王 圣,任肖嫦

(1.山東社會科學(xué)院海洋經(jīng)濟研究所 青島 266071;2.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院 青島 266107)

港口供應(yīng)鏈優(yōu)化整合研究

王 圣1,任肖嫦2

(1.山東社會科學(xué)院海洋經(jīng)濟研究所 青島 266071;2.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院 青島 266107)

在當(dāng)前的經(jīng)濟環(huán)境下,市場競爭已經(jīng)不單是企業(yè)經(jīng)營能力的競爭,更是經(jīng)營模式的競爭。通過將優(yōu)勢資源進行整合,供應(yīng)鏈競爭模式將是企業(yè)未來發(fā)展的必由之路。借助供應(yīng)鏈業(yè)務(wù)中的核心競爭力,核心企業(yè)可以通過資源調(diào)配、金融等各種手段對供應(yīng)鏈中各企業(yè)的資源進行優(yōu)化整合,隨著競爭的加劇,優(yōu)質(zhì)的物流企業(yè)必將成為各供應(yīng)鏈爭奪的對象。文章通過分析港口供應(yīng)鏈的各研究進路,建立港口供應(yīng)鏈構(gòu)建的優(yōu)化模型,并通過PSO算法對山東省港口的供應(yīng)鏈的優(yōu)化進行模擬,以提高供應(yīng)鏈的運營效率。

港口供應(yīng)鏈;優(yōu)化整合;群體智能方法(PSO)

1 文獻(xiàn)綜述

隨著港口作為物流中心的觀點逐漸被接受,港口的內(nèi)涵也開始逐漸從物流與供應(yīng)鏈管理的角度來定義。物流與供應(yīng)鏈管理的本質(zhì)在于,在一個由眾多企業(yè)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)中,將不同的業(yè)務(wù)和功能進行交互并加以整合,以降低成本和提升客戶滿意度[1]。因此,現(xiàn)代港口的角色就應(yīng)該從為船舶和貨物提供傳統(tǒng)服務(wù),擴展到成為提供物流增值服務(wù)的優(yōu)質(zhì)地點,以及各供應(yīng)鏈交匯和互動的最佳節(jié)點[2]。從目前的行業(yè)趨勢來看,港口的競爭已經(jīng)從傳統(tǒng)的腹地貨源的競爭,轉(zhuǎn)向以現(xiàn)代物流為特征、以吸引船公司和發(fā)展多式聯(lián)運為重點、以信息服務(wù)和全程服務(wù)為主要手段的綜合競爭。隨著港口供應(yīng)鏈和物流鏈業(yè)務(wù)的快速發(fā)展,對港口認(rèn)識已經(jīng)不能停留在企業(yè)的層面,必須將港口看成是價值鏈的一部分。港口將價值傳遞給發(fā)貨人和第三方服務(wù)提供商,客戶劃分和目標(biāo)市場的確定也是基于明確的價值定位,港口為它自身和所在的供應(yīng)鏈創(chuàng)造價值,港口和港務(wù)局的作用以及今后港口在新的市場環(huán)境中的自身定位都應(yīng)該將港口作為價值驅(qū)動鏈中的成分[3]?？梢钥闯?關(guān)于港口的定位以及港口效率評價都應(yīng)該從供應(yīng)鏈這一更廣的視角來考慮,但這同時也意味著港口的內(nèi)涵將在多個層面進行建設(shè)性的拓展,包括多部門的整合、功能模塊化的建設(shè)以及業(yè)務(wù)銜接尺度。這無疑使得港口供應(yīng)鏈的對標(biāo)和評價變得非常困難,盡管有相當(dāng)數(shù)量的評價指標(biāo),但問題在于沒有一個整合的指標(biāo)可以對港口多種功能進行評價,在對不同的港口供應(yīng)鏈進行評價時更是如此[4]。有學(xué)者從信息技術(shù)的采用、與航運業(yè)的關(guān)系、增值服務(wù)、與內(nèi)陸運輸方式的相互銜接、與內(nèi)陸承運人的關(guān)系、渠道一體化的實踐與績效6個方面來建立指標(biāo)體系以評價物流與供應(yīng)鏈管理中港口一體化程度[5]。另外一條研究進路則放棄了定量分析的方法,轉(zhuǎn)而采用行動研究(action research)的方法來改進港口供應(yīng)鏈的運行效率。應(yīng)該注意的是,港口是復(fù)雜和動態(tài)的實體,相互之間區(qū)別較大,其活動通常由不同的參與者和組織來執(zhí)行。這導(dǎo)致港口系統(tǒng)具有不同的運作、組織和戰(zhàn)略上的方法[6]。正是由于操作程序、組織結(jié)構(gòu)、企業(yè)文化甚至戰(zhàn)略目標(biāo)上的差異,造成了供應(yīng)鏈的不穩(wěn)定性,并由此導(dǎo)致供應(yīng)鏈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性風(fēng)險。

