基于質(zhì)量激勵的郵船建造供應(yīng)鏈質(zhì)量模型優(yōu)化

杜尊峰，文樹吉，李 鑫

（天津大學(xué) 水利工程仿真與安全國家重點實驗室，天津 300354）

0 引 言

在郵船建造中，80%左右的舾裝件都是由供應(yīng)商供應(yīng)的，供應(yīng)商產(chǎn)品的質(zhì)量很大程度上決定著郵船建造的質(zhì)量。因此，船廠要保證郵船建造質(zhì)量，就必須提高其供應(yīng)鏈質(zhì)量管理水平。在實施供應(yīng)鏈質(zhì)量管理過程中，船廠可采用質(zhì)量激勵策略鼓勵供應(yīng)商提供質(zhì)量好的產(chǎn)品。質(zhì)量激勵策略是指當(dāng)供應(yīng)商所提供產(chǎn)品的質(zhì)量超過質(zhì)量目標(biāo)時，供應(yīng)商可獲得額外的利潤，目前該策略已在簡單工業(yè)產(chǎn)品領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

當(dāng)前我國船廠在郵船建造供應(yīng)鏈質(zhì)量管理方面存在著很多挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在以下2個方面：

1) 我國在該領(lǐng)域尚未進行深入實踐，無經(jīng)驗可循；

2) 以往對供應(yīng)鏈質(zhì)量管理的研究多集中于一級供應(yīng)商和制造商，而船舶作為復(fù)雜產(chǎn)品，其供應(yīng)鏈中通常存在二級供應(yīng)商。郵船采用的是模塊化建造方式，其供應(yīng)商層級最多可達三級。

船廠在采用質(zhì)量激勵策略時，需合理地設(shè)置質(zhì)量激勵利潤。質(zhì)量激勵利潤過高會導(dǎo)致船廠的收益下降；質(zhì)量激勵利潤過低會使供應(yīng)商的利益受損，進而導(dǎo)致其拒絕接受質(zhì)量激勵策略。本文擬通過構(gòu)建由原材料供應(yīng)商、設(shè)備供應(yīng)商、模塊供應(yīng)商和船廠組成的供應(yīng)鏈質(zhì)量管理模型，合理設(shè)置質(zhì)量激勵系數(shù)，一定程度上優(yōu)化船廠及供應(yīng)商收益。同時，對比采用質(zhì)量激勵策略前后供應(yīng)商產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)化程度，以期為船廠采用質(zhì)量激勵策略提升郵船建造供應(yīng)鏈質(zhì)量管理水平和郵船建造質(zhì)量提供參考。

1 模型假設(shè)

根據(jù)不同供應(yīng)商所提供產(chǎn)品的不同，可將郵船建造過程中的供應(yīng)商分為3個級別，具體如下：

1) 原材料或標(biāo)準(zhǔn)件供應(yīng)商為一級供應(yīng)商，提供的產(chǎn)品包括金屬薄板、塑料、導(dǎo)管、工藝材料、標(biāo)準(zhǔn)件和電子元器件等；

2) 設(shè)備供應(yīng)商為二級供應(yīng)商，提供的產(chǎn)品包括主機、甲板機械和通信導(dǎo)航設(shè)備等；

3) 模塊供應(yīng)商為三級供應(yīng)商，提供的產(chǎn)品為部件級系統(tǒng)，包括艙室模塊、設(shè)備功能單元模塊和公共區(qū)域內(nèi)裝等。

在供應(yīng)鏈質(zhì)量管理模型中，船廠有選擇地對供應(yīng)商進行直接或間接管理。本文采用質(zhì)量激勵策略對郵船建造供應(yīng)鏈（見圖1）中層級最多的一條供應(yīng)鏈進行優(yōu)化。

圖1 郵船建造供應(yīng)鏈

在實際的郵船建造項目中，各級供應(yīng)商采用層次分析法或模糊評價法對上游供應(yīng)商的產(chǎn)品質(zhì)量進行量化評估，確定產(chǎn)品質(zhì)量目標(biāo)。在評估過程中，首先由設(shè)備供應(yīng)商對原材料的物理性能進行量化評估，確定原材料的質(zhì)量目標(biāo)；其次由模塊供應(yīng)商對設(shè)備的設(shè)備性能進行評估；最后由船廠對模塊的結(jié)構(gòu)強度、隔聲降噪能力和模塊重量等參數(shù)進行量化評估，確定模塊的質(zhì)量目標(biāo)。當(dāng)各級供應(yīng)商所提供產(chǎn)品的質(zhì)量超過其質(zhì)量目標(biāo)時，可獲得額外的質(zhì)量激勵利潤。

