供應鏈周期的時間價值探討及優(yōu)化模型

　　摘要：文章基于供應鏈的多階段響應周期，探討供應鏈周期的時間價值和效益。以縮短產品的市場響應周期和增大物流量為總體目標，建立了供應鏈運作基于時間、流量的最大物流量-最小時間周期模型，并通過C語言編程實現(xiàn)了算法的求解。結果表明該模型算法在供應鏈時間價值評價中的可行性，能夠為供應鏈時間優(yōu)化提供參考方案。
　　關鍵詞：供應鏈周期；時間價值；最大物流量-最小時間周期；C語言
　　
　　隨著供應鏈理論的實踐和發(fā)展，在快速、敏捷響應市場需求的研究方面，從過去單純地強調某一節(jié)點企業(yè)的響應周期問題，到研究企業(yè)間的集成對響應周期的影響、公共策略對響應時間的影響問題等。目前已經(jīng)開始注意從供應鏈整體角度考慮供應鏈響應周期模型的問題。近年來對供應鏈時間周期模型研究的成果有：潭煒、馬士華等對供應鏈時間瓶頸及其價值評價進行了研究，建立了時間瓶頸的價值評價模型；楊文勝對基于響應時間的供應鏈協(xié)同決策與優(yōu)化模型研究，建立了供應鏈多周期的協(xié)同計劃模；龔國華、汪卉等對物流速度與物流時間管理物流技術進行了研究；李院生、葉飛帆等還對柔性供應鏈的優(yōu)化及供應商響應時間進行了分析研究，建立了多目標優(yōu)化模型等等。本文則是基于供應鏈的多階段響應周期，從供應鏈整體上對響應周期中各個結點企業(yè)的響應子周期以及企業(yè)內生產周期與物流周期的時間價值進行研討，建立供應鏈多階段響應的最大物流量—最小時間周期模型，并通過C語言編程實現(xiàn)了算法的求解。
　　
　　一、供應鏈的多階段響應周期
　　
　　產品的生產流通過程通常可以描繪為一個多階系統(tǒng)。多階系統(tǒng)的各個階段分別履行產品的加工、裝配及其他價值增值活動，而且，每一階段的輸出可以作為后一階段的輸入。所以，供應鏈是在相互關聯(lián)的部門或業(yè)務間發(fā)生的物流、資金流、信息流和價值流，它覆蓋了產品（或服務）的設計、原材料的采購、制造、包裝、到交付給最終用戶的全過程。因而，就產品生產從原材料到最終用戶的整個供應鏈全過程看，供應鏈是一個多階段響應的生產供應過程。其周期簡化模型如圖1所示：
　　從圖1可以看出，供應鏈周期的時間構成指供應鏈全過程中所發(fā)生的不同性質的時間消耗。多階段響應周期是供應鏈全過程的累積效應，由供應鏈上下不同階段企業(yè)響應的子周期構成。物流周期時間具體包括：外部途中運輸時間、內部移動時間、加工時間、庫存時間、線內等待時間、交接等待時間、原材料庫存時間、在制品庫存時間、商品庫存時間等，此分類法是分析供應鏈時間價值構成的基本工具。研究供應鏈周期時間構成的意義在于弄清楚發(fā)生物流行為的原因與消耗時間的數(shù)量，為改善流程提供第一手資料。
　　
　　二、供應鏈周期的時間價值
　　
　　從形式上看，時間價值就是把握時機所形成的效益。從構成實質上看，時間價值的內涵主要包括資金使用效率的提高和更好地把握商機形成的增量收益。如果將上述兩層關系結合起來理解，時間價值的內涵則可以理解為由于時間的把握帶來的相關輸入的增加、資源占用及資源消耗成本的減少。鑒于通常把供應鏈周期分為物流周期和生產周期，供應鏈周期的時間價值就等于物流周期的時間價值和生產周期的時間價值。
　　（一）物流周期的時間價值
