王 圣,任肖嫦

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

在當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行模擬,以提高供應(yīng)鏈的運(yùn)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(diǎn)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(gè)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(jìn)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(kuò)展到成為提供物流增值服務(wù)的優(yōu)質(zhì)地點(diǎn),以及各供應(yīng)鏈交匯和互動的最佳節(jié)點(diǎn)[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(yùn)為重點(diǎn)、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(jià)值鏈的一部分。港口將價(jià)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(jià)值定位,港口為它自身和所在的供應(yīng)鏈創(chuàng)造價(jià)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(jià)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(jià)都應(yīng)該從供應(yīng)鏈這一更廣的視角來考慮,但這同時(shí)也意味著港口的內(nèi)涵將在多個(gè)層面進(jìn)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(jià)變得非常困難,盡管有相當(dāng)數(shù)量的評價(jià)指標(biāo),但問題在于沒有一個(gè)整合的指標(biāo)可以對港口多種功能進(jìn)行評價(jià),在對不同的港口供應(yīng)鏈進(jìn)行評價(jià)時(shí)更是如此[4]。有學(xué)者從信息技術(shù)的采用、與航運(yùn)業(yè)的關(guān)系、增值服務(wù)、與內(nèi)陸運(yùn)輸方式的相互銜接、與內(nèi)陸承運(yùn)人的關(guān)系、渠道一體化的實(shí)踐與績效6個(gè)方面來建立指標(biāo)體系以評價(jià)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(jìn)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(jìn)港口供應(yīng)鏈的運(yùn)行效率。應(yīng)該注意的是,港口是復(fù)雜和動態(tài)的實(shí)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(yùn)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(xiǎn)。

為了加強(qiáng)在物流系統(tǒng)中的平臺作用,港口必須從多個(gè)角度協(xié)同運(yùn)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(dú)立個(gè)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(yùn)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(shí)也體現(xiàn)在與供應(yīng)鏈中各重要節(jié)點(diǎn)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(jià)值的各物流服務(wù)提供商的匯聚點(diǎn),他在客戶需求的基礎(chǔ)上,將各物流企業(yè)的服務(wù)進(jìn)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(jì)一體化進(jìn)程的加快,港口企業(yè)的作用必將會越來越突出。加強(qiáng)港口供應(yīng)鏈的研究,將供應(yīng)鏈理論運(yùn)用于港口服務(wù),把供應(yīng)鏈管理運(yùn)用于港口的管理,已成為港口企業(yè)在知識經(jīng)濟(jì)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(diǎn)有以下3個(gè)方面[8]:① 加強(qiáng)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(yùn)用的理論基礎(chǔ)也有所不同。② 加強(qiáng)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(qiáng)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(jià)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(jì)均具有實(shí)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(yùn)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(jìn)供應(yīng)鏈的運(yùn)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(yùn)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(fèi)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(gè)供應(yīng)鏈條。基于以上分析,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(diǎn)是核心港口的功能優(yōu)化,而功能優(yōu)化的重點(diǎn)不僅是要改進(jìn)港口的物流服務(wù)水平,更關(guān)鍵的是加強(qiáng)港口對供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)的綜合管理、資源整合和風(fēng)險(xiǎn)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(yùn)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(diǎn),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(shí)調(diào)整。在實(shí)際操作中,需要一套完備的評價(jià)體系對組合方案的效果進(jìn)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(gè)角度進(jìn)行:成本、消費(fèi)者反饋和時(shí)間。其中,消費(fèi)者反饋主要體現(xiàn)在消費(fèi)者對港口供應(yīng)鏈的服務(wù)時(shí)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(gè)目標(biāo):供應(yīng)鏈的總體運(yùn)行成本最小化和供應(yīng)鏈的服務(wù)時(shí)間最小化。此外,在供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點(diǎn)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(yùn)輸?shù)臅r(shí)間和成本都會下降,更有利于優(yōu)化功能的改進(jìn)。這樣,在模型的成本和時(shí)間目標(biāo)功能方面都加入了距離因素,使模型更貼近于實(shí)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(diǎn)企業(yè):供應(yīng)商,消費(fèi)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(gè)主要服務(wù)領(lǐng)域:運(yùn)輸費(fèi)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(diǎn)序號(港口,加工商,倉儲),貨物可以從以上3種類型的節(jié)點(diǎn)運(yùn)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(diǎn)m與銷售地b之間的距離;供應(yīng)鏈服務(wù)節(jié)點(diǎn)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(diǎn)m與n之間貨物運(yùn)輸所產(chǎn)生的運(yùn)輸費(fèi)用;α:單件貨物的運(yùn)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(shí)間;TF:在供應(yīng)鏈服務(wù)節(jié)點(diǎn)m與n之間貨物運(yùn)輸所需要的時(shí)間;β:貨物運(yùn)輸?shù)臅r(shí)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(shí)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(yùn)行成本;T:供應(yīng)鏈的服務(wù)時(shí)間;或1的變量,當(dāng)其為1時(shí),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(yùn)行成本供應(yīng)鏈的總運(yùn)行成本C包括:供應(yīng)鏈上每一個(gè)連接的服務(wù)成本 (船運(yùn)、裝卸、加工、倉儲和分銷)以及貨物的運(yùn)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(yùn)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(yùn)往銷售地,如果需要加工則從工廠運(yùn)往消費(fèi)地,如需要倉儲,則從倉庫運(yùn)往消費(fèi)地。

2.2.2 最小化供應(yīng)鏈的服務(wù)時(shí)間

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

3 實(shí)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(jìn)行實(shí)證分析,粒子群算法與進(jìn)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(jī)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(gè)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(yùn)行,并根據(jù)自身和其他粒子的經(jīng)驗(yàn)反饋來不斷進(jìn)行調(diào)整,通過已建立的原函數(shù),粒子有一個(gè)最優(yōu)值,并且知道該值的位置,這個(gè)值稱為局部最優(yōu)此外,每個(gè)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(jìn)行了改進(jìn),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(qiáng)全局尋解能力,而較小的W值將增強(qiáng)局部尋解能力?；诟倪M(jìn)的PSO運(yùn)算法則,在本研究中,港口供應(yīng)鏈中的每一個(gè)可能的選擇作為一個(gè)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(jìn)行。

圖1 港口供應(yīng)鏈多目標(biāo)優(yōu)化PSO算法步驟

第i個(gè)微粒的進(jìn)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(diǎn)運(yùn)往A點(diǎn),A點(diǎn)在港口P附近?？蛻粢筘浳镌谛敦浨斑M(jìn)行簡單加工,然后直接運(yùn)往A處銷售。根據(jù)客戶的要求,需要提供的服務(wù)包括運(yùn)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(jìn)路,建立港口供應(yīng)鏈的優(yōu)化模型,并通過PSO算法,實(shí)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(jìn)行評估時(shí),特別是衡量供應(yīng)鏈的整體運(yùn)行效果時(shí),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(yùn)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(jìn)一步細(xì)分和解構(gòu),將有助于我們確定成本和運(yùn)行時(shí)間的構(gòu)成和影響因素,對抽象的、非客觀的因素進(jìn)行量化,進(jìn)一步完善港口供應(yīng)鏈的評估模型。

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