劉 駿，任 龍

(1.東北財經(jīng)大學(xué)金融學(xué)院，遼寧大連116023；2.清華大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院，北京100084)

基于低碳理念的供應(yīng)商訂貨量研究

劉 駿，任 龍

(1.東北財經(jīng)大學(xué)金融學(xué)院，遼寧大連116023；2.清華大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院，北京100084)

從綠色供應(yīng)鏈的角度對核心企業(yè)供應(yīng)商選擇問題進(jìn)行了建模求解，除考慮傳統(tǒng)供需關(guān)系中的成本、質(zhì)量、時間、敏捷性等主要因素外，將溫室氣體排放量納入模型中。數(shù)值模擬說明：隨著環(huán)境問題加劇，要想贏得更大市場份額，供應(yīng)商不僅需要繼續(xù)提高自身的響應(yīng)速度，更需要降低溫室氣體排放量。隨著低碳理念制度化，供應(yīng)鏈上下級之間應(yīng)以更加環(huán)保的方式實現(xiàn)雙贏。

低碳；供應(yīng)商選擇；最優(yōu)訂貨量

一、研究背景及文獻(xiàn)綜述

隨著客戶需求多樣化與市場競爭加劇，企業(yè)管理者認(rèn)識到橫向一體化戰(zhàn)略的局限性，轉(zhuǎn)而尋求“縱向一體化”聯(lián)盟。供應(yīng)鏈管理(SCM) 突破了以往企業(yè)大而全的運作模式，把供應(yīng)鏈中所有節(jié)點企業(yè)看作一個整體，涵蓋整個物流和從供應(yīng)商到最終用戶的采購、制造、分銷、零售等職能領(lǐng)域。

傳統(tǒng)運作管理理念從TQCF等四個競爭要素方面對企業(yè)績效進(jìn)行衡量，SCM更是如此。其中主要包括時間、質(zhì)量、成本以及快速響應(yīng)能力。已有很多學(xué)者對此予以關(guān)注。[1][2][3]但實際上，企業(yè)往往無法從這四個方面全部領(lǐng)先于競爭對手，只能根據(jù)自身實際情況合理設(shè)計企業(yè)戰(zhàn)略以滿足市場需求。

隨著全球氣候變暖、環(huán)境問題日益突出，國際與國內(nèi)相關(guān)組織對企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力提出了新要求，顧客也對新的低碳綠色產(chǎn)品提出了新要求，這已為大勢所趨。在競爭激烈的今天，如同馬斯洛需求理論，客戶對企業(yè)的要求也同樣存在這樣的需求層次。[4]當(dāng)客戶的低層級需求得到滿足后必然轉(zhuǎn)向更高層級需求?；诃h(huán)保理念的綠色供應(yīng)鏈管理正引起人們越來越多的關(guān)注。[5]低碳與綠色化程度也成為新競爭優(yōu)勢。

在此背景下，學(xué)者們提出了綠色供應(yīng)鏈(Green Supply Chain)這一概念。這是一種以綠色制造理論和供應(yīng)鏈管理技術(shù)為基礎(chǔ)，在整個供應(yīng)鏈管理過程中綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代管理模式。它涉及供應(yīng)商、生產(chǎn)商、銷售商、終端用戶以及回收處理商，其目的是使整個產(chǎn)品生產(chǎn)過程對環(huán)境影響與負(fù)作用最小，實現(xiàn)最高的資源利用效率。[6]低碳供應(yīng)鏈作為GSCM的拓展，在低碳排放方面提出了更多要求，但其本質(zhì)上相同。

為適應(yīng)多變的市場需求，企業(yè)越來越強調(diào)自身核心能力。供應(yīng)商選擇成為供應(yīng)鏈管理決策中的一項重要內(nèi)容。[7]供應(yīng)商選擇評價準(zhǔn)則始于1996年Dickson的研究。[8]他認(rèn)為，產(chǎn)品的質(zhì)量、成本、交貨期是選擇供應(yīng)商的最重要標(biāo)準(zhǔn)，這與TQCF標(biāo)準(zhǔn)不謀而合。能否選擇合適的供應(yīng)商，將直接關(guān)系到供應(yīng)鏈整體成本及綠色化程度，進(jìn)而增強供應(yīng)鏈的整體競爭力。然而供應(yīng)商選擇涉及很多定性與定量因素，這是一個典型的多目標(biāo)決策問題。[9]以往的評估方法包括線性加權(quán)模型、多目標(biāo)規(guī)劃模型、數(shù)學(xué)規(guī)劃、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)、[10]層次分析法[11]以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。[12]

在低碳供應(yīng)鏈體系架構(gòu)中，影響環(huán)境的有害物質(zhì)多產(chǎn)生于供應(yīng)鏈的上游。核心企業(yè)對于供應(yīng)商的選擇將在很大程度上影響整條供應(yīng)鏈的綠色化程度，因此基于“低碳”供應(yīng)鏈理念的供應(yīng)商選擇模型正變得越來越重要。