為了加強在物流系統(tǒng)中的平臺作用,港口必須從多個角度協(xié)同運作,將上下游企業(yè)如船公司、分銷商、供應(yīng)商等作為其戰(zhàn)略伙伴,充分考慮并整合他們的要求,而不能將其作為獨立個體來對待。對港口服務(wù)的要求也相應(yīng)的提升:能夠順利地完成水路運輸系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換,與腹地的緊密聯(lián)系以及對信息流的系統(tǒng)處理已成為港口競爭的決定性因素[7]。相應(yīng)的港口的競爭優(yōu)勢已經(jīng)不僅僅體現(xiàn)在他的內(nèi)部能力,如貨物處理的效率和腹地聯(lián)系等;同時也體現(xiàn)在與供應(yīng)鏈中各重要節(jié)點的聯(lián)系程度上?？梢哉f,港口的競爭能力已經(jīng)越來越依賴于其余外部協(xié)調(diào)能力以及對供應(yīng)鏈的控制能力。因此,我們可以將港口看作為最終客戶創(chuàng)造價值的各物流服務(wù)提供商的匯聚點,他在客戶需求的基礎(chǔ)上,將各物流企業(yè)的服務(wù)進行打包,這是其他物流企業(yè)所不能做到的。

隨著全球經(jīng)濟一體化進程的加快,港口企業(yè)的作用必將會越來越突出。加強港口供應(yīng)鏈的研究,將供應(yīng)鏈理論運用于港口服務(wù),把供應(yīng)鏈管理運用于港口的管理,已成為港口企業(yè)在知識經(jīng)濟和全球化背景下獲取國際競爭力優(yōu)勢的戰(zhàn)略武器。今后港口供應(yīng)鏈研究方向與重點有以下3個方面[8]:① 加強港口供應(yīng)鏈管理理論研究。雖然在供應(yīng)鏈管理理論研究方面已經(jīng)取得比較多的研究成果,但研究方向主要集中在制造型企業(yè)產(chǎn)品供應(yīng)鏈上,而服務(wù)供應(yīng)鏈與產(chǎn)品供應(yīng)鏈有許多不同之處,其運用的理論基礎(chǔ)也有所不同。② 加強港口供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)研究。協(xié)調(diào)是供應(yīng)鏈管理的主要內(nèi)容,與一般供應(yīng)鏈相比,港口供應(yīng)鏈沒有生產(chǎn)環(huán)節(jié),因此,供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)無論是協(xié)調(diào)內(nèi)容還是方法,與一般的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)也應(yīng)該是不一樣的。③ 加強定量研究,通過數(shù)學(xué)模型定量研究港口供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)中的利益分配、績效評價等問題。

