肖凱川

（武漢理工大學(xué) 物流工程學(xué)院，湖北 武漢 430063）

1 前言

隨著經(jīng)濟(jì)全球化、信息技術(shù)和社會(huì)分工的快速發(fā)展，供應(yīng)鏈已經(jīng)逐漸演變成一個(gè)由供應(yīng)商、制造商、分銷商、OEM 廠家、物流服務(wù)商等構(gòu)成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[1]。企業(yè)供應(yīng)鏈變得更加高效，同時(shí)供應(yīng)鏈中斷的風(fēng)險(xiǎn)不斷增加。供應(yīng)鏈中斷會(huì)給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失以及對(duì)企業(yè)形象造成負(fù)面影響。企業(yè)在進(jìn)行供應(yīng)源決策時(shí)將供應(yīng)安全與可靠性列為首要因素進(jìn)行考慮。

供應(yīng)安全可以理解為企業(yè)的采購(gòu)供應(yīng)鏈能夠在預(yù)期的時(shí)間與成本要求內(nèi)滿足采購(gòu)企業(yè)對(duì)物料數(shù)量需求與質(zhì)量需求的能力。供應(yīng)安全是供應(yīng)系統(tǒng)的目標(biāo)要求，供應(yīng)系統(tǒng)可靠性則是整個(gè)供應(yīng)系統(tǒng)安全性的衡量值。與以成本為導(dǎo)向的供應(yīng)商管理方式相比，以系統(tǒng)可靠性為首要因素必然會(huì)增大企業(yè)采購(gòu)成本的支出，因此現(xiàn)有多數(shù)研究中，將系統(tǒng)可靠性與采購(gòu)成本當(dāng)作效益背反的兩類因素進(jìn)行處理，尋求系統(tǒng)可靠性與采購(gòu)成本的平衡點(diǎn)。

現(xiàn)有研究中，陳可嘉[2]分析了供應(yīng)商管理成本以及缺貨成本與供應(yīng)商數(shù)量的關(guān)系，通過供應(yīng)商數(shù)量冗余的方式達(dá)到提高系統(tǒng)可靠性的目的；Merzifonluoglu Y[3]分析直接購(gòu)買成本與供應(yīng)商服務(wù)質(zhì)量之間的關(guān)系，通過選擇高質(zhì)量供應(yīng)商與供應(yīng)商數(shù)量冗余的方式保障供應(yīng)系統(tǒng)可靠性。胡思濤[4]通過GO法將系統(tǒng)可靠性表示為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部潛在風(fēng)險(xiǎn)事件的最終表現(xiàn)，需要投入成本對(duì)風(fēng)險(xiǎn)事件進(jìn)行控制；Talluri S[5]構(gòu)建了基于成本與可靠性考慮的采購(gòu)決策模型，得出適當(dāng)?shù)某杀就度肟梢杂行У奶嵘?yīng)系統(tǒng)安全性。

2 供應(yīng)系統(tǒng)可靠性上下游影響因素

當(dāng)企業(yè)供應(yīng)系統(tǒng)有足夠的能力滿足系統(tǒng)需求時(shí)，系統(tǒng)可靠，反之則系統(tǒng)不可靠。在實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中，供應(yīng)系統(tǒng)受不確定因素影響，系統(tǒng)能力與系統(tǒng)需求并不是一成不變的。根據(jù)不確定因素的來源以及影響方式不同，可以分為供應(yīng)鏈下游的需求市場(chǎng)不確定因素與供應(yīng)鏈上游的供應(yīng)市場(chǎng)不確定因素兩類。