制訂合理的質(zhì)量激勵方案是采用質(zhì)量激勵策略的關(guān)鍵：只有當(dāng)質(zhì)量激勵利潤大于供應(yīng)商為提升產(chǎn)品質(zhì)量而投入的成本時，供應(yīng)商才會加大產(chǎn)品質(zhì)量管理投入力度，產(chǎn)品質(zhì)量才能得到提升；只有當(dāng)船廠因產(chǎn)品質(zhì)量提升而獲得的潛在收益大于需支付的質(zhì)量激勵利潤時，船廠才會采用質(zhì)量激勵策略提高自身收益。基于此，該優(yōu)化模型的基本假設(shè)是采用質(zhì)量激勵策略之后各級供應(yīng)商和船廠的收益增加。船廠和各級供應(yīng)商收益增加與否取決于理性決策人、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品成本和產(chǎn)品收入等（見圖2）。

圖2 船廠和各級供應(yīng)商收益影響因素

1) 船廠和各級供應(yīng)商為理性決策人，即船廠和各級供應(yīng)商追求利益最大化，根據(jù)最佳收益確定產(chǎn)品的最優(yōu)質(zhì)量。在實際的郵船建造項目中，船廠和各級供應(yīng)商需根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量和自身收益進行回歸性分析，從而確定最佳收益對應(yīng)的最優(yōu)質(zhì)量。船廠和各級供應(yīng)商決策順序按供應(yīng)商在供應(yīng)鏈中所處的層級確定，該順序同時也是郵船建造中產(chǎn)品生產(chǎn)的順序，即原材料供應(yīng)商最先決策，接著依次為設(shè)備供應(yīng)商、模塊供應(yīng)商和船廠。

2) 供應(yīng)商產(chǎn)品質(zhì)量與其自身和上級供應(yīng)商在質(zhì)量管理上的努力程度有關(guān)，供應(yīng)商努力程度越大，產(chǎn)品質(zhì)量越好。供應(yīng)商所做的改善產(chǎn)品制造工藝、應(yīng)用更先進的設(shè)備和加大對產(chǎn)品生產(chǎn)過程的監(jiān)督管理等工作都是其在質(zhì)量管理上提升努力程度的體現(xiàn)。

式(1)中：

Q

為某層級供應(yīng)商的產(chǎn)品質(zhì)量；

λ

為某層級供應(yīng)商的質(zhì)量管理行為對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，通常情況下其取值范圍為(0,1)，

λ

、

λ

、

λ

和4

λ

分別為原材料供應(yīng)商、設(shè)備供應(yīng)商、模塊供應(yīng)商和船廠質(zhì)量管理行為對產(chǎn)品質(zhì)量的影響程度；

A

為某層級供應(yīng)商在質(zhì)量管理上的努力程度，

A

、

A

、

A

和 4

A

分別為原材料供應(yīng)商、設(shè)備供應(yīng)商、模塊供應(yīng)商和船廠在質(zhì)量管理上的努力程度。

3) 未采用質(zhì)量激勵策略時各級供應(yīng)商的成本函數(shù)是關(guān)于質(zhì)量管理努力程度的二次函數(shù)，即

式(2)中：

u

為各級供應(yīng)商質(zhì)量管理的成本系數(shù)，

u

、

u

、

u

和4

u

分別為原材料供應(yīng)商、設(shè)備供應(yīng)商、模塊供應(yīng)商和船廠在質(zhì)量管理上的成本系數(shù)。該系數(shù)通常呈現(xiàn)上凸的特性，即隨著質(zhì)量管理努力程度的提升，該值會增大，此處為簡化研究，將該系數(shù)設(shè)為正常數(shù)。

根據(jù)式(2)，采用質(zhì)量激勵策略之后，為獎勵上一級供應(yīng)商，各級供應(yīng)商成本會有所增加，其成本函數(shù)變化為

4) 未采用質(zhì)量激勵策略時，供應(yīng)鏈上各級供應(yīng)商和船廠的收入與產(chǎn)品質(zhì)量呈線性關(guān)系，產(chǎn)品質(zhì)量越高，收入越多，收入函數(shù)均可表示為

