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        供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)模型研究綜述

        2014-12-23 08:16:48李蓬實(shí)LIPengshi
        物流科技 2014年4期
        關(guān)鍵詞:電子表格庫(kù)存工廠(chǎng)

        李蓬實(shí) LI Peng-shi

        (廣東外語(yǔ)外貿(mào)大學(xué) 南國(guó)商學(xué)院,廣東 廣州 510545)

        (Guangdong University of Foreign Studies,South China Business College,Guangzhou 510545,China)

        近些年來(lái),供應(yīng)鏈管理已經(jīng)成為物流、生產(chǎn)運(yùn)作管理和管理科學(xué)等專(zhuān)業(yè)的研究熱點(diǎn)。供應(yīng)鏈管理(SCM) (Oliver和Webber,1982;Porter,1985)已經(jīng)得到越來(lái)越多的重視,并且被視為企業(yè)成功的一個(gè)重要因素。

        在當(dāng)今競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)環(huán)境中,各個(gè)企業(yè)總是一直不斷地尋求新的生產(chǎn)技術(shù)和競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略。這些新的生產(chǎn)技術(shù)和戰(zhàn)略,比如JIT、精益生產(chǎn)、全質(zhì)量生產(chǎn)管理等,已經(jīng)使許多企業(yè)大幅度降低生產(chǎn)成本。然而,在經(jīng)濟(jì)全球化的今天,各大企業(yè)尤其是跨國(guó)公司正在采用的新戰(zhàn)略是供應(yīng)鏈戰(zhàn)略。因?yàn)?,?dāng)今的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)從傳統(tǒng)的企業(yè)與企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)變?yōu)楣?yīng)鏈與供應(yīng)鏈之間的競(jìng)爭(zhēng)。

        一個(gè)企業(yè)為了在某個(gè)時(shí)期內(nèi)最大化本企業(yè)的效益和實(shí)現(xiàn)本企業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo),那么該企業(yè)必須設(shè)計(jì)與本企業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo)相匹配的供應(yīng)鏈。由于企業(yè)所處的市場(chǎng)環(huán)境不斷變化,因此以前的供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)也必須不斷的改進(jìn)和再設(shè)計(jì)。特別是近些年來(lái)的公司并購(gòu)浪潮和全球化經(jīng)濟(jì)使得供應(yīng)鏈的再造流程變得越來(lái)越頻繁,也越來(lái)越重要。全球化和國(guó)際貿(mào)易,促使跨國(guó)公司必須集中精力解決供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。因?yàn)楣?yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)所帶來(lái)的全球業(yè)務(wù)整合有利于減少成本,同時(shí)增加跨國(guó)公司的比較優(yōu)勢(shì)。

        1 供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)模型研究的意義

        供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)于企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力具有十分重要的意義。全球化使企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈,為了應(yīng)對(duì)外部的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境,企業(yè)需要削減成本,縮短產(chǎn)品配送時(shí)間,提高客戶(hù)服務(wù)水平。在這種情況下,企業(yè)迫切需要通過(guò)供應(yīng)鏈整合來(lái)提高競(jìng)爭(zhēng)力,所以對(duì)供應(yīng)鏈整合以及供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)模型的研究也得到越來(lái)越多的重視。