2.1 需求市場(chǎng)因素

需求市場(chǎng)因素對(duì)供應(yīng)源可靠性的影響主要表現(xiàn)為需求的波動(dòng)性，企業(yè)對(duì)訂單的需求會(huì)由于自身生產(chǎn)計(jì)劃的變動(dòng)、市場(chǎng)價(jià)格的波動(dòng)以及上游企業(yè)需求波動(dòng)等原因修改提前期或者采購(gòu)數(shù)量。為了方便研究，將訂單產(chǎn)品的生產(chǎn)周期設(shè)為不變，提前期的改變可以理解為供應(yīng)商在單位時(shí)間內(nèi)需要向制造商提供更多或者更少的產(chǎn)品數(shù)量。

假設(shè)企業(yè)對(duì)自身需求預(yù)測(cè)量為恒定值d。不考慮供應(yīng)端不確定因素下，供應(yīng)系統(tǒng)能力Qs不變。實(shí)際生產(chǎn)中需求市場(chǎng)波動(dòng)量為x，且假設(shè)需求量x服從某種連續(xù)分布，市場(chǎng)實(shí)際需求量圍繞預(yù)測(cè)需求量d上下波動(dòng)。

當(dāng)需求低于預(yù)期時(shí)，會(huì)造成企業(yè)供應(yīng)系統(tǒng)能力的閑置，造成相應(yīng)的成本浪費(fèi)；當(dāng)需求高于預(yù)期時(shí)，企業(yè)需要追加訂單的同時(shí)還要付出額外的補(bǔ)貨成本，當(dāng)需求超出整個(gè)供應(yīng)系統(tǒng)的有效能力時(shí)，企業(yè)會(huì)發(fā)生延遲供貨的現(xiàn)象甚至是產(chǎn)生供應(yīng)中斷。如圖1所示，在僅考慮市場(chǎng)需求因素下，預(yù)選供應(yīng)源的可靠性為較大的需求波動(dòng)會(huì)給供應(yīng)可靠性帶來挑戰(zhàn)，不科學(xué)的供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)容易造成企業(yè)補(bǔ)貨成本居高不下，延遲交貨乃至供應(yīng)中斷的事件頻繁發(fā)生。

圖1 市場(chǎng)需求波動(dòng)下供應(yīng)系統(tǒng)狀態(tài)圖

2.2 供應(yīng)市場(chǎng)因素

供應(yīng)市場(chǎng)因素對(duì)供應(yīng)源可靠性的影響主要表現(xiàn)為供應(yīng)系統(tǒng)的供應(yīng)能力波動(dòng)。根據(jù)影響因素發(fā)生的主體不同可分為供應(yīng)商中斷與細(xì)分供應(yīng)市場(chǎng)全局失效兩類。假設(shè)制造商細(xì)分供應(yīng)市場(chǎng)i有n個(gè)，每個(gè)細(xì)分供應(yīng)市場(chǎng)i中有m個(gè)供應(yīng)商，Sij表示細(xì)分供應(yīng)市場(chǎng)i內(nèi)第j個(gè)供應(yīng)商。

供應(yīng)商中斷是指供應(yīng)商因?yàn)樽陨磉\(yùn)營(yíng)事故、財(cái)務(wù)危機(jī)、意外災(zāi)害或者機(jī)會(huì)主義行為等意外事件無法在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)去滿足或者只能部分滿足與制造商協(xié)議的數(shù)量[6]。研究只考慮供應(yīng)商全部生產(chǎn)能力中斷。供應(yīng)商在各類可能突發(fā)事件的環(huán)境中依然能夠按要求完成制造商訂單生產(chǎn)任務(wù)的能力稱之為供應(yīng)商穩(wěn)定性。穩(wěn)定性是對(duì)供應(yīng)商質(zhì)量高低的評(píng)判值，用表示。可以通過供應(yīng)商歷史表現(xiàn)來估計(jì)供應(yīng)商穩(wěn)定性，供應(yīng)商穩(wěn)定性可表示為：，則供應(yīng)商發(fā)生完全中斷風(fēng)險(xiǎn)的概率為