在供應(yīng)商選擇問題上，國內(nèi)學(xué)者大都將目光集中于價格、供應(yīng)時間及供應(yīng)商能力等要素的評估，往往忽略了環(huán)保因素在供應(yīng)商選擇中的作用。[7]在低碳供應(yīng)商評價上，王能民等學(xué)者提出了綠色制造模式下評價供應(yīng)商的指標(biāo)體系，在此基礎(chǔ)上結(jié)合模糊決策的方法給出了評價模型。[13]很多即使使用了模型辦法對問題求解的也都偏重供應(yīng)商的選擇而沒有考慮訂貨量大小的問題。

本文從基本運作管理核心要素TQCF出發(fā)，考慮低碳要素在供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)與優(yōu)化中的重要作用，從產(chǎn)品回收率、溫室氣體排放量、供應(yīng)時間、供應(yīng)商能力、成本要素等工程與非工程因素出發(fā)，通過核心企業(yè)利潤最大化得出供應(yīng)商選擇的數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，并在第三部分結(jié)合我國電子行業(yè)實際企業(yè)給出數(shù)值結(jié)果。

二、模型建立

(一)基本假設(shè)

在本模型中，核心制造企業(yè)僅有一家，不考慮競爭關(guān)系。只考慮一種原材料的多供應(yīng)商選擇問題，且每單位原材料對應(yīng)一單位制造商產(chǎn)成品。進(jìn)貨量沒有整數(shù)限制。核心企業(yè)具備已存供應(yīng)商的全部信息。

考慮到“低碳”理念，產(chǎn)品存在回收利用的問題，每個供應(yīng)商供應(yīng)材料的回收率為已知，為了滿足國家或地方標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品必須達(dá)到一定回收率。

正常情況下，供應(yīng)商的生產(chǎn)能力與生產(chǎn)時間成線性關(guān)系；當(dāng)制造商對供應(yīng)商提出更高數(shù)量要求時，超過部分的原材料的生產(chǎn)量與時間仍成線性關(guān)系，但比例系數(shù)發(fā)生變化。在本問題中沒有考慮制造商由于未及時供貨所帶來的缺貨損失，而用制造商在規(guī)定時間內(nèi)提前交貨的收益做替代。

產(chǎn)品利潤包括一次售出利潤、二次售出利潤與提前供應(yīng)獎勵，其支出包括由于溫室氣體的排放而必須繳納的稅金。其中第一次售出利潤為全新產(chǎn)品售出價格減去對應(yīng)于相關(guān)供應(yīng)商的轉(zhuǎn)換費用，包括：運輸成本、制造成本等要素；第二次售出利潤為折舊產(chǎn)品售出價格減去第二次轉(zhuǎn)換費用，其中包括：回收成本、維修費用等成本要素。

因環(huán)保需要，各地政府在制造過程中開始限制溫室氣體的排放量，假定每個供應(yīng)商的單位原材料在生產(chǎn)過程中氣體排放量為已知，國家的單位氣體排放處罰也已知。

(二)符號說明

表1 符號說明

(三)累計生產(chǎn)時間設(shè)定

假定單一廠商在正常生產(chǎn)負(fù)荷情況下單位生產(chǎn)時間恒定。當(dāng)生產(chǎn)負(fù)荷超過正常水平時，雖然所需時間與超過部分仍成線性關(guān)系，但此時單位時間提高。圖1所示為生產(chǎn)量與累計生產(chǎn)時間的關(guān)系：單位生產(chǎn)時間隨累計生產(chǎn)數(shù)量的升高而提高。

圖1 生產(chǎn)量與累計生產(chǎn)時間關(guān)系

(四)供應(yīng)商訂貨量決策模型

作為運籌學(xué)中的重要組成部分，數(shù)學(xué)規(guī)劃在供應(yīng)鏈決策、生產(chǎn)運作管理領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。[14][15]本文使用數(shù)學(xué)規(guī)劃辦法，目標(biāo)函數(shù)為線性函數(shù)，而約束中存在非線性等式，總體上屬于非線性規(guī)劃(NLP)問題。

s.t.

xi1+xi2=xi

(xi1-Oi1)xi2=0

xi1≤Oi1

xi2≤Oi2

Ti≤t,i=1,2…n

Ti=xi1/ui1+xi2/ui2,i=1,2…n

xi≥0，xij≥0,i=1,2…n,j=1,2

上式為模型表達(dá)式，旨在求取核心企業(yè)利潤最大值，其利潤來自于三部分，即一次產(chǎn)品銷售利潤，二次產(chǎn)品銷售利潤以及提前生產(chǎn)獎勵(由原材料的提前供應(yīng)產(chǎn)生)，分別為上述模型中目標(biāo)函數(shù)的第1、2、3項。在總的模型中，僅考慮由于溫室氣體排放而帶來的罰款損失，為原目標(biāo)函數(shù)的第4項。