        供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)模型還有利于企業(yè)更進(jìn)一步了解其供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)和運(yùn)作。供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)模型可以給企業(yè)的決策者提供企業(yè)供應(yīng)鏈中的流程信息。供應(yīng)鏈由直接或間接地履行客戶(hù)需求的各方組成,不僅包括制造商和供應(yīng)商,而且包括運(yùn)輸商、倉(cāng)儲(chǔ)商、零售商,還包括顧客。在每一個(gè)企業(yè)組織中,例如制造商企業(yè)中,供應(yīng)鏈包括接受并滿(mǎn)足客戶(hù)需求的全部功能。在供應(yīng)鏈中,信息流、產(chǎn)品流和資金流在各個(gè)環(huán)節(jié)之間不斷的流動(dòng),所以供應(yīng)鏈?zhǔn)且粋€(gè)動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)。供應(yīng)鏈的上下游之間是緊密聯(lián)系的,比如批發(fā)商庫(kù)存的減少有可能會(huì)影響到下游零售商補(bǔ)貨的及時(shí)程度。所以供應(yīng)鏈的設(shè)計(jì)和優(yōu)化不能僅從一個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)考慮,而是應(yīng)該從全局出發(fā),將供應(yīng)鏈當(dāng)做一個(gè)系統(tǒng)來(lái)研究。

        當(dāng)企業(yè)從整體系統(tǒng)的角度來(lái)研究供應(yīng)鏈時(shí),必須理清整個(gè)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)環(huán)節(jié)之間錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系。因此企業(yè)做供應(yīng)鏈的研究和設(shè)計(jì)時(shí)必須借助供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)模型,通過(guò)所建立的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)模型,對(duì)供應(yīng)鏈中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析,從而發(fā)現(xiàn)影響供應(yīng)鏈中存在的瓶頸,并找出改進(jìn)方法。供應(yīng)鏈模型還可以為企業(yè)的供應(yīng)鏈管理提供輔助決策,這樣可以更提高企業(yè)的供應(yīng)鏈績(jī)效管理水平。

        2 國(guó)外供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)模型研究綜述

        Geoffrion和Graves(1974)提出了一個(gè)混合整數(shù)規(guī)劃模型,該模型能解決多種產(chǎn)品、單時(shí)期的生產(chǎn)配送供應(yīng)鏈設(shè)計(jì)問(wèn)題,能夠?yàn)樽罱K產(chǎn)品從工廠(chǎng)到配送中心到客戶(hù)的配送求出最優(yōu)解。模型中客戶(hù)區(qū)域的需求是已知的,每個(gè)客戶(hù)區(qū)域只從一個(gè)配送中心補(bǔ)貨。該模型從一系列待選的配送中心里,選出最優(yōu)的一組配送中心,然后將需求量已知的客戶(hù)區(qū)域分配給特定的配送中心。模型的目標(biāo)函數(shù)是最小化總成本(包括配送中心的固定成本和可變成本,工廠(chǎng)的固定成本和可變成本等)。模型的約束條件是工廠(chǎng)產(chǎn)量、客戶(hù)需求、配送中心的最大容量等。

        Gavish和Graves(1980)建立了一個(gè)最終產(chǎn)品和生產(chǎn)批量具有隨機(jī)需求特性的生產(chǎn)配送模型。該模型包含有一個(gè)生產(chǎn)工廠(chǎng)、一種產(chǎn)品和一個(gè)倉(cāng)庫(kù)。他們的論文與其它論文的不同之處在于利用了生產(chǎn)排隊(duì)系統(tǒng)和生產(chǎn)庫(kù)存系統(tǒng)之間的關(guān)系建立了一種能夠得到最優(yōu)的庫(kù)存策略的算法。

        Brown等(1987)建立了一個(gè)涉及多產(chǎn)品的生產(chǎn)配送混合整數(shù)規(guī)劃模型。該模型能對(duì)工廠(chǎng)的運(yùn)行和關(guān)閉作出決策。產(chǎn)品從工廠(chǎng)生產(chǎn)出來(lái)后發(fā)送給每個(gè)客戶(hù)。模型的目標(biāo)函數(shù)包括了生產(chǎn)工廠(chǎng)和運(yùn)輸?shù)目勺兂杀?,分配到每個(gè)工廠(chǎng)的設(shè)備的固定成本和每個(gè)工廠(chǎng)運(yùn)營(yíng)的固定成本。模型的約束條件包括了各種產(chǎn)品生產(chǎn)量約束、生產(chǎn)和運(yùn)輸平衡條件的約束、客戶(hù)需求約束、每個(gè)工廠(chǎng)中每臺(tái)設(shè)備生產(chǎn)能力的約束。

