隨機(jī)需求條件下的供應(yīng)商柔性分析和選擇模型

摘要：為了滿足顧客的需求和多變的市場形勢，供應(yīng)鏈需要做出快速響應(yīng)，從而降低風(fēng)險，提高競爭力。供應(yīng)鏈的高效是其中各個成員柔性的組合，因此供應(yīng)商柔性分析和選擇是一個重要的課題。一個在需求數(shù)量和提前期不確定條件下的供應(yīng)商選擇模型，供應(yīng)商選擇指標(biāo)體系中考慮了總的成本、質(zhì)量不良系數(shù)、推遲交付系數(shù)和柔性系數(shù)四個方面的參數(shù)，并在模型中考慮了需求和供應(yīng)商生產(chǎn)能力的限制，通過遺傳算法的設(shè)計(jì)，對一個實(shí)例進(jìn)行了仿真計(jì)算，結(jié)果證明了模型的有效性。

關(guān)鍵詞：隨機(jī)需求；供應(yīng)商選擇模型；柔性分析模型；遺傳算法

中圖分類號：F721 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Supplier Flexibility and Selection Model Under Stochastic Demand Conditions

HU En-shuai，WANG Wen-jie，ZHANG Yong

(School of Management，Donghua University，Shanghai 200051，China)

Abstract:To improve competitive advantage and reduce risks， supply chain should respond quickly to the need of customers and market. The flexibility of the entire supply chain consites of the flexibility of the supply chain components and their interrelationships， so supplier flexibility and selection are both important. A supplier selection model is developed under stochastic demand conditions. Stochastic supplier selection is determined with simultaneous consideration of total cost，quality rejection rate，late delivery rate and flexibility rate，involving the constraints of demand satisfaction and capacity. The paper presents a specific genetic algorithm and result.

Key words:stochastic demand conditions;flexibility;genetic algorithms;supplier selection model

一、引言

供應(yīng)鏈管理，可以使企業(yè)通過成本最小化導(dǎo)致的企業(yè)收入最大化，來實(shí)現(xiàn)利潤最大化。隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步和經(jīng)營環(huán)境的競爭加劇，供應(yīng)鏈管理己成為企業(yè)獲得競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵因素之一。為建立企業(yè)高效運(yùn)作和快速響應(yīng)的供應(yīng)鏈，創(chuàng)造供應(yīng)鏈的協(xié)同效果，供應(yīng)商選擇是企業(yè)供應(yīng)鏈管理的關(guān)鍵。國外對于供應(yīng)商的選擇研究較早、影響也較大的應(yīng)該是G·W·Dickson，系統(tǒng)地提出了選擇供應(yīng)商的23條準(zhǔn)則，對伙伴企業(yè)選擇準(zhǔn)則的確定有很好的借鑒作用。Weber在對研究文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，對評價準(zhǔn)則進(jìn)行了系統(tǒng)分析，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，其中價格、準(zhǔn)時送貨與質(zhì)量在評價準(zhǔn)則中居前三名。1997年華中科技大學(xué)管理學(xué)院CIMS-SCM課題組對我國供應(yīng)商選擇標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的調(diào)研顯示，目前我國企業(yè)選擇供應(yīng)商的主要標(biāo)準(zhǔn)是質(zhì)量，其次是價格，提前期和批量柔性^{[ 1]}。

現(xiàn)代企業(yè)面臨著激烈的市場競爭以及企業(yè)內(nèi)部和外部環(huán)境的變化，這種情況使人們對柔性技術(shù)的研究產(chǎn)生極大的興趣。隨著供應(yīng)鏈管理概念的提出，人們意識到供應(yīng)鏈柔性的重要性。供應(yīng)鏈的柔性，是指供應(yīng)鏈的彈性，即靈活性，也就是指供應(yīng)鏈適應(yīng)市場需求變化的能力。當(dāng)今市場正日益呈現(xiàn)出多樣化、個性化的特征，市場需求的不確定性大大增加，只有充滿柔性的供應(yīng)鏈，才能對變化莫測的市場需求作出及時、快速的反應(yīng)。盡管供應(yīng)鏈系統(tǒng)柔性的研究很重要，但這方面的研究還非常有限。Gerwin側(cè)重從適應(yīng)不確定性，重新定義不確定性和減少不確定性角度，觀察了成功應(yīng)用柔性的策略^{[ 2]}。Olhager and West 認(rèn)識到柔性的重要性，將柔性從工廠拓展到市場和顧客需求方面^{[ 3]}。自從Verma提出價格、質(zhì)量、提前期和柔性的供應(yīng)商評價標(biāo)準(zhǔn)之后^{[ 4]}，林琳等提出基于供應(yīng)鏈總價值的四個因素即質(zhì)量、服務(wù)水平、成本、提前期來定義供應(yīng)柔性^{[ 5]}，龔哲君利用產(chǎn)品組合柔性的概念，建立了供應(yīng)鏈系統(tǒng)的整體柔性經(jīng)濟(jì)定量模型^{[ 6]}。