　　物流過程中有物流對象的空間位置移動，必然有時間消耗，同時還有費用的發(fā)生。物流時間價值分析是要指出哪些物流行為投資增值，哪些投資不增值。根據(jù)勞動價值理論，形成使用價值的勞動都會創(chuàng)造價值，反之不創(chuàng)造價值。因此，物流周期中能夠創(chuàng)造出使用價值的時間都有價值，即物流周期的時間價值。物流時間價值的最基本的特征是把握最佳的物流時機實現(xiàn)最佳的整體效益。常見挖掘時間效益的途徑有：縮短時間創(chuàng)造的效益、延長時間創(chuàng)造的效益、錯位時間創(chuàng)造的效益、JIT效益等。但無論基于那種途徑來挖掘時間效益，物流活動發(fā)生的時間都會影響供應鏈周期的時間價值的變化。物流周期越短，則物流速度越快，貨物周轉的次數(shù)越多，所獲得的利潤就越多，實現(xiàn)的增值額越大，因為企業(yè)可以把節(jié)省的資金用于投入后擴大再生產。
　　（二）生產周期的時間價值
　　實際調查和理論研究得出，制造和裝配等生產周期的時間只占整個供應鏈周期時間的一小部分，尤其是真正的增值時間只有整個供應鏈周期的0.05-5%，根據(jù)圖1中價值流的流向分析，當原材料流入供應鏈開始，其價值一直不停地增長，所以，生產周期的時間價值的貢獻是不可忽視的。正是由于供應鏈周期的大部分時間都花費在部分業(yè)務和信息數(shù)據(jù)的處理、運輸以及等待上，要提高生產周期的時間價值就是要縮短這些時間，提高增殖時間的占有率。
　　
　　三、供應鏈時間周期的優(yōu)化
　　
　　供應鏈的時間周期的優(yōu)化問題，是一個隨著用戶需求的變化，供應鏈主體如何合理地進行響應時間的分配和調整決策的問題。因為供應鏈基于時間的競爭要求考慮系統(tǒng)整體的時間周期，對整個供應鏈進行時間優(yōu)化，而整體時間優(yōu)化也取決于少數(shù)薄弱環(huán)節(jié)，即供應鏈上的“流量瓶頸”，因此，優(yōu)化供應鏈的時間必須從最薄弱環(huán)節(jié)入手，才能得到顯著改善。
　　（一）流量瓶頸
　　約束理論（TOC）認為，任何系統(tǒng)可以想象成由一連串的環(huán)構成，環(huán)與環(huán)相扣，這個系統(tǒng)的強度就取決于最弱的一環(huán)，而不是最強的一環(huán)。可以借鑒約束理論的思想研究供應鏈系統(tǒng)周期時間價值問題。在供應鏈系統(tǒng)中，不同功能的結點都有許多可以實現(xiàn)其功能（加工、運輸?shù)龋┑钠髽I(yè)，構成了供應鏈網(wǎng)絡。本文給出供應鏈時間周期幾個相關定義。流量：在市場快速響應的時間要求下，通過各結點企業(yè)的物流量，可以取數(shù)量單位，也可以取重量單位。流量瓶頸：任何一個環(huán)節(jié)只要阻礙了企業(yè)以更多的流量、更快的速度響應顧客，那么它就是一個流量瓶頸。容量：由于各企業(yè)內部也有其資源瓶頸，允許通過的最大物流量也不同（即容量不同），此情況下，可以把最大物流量定義為容量。因為資源瓶頸的存在必然導致響應速度的降低，因此資源瓶頸往往就是一種容量的瓶頸。
　　（二）優(yōu)化模型
　　供應鏈是一個存在價值流、物流、時間流的網(wǎng)絡，根據(jù)網(wǎng)絡的特性，在上下游企業(yè)之間存在一系列的物流活動。因此，供應鏈周期的時間優(yōu)化目標是試圖優(yōu)化和縮短產品的市場響應時間和增大產品流量，是供應鏈網(wǎng)絡流量的優(yōu)化和供應鏈時間的優(yōu)化。供應鏈網(wǎng)絡流量的優(yōu)化的目標很顯然是求最大化的問題，而供應鏈時間的優(yōu)化就是要使供應鏈的周期最短問題。具體可以應用最大流、最小費用的算法求解原理，求解供應鏈的最大物流量-最小正周期來實現(xiàn)。
　　1、模型假設
　　D=（V，A）：所構建的多階段響應供應鏈網(wǎng)絡。
　　vi：網(wǎng)絡中的結點，具體指供應鏈上下游的各個結點企業(yè)（i=1.2……n）。