        Blumenfeld等(1987)建立了一個(gè)分析通用汽車(chē)公司(GM)物流運(yùn)營(yíng)的決策支持系統(tǒng),此系統(tǒng)用于節(jié)省通用公司的物流成本。該系統(tǒng)能夠確定公司產(chǎn)品的不同發(fā)貨方式對(duì)公司總成本的影響。他們所建立的模型目標(biāo)是最小化總的網(wǎng)絡(luò)成本,同時(shí)最優(yōu)化路徑和送貨數(shù)量,而且平衡庫(kù)存和運(yùn)輸成本。

        Cohen和Lee(1988)建立了一個(gè)生產(chǎn)、配送和庫(kù)存系統(tǒng)的戰(zhàn)略模型。他們的模型主要用于分析整個(gè)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)職能之間的相互作用。該模型中包含了四個(gè)子模塊(物料模型、生產(chǎn)模型、成品庫(kù)存模型和配送網(wǎng)絡(luò)模型),每個(gè)子模塊都代表了整個(gè)供應(yīng)鏈中的一部分。每個(gè)子模塊中均引入了隨機(jī)因素,同時(shí)還考慮了各種相關(guān)的成本,比如生產(chǎn)準(zhǔn)備成本、庫(kù)存持有成本和庫(kù)存短缺成本。該模型能夠用于預(yù)測(cè)不同的生產(chǎn)戰(zhàn)略對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的影響。同時(shí)該模型提供了一個(gè)定量分析的手段,可用于分析在供應(yīng)鏈中如何協(xié)調(diào)好生產(chǎn)和配送,從而使整個(gè)供應(yīng)鏈能夠協(xié)同運(yùn)作。這個(gè)模型的特點(diǎn)在于充分考慮了四個(gè)職能模塊之間的聯(lián)系。

        Van Roy(1989)建立了解決生產(chǎn)配送網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問(wèn)題的一個(gè)單時(shí)期、多產(chǎn)品的混合整數(shù)規(guī)劃模型。該模型要解決的問(wèn)題是給灌裝工廠(chǎng)和倉(cāng)庫(kù)尋找地點(diǎn),設(shè)定提煉廠(chǎng)和工廠(chǎng)的生產(chǎn)水平,工廠(chǎng)和倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存水平,配送網(wǎng)絡(luò)路徑的運(yùn)輸容量,運(yùn)貨卡車(chē)的數(shù)量,運(yùn)輸班次的計(jì)劃安排和客戶(hù)配送安排等,使供應(yīng)鏈能夠以最小成本來(lái)滿(mǎn)足客戶(hù)需求。此模型涉及兩種產(chǎn)品,每種產(chǎn)品從生產(chǎn)工廠(chǎng)生產(chǎn)出來(lái)后再大批量運(yùn)到另一個(gè)加工工廠(chǎng)進(jìn)行灌裝,產(chǎn)品灌裝之后再通過(guò)運(yùn)輸中轉(zhuǎn)站配送到客戶(hù)手中。此模型涉及的成本因素有車(chē)輛運(yùn)輸?shù)墓潭ê涂勺兂杀?。模型的約束條件有運(yùn)輸路線(xiàn)的限制、產(chǎn)量限制、供貨來(lái)源的限制等。