供應(yīng)市場(chǎng)的細(xì)分通常是按照地理位置、技術(shù)和供應(yīng)渠道來進(jìn)行的。如果細(xì)分供應(yīng)市場(chǎng)是由地理位置的不同而形成的（如位于不同國(guó)家的市場(chǎng)），細(xì)分供應(yīng)市場(chǎng)i中差旅、談判、公關(guān)、額外關(guān)稅等額外費(fèi)用支出的總和為供應(yīng)市場(chǎng)管理成本。細(xì)分供應(yīng)市場(chǎng)的穩(wěn)定性受市場(chǎng)所在區(qū)域的自然環(huán)境、政治經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定性、戰(zhàn)爭(zhēng)與罷工風(fēng)險(xiǎn)以及與區(qū)域間關(guān)系友好程度等大環(huán)境因素所影響。通過對(duì)細(xì)分供應(yīng)市場(chǎng)所處大環(huán)境下的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，得出細(xì)分供應(yīng)市場(chǎng)的穩(wěn)定性為，細(xì)分供應(yīng)市場(chǎng)全局失效概率為

圖2 供應(yīng)市場(chǎng)中斷下供應(yīng)系統(tǒng)狀態(tài)圖

如圖2所示，在僅考慮供應(yīng)市場(chǎng)因素下，預(yù)選供應(yīng)源的可靠性為主要供應(yīng)商的失效對(duì)供應(yīng)系統(tǒng)的破壞性要大于次要供應(yīng)商失效，且恢復(fù)期更長(zhǎng)。當(dāng)細(xì)分供應(yīng)市場(chǎng)中斷時(shí)，對(duì)供應(yīng)系統(tǒng)影響非常劇烈，如果沒有替代的細(xì)分供應(yīng)市場(chǎng)，制造商長(zhǎng)時(shí)間處于供應(yīng)中斷狀態(tài)，對(duì)制造商的影響是災(zāi)難性的。

當(dāng)供應(yīng)市場(chǎng)與需求市場(chǎng)同時(shí)處于波動(dòng)狀態(tài)時(shí)，如圖3所示，預(yù)選供應(yīng)源的可靠性為。易知，供應(yīng)市場(chǎng)與需求市場(chǎng)因素同時(shí)影響下的中斷概率高于在單一市場(chǎng)影響因素下中斷概率之和，所以應(yīng)該同時(shí)考慮兩類市場(chǎng)因素。

圖3 供應(yīng)市場(chǎng)與需求市場(chǎng)不確定下供應(yīng)系統(tǒng)狀態(tài)圖

3 采購(gòu)成本

企業(yè)采購(gòu)成本的支出不僅是為了獲取生產(chǎn)資料使用價(jià)值本身，還包括保障生產(chǎn)資料能夠及時(shí)有效地運(yùn)用到生產(chǎn)過程中的服務(wù)價(jià)值。所以除了購(gòu)買原材料價(jià)值以外的采購(gòu)成本支出不應(yīng)當(dāng)視為浪費(fèi)，所有采購(gòu)成本支出應(yīng)被視為一種收益行為，采購(gòu)成本支出是為了獲得更好的服務(wù)價(jià)值，服務(wù)價(jià)值的體現(xiàn)就是供應(yīng)系統(tǒng)的安全與可靠性。

3.1 供應(yīng)商能力分類

供應(yīng)商生產(chǎn)能力根據(jù)供應(yīng)商自身生產(chǎn)實(shí)際與制造商需要可分為五類。

分配訂單量xij：制造商在進(jìn)行供應(yīng)源決策時(shí)出于生產(chǎn)成本與供應(yīng)安全以及可靠性等要求，會(huì)對(duì)預(yù)測(cè)訂單量在預(yù)選供應(yīng)商之間進(jìn)行訂單預(yù)分配。分配的訂單量應(yīng)在最小訂貨數(shù)量與最大生產(chǎn)容量之間，即