約束部分：由于供應(yīng)商生產(chǎn)能力有限，超額的生產(chǎn)將導(dǎo)致更長的單位生產(chǎn)時間，故核心企業(yè)對于每個供應(yīng)商的需求應(yīng)該被分成兩部分考慮：正常生產(chǎn)能力下的需求及超常生產(chǎn)能力下的需求，這兩部分的總和為核心企業(yè)對應(yīng)于該供應(yīng)商的總的原料需求量。接下來的約束為總的需求量不應(yīng)超過核心企業(yè)的生產(chǎn)能力，核心企業(yè)對于各個供應(yīng)商的需求量不應(yīng)超過其總生產(chǎn)能力。

隨著國家對制造業(yè)環(huán)保要求的提高，對制造企業(yè)的產(chǎn)品回收率與溫室氣體排放量做出了具體要求，接下來的兩個約束描述了這方面的相關(guān)要求。從傳統(tǒng)供應(yīng)鏈的角度來看，也一定程度上反映了產(chǎn)品質(zhì)量問題。

接下來的約束為非線性約束，模型描述了核心企業(yè)對于同一供應(yīng)商的兩種不同需求之間的相互關(guān)系，這也是結(jié)合下面的兩種需求的非負(fù)性與最大生產(chǎn)條件所體現(xiàn)的。約束條件的意義在于，只有當(dāng)正常條件下的供應(yīng)商制造能力被達(dá)到后，才可以考慮增加其超長的生產(chǎn)能力。

最后關(guān)于時間的約束表示每個供應(yīng)商的供貨時間存在一個上界。為了處理簡便起見，在本模型中假設(shè)正常與超常情況下生產(chǎn)時間與相對的生產(chǎn)數(shù)量之間成線性關(guān)系。隨著研究的深入，也可以用更加精確并且復(fù)雜的模型對二者的關(guān)系進(jìn)行處理。

三、電子行業(yè)企業(yè)應(yīng)用

新的發(fā)展戰(zhàn)略要求經(jīng)濟增長方式必須從粗放型經(jīng)濟轉(zhuǎn)向綠色經(jīng)濟，綠色供應(yīng)鏈的理念正得到人們越來越多的關(guān)注。就電子行業(yè)而言，其面臨的挑戰(zhàn)主要是如何有效地使用有限資源，在最大程度減少對環(huán)境危害的基礎(chǔ)上創(chuàng)造最大價值。

(一)基本數(shù)據(jù)

根據(jù)本地區(qū)某電器企業(yè)的原始數(shù)據(jù)，在其基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，得到各供應(yīng)商的基本數(shù)據(jù)如表2所示：

表2 供應(yīng)商基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

核心企業(yè)的自身要求信息及相關(guān)常數(shù)如表3所示：

表3 問題常數(shù)

(二)最優(yōu)訂貨量

使用Lingo軟件進(jìn)行求解。第一行表示在正常生產(chǎn)能力范圍內(nèi)核心企業(yè)對每個供應(yīng)商的訂貨量。第二行是超過供應(yīng)商生產(chǎn)能力的訂貨量。第三行表示總訂貨量。求解結(jié)果模型最優(yōu)值為12573.9。

表4 最優(yōu)解

四、結(jié)論與展望

本文從綠色供應(yīng)鏈的角度對核心企業(yè)供應(yīng)商選擇問題進(jìn)行了建模求解，除考慮傳統(tǒng)供需關(guān)系中的成本、質(zhì)量、時間、敏捷性等主要因素外，還將溫室氣體排放量納入模型體系中。數(shù)值模擬表示：隨著環(huán)境問題的加劇，要想贏得更大的市場份額，供應(yīng)商不僅需要繼續(xù)提高自己的響應(yīng)速度，更需要降低溫室氣體排放量。隨著低碳理念制度化，供應(yīng)鏈上下級之間應(yīng)以更加環(huán)保的方式實現(xiàn)雙贏。這必將成為大勢所趨。

本文僅考慮了諸如供應(yīng)時間、產(chǎn)品回收率、溫室氣體排放量、核心企業(yè)成本等因素，在今后研究中應(yīng)把更多因素納入到這個體系中來。整條綠色供應(yīng)鏈的優(yōu)化問題也應(yīng)該成為后續(xù)研究的重點。該模型中使用了非整數(shù)NLP建模辦法，但在實際中，離散制造型企業(yè)的決策變量大多為整數(shù)型規(guī)劃問題，這類問題的理論算法也是一個研究問題。另外，還有二者總利益最大化問題，這涉及供應(yīng)商與制造商的利潤分配與契約問題，需建立更科學(xué)的供應(yīng)商選擇模型予以分析。

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(編輯：李學(xué)迎)

2014-05-06

F274

A

2095-7238(2014)07-0054-05

10.3969/J.ISSN.2095-7238.2014.07.012