考慮原產(chǎn)地規(guī)則的跨境紡織供應鏈網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

茅 茂， 王長軍

(東華大學 旭日工商管理學院， 上海 200051)

近年來，一方面，經(jīng)濟的全球化趨勢促使包括紡織企業(yè)在內(nèi)的中國制造企業(yè)展開跨境布局，以獲得原料、生產(chǎn)及市場等要素的全球配置;另一方面，隨著國內(nèi)勞動力等各項成本的不斷攀升，也促使制造企業(yè)“走出去”。在如上的外部和內(nèi)部因素驅(qū)動下，我國紡織企業(yè)的供應鏈網(wǎng)絡(luò)全球化也已成為趨勢[1],但是，跨境布局的企業(yè)卻面臨著貿(mào)易制度安排帶來的挑戰(zhàn)和機遇。在阻礙跨境貿(mào)易的眾多制度中，原產(chǎn)地規(guī)則是需要被重點關(guān)注的一項[2]，它會造成跨境貿(mào)易中關(guān)稅差別對待，這迫使企業(yè)為規(guī)避貿(mào)易管制措施，改變自身的供應鏈安排[3]，從而，在一定程度上改變了全球供應鏈的布局。注意到這樣的貿(mào)易管制措施會對全球供應鏈造成的復雜影響，經(jīng)濟聯(lián)系緊密的國家會考慮聯(lián)合起來，通過達成大型區(qū)域貿(mào)易協(xié)定，以新的制度安排，以規(guī)范貿(mào)易障礙對全球供應鏈利益實現(xiàn)帶來的干擾[4]。其中，最具有代表性的就是2020年底簽署的《區(qū)域全面經(jīng)濟伙伴關(guān)系協(xié)定》(RCEP協(xié)定)[5]。該協(xié)定由東盟發(fā)起，中、日、韓、澳及新西蘭等15個國家簽署加入。為減少域內(nèi)企業(yè)的貿(mào)易壁壘，RCEP協(xié)定中最重要的突破之一便是制定更為靈活自由的區(qū)域累積原產(chǎn)地規(guī)則，即產(chǎn)品增值部分只要屬于成員國，且累積增值超過40%，便可視為原產(chǎn)地產(chǎn)品，享有關(guān)稅免除。而考慮到協(xié)定實施后可覆蓋全球近一半人口和近三分之一的貿(mào)易量，相關(guān)制度安排將顯著改變世界貿(mào)易格局[6]。我國已完成RCEP的核準[7]。RCEP于2022年1月1日起包括中國、日本、泰國、新加坡在內(nèi)的10個國家正式生效。由此，對于跨境布局的企業(yè)，特別是以東南亞為主要布局區(qū)域的紡織企業(yè)[8]而言，如何在新的貿(mào)易規(guī)則安排下，實現(xiàn)對自身的跨境供應鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，是相關(guān)企業(yè)“走出去”面臨的緊迫問題，也是本文的研究重點。

國內(nèi)外已有不少學者在全球供應鏈網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化決策領(lǐng)域開展了相關(guān)研究。其中，早期研究起源于Hodder和Jucker[9]對全球工廠的選址問題研究。之后，Cohen和Lee[10]將其擴展為多階段全球供應鏈布局模型。之后，引發(fā)了關(guān)于跨境選址-配送的大量研究，例如Christina等[11]研究了跨境的工廠以及配送中心的選址，及其之間的運輸決策。Cohen和Lee[12]、Boujelben和Boulaksila[13]對相關(guān)研究進行了綜述。在這些工作基礎(chǔ)上，有學者從不同角度對經(jīng)典選址-配送模型進行了擴展，其中，有相當多的研究考慮了跨境交易過程中的關(guān)稅問題。如Wilhelm等[14]以北美自由貿(mào)易協(xié)定下美墨貿(mào)易展開研究，提出了一個混合整數(shù)規(guī)劃模型解決關(guān)稅影響下的供應鏈網(wǎng)絡(luò)決策。汪傳旭[15]考慮優(yōu)化多階段全球供應鏈網(wǎng)絡(luò)，旨在實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施成本、生產(chǎn)成本、關(guān)稅成本等之和最小。Boujelben等[13]則綜合考慮了關(guān)稅、匯率、轉(zhuǎn)移價格等因素。

但是，現(xiàn)有研究還存在一定的局限性。首先，考慮原產(chǎn)地規(guī)則的研究極少。文獻[16]是為數(shù)不多的將原產(chǎn)地規(guī)則引入全球供應鏈網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的研究，但該研究只是考慮了原產(chǎn)地規(guī)則對原材料和產(chǎn)成品進出口配額的影響，并沒有考慮相應的關(guān)稅代價，以及企業(yè)如何通過供應鏈布局來規(guī)避對其不利的規(guī)則。更沒有工作針對RCEP協(xié)定中區(qū)域累積規(guī)則帶來的影響展開研究。其次，近年來，針對特定行業(yè)的研究引發(fā)了廣泛的關(guān)注，如液氮[17]、有色金屬[18]等，但針對紡織企業(yè)的全球供應鏈網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的研究還極為有限。