協(xié)議彈性量Kij：制造商在進(jìn)行訂單預(yù)測(cè)以及預(yù)分配時(shí)一般為固定值，在實(shí)際供應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)受需求市場(chǎng)波動(dòng)影響，通常制造商在一個(gè)制造周期前向供應(yīng)商提供一個(gè)產(chǎn)品訂貨量，供應(yīng)商以高于這個(gè)訂貨量的一定比例組織生產(chǎn)，制造商可以根據(jù)實(shí)際市場(chǎng)需求情況重新調(diào)整其訂貨量[7]。高于這個(gè)訂貨量的一定比例可以定義為協(xié)議彈性量。制造商可以通過支付一定的成本給供應(yīng)商獲取協(xié)議彈性量。將此部分成本命名為彈性成本，很顯然，制造商所支出的彈性成本取決于協(xié)議的彈性數(shù)量，即。協(xié)議彈性量不應(yīng)超過供應(yīng)商本身生產(chǎn)容量限制，即

機(jī)會(huì)獲得量Oij：當(dāng)協(xié)議彈性量小于供應(yīng)商最大生產(chǎn)能力時(shí)，供應(yīng)商剩余生產(chǎn)能力為當(dāng)制造商對(duì)供應(yīng)商有彈性量以外的訂單需求時(shí)，制造商有機(jī)會(huì)獲得供應(yīng)商剩余生產(chǎn)能力。影響獲得剩余產(chǎn)能可能性的臨時(shí)因素受供求雙方合作關(guān)系影響，概率可表達(dá)為。制造商對(duì)供應(yīng)商剩余產(chǎn)能的機(jī)會(huì)獲得量表示為

供應(yīng)商供應(yīng)能力Qij：供應(yīng)商供應(yīng)能力是指在制造商分割訂單與確立數(shù)量彈性契約條件下，供應(yīng)商所能夠?yàn)橹圃焐坦?yīng)的產(chǎn)品數(shù)量，供應(yīng)商供應(yīng)能力Qij=Kij+Oij。

3.2 供應(yīng)商質(zhì)量與供應(yīng)商安全成本

供應(yīng)商質(zhì)量高低可以用供應(yīng)商穩(wěn)定性wij進(jìn)行表示。穩(wěn)定性越高，供應(yīng)商為預(yù)防各種突發(fā)事件所投入的資源也就越大，例如對(duì)設(shè)施設(shè)備升級(jí)換代、對(duì)產(chǎn)能進(jìn)行冗余提升、采取更加嚴(yán)格的管理與組織標(biāo)準(zhǔn)等，這些資源的投入會(huì)產(chǎn)生與穩(wěn)定性水平一般的供應(yīng)商相比更高的成本支出[8]。現(xiàn)實(shí)中制造商在向高穩(wěn)定性供應(yīng)商進(jìn)行原材料采購(gòu)時(shí)，往往需要支付相比一般穩(wěn)定性水平的供應(yīng)商更高的采購(gòu)價(jià)格。

假設(shè)所有供應(yīng)商在同一穩(wěn)定性水平下產(chǎn)品報(bào)價(jià)一致，制造商需要為較高質(zhì)量供應(yīng)商支付額外的供應(yīng)商安全成本制造商向供應(yīng)商支付的原材料購(gòu)買成本為直接采購(gòu)成本，廣義上除直接采購(gòu)成本以外，所有與供應(yīng)商直接相關(guān)的采購(gòu)成本稱為該供應(yīng)商的間接采購(gòu)成本，包括彈性成本、關(guān)系投入成本等。有資料顯示，在與供應(yīng)商有關(guān)的成本支出中，間接采購(gòu)成本所占的比例能夠達(dá)到90%以上[9]。