        Cohen和Lee(1989)建立了一個(gè)單時(shí)期、多產(chǎn)品的線(xiàn)性規(guī)劃模型,用于設(shè)計(jì)生產(chǎn)配送系統(tǒng)的國(guó)際網(wǎng)絡(luò),并管理網(wǎng)絡(luò)中的產(chǎn)品流通。該生產(chǎn)系統(tǒng)用于對(duì)生產(chǎn)和配送設(shè)施的地點(diǎn)和容量作出決策。模型的目標(biāo)是最大化供應(yīng)鏈的稅后利潤(rùn)。模型中涉及的成本包括生產(chǎn)和采購(gòu)的固定成本、生產(chǎn)準(zhǔn)備成本、倉(cāng)庫(kù)的固定成本、運(yùn)輸成本等。模型的約束條件包括了工廠(chǎng)的生產(chǎn)能力、客戶(hù)的需求量、配送中心的容量、供應(yīng)商的供應(yīng)能力等。

        Benjiamin(1990)建立了一個(gè)生產(chǎn)配送系統(tǒng)運(yùn)輸模式選擇模型。該模型考慮單時(shí)期、單產(chǎn)品,模型目標(biāo)是最小化成本(成本函數(shù)為非線(xiàn)性)。該模型的主要特點(diǎn)是同時(shí)考慮了多種運(yùn)輸方式的成本和整個(gè)供應(yīng)鏈的成本。該模型中包含了4個(gè)生產(chǎn)工廠(chǎng)、3個(gè)倉(cāng)庫(kù),涉及2種生產(chǎn)模式。

        Martin等(1993)建立了一個(gè)線(xiàn)性規(guī)劃模型。該模型用于優(yōu)化一家工廠(chǎng)的生產(chǎn)、庫(kù)存和配送的運(yùn)作。該模型屬于跨期模型,涉及4家生產(chǎn)工廠(chǎng)、200種產(chǎn)品和40個(gè)消費(fèi)區(qū)域。模型的目標(biāo)函數(shù)是最大化總利潤(rùn)。

        Robinson等 (1993)建立了一個(gè)混合整數(shù)規(guī)劃模型,用于重新配置企業(yè)的配送網(wǎng)絡(luò)。該模型涉及多產(chǎn)品、兩級(jí)供應(yīng)鏈和無(wú)限制容量的配送系統(tǒng)問(wèn)題。模型中考慮到的成本因素包括運(yùn)行中央和區(qū)域配送中心的固定成本,通過(guò)中央和區(qū)域配送中心服務(wù)客戶(hù)的可變成本。模型的約束條件包括了需求的約束、中央配送中心和地區(qū)配送中心的配送約束等。

        Lee和Billington(1993)建立了一個(gè)改善惠普公司(Hewlett-Packard)打印機(jī)供應(yīng)鏈物料流的模型。該模型用于集中管理和控制供應(yīng)鏈中的庫(kù)存。模型考慮了兩大因素:第一是不確定性因素(比如生產(chǎn)供應(yīng)、需求和生產(chǎn)時(shí)間),第二是生產(chǎn)系統(tǒng)的瓶頸因素(比如工廠(chǎng)的產(chǎn)量、倉(cāng)庫(kù)的容量)。該模型假設(shè)供應(yīng)和需求服從正態(tài)分布,生產(chǎn)時(shí)間的隨機(jī)因素(停機(jī)的頻率)服從泊松分布。這個(gè)模型的主要意義在于為解決供應(yīng)鏈中的庫(kù)存問(wèn)題提供了一個(gè)基礎(chǔ)框架,并通過(guò)了惠普公司的實(shí)例具體說(shuō)明了如何解決這種問(wèn)題。

        Arntzen等(1995)為數(shù)碼設(shè)備公司(DEC)設(shè)計(jì)了一個(gè)供應(yīng)鏈管理模型(環(huán)球供應(yīng)鏈模型,GSCM)。該模型運(yùn)用混合整數(shù)規(guī)劃方法來(lái)優(yōu)化供應(yīng)鏈中的生產(chǎn)、配送和供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)。該模型涉及多時(shí)期、多產(chǎn)品。該模型的目標(biāo)是最小化運(yùn)營(yíng)成本和活動(dòng)時(shí)間。模型的最優(yōu)化結(jié)果給出了倉(cāng)庫(kù)的數(shù)量和地點(diǎn),在供應(yīng)鏈設(shè)施中物料流,消費(fèi)區(qū)域的物料流,各個(gè)設(shè)施的生產(chǎn)技術(shù)和在工廠(chǎng)生產(chǎn)的產(chǎn)品組合。