綜上，本文針對紡織行業(yè)，研究跨境供應鏈網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化決策。其中，在供應鏈網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方面，綜合考慮多種紡織原料下的供應商選擇、工廠選址、產(chǎn)能規(guī)劃，以及采購、生產(chǎn)和運輸決策；在跨境貿(mào)易因素上，重點關(guān)注原產(chǎn)地規(guī)則的影響，以及RCEP協(xié)定下的區(qū)域累積規(guī)則帶來的影響。為此，提出了一個新的考慮原產(chǎn)地規(guī)則的混合整數(shù)規(guī)劃模型。然而，由于原產(chǎn)地規(guī)則的考慮，使得構(gòu)建模型為非線性。為最優(yōu)求解，將其線性化為等價的線性模型，并設(shè)計了基于Benders分解的求解算法。最后，將模型應用于某紡織企業(yè)在東南亞建設(shè)面料生產(chǎn)線的決策上，通過對不考慮原產(chǎn)地規(guī)則、非區(qū)域累積的原產(chǎn)地規(guī)則和區(qū)域累積的原產(chǎn)地規(guī)則3種情況的對比，驗證本文研究的有效性并得到相關(guān)管理結(jié)論。

1 跨境紡織供應鏈網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建

1.1 問題描述

本文考慮由分布在不同國家的供應商、工廠和分銷商組成的3級紡織供應鏈網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。其中，供應商提供生產(chǎn)所需的棉紗、滌綸、氨綸等紡織基礎(chǔ)原料，工廠按給定的物料消耗表(bill of material, BOM)生產(chǎn)面料，并為全球的分銷商提供產(chǎn)成品。為解決中國紡織企業(yè)“走出去”戰(zhàn)略面臨的相關(guān)決策問題，研究以工廠為主體，考慮其面臨的工廠選址、產(chǎn)能規(guī)劃、供應商選擇、原料采購、產(chǎn)成品生產(chǎn)以及供應鏈網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點間的運輸決策。

圖1 跨境紡織供應鏈網(wǎng)絡(luò)圖

研究中特別考慮了原產(chǎn)地規(guī)則帶來的影響。其中，采用基于增值百分比標準的原產(chǎn)地規(guī)則，即以某國家或地區(qū)對貨物進行加工制造時，貨物發(fā)生的價值增值(包括原材料、勞動力的價值以及其他資本價值的投入)不低于規(guī)定的比例α時，該貨物的生產(chǎn)地才能被認定為該國家或者地區(qū)。令a為貨物最終價值，b為非某國的材料價值，c為不明原產(chǎn)地的材料價值，原產(chǎn)地規(guī)則的概念公式可表達為

而RCEP采用的是更為友好的區(qū)域累積原產(chǎn)地規(guī)則，只要在15個成員國內(nèi)的總價值增量不低于規(guī)定的比例40%時，便可認定為原產(chǎn)地貨物，享有優(yōu)惠關(guān)稅。

綜上，擬構(gòu)建相應的優(yōu)化模型解決上述相關(guān)決策，模型以利潤最大化，即銷售收入減去成本為目標。其中，成本包括工廠選址、產(chǎn)能建設(shè)、供應商選擇、原料采購、生產(chǎn)、運輸、缺貨懲罰，以及受原產(chǎn)地規(guī)則支配的關(guān)稅。

然而，由于原產(chǎn)地規(guī)則的考慮，導致所建模型為非線性。為實現(xiàn)對模型的最優(yōu)求解，需對其進行線性化。為此，本文首先給出相關(guān)參數(shù)和變量說明；繼而構(gòu)建混合整數(shù)非線性規(guī)劃模型，并將模型線性化；針對線性化后模型設(shè)計基于Benders分解的最優(yōu)求解算法；最后將研究應用于實際問題的解決中，以展現(xiàn)其有效性。

1.2 變量說明

建模所需的集合、參數(shù)和決策變量如表1～3所示。

表1 集合說明

表2 參數(shù)說明

表3 決策變量說明

1.3 模型構(gòu)建

構(gòu)建考慮原產(chǎn)地規(guī)則的跨境紡織供應鏈網(wǎng)絡(luò)模型，以企業(yè)利潤最大化為目標。目標函數(shù)可大致分為銷售收入、供應鏈布局成本、供應鏈運營成本以及關(guān)稅成本4個部分。具體來說，銷售收入為

P=∑j∑l∑k∑l′Vjlkl′·pjl

(1)