3.3 供應(yīng)商合作關(guān)系與供應(yīng)商合作成本

在進(jìn)行供應(yīng)源決策時(shí)，制造商與供應(yīng)商之間可根據(jù)利益著重點(diǎn)不同建立合適的企業(yè)關(guān)系，合作關(guān)系提升的同時(shí)會(huì)帶來競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的下降[10]。供求雙方在提升合作關(guān)系等級(jí)時(shí)，需要為合作付出成本為供求雙方的合作等級(jí)。較高的合作關(guān)系表現(xiàn)為制造商有較高的機(jī)會(huì)以較低的價(jià)格從供應(yīng)商處獲得合同外的臨時(shí)補(bǔ)貨數(shù)量。

3.4 供應(yīng)商數(shù)量與供應(yīng)商管理成本

將供應(yīng)商間接采購(gòu)成本中的彈性成本、關(guān)系投入成本之外的差旅費(fèi)用、采購(gòu)人員支出、訂單固定費(fèi)用、信息管理系統(tǒng)費(fèi)用等雜費(fèi)支出統(tǒng)稱為供應(yīng)商管理費(fèi)用Cg。制造商總的供應(yīng)商管理費(fèi)用僅與供應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)供應(yīng)商的數(shù)量有關(guān)，（m為系統(tǒng)內(nèi)供應(yīng)商數(shù)量，g為常數(shù)）。

4 供應(yīng)系統(tǒng)可靠性實(shí)現(xiàn)

上游需求市場(chǎng)波動(dòng)會(huì)對(duì)制造商需求量產(chǎn)生影響，訂單總量處于變化狀態(tài)，企業(yè)為平衡市場(chǎng)需求波動(dòng)所帶來的影響，需要增強(qiáng)自身系統(tǒng)的彈性能力。供應(yīng)商對(duì)制造商提供的除分配期望訂單量以外的供貨能力稱為供應(yīng)商的彈性。制造商獲取彈性能力的方式有兩種，一種是事前從供應(yīng)商處購(gòu)買彈性量，另一種是當(dāng)制造商供應(yīng)能力短缺時(shí)，從現(xiàn)有供應(yīng)商中進(jìn)行補(bǔ)貨。補(bǔ)貨成功是一種概率行為，所以能夠從供應(yīng)商處獲得補(bǔ)貨的期望數(shù)量稱為機(jī)會(huì)量。機(jī)會(huì)量是一種事后的彈性獲取，一般來說，制造商與供應(yīng)商間合作越深，供應(yīng)商所能夠提供的機(jī)會(huì)量越多。對(duì)制造商而言，這部分彈性能力的獲取是平時(shí)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)時(shí)與供應(yīng)商投入合作關(guān)系的維護(hù)成本。供應(yīng)商機(jī)會(huì)量與彈性量之和稱之為供應(yīng)商的彈性，系統(tǒng)內(nèi)所有供應(yīng)商彈性能力之和為整個(gè)供應(yīng)系統(tǒng)的彈性。具體影響作用如圖4所示。

圖4 需求波動(dòng)對(duì)供應(yīng)系統(tǒng)的逆向影響

供應(yīng)系統(tǒng)中供應(yīng)商以及供應(yīng)商所處的市場(chǎng)環(huán)境有著失效風(fēng)險(xiǎn)。服務(wù)質(zhì)量越高的供應(yīng)商因自身原因?qū)е轮袛喟l(fā)生的可能性就越小，高質(zhì)量供應(yīng)商制造商需要付出更高的購(gòu)買價(jià)格即安全成本；增加供應(yīng)商數(shù)量可以有效規(guī)避供應(yīng)商中斷風(fēng)險(xiǎn)，供應(yīng)商中斷事件為小概率事件，引入多個(gè)供應(yīng)商可在其中某些供應(yīng)商中斷時(shí)從其他供應(yīng)商處獲得供應(yīng)能力，但制造商引入多個(gè)供應(yīng)商需要付出更多的供應(yīng)商管理成本；選擇不同細(xì)分供應(yīng)市場(chǎng)分散自己供應(yīng)商所在地理區(qū)域可以減輕供應(yīng)市場(chǎng)失效帶來的影響，同樣制造商需要付出更多對(duì)細(xì)分供應(yīng)市場(chǎng)的管理成本。供應(yīng)系統(tǒng)規(guī)避中斷事件以及減少中斷發(fā)生的能力稱為供應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，具體作用影響如圖5所示。