式(4)中：

π

為某一層級供應(yīng)商的收入，

π

、

π

、

π

和 4

π

分別為原材料供應(yīng)商、設(shè)備供應(yīng)商、模塊供應(yīng)商和船廠的收入；

θ

為正常數(shù)；

η

為產(chǎn)品質(zhì)量收益系數(shù)，為正常數(shù)。

根據(jù)式(4)，采用質(zhì)量激勵策略之后，各級供應(yīng)商收到來自下一級供應(yīng)商的質(zhì)量獎勵，其收入函數(shù)變化為

2 模型求解

2.1 質(zhì)量激勵前模型求解

根據(jù)理性決策人的假設(shè)，各級供應(yīng)商根據(jù)最佳收益確定質(zhì)量努力程度和產(chǎn)品質(zhì)量。在不采用質(zhì)量激勵策略的情況下，根據(jù)成本和收入函數(shù)，原材料供應(yīng)商的收益函數(shù)為

該曲線為開口向下的二次拋物線，求其極值點可得最佳收益

P

，即

其他層級供應(yīng)商的最佳收益對應(yīng)的質(zhì)量管理努力程度求解步驟與此相同，各級供應(yīng)商最佳收益求解結(jié)果見表1。

表1 應(yīng)用質(zhì)量激勵策略前各級供應(yīng)商最佳收益求解結(jié)果

2.2 質(zhì)量激勵后模型求解

采用質(zhì)量激勵策略之后，各級供應(yīng)商的成本和收入會發(fā)生變化。根據(jù)式(3)和式(5)，原材料供應(yīng)商的收益函數(shù)可表示為

該曲線為開口向下的二次拋物線，求其極值點可得最佳收益

P

，即

表2 應(yīng)用質(zhì)量激勵策略后各級供應(yīng)商最佳收益求解結(jié)果

此外，為保證各級供應(yīng)商能接受質(zhì)量激勵條款，需合理地設(shè)置質(zhì)量激勵系數(shù)

α

，使各級供應(yīng)商采用質(zhì)量激勵策略前后的最佳利益差值Δ

P

＞0，確保各方能建立質(zhì)量合作關(guān)系。

求解得

因此，質(zhì)量激勵系數(shù)

α

的取值范圍為

3 數(shù)值試驗

由上述分析可知，當(dāng)質(zhì)量激勵系數(shù)

α

在取值范圍內(nèi)時，采用質(zhì)量激勵策略既能保證各級供應(yīng)商的收益增加，又能優(yōu)化供應(yīng)鏈產(chǎn)品質(zhì)量。由于各類數(shù)據(jù)難以獲取，采用數(shù)值假設(shè)的方法進行試驗，驗證模型的可行性，同時更為直觀地展示采用質(zhì)量激勵策略的優(yōu)化效果。數(shù)值假設(shè)依據(jù)主要如下：1)

λ

為某一層級供應(yīng)商質(zhì)量管理行為對產(chǎn)品質(zhì)量的影響系數(shù)，通常供應(yīng)商層級越高，其質(zhì)量管理行為對產(chǎn)品質(zhì)量的影響越大，

λ

的值越大，且不同層級供應(yīng)商的

iλ

之和為1；2)

u

為某一層級供應(yīng)商質(zhì)量管理的成本系數(shù)，其值通常小于1；3)

θ

為產(chǎn)品的固定收益，根據(jù)模型求解結(jié)果，對產(chǎn)品最優(yōu)產(chǎn)品質(zhì)量無影響。

根據(jù)上述依據(jù)，參考文獻[8]中各參數(shù)的取值，對各參數(shù)賦值，結(jié)果見表3。

表3 各參數(shù)賦值結(jié)果

當(dāng)各參數(shù)的數(shù)值確定時，可計算得到質(zhì)量激勵系數(shù)