整個供應(yīng)鏈的柔性是供應(yīng)鏈中每個成員以及成員相互之間的柔性的組合的結(jié)果。因此，供應(yīng)商應(yīng)該具備足夠的柔性來調(diào)整他們的供應(yīng)過程，減少由于供應(yīng)鏈中的不確定性給整個供應(yīng)鏈帶來的風(fēng)險。因此供應(yīng)鏈柔性問題研究的關(guān)鍵是如何評價供應(yīng)商的柔性，Das和Abdel-malek提出針對單一的買方和供應(yīng)商之間，考慮數(shù)量和時間減少的不確定性的供應(yīng)商柔性評價模型^{[ 7]}。筆者將供應(yīng)商柔性的評價模型考慮了需求隨機(jī)的情況和供應(yīng)商的供貨能力限制，將需求數(shù)量增加和減少，需求時間減少的不確定性納入供應(yīng)商柔性的評價指標(biāo)，在滿足需求供應(yīng)商供應(yīng)能力限制，優(yōu)化成本，質(zhì)量，提前期和柔性的情況下，建立了一個在隨機(jī)需求條件下的供應(yīng)商選擇的多目標(biāo)模型，并進(jìn)行了遺傳算法的設(shè)計(jì)，通過一個實(shí)例計(jì)算出模型的結(jié)果，最后給出了結(jié)論。

二、在隨機(jī)需求條件下供應(yīng)商柔性分析和選擇評價模型

（一） 供應(yīng)商柔性分析

需求數(shù)量和時間的柔性是供應(yīng)鏈中，供需雙方最常見的問題。假設(shè)需求數(shù)量和需求時間分別服從D~N（μD，ρD2），T~N(μT，ρT2)的正態(tài)分布，（D），（T）分別為它們的概率密度，并且D和T相互獨(dú)立。需求不確定需要供應(yīng)商的柔性，關(guān)鍵是如何評價供應(yīng)商的柔性，從而找到改善柔性的方法。六個供應(yīng)商柔性評價的參數(shù)如表1所示（Qimin

（二） 供應(yīng)商選擇評價模型

本文在分析了需求不確定條件下供應(yīng)商的柔性之后，考慮了成本、質(zhì)量、交付時間和柔性的目標(biāo)，其中成本的目標(biāo)包括：期望采購成本，期望需求數(shù)量增加補(bǔ)償，期望數(shù)量減少補(bǔ)償和期望時間減少補(bǔ)償，約束條件中考慮了供應(yīng)商供貨能力限制。建立了一個非線性混合整數(shù)優(yōu)化的多目標(biāo)模型。

隨機(jī)需求條件下供應(yīng)商選擇的模型如下：目標(biāo)函數(shù)是成本，質(zhì)量，提前期和柔性，分別用Z1，Z2，Z3，Z4，表示。需求滿足由等式表示，各個供應(yīng)商的能力限制用不等式約束。

目標(biāo)函數(shù)：min z=(z1，z2，z3，z4)(2)

模型中用xi對第i個供應(yīng)商的訂貨分配率； yi為二進(jìn)制變量，表明是否選擇第i個供應(yīng)商；pi，qi，li，fi分別表示凈采購價格，質(zhì)量不良系數(shù)，推遲交付系數(shù)和供應(yīng)商i的柔性系數(shù)；i=1，…，n。總的柔性由平均柔性率來測量，等式（6），其中fi由等式（1）計(jì)算。

總的成本(TC)由下面幾部分組成：

三、遺傳算法設(shè)計(jì)