供應(yīng)鏈的優(yōu)化整合是整合供應(yīng)鏈資源的有效手段,這對于供應(yīng)鏈的建構(gòu)以及設(shè)計均具有實踐意義。目前關(guān)于供應(yīng)鏈的優(yōu)化整合研究主要集中于制造業(yè)領(lǐng)域,如生產(chǎn)系統(tǒng)與物流系統(tǒng)的整合管理,多層面的供應(yīng)鏈優(yōu)化協(xié)作,制造業(yè)供應(yīng)鏈的優(yōu)化整合問題等等。然而,服務(wù)供應(yīng)鏈的整合的研究中卻較少涉及優(yōu)化整合,而主要是集中于供應(yīng)鏈服務(wù)的協(xié)作以及服務(wù)能力的分配領(lǐng)域[9]。在戰(zhàn)略層面上,港口供應(yīng)鏈的優(yōu)化目標(biāo)就是要通過最小化合作企業(yè)所提供的物流服務(wù)成本的方式減少供應(yīng)鏈的總體運作成本。在操作層面,優(yōu)化的目標(biāo)是最大化合作企業(yè)所提供的物流服務(wù)的靈活性。因此,港口供應(yīng)鏈優(yōu)化整合的關(guān)鍵之處首先在于選擇或者改進供應(yīng)鏈的運行模式,在港口供應(yīng)鏈中,港口企業(yè)處于核心地位,有效地將運輸、原材料處理、加工、倉儲、清關(guān)、配送、金融、商業(yè)服務(wù)以及其他物流服務(wù)提供商和消費者整合為一體。港口供應(yīng)鏈的優(yōu)化與整合不應(yīng)僅僅局限于局部的鏈條,而應(yīng)著眼于整個供應(yīng)鏈條?；谝陨戏治?可以認(rèn)為港口供應(yīng)鏈?zhǔn)且环N以服務(wù)為導(dǎo)向的供應(yīng)鏈,它的主要功能就是提供物流服務(wù)[10]。因此港口供應(yīng)鏈的優(yōu)化,其重點是核心港口的功能優(yōu)化,而功能優(yōu)化的重點不僅是要改進港口的物流服務(wù)水平,更關(guān)鍵的是加強港口對供應(yīng)鏈各節(jié)點的綜合管理、資源整合和風(fēng)險控制的能力。此外,港口的特征和資源,也在很大程度上主導(dǎo)了港口供應(yīng)鏈的運行模式。

2 建立模型

港口供應(yīng)鏈戰(zhàn)略企業(yè)的選擇是供應(yīng)鏈優(yōu)化的另一關(guān)鍵點,通過選擇合適的合作伙伴可以有效地降低物流成本,提升服務(wù)水平。由于企業(yè)擁有不同的核心優(yōu)勢,因此戰(zhàn)略伙伴的選擇應(yīng)根據(jù)市場的需求變化及時調(diào)整。在實際操作中,需要一套完備的評價體系對組合方案的效果進行預(yù)測,通過模型選擇最佳的企業(yè)組合。

供應(yīng)鏈優(yōu)化的性能評估將從以下3個角度進行:成本、消費者反饋和時間。其中,消費者反饋主要體現(xiàn)在消費者對港口供應(yīng)鏈的服務(wù)時間和質(zhì)量等方面的滿意程度。本研究中的多目標(biāo)優(yōu)化模型共有兩個目標(biāo):供應(yīng)鏈的總體運行成本最小化和供應(yīng)鏈的服務(wù)時間最小化。此外,在供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點企業(yè)之間的距離,同樣影響企業(yè)協(xié)作的選擇。如果距離足夠近,運輸?shù)臅r間和成本都會下降,更有利于優(yōu)化功能的改進。這樣,在模型的成本和時間目標(biāo)功能方面都加入了距離因素,使模型更貼近于實際。

2.1 模型參數(shù)與目標(biāo)變量

在模擬過程中,港口供應(yīng)鏈只考慮它主要的節(jié)點企業(yè):供應(yīng)商,消費者,港口,船公司,加工服務(wù)提供商,倉儲服務(wù)提供商和配送服務(wù)提供商。同樣,服務(wù)成本也主要考慮以下5個主要服務(wù)領(lǐng)域:運輸費用,港口服務(wù)成本,加工成本,倉儲成本和配送成本。

h:貨物種類序號,h∈{1,2,…,H}; a:貨物來源地序號(供應(yīng)商),a∈{1,2,…,A};b:銷售地址序號(銷售商),b∈{1, 2,…,B};p:港口序號,p∈{1,2,…, P};e:船公司序號,e∈{1,2,…,E};j:加工服務(wù)提供商序號,j∈{1,2,…,J};s:倉儲服務(wù)提供商序號,s∈{1,2,…,S};g:配送商序號,g∈{1,2,…,G};v:物流服務(wù)提供商序號,v∈{p,e,s,j,g};f:港口供應(yīng)鏈候選企業(yè)序號,f∈{a,b,p,e,s, j,g}。