供應鏈布局成本包括了工廠選址與建設(shè)、供應商選擇的代價：

(2)

供應鏈運營成本，包括了原料采購、生產(chǎn)、缺貨、運輸成本：

C2=∑m∑i∑lcmil·(∑j∑l′Qmiljl′)+

∑j∑lgjl·Gjl+∑k∑lskl·Skl+

∑i∑l∑j∑l′∑mqmiljl′·Qmiljl′+

∑j∑l∑k∑l′vjlkl′·Vjlkl′

(3)

關(guān)稅的費用為

(4)

綜上，供應鏈設(shè)計的優(yōu)化目標可表示為

(5)

同時滿足如下約束：

∑j∑l′Qmiljl′≤hmil·Xil?i,?m,?l

(6)

∑m∑i∑lQmiljl′≤M·Yjl′?j,?l′

(7)

∑k∑l′Vjlkl′≤M·Yjl?j,?l

(8)

∑l″Amiljl′l″≤Qmiljl′?m,?i,?l,?j,?l′

(9)

Gjl≤Ujl?j,?l

(10)

∑k∑l′Vjlkl′≤Gjl?j,?l

(11)

Skl′+∑j∑lVjlkl′=dkl′?k,?l′

(12)

(13)

rl″l′(∑m∑i∑lcmil·Amiljl′l″+gjl′·∑kVjl′kl″)≤

∑m∑i∑l=l′cmil·Amiljl′l″+gjl′·

∑kVjl′kl″+(1-Rjl′l″)·M?j,?l′,?l″

(14)

∑m∑i∑l=l′cmil·Amiljl′l″+gjl′·∑kVjl′kl″≤

rl″l′(∑m∑i∑lcmil·Amiljl′l″+gjl′·∑kVjl′kl″)+

Rjl′l″·M?j,?l′,?l″

(15)

Ujl,Gjl,Qmiljl′,Amiljl′l″,Vjlkl′,Skl≥0

?m,?i,?l,?j,?l′,?k,?l″

(16)

Rjll′,Xil,Yjl∈{0,1} ?i,?l,?j,?l′

(17)

其中：式(6)為原材料供應與供應商選擇的約束，即若供應商未被選中，則不能提供原材料；若選中，提供的原材料數(shù)量不能超過其產(chǎn)量約束；式(7)為原材料采購與工廠選址約束，其中M為一足夠大正數(shù)，表示若l′國某工廠j不被選擇則不進口原材料，被選擇時則進口原材料；式(8)為產(chǎn)成品出口與工廠選址約束，若l′國某工廠j不被選中，則無法向分銷商運輸產(chǎn)品，若選中則可運輸產(chǎn)品；式(9)為生產(chǎn)使用的原材料數(shù)量的約束，l′國某工廠j使用的來自l國某供應商i的某原材料m的數(shù)量不得超過該工廠從l國某供應商i進口的該原材料的數(shù)量；式(10)為工廠產(chǎn)能約束；式(11)表示運輸量與產(chǎn)量約束；式(12)表示運量、需求和缺貨數(shù)平衡約束；式(13)表示產(chǎn)成品和原料使用量約束；式(14)、(15)判斷產(chǎn)成品是否滿足原產(chǎn)地規(guī)則要求。當l′國某工廠生產(chǎn)的產(chǎn)成品滿足l″國的原產(chǎn)比例要求時，Rjl′l″取值為1，否則，取值為0。式(16)和(17)是對決策變量取值的約束。

1.4 模型等價轉(zhuǎn)化

在上述模型中，由于原產(chǎn)地規(guī)則的考慮，使得模型目標函數(shù)中的式(4)出現(xiàn)了非線性項，即決策變量Rjll′和Vjlkl′的乘積。為對其線性化，引入輔助變量，用于表示某工廠出口至l″國的產(chǎn)成品由于不滿足原產(chǎn)地規(guī)則而需繳納的關(guān)稅額，即

此時，式(4)可表述為

(18)

?j,?l,?l′

(19)

(20)

1.5 基于Benders分解的算法設(shè)計

所建模型中包含了大量難求解的0～1變量，也存在如采購量、運輸量、產(chǎn)量、缺貨量等線性變量。為對其最優(yōu)求解，考慮采用Benders分解[19]。該方法可用于解決大規(guī)模混合整數(shù)規(guī)劃模型。其核心是根據(jù)變量類型的不同，將模型分解為只含有整數(shù)變量(也稱復雜變量)的主問題和包含連續(xù)變量的子問題，以降低求解難度。并通過主子問題的迭代求解獲得模型的最優(yōu)結(jié)果。Benders分解自提出以來，就被廣泛應用于各種場景的大規(guī)模問題求解中[20]。