　　V：vi的集合（i=1.2……n）。
　　 （vi，vj）：vi和vj之間的弧，i企業(yè)和j企業(yè)間的物流活動，其中（i=1.2……n；j=1.2……n）。
　　A：（vi，vj）的集合，其中（i=1.2……n；j=1.2……n）。
　　cij：結點企業(yè)i和企業(yè)j之間的容量，其中（vi，vj）∈A。
　　C[ ][ ]：cij集合的數(shù)組，其中（i=1.2……n；j=1.2……）n。
　　tij：i企業(yè)和j企業(yè)之間的單位物流量進行物流活動需要的時間；其中（i=1.2……n；j=1.2……n）。
　　T[ ][ ]：集合的數(shù)組，其中（i=1.2……；n；j=1.2……n）。
　　Vs：發(fā)點即原材料供應企業(yè)的集合。
　　
　　Vt：收點即最終用戶的集合。
　　t（f）：流量為f的可行流的時間周期。
　　2、模型求解算法
　　模型目標是尋找從發(fā)點Vs到收點Vt的最大流量f，并使得其時間周期t（f）為最小。若f是流值為W的所有可行流中時間周期最小者，而P是關于f的所有可擴充鏈中時間周期最小的可擴充鏈，則沿P以ε調整f所得到的可行流為f '，是流值為W+ε的所有可行流中時間周期最小的可行流，故當是所求的最大物流量-最小時間周期。根據(jù)這個結論，如果欲知f是流值為W的最小時間周期流，則關鍵是要求出關于f的最小時間可擴充鏈。為此，需要在原網(wǎng)絡D的基礎上構造一個新的賦權有向圖E（f），使其頂點與D的頂點相同，且將D中每條弧（vi，vj）均變成兩個相反方向的弧（vi，vj）和(vj，vi），得到的新圖為記為E（f），圖E（f）中各弧的權值定義為：
　　ωij=dij 當fij　　ωij=dij 當fij　　為了使E（f）比較清楚，一般將長度為∞的弧從圖E（f）中略去。由可擴充鏈費用的概念及圖E（f）中權的定義可知，在網(wǎng)絡D中尋求關于可行流f的最小時間周期可擴充鏈，等價于在圖E（f）中尋求從發(fā)點到收點的最短路。
　　3、最大物流量-最小時間周期的算法步驟
　　第一，確定初始可行流f0=0，令k=0。第二，記fk為經(jīng)k次調整得到的最小時間周期流，構造賦權有向圖E（fk）。E（fk）的構造要考慮E（fk）中各弧的權值與fk關系，見式①。第三，在E（fk）中尋找從發(fā)點到收點的最短路（調用Floyd算法）。若不存在最短路，即最短路長為∞，則fk就是最大物流量—最小時間周期流，計算終止；若存在最短路，則此最短路即為原網(wǎng)絡D中相應的可擴充鏈P，轉入第四步。第四，在P上對fk按式②進行調整，構造新的可行流fk+1，使流值增大，令k=k+1，返回第二步。
　　ε1=mincij-fij，ε2=minfijk
　　 ε=minε1，ε2
　　 fijk+1=fijk+ε對于P上的前向弧fijk+1=fijk-ε對于P上的后向弧fijk+1=fijk不在P上的弧②
　　
　　四、結論
　　
　　基于供應鏈多階段周期響應的供應鏈最大物流量-最小時間周期的優(yōu)化，能很好地實現(xiàn)快速響應的問題。當輸入各個結點企業(yè)的容量和流至各結點單位流量所需要的時間，就可以通過C語言程序運行出時間優(yōu)化的最優(yōu)方案和供應鏈周期時間。通過對各結點企業(yè)分配合理的物流量，不僅可以使有“流量瓶頸”的企業(yè)恰到好處的分配資源、使有閑置資源的節(jié)點企業(yè)轉移閑置資源提高資源的使用效率，還可以使整個多階段響應供應鏈的周期最短。通過實踐證明最大物流量-最小時間周期算法在供應鏈時間價值評價中的可行性。
　　
　　參考文獻：
　　1、MA shi