m,n:供應(yīng)鏈中3種不同類型節(jié)點序號(港口,加工商,倉儲),貨物可以從以上3種類型的節(jié)點運至銷售地,m,n∈{p,s,j},貨物來源地a至港口p之間的距離;供應(yīng)鏈服務(wù)節(jié)點m與銷售地b之間的距離;供應(yīng)鏈服務(wù)節(jié)點m與n之間的距離;在貨物h上物流服務(wù)提供商v所承擔(dān)的成本。CF:在供應(yīng)鏈服務(wù)節(jié)點m與n之間貨物運輸所產(chǎn)生的運輸費用;α:單件貨物的運輸成本系數(shù);在貨物h上物流服務(wù)提供商v所需要的服務(wù)時間;TF:在供應(yīng)鏈服務(wù)節(jié)點m與n之間貨物運輸所需要的時間;β:貨物運輸?shù)臅r間系數(shù);在貨物h上物流服務(wù)提供商v向客戶承諾的服務(wù)時間;Xh:貨物H的數(shù)量;Q:供應(yīng)鏈上全部貨物的數(shù)量;C:供應(yīng)鏈的總運行成本;T:供應(yīng)鏈的服務(wù)時間;或1的變量,當(dāng)其為1時,候選企業(yè)為港口供應(yīng)鏈的合作企業(yè);否則不是。根據(jù)(Jing Song, 2011)提出的模型,建立以下方程[11]。

2.2 供應(yīng)鏈性能目標(biāo)函數(shù)

2.2.1 最小化供應(yīng)鏈的總體運行成本供應(yīng)鏈的總運行成本C包括:供應(yīng)鏈上每一個連接的服務(wù)成本 (船運、裝卸、加工、倉儲和分銷)以及貨物的運輸成本。式 (1)是供應(yīng)鏈成本最小化的目標(biāo)函數(shù)。式 (2)是貨物運輸成本函數(shù)。式 (3)是分銷距離函數(shù),如果貨物不需要加工和倉儲,則直接從港口運往銷售地,如果需要加工則從工廠運往消費地,如需要倉儲,則從倉庫運往消費地。

2.2.2 最小化供應(yīng)鏈的服務(wù)時間

服務(wù)時間T包括:供應(yīng)鏈中節(jié)點服務(wù)所需的時間 (海運,港口服務(wù),加工,倉儲,分銷);貨物的運輸時間。式 (4)為供應(yīng)鏈服務(wù)時間最小化的目標(biāo)函數(shù)。式 (5)是貨物運輸?shù)臅r間函數(shù),所需的時間與節(jié)點之間的距離相關(guān)。

3 實證分析

基于以上建立的多目標(biāo)優(yōu)化模型,本研究采用粒子群優(yōu)化算法來進行實證分析,粒子群算法與進化模擬技術(shù)如遺傳算法有許多相似之處。系統(tǒng)初始為大量的隨機解,通過不斷地遺傳更新來尋找最優(yōu)解。粒子群算法中,可能的解決方案被稱為顆粒,每一個都在解空間中追蹤目前的最優(yōu)解。粒子在解空間中以特定的速度運行,并根據(jù)自身和其他粒子的經(jīng)驗反饋來不斷進行調(diào)整,通過已建立的原函數(shù),粒子有一個最優(yōu)值,并且知道該值的位置,這個值稱為局部最優(yōu)此外,每個粒子也知道群體中所有粒子所找到的目前最優(yōu)的解因此,粒子的行動就由粒子目前的位置、當(dāng)前位置與局部最優(yōu)解位置之間的距離,以及當(dāng)前位置與全局最優(yōu)解之間的距離共同決定。為了更好地控制PSO的求解和應(yīng)用能力,Shi和Eberart在1998年將其進行了改進,在速度的更新公式中加入了慣性分量W。慣性分量W將影響全局和局部的求解能力;較大的W值會加強全局尋解能力,而較小的W值將增強局部尋解能力。基于改進的PSO運算法則,在本研究中,港口供應(yīng)鏈中的每一個可能的選擇作為一個粒子。粒子的速度矢量維度值為整數(shù),并且在1至同類候選企業(yè)數(shù)量之間取值。港口供應(yīng)鏈的多目標(biāo)PSO優(yōu)化方法將按照下面的步驟進行。

