、运输成本、惩罚成本组成.

根据上面的定义, 则有:

假设每个结点都有多个选项同时选择, 当一个订单所需的相同类型的部件由一个供应商提供时, 则相应的订购分配变量xim应该重新被定义为二元变量. 即, 假设每个节点每次只有一个选项被选择一个, 则需求不确定环境下供应链配置模型如下:

最小化总成本:

约束条件:

每个节点只有一个选项被选择, 即

二元变量取值约束:

在每个节点被选择选项的最大供应能力应满足其节点保证的最大需求量:

2 小结

随着经济全球化的不断发展, 企业间的合作不断加强, 供应链的运营结构越来越复杂, 过去对供应链管理集中在每个独立的环节已经不能适应迅速变化的需求. 基于这样的背景, 本文研究了在需求不确定的环境下, 供应链的配置问题.

考虑到需求的不确定性, 本文建立了一个能满足一定需求置信水平的供应链配置模型. 在这个模型中, 不仅考虑了需求的不确定性因素, 成本与服务时间也得到了有效的权衡. 为决策者在供应链配置过程中提供一些理论支持, 使得研究更具有现实意义.

[1] Anshuman Gupta,Costas D Maranas.Managing demand uncertainty in supply chain planning[J].Computers and Chemical Engineering,2003,27:1219-1227

[2] KIM B,LEUNG J.M,TAEPARK K,ZHANG G,LEE S.Configuring amanufacturing firm’s supply network with multiple suppliers[J].IIE Transactions,2002,34:663-677

[3] GRAVES S.C,WILLEMS S.P.Supply chain design:Safety stock placement and supply chain configuration[J].Handbooks in OR & MS,Elsevier,Amsterdam,The Netherlands,2003,11:95-130The Configuration of the Supply Chain under Demand Uncertainty

LIN Lili

(Institute of Electrical and Electronic Engineering,Kaifeng University, Kaifeng 475000, China)

To study the vendor selection problem in the process of supply chain configuration under the uncertain demand. Under the demand uncertainty, configuration model that minimizes the total cost of supply chain is established to make the total cost of supply chain and the service time effectively trade-offs. This model of supply chain configuration not only can provide enterprises with related decision support, but also effectively alleviate the operating pressure in the supply chain brought by the uncertainty of demand,and it has a good guiding significance to the actual problem.

demand uncertainty; supply chain configuration; minimizing the total cost; service time

2016-06-08

林莉莉(1986-),女,河南商丘人,硕士,开封大学电子电气工程学院助教,主要从事应用统计方向研究.

1672-2027(2016)03-0020-03

F253

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