基于质量激励的邮船建造供应链质量模型优化

杜尊峰，文树吉，李 鑫

（天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300354）

0 引 言

在邮船建造中，80%左右的舾装件都是由供应商供应的，供应商产品的质量很大程度上决定着邮船建造的质量。因此，船厂要保证邮船建造质量，就必须提高其供应链质量管理水平。在实施供应链质量管理过程中，船厂可采用质量激励策略鼓励供应商提供质量好的产品。质量激励策略是指当供应商所提供产品的质量超过质量目标时，供应商可获得额外的利润，目前该策略已在简单工业产品领域得到广泛应用。

当前我国船厂在邮船建造供应链质量管理方面存在着很多挑战，主要体现在以下2个方面：

1) 我国在该领域尚未进行深入实践，无经验可循；

2) 以往对供应链质量管理的研究多集中于一级供应商和制造商，而船舶作为复杂产品，其供应链中通常存在二级供应商。邮船采用的是模块化建造方式，其供应商层级最多可达三级。

船厂在采用质量激励策略时，需合理地设置质量激励利润。质量激励利润过高会导致船厂的收益下降；质量激励利润过低会使供应商的利益受损，进而导致其拒绝接受质量激励策略。本文拟通过构建由原材料供应商、设备供应商、模块供应商和船厂组成的供应链质量管理模型，合理设置质量激励系数，一定程度上优化船厂及供应商收益。同时，对比采用质量激励策略前后供应商产品质量的优化程度，以期为船厂采用质量激励策略提升邮船建造供应链质量管理水平和邮船建造质量提供参考。

1 模型假设

根据不同供应商所提供产品的不同，可将邮船建造过程中的供应商分为3个级别，具体如下：

1) 原材料或标准件供应商为一级供应商，提供的产品包括金属薄板、塑料、导管、工艺材料、标准件和电子元器件等；

2) 设备供应商为二级供应商，提供的产品包括主机、甲板机械和通信导航设备等；

3) 模块供应商为三级供应商，提供的产品为部件级系统，包括舱室模块、设备功能单元模块和公共区域内装等。

在供应链质量管理模型中，船厂有选择地对供应商进行直接或间接管理。本文采用质量激励策略对邮船建造供应链（见图1）中层级最多的一条供应链进行优化。

图1 邮船建造供应链

在实际的邮船建造项目中，各级供应商采用层次分析法或模糊评价法对上游供应商的产品质量进行量化评估，确定产品质量目标。在评估过程中，首先由设备供应商对原材料的物理性能进行量化评估，确定原材料的质量目标；其次由模块供应商对设备的设备性能进行评估；最后由船厂对模块的结构强度、隔声降噪能力和模块重量等参数进行量化评估，确定模块的质量目标。当各级供应商所提供产品的质量超过其质量目标时，可获得额外的质量激励利润。

制订合理的质量激励方案是采用质量激励策略的关键：只有当质量激励利润大于供应商为提升产品质量而投入的成本时，供应商才会加大产品质量管理投入力度，产品质量才能得到提升；只有当船厂因产品质量提升而获得的潜在收益大于需支付的质量激励利润时，船厂才会采用质量激励策略提高自身收益。基于此，该优化模型的基本假设是采用质量激励策略之后各级供应商和船厂的收益增加。船厂和各级供应商收益增加与否取决于理性决策人、产品质量、产品成本和产品收入等（见图2）。

图2 船厂和各级供应商收益影响因素

1) 船厂和各级供应商为理性决策人，即船厂和各级供应商追求利益最大化，根据最佳收益确定产品的最优质量。在实际的邮船建造项目中，船厂和各级供应商需根据产品质量和自身收益进行回归性分析，从而确定最佳收益对应的最优质量。船厂和各级供应商决策顺序按供应商在供应链中所处的层级确定，该顺序同时也是邮船建造中产品生产的顺序，即原材料供应商最先决策，接着依次为设备供应商、模块供应商和船厂。

2) 供应商产品质量与其自身和上级供应商在质量管理上的努力程度有关，供应商努力程度越大，产品质量越好。供应商所做的改善产品制造工艺、应用更先进的设备和加大对产品生产过程的监督管理等工作都是其在质量管理上提升努力程度的体现。

式(1)中：

Q

为某层级供应商的产品质量；

λ

为某层级供应商的质量管理行为对产品质量的影响，通常情况下其取值范围为(0,1)，

λ

、

λ

、

λ

和4

λ

分别为原材料供应商、设备供应商、模块供应商和船厂质量管理行为对产品质量的影响程度；

A

为某层级供应商在质量管理上的努力程度，

A

、

A

、

A

和 4

A

分别为原材料供应商、设备供应商、模块供应商和船厂在质量管理上的努力程度。

3) 未采用质量激励策略时各级供应商的成本函数是关于质量管理努力程度的二次函数，即

式(2)中：

u

为各级供应商质量管理的成本系数，

u

、

u

、

u

和4

u

分别为原材料供应商、设备供应商、模块供应商和船厂在质量管理上的成本系数。该系数通常呈现上凸的特性，即随着质量管理努力程度的提升，该值会增大，此处为简化研究，将该系数设为正常数。