圖1 港口供應(yīng)鏈多目標(biāo)優(yōu)化PSO算法步驟

第i個微粒的進化方程為:

港口P是港口供應(yīng)鏈的核心企業(yè),假定供應(yīng)鏈中有3家可供選擇的船公司,有3家加工服務(wù)提供商,兩家倉儲服務(wù)提供商,3家分銷商。共有100 t的貨物X需要從B點運往A點,A點在港口P附近?？蛻粢筘浳镌谛敦浨斑M行簡單加工,然后直接運往A處銷售。根據(jù)客戶的要求,需要提供的服務(wù)包括運輸、加工和分銷,因此最佳的供應(yīng)鏈企業(yè)組合應(yīng)從提供上述服務(wù)的企業(yè)中選擇。所需參數(shù)如表1所示。

表1 港口供應(yīng)鏈模型基本參數(shù)

4 結(jié)論與建議

本研究通過分析港口供應(yīng)鏈的各研究進路,建立港口供應(yīng)鏈的優(yōu)化模型,并通過PSO算法,實證模擬了港口供應(yīng)鏈構(gòu)建和合作企業(yè)的選擇。就供應(yīng)鏈合作伙伴選擇的方法和理論而言,目前比較成熟的定量分析方法中,PSO算法的客觀性和有效性都相對較好。需要注意的是,在對供應(yīng)鏈企業(yè)進行評估時,特別是衡量供應(yīng)鏈的整體運行效果時,會忽視一些無法定量描述的抽象概念,如:管理和文化的契合程度,企業(yè)間的溝通成本以及戰(zhàn)略觀念的兼容性等。這些因素對于港口供應(yīng)鏈的運行起著不可忽視的作用,但由于我們無法確定這些因素的具體作用方式,作用的效果和層面,因此無法將其量化并納入到模型中來。通過對港口供應(yīng)鏈優(yōu)化目標(biāo)的進一步細(xì)分和解構(gòu),將有助于我們確定成本和運行時間的構(gòu)成和影響因素,對抽象的、非客觀的因素進行量化,進一步完善港口供應(yīng)鏈的評估模型。

[1] STANK T P,KELLER S B,CLOSS D J.Performance benefits of supply chain logistical integration [J].Transportation Journal,2001(41):32-46.

[2] SWE V,KLEINER B.Managing and changing mistrustful cultures[J],Industrial and Commercial Training,1998(30):66-70.

[3] ROBINSON R.Ports as elements in value-driven chain systems:the new paradigm[J].Maritime Policy&Management,2002(5):18-19.

[4] BICHOU K.The ISPS code and the cost of port compliance:an initial logistics and supply chain framework for port security assessment and management[J].Maritime Economics&Logistics, 2004(6):322-348.

[5] SONG D-W,PANAYIDES P M.Global supply chain and port/terminal:integration and competitiveness[C]∥2007 International Conference on Logistics,Shipping and Port Management,2007

[6] BICHOU K,GRAY R.A critical review of conventional terminology for classifying seaports[J]. Transportation Research Part A,2005(39):75-92.

[7]HERFORT R,IAGOUDIS l N,LAIWANI C S. Port selection for integration in logistics supply chains in Europe:a case study of automobile transport through portsp[J].Logistics Research Network,2001(6):90-93.

[8] 陸永明.港口供應(yīng)鏈管理研究現(xiàn)狀及述評[J].改革與戰(zhàn)略,2009(11):176-178.

[9] SABRI E H,BEAMON B M.A multi-objective approach to simultaneous strategic and operational planning in supply chain design[J].The International Journal of Management Science,2000,28(5): 581-598.

[10] LI Z K,GUO B B,YANG Z.Multi-logisticstask allocation in port logistics service supply chain [J].Port Waterway Eng,2009(4):12-18.

[11] SONG Jing,WU Fengping,XU Dong,et al.Multi -objective Optimization and Integration of port supply chain model[C]//Wu,Desheng Dash; Zhou,Yong.Modeling Risk Management for Resources and Environment in China.Berlin: splinger.2011:129-137.