        Chen和Wang(1997)為一個(gè)工廠(chǎng)建立了一個(gè)線(xiàn)性規(guī)劃模型。模型的成本因素包括了原材料的供應(yīng)成本、生產(chǎn)的固定成本和可變成本,半成品的采購(gòu)成本還有運(yùn)輸成本。模型的約束條件有原材料供應(yīng)商的生產(chǎn)能力、工廠(chǎng)的生產(chǎn)能力(包括了成品和半成品)、客戶(hù)需求。

        Dogan和Geotschalckx(1999)設(shè)計(jì)了一個(gè)跨期、多產(chǎn)品的混合整數(shù)規(guī)劃模型用于整合供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)。該模型能夠在整個(gè)生產(chǎn)配送系統(tǒng)中選擇出最優(yōu)的供應(yīng)商、生產(chǎn)商和配送中心的組合。模型的成本因素包括了供應(yīng)成本、設(shè)施的固定和可變成本、生產(chǎn)的固定和可變成本、倉(cāng)儲(chǔ)成本、庫(kù)存成本和運(yùn)輸成本。模型的約束條件包括了客戶(hù)的需求約束,供應(yīng)商及供應(yīng)鏈中各種設(shè)施和設(shè)備的生產(chǎn)能力。

        Ganeshan(1999)建立了一個(gè)有多個(gè)供應(yīng)商、一個(gè)配送中心的生產(chǎn)配送網(wǎng)絡(luò)模型,該模型的目標(biāo)是最小化庫(kù)存物流成本。該模型綜合了三個(gè)部分:第一,供應(yīng)鏈中零售商的庫(kù)存分析;第二,倉(cāng)庫(kù)的需求處理;第三,倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)存分析。該模型通過(guò)綜合考慮包括供應(yīng)鏈中的庫(kù)存、運(yùn)輸?shù)纫蛩兀瑢?duì)最小化供應(yīng)鏈總成本的目標(biāo)做出決策。模型最后通過(guò)仿真模擬得出結(jié)果。

        Vidal和Geotschalkx(2000)建立了一個(gè)用于全球物流生產(chǎn)配送系統(tǒng)的混合整數(shù)規(guī)劃模型。他們建立的物流系統(tǒng)包括各種供應(yīng)商、生產(chǎn)商和客戶(hù)區(qū)域。這些供應(yīng)商、生產(chǎn)商和客戶(hù)區(qū)域遍布全球各個(gè)國(guó)家。這個(gè)模型的特點(diǎn)是在供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中加入了運(yùn)輸時(shí)間的不確定性、供應(yīng)商的運(yùn)輸可靠性。

        Brown等(2001)為凱洛格(Kellogg)公司開(kāi)發(fā)了一個(gè)系統(tǒng)(KPS)。此系統(tǒng)是一個(gè)多時(shí)期的線(xiàn)性規(guī)劃模型。模型的目標(biāo)是最小化供應(yīng)鏈中的生產(chǎn)成本、包裝成本、庫(kù)存成本、運(yùn)輸成本。約束條件包括了生產(chǎn)能力的約束、需求量的約束。

        Philpott和Everett(2001)建立了一個(gè)單時(shí)期的混合整數(shù)規(guī)劃模型。該模型用于優(yōu)化供應(yīng)商、生產(chǎn)商和客戶(hù)區(qū)域的選擇和配送。模型的目標(biāo)是最大化供應(yīng)鏈的利潤(rùn)。模型的成本因素包括了生產(chǎn)的可變成本、運(yùn)輸成本、原材料成本、資本成本和與原材料供應(yīng)、設(shè)備產(chǎn)量有關(guān)的固定成本。