根据式(2)，采用质量激励策略之后，为奖励上一级供应商，各级供应商成本会有所增加，其成本函数变化为

4) 未采用质量激励策略时，供应链上各级供应商和船厂的收入与产品质量呈线性关系，产品质量越高，收入越多，收入函数均可表示为

式(4)中：

π

为某一层级供应商的收入，

π

、

π

、

π

和 4

π

分别为原材料供应商、设备供应商、模块供应商和船厂的收入；

θ

为正常数；

η

为产品质量收益系数，为正常数。

根据式(4)，采用质量激励策略之后，各级供应商收到来自下一级供应商的质量奖励，其收入函数变化为

2 模型求解

2.1 质量激励前模型求解

根据理性决策人的假设，各级供应商根据最佳收益确定质量努力程度和产品质量。在不采用质量激励策略的情况下，根据成本和收入函数，原材料供应商的收益函数为

该曲线为开口向下的二次抛物线，求其极值点可得最佳收益

P

，即

其他层级供应商的最佳收益对应的质量管理努力程度求解步骤与此相同，各级供应商最佳收益求解结果见表1。

表1 应用质量激励策略前各级供应商最佳收益求解结果

2.2 质量激励后模型求解

采用质量激励策略之后，各级供应商的成本和收入会发生变化。根据式(3)和式(5)，原材料供应商的收益函数可表示为

该曲线为开口向下的二次抛物线，求其极值点可得最佳收益

P

，即

表2 应用质量激励策略后各级供应商最佳收益求解结果

此外，为保证各级供应商能接受质量激励条款，需合理地设置质量激励系数

α

，使各级供应商采用质量激励策略前后的最佳利益差值Δ

P

＞0，确保各方能建立质量合作关系。

求解得

因此，质量激励系数

α

的取值范围为

3 数值试验

由上述分析可知，当质量激励系数

α

在取值范围内时，采用质量激励策略既能保证各级供应商的收益增加，又能优化供应链产品质量。由于各类数据难以获取，采用数值假设的方法进行试验，验证模型的可行性，同时更为直观地展示采用质量激励策略的优化效果。数值假设依据主要如下：1)

λ

为某一层级供应商质量管理行为对产品质量的影响系数，通常供应商层级越高，其质量管理行为对产品质量的影响越大，

λ

的值越大，且不同层级供应商的

iλ

之和为1；2)

u

为某一层级供应商质量管理的成本系数，其值通常小于1；3)

θ

为产品的固定收益，根据模型求解结果，对产品最优产品质量无影响。

根据上述依据，参考文献[8]中各参数的取值，对各参数赋值，结果见表3。

表3 各参数赋值结果

当各参数的数值确定时，可计算得到质量激励系数

α

的取值范围为[0, 0.48]。在进行数值分析时，采用该范围的中值作为质量激励系数，即

α

=0.24。

采用质量激励策略前后各级供应商的收益对比见图3。由图3可知，各级供应商的收益均有所增加，同时船厂的收益增幅最大，可达9.7%。虽然船厂在采用质量激励策略之后需支付给模块供应商质量激励费用，且无来自下一级供应商的质量奖励，但邮船整体质量会得到提升，在激烈的市场竞争中，企业的信誉和声誉等潜在收益会增大，从而逐步扩大企业的市场份额。因此，在采用质量激励策略之后，船厂的收益并不会受损，反而会有所提升。

图3 采用质量激励策略前后供应商的收益对比

采用质量激励策略前后各级供应商的产品质量对比见图4。由图4可知，采用质量激励策略之后，各级供应商的产品质量均得到了优化，其中船厂的产品质量优化幅度可达28.1%。采用质量激励策略能达到在供应链层面优化邮船整体质量的效果。

图4 采用质量激励策略前后供应商的产品质量对比

船厂在工程实际中需考虑合理设置质量激励系数。在不同质量激励系数下，各供应商和船厂的收益及产品质量优化幅度变化见图5。质量激励系数越大，产品质量优化幅度越大。各级供应商收益优化幅度变化曲线的变化趋势与式(13)的求解结果密切相关，对设备供应商、模块供应商和船厂存在一个可接受的最大质量激励系数。随着质量激励系数的逐渐增大，设备供应商、模块供应商和船厂的收益优化幅度变化曲线均呈现先增后减的趋势。但是，为保证各供应商均能接受质量激励策略，质量激励系数最大值应符合式(14)，即0.48。若大于该值，供应商不会接受质量激励策略。因此图5中只有设备供应商的收益优化幅度变化曲线呈现该变化趋势。对于模块供应商和船厂而言，只有当质量激励系数取值更大时，其收益优化幅度才会逐渐下降；对于原材料供应商而言，只要质量激励系数大于0，其收益优化幅度就恒大于0。

图5 不同质量激励系数下供应商收益及产品质量优化幅度变化曲线

4 结 语

邮船建造供应链质量管理是邮船质量管理的重要组成部分，在三级供应链质量管理模型中，通过合理设置质量激励参数，在保证各级供应商收益增大的同时，促使供应商提高质量管理努力程度，优化产品质量。数值试验结果显示：

1) 采用质量激励策略之后，各级供应商和船厂的收益均有所增加，且船厂收益增幅最大；

2) 采用质量激励策略之后，供应商产品的质量有显著提升；

3) 船厂可根据式(14)和各供应商收益优化幅度变化曲线合理确定质量激励系数，保证各级供应商均能接受该策略。

本文存在一定的不足之处，模型中的函数和实证部分为一般归纳。在实际应用过程中，需根据统计数据对成本和收入函数进行回归性分析，需采用问卷调查法和专家打分法对函数中的参数进行更合理的调整。此外，在实际工程应用中，船厂需对产品质量建立科学合理的评价体系，以便根据评价结果对供应商进行质量奖励。