圖5 供應(yīng)中斷在供應(yīng)系統(tǒng)中的正向傳播

如圖6所示，供應(yīng)系統(tǒng)可靠性是指供應(yīng)源預(yù)選方案所建立的供應(yīng)系統(tǒng)面對(duì)市場(chǎng)需求波動(dòng)時(shí)的供應(yīng)系統(tǒng)彈性與面對(duì)供應(yīng)市場(chǎng)中斷時(shí)的供應(yīng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的綜合體現(xiàn)。

圖6 供應(yīng)源決策組合可靠性機(jī)理

供應(yīng)系統(tǒng)可靠性水平可以表述為制造商供應(yīng)源決策后所構(gòu)建的供應(yīng)系統(tǒng)在內(nèi)外影響因素作用下供應(yīng)能力能夠滿足制造商需求的概率，即：

假設(shè)制造商在存在細(xì)分供應(yīng)市場(chǎng)下選擇供應(yīng)商集合BIJ為選擇方案，方案中包含n個(gè)細(xì)分供應(yīng)市場(chǎng)，每個(gè)細(xì)分供應(yīng)市場(chǎng)中有相同供應(yīng)商數(shù)量m個(gè)。備選供應(yīng)商集合在不發(fā)生供應(yīng)中斷情況下，供應(yīng)系統(tǒng)的供應(yīng)能力為：

在考慮細(xì)分供應(yīng)市場(chǎng)全局失效風(fēng)險(xiǎn)下，n個(gè)供應(yīng)細(xì)分市場(chǎng)中有t個(gè)失效情況共種，第τ種細(xì)分市場(chǎng)失效情況下供應(yīng)系統(tǒng)供應(yīng)能力為：

為第t種t個(gè)細(xì)分供應(yīng)市場(chǎng)失效情形中失效細(xì)分供應(yīng)市場(chǎng)集合，失效情景發(fā)生概率為ptτ，市場(chǎng)波動(dòng)需求F(x)下供應(yīng)商供應(yīng)系統(tǒng)可靠性為：

在考慮供應(yīng)商失效風(fēng)險(xiǎn)下，n個(gè)供應(yīng)細(xì)分市場(chǎng)中共有n·m個(gè)供應(yīng)商，其中在k個(gè)供應(yīng)商失效情況共種，第η種供應(yīng)商失效情況下供應(yīng)系統(tǒng)供應(yīng)能力為：

為第η種k個(gè)供應(yīng)商失效情形中失效供應(yīng)商集合，失效情景發(fā)生概率為pkη，市場(chǎng)波動(dòng)需求x下供應(yīng)商供應(yīng)系統(tǒng)可靠性為：

綜上，供應(yīng)系統(tǒng)可靠性為：

為保障供應(yīng)系統(tǒng)安全與可靠性所付出的采購(gòu)成本為：

5 結(jié)論

采購(gòu)成本是企業(yè)規(guī)避上下游不確定因素的動(dòng)力，供應(yīng)商生產(chǎn)能力、供應(yīng)商服務(wù)質(zhì)量以及供應(yīng)商數(shù)量與供應(yīng)商合作關(guān)系等中間因素是企業(yè)規(guī)避上下游不確定因素的手段，供應(yīng)系統(tǒng)可靠性是企業(yè)規(guī)避上下游不確定因素的效果。正確的認(rèn)識(shí)采購(gòu)成本與供應(yīng)系統(tǒng)之間的關(guān)系對(duì)企業(yè)進(jìn)行科學(xué)的戰(zhàn)略采購(gòu)定位以及供應(yīng)源決策有著重要的指導(dǎo)意義。