        Dominguez(2002)建立了一個(gè)多級(jí)、多時(shí)期、多產(chǎn)品的混合整數(shù)規(guī)劃模型,該模型用于整合企業(yè)的生產(chǎn)和配送流程。此模型能夠決定產(chǎn)品生產(chǎn)、員工數(shù)量、運(yùn)輸模式和數(shù)量,還有庫(kù)存量的分配,從而最小化整個(gè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的總成本。模型的成本因素包括了勞動(dòng)力成本、原材料成本、運(yùn)輸成本、生產(chǎn)設(shè)施和配送中心的庫(kù)存持有成本等。模型的約束條件包括了需求數(shù)量的約束,工廠(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)和配送中心的約束,勞動(dòng)力的約束,供應(yīng)鏈設(shè)施中的物流約束等。

        Jolayemi和Olorunniwo(2004)建立了一個(gè)用于生產(chǎn)計(jì)劃的生產(chǎn)配送混合整數(shù)規(guī)劃模型。該模型用于優(yōu)化多個(gè)工廠(chǎng)和倉(cāng)庫(kù)之間的產(chǎn)品配送數(shù)量問(wèn)題。模型的目標(biāo)是通過(guò)確定生產(chǎn)工廠(chǎng)的最優(yōu)產(chǎn)品組合,從工廠(chǎng)到倉(cāng)庫(kù)再到客戶(hù)的最優(yōu)配送數(shù)量和每個(gè)設(shè)施的最佳容量(產(chǎn)量)來(lái)使供應(yīng)鏈的利潤(rùn)最大化。該模型的特點(diǎn)是考慮了外包加工的因素,即當(dāng)生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)能力達(dá)到上限時(shí),能夠把一部分不能滿(mǎn)足的訂單外包給第三方工廠(chǎng)。

        3 供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)模型的建立

        在供應(yīng)鏈設(shè)計(jì)的過(guò)程中,很多公司都運(yùn)用了電子表格。寶潔公司(P&G)應(yīng)用電子表格模型確定在給定的消費(fèi)者服務(wù)水平下供應(yīng)鏈中的最優(yōu)庫(kù)存。該模型為寶潔公司節(jié)約了超過(guò)3億5千萬(wàn)美元的資金。由于電子表格模型具有易于使用和共享的特點(diǎn),所以該電子表格模型成為寶潔公司早期設(shè)置庫(kù)存水平的標(biāo)準(zhǔn)模型。寶潔公司全世界的供應(yīng)鏈計(jì)劃員都通過(guò)這個(gè)電子表格模型設(shè)置庫(kù)存?;萜展荆℉P)也使用電子表格模型分析供應(yīng)鏈?;萜展具\(yùn)用電子表格建模的方法來(lái)分析公司的供應(yīng)鏈問(wèn)題。他們的模型運(yùn)用了許多Excel電子表格和VBA的高級(jí)功能。

        用電子表格來(lái)設(shè)計(jì)供應(yīng)鏈模型具有以下幾種優(yōu)勢(shì):

        首先,電子表格環(huán)境下建模更加直觀,更加容易被商務(wù)人士接受;其次,電子表格在企業(yè)中的認(rèn)知度非常高,幾乎每個(gè)企業(yè)都會(huì)使用到電子表格軟件,因此在電子表格環(huán)境下建立的供應(yīng)鏈模型能得到更廣泛的應(yīng)用;最后,電子表格不但可用于建模,其本身也是一個(gè)非常實(shí)用的一體化平臺(tái)。電子表格具有數(shù)據(jù)管理、制作報(bào)表和圖表等功能。由于電子表格使用的靈活性,易用性和普遍性,電子表格是一種非常實(shí)用的建模工具。電子表格的這些特點(diǎn)在學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域可能沒(méi)有得到太多的重視,但是在商務(wù)領(lǐng)域中卻非常重要。

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