α

的取值范圍為[0, 0.48]。在進行數(shù)值分析時，采用該范圍的中值作為質(zhì)量激勵系數(shù)，即

α

=0.24。

采用質(zhì)量激勵策略前后各級供應(yīng)商的收益對比見圖3。由圖3可知，各級供應(yīng)商的收益均有所增加，同時船廠的收益增幅最大，可達9.7%。雖然船廠在采用質(zhì)量激勵策略之后需支付給模塊供應(yīng)商質(zhì)量激勵費用，且無來自下一級供應(yīng)商的質(zhì)量獎勵，但郵船整體質(zhì)量會得到提升，在激烈的市場競爭中，企業(yè)的信譽和聲譽等潛在收益會增大，從而逐步擴大企業(yè)的市場份額。因此，在采用質(zhì)量激勵策略之后，船廠的收益并不會受損，反而會有所提升。

圖3 采用質(zhì)量激勵策略前后供應(yīng)商的收益對比

采用質(zhì)量激勵策略前后各級供應(yīng)商的產(chǎn)品質(zhì)量對比見圖4。由圖4可知，采用質(zhì)量激勵策略之后，各級供應(yīng)商的產(chǎn)品質(zhì)量均得到了優(yōu)化，其中船廠的產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)化幅度可達28.1%。采用質(zhì)量激勵策略能達到在供應(yīng)鏈層面優(yōu)化郵船整體質(zhì)量的效果。

圖4 采用質(zhì)量激勵策略前后供應(yīng)商的產(chǎn)品質(zhì)量對比

船廠在工程實際中需考慮合理設(shè)置質(zhì)量激勵系數(shù)。在不同質(zhì)量激勵系數(shù)下，各供應(yīng)商和船廠的收益及產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)化幅度變化見圖5。質(zhì)量激勵系數(shù)越大，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)化幅度越大。各級供應(yīng)商收益優(yōu)化幅度變化曲線的變化趨勢與式(13)的求解結(jié)果密切相關(guān)，對設(shè)備供應(yīng)商、模塊供應(yīng)商和船廠存在一個可接受的最大質(zhì)量激勵系數(shù)。隨著質(zhì)量激勵系數(shù)的逐漸增大，設(shè)備供應(yīng)商、模塊供應(yīng)商和船廠的收益優(yōu)化幅度變化曲線均呈現(xiàn)先增后減的趨勢。但是，為保證各供應(yīng)商均能接受質(zhì)量激勵策略，質(zhì)量激勵系數(shù)最大值應(yīng)符合式(14)，即0.48。若大于該值，供應(yīng)商不會接受質(zhì)量激勵策略。因此圖5中只有設(shè)備供應(yīng)商的收益優(yōu)化幅度變化曲線呈現(xiàn)該變化趨勢。對于模塊供應(yīng)商和船廠而言，只有當(dāng)質(zhì)量激勵系數(shù)取值更大時，其收益優(yōu)化幅度才會逐漸下降；對于原材料供應(yīng)商而言，只要質(zhì)量激勵系數(shù)大于0，其收益優(yōu)化幅度就恒大于0。

圖5 不同質(zhì)量激勵系數(shù)下供應(yīng)商收益及產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)化幅度變化曲線

4 結(jié) 語

郵船建造供應(yīng)鏈質(zhì)量管理是郵船質(zhì)量管理的重要組成部分，在三級供應(yīng)鏈質(zhì)量管理模型中，通過合理設(shè)置質(zhì)量激勵參數(shù)，在保證各級供應(yīng)商收益增大的同時，促使供應(yīng)商提高質(zhì)量管理努力程度，優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量。數(shù)值試驗結(jié)果顯示：

1) 采用質(zhì)量激勵策略之后，各級供應(yīng)商和船廠的收益均有所增加，且船廠收益增幅最大；

2) 采用質(zhì)量激勵策略之后，供應(yīng)商產(chǎn)品的質(zhì)量有顯著提升；

3) 船廠可根據(jù)式(14)和各供應(yīng)商收益優(yōu)化幅度變化曲線合理確定質(zhì)量激勵系數(shù)，保證各級供應(yīng)商均能接受該策略。

本文存在一定的不足之處，模型中的函數(shù)和實證部分為一般歸納。在實際應(yīng)用過程中，需根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)對成本和收入函數(shù)進行回歸性分析，需采用問卷調(diào)查法和專家打分法對函數(shù)中的參數(shù)進行更合理的調(diào)整。此外，在實際工程應(yīng)用中，船廠需對產(chǎn)品質(zhì)量建立科學(xué)合理的評價體系，以便根據(jù)評價結(jié)果對供應(yīng)商進行質(zhì)量獎勵。