遺傳算法是一種基于自然進(jìn)化和選擇機(jī)制自適應(yīng)的隨機(jī)搜索優(yōu)化計(jì)算方法，其特點(diǎn)是魯棒性強(qiáng)、高效實(shí)用和適于并行處理等，遺傳算法在求解不確定規(guī)劃中是有效的。筆者所求解的問題是一個典型的非線性混合整數(shù)優(yōu)化的多目標(biāo)供應(yīng)商選擇問題。供應(yīng)商選擇的模型中涉及二進(jìn)制決策變量，連續(xù)決策變量和非線性的成本目標(biāo)，線性的質(zhì)量，交付時間和柔性的目標(biāo)，即包括等式約束，又包括不等式約束。遺傳算法的應(yīng)用如圖1所示，包括初始群體，評價，進(jìn)化，選擇，交叉，變異和具體問題的操作。

圖1 遺傳算法基本的流程

為了減少限制條件，筆者用（xiμDCi）來替代（xiDCi），即D由它的均值μD

等式的限制很難用遺傳算法來解決，將需求等式進(jìn)行轉(zhuǎn)化，這樣容易更快地搜索到可行域，產(chǎn)生新的后代，防止早熟。處理的過程是先計(jì)算idf=1-[DD(]n[]i=1[DD)]xi，然后按照下面策略處理：

如果dif>0，采取增加的策略：隨機(jī)增加的一個或者幾個供應(yīng)商的訂貨率直到dif=0，同時確保供貨能力的限制；

如果dif<0，采取減少的策略：隨機(jī)減少的一個或者幾個供應(yīng)商的訂貨率直到dif=0；

如果dif=0，采取交換的策略：隨機(jī)交換兩個供應(yīng)商的訂貨率，確保生產(chǎn)能力的限制。通過交換產(chǎn)生新的可行解，防止早熟。

四、供應(yīng)商選擇優(yōu)化結(jié)果分析

隨機(jī)需求的條件和供應(yīng)商的數(shù)據(jù)如表2所示，柔性參數(shù)fi通過等式(2)計(jì)算。

在需求不確定的條件下，供應(yīng)商選擇決策的仿真模型中，考慮了總成本、質(zhì)量不良系數(shù)、推遲交付系數(shù)和柔性。通過對目標(biāo)函數(shù)中成本、質(zhì)量、交付時間和柔性的設(shè)置不同的權(quán)重（W1，W2，W3，W4）進(jìn)行了五次試驗(yàn)（權(quán)重設(shè)置如表3所示），應(yīng)用遺傳算法計(jì)算的結(jié)果如表4所示。

從筆者實(shí)例仿真的計(jì)算結(jié)果可以看出：在成本、質(zhì)量為主要的考慮指標(biāo)時，或者綜合考慮各個指標(biāo)的情況下，選擇結(jié)果同為第四個供應(yīng)商；以柔性和交付時間為主要考慮指標(biāo)的情況下，供應(yīng)商的選擇會出現(xiàn)不同的結(jié)果。可以發(fā)現(xiàn)分別在以質(zhì)量不良率、推遲交付時間和柔性為主導(dǎo)的方案時，得到的供應(yīng)商選擇結(jié)果：即為表2中供應(yīng)商相應(yīng)指標(biāo)最優(yōu)的值，如以柔性為主導(dǎo)的目標(biāo)，選擇結(jié)果就是柔性最大的第二個供應(yīng)商。同時還可以看出，供應(yīng)商的柔性和總成本正比關(guān)系。

五、 結(jié)論

筆者研究了隨機(jī)需求情況下，供應(yīng)商柔性分析和選擇問題。考慮供應(yīng)商的供貨能力限制，將需求數(shù)量增加和減少，需求時間減少的不確定性納入供應(yīng)商柔性的評價指標(biāo)，建立了一個供應(yīng)商選擇的模型，并通過遺傳算法的設(shè)計(jì)，通過一個實(shí)例給出了計(jì)算結(jié)果。筆者對隨機(jī)需求下供應(yīng)商的選擇問題進(jìn)行了初步的探討，在供應(yīng)商選擇的問題中還應(yīng)納入更多的相關(guān)指標(biāo)，供應(yīng)商的柔性和選擇問題還需要進(jìn)一步拓展和研究。

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（責(zé)任編輯：孫桂珍）

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。”