為將Benders分解用于本文問題的求解中，將線性化后模型分解為主問題和子問題。首先，構(gòu)建僅保留線性變量的子問題如下：

∑m∑i∑lcmil(∑j∑l′Qmiljl′)+

∑i∑lgjlGjl+∑m∑i∑l∑j∑l′qmiljl′Qmiljl′+

∑j∑l∑k∑l′vjlkl′Vjlkl′+∑k∑lsklSkl+

(21)

服從于式(6)～(15),(19),(20)。其中，整數(shù)變量可由主問題計算給出，是已知的,因此，子問題為標準線性規(guī)劃。繼而，由子問題，構(gòu)造向主問題添加的最優(yōu)Benders割，如式(22)所示：

(22)

由此，可構(gòu)造主問題模型為

服從于式(22)

Xil、Yjl、Rjll′∈{0,1} ?i,?l,?j,?l′

(23)

其中，式(22)為添加的最優(yōu)割。由于本文允許缺貨，即需求可不被滿足，故而子問題總有可行解。所以無需向主問題添加可行割。

圖2 Benders分解算法流程圖

2 算例仿真與分析

2.1 仿真參數(shù)

本文考慮某紡織企業(yè)主要生產(chǎn)滌/棉/氨混紡面料。主打面料產(chǎn)品面密度為0.23 kg/m2，其中，滌綸(T)含量為62%，棉(C)為33%，氨綸(SP)為5%，具有良好的柔軟性和透氣性。由于東南亞地區(qū)與中國地理位置接近，且勞動力價格低、土地價格相對便宜，因而受到很多勞動密集型企業(yè)的青睞[8]。該企業(yè)為了能夠享有東南亞地區(qū)的生產(chǎn)成本優(yōu)勢以及貿(mào)易協(xié)定優(yōu)惠等，考慮將生產(chǎn)工廠布局至相關(guān)地區(qū)。

考慮10個工廠待選點，分別在越南(VIE)、緬甸(MYA)、印度尼西亞(INA)、泰國(THA)、柬埔寨(CAM)。該企業(yè)將在中國(CHN)、印度(IND)、澳大利亞(AUS)、越南和緬甸挑選棉紗供應商；在中國、印度、韓國(PRK)、日本(JPN)、印度尼西亞和泰國挑選滌綸和氨綸絲的供應商。生產(chǎn)的產(chǎn)成品將出口至中國、韓國、日本、印度尼西亞、泰國、越南、柬埔寨、緬甸和老撾(LAO)，每個國家分別有2個分銷商。產(chǎn)成品單位售價以美元計為9.6美元/kg。單位質(zhì)量單位距離的運費為0.262美元/(1 kg·1 000 km)。假設(shè)運輸成本與運輸距離呈正比，供應鏈中各節(jié)點間的距離根據(jù)谷歌地圖近似估算而得。其余相關(guān)數(shù)據(jù)如表4～6所示。表中縮寫代表國家名，不同供應商用括號加數(shù)字區(qū)分，工廠用下劃線加數(shù)字區(qū)分。

表4 供應商相關(guān)數(shù)據(jù)(選擇成本、原材料價格、供貨能力)

2.2 仿真結(jié)果

針對如下3種場景展開仿真：1)不存在關(guān)稅減免，所有貨物交易按照現(xiàn)行關(guān)稅執(zhí)行；2)采用非區(qū)域累積的原產(chǎn)地規(guī)則，實現(xiàn)的增值部分屬于當?shù)厍页^40%，可視為原產(chǎn)地產(chǎn)品，享受關(guān)稅免除；3)考慮RCEP協(xié)定中的區(qū)域累積原產(chǎn)地規(guī)則，即實現(xiàn)增值部分屬于域內(nèi)國家且累積超過40%，即可視為原產(chǎn)地產(chǎn)品，享受關(guān)稅免除[21]。

表5 工廠相關(guān)數(shù)據(jù)(選擇成本、建設(shè)成本、生產(chǎn)成本)

在主頻為2.6 GHz，內(nèi)存為8 GB的筆記本電腦上，利用Visual Studio C++實現(xiàn)Benders分解算法。其中，算法迭代中的主子問題最優(yōu)求解通過調(diào)用求解器ILOG CPLEX12.5實現(xiàn)。由此，得到3種場景的最優(yōu)結(jié)果如表7所示。其中，工廠布局成本包括選擇工廠的固定成本以及建設(shè)成本；采購成本包括原材料采購以及供應商選擇成本；運輸成本包括原材料以及產(chǎn)成品的運輸成本。原材料采購量如表8所示，未被選中的供應商不在此表中顯示。

表6 分銷商相關(guān)數(shù)據(jù)(需求、缺貨成本、關(guān)稅)

表7 不同場景下的最優(yōu)解及最優(yōu)決策

表8 不同場景下的原材料采購決策

通過上述的仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn),首先，在不考慮原產(chǎn)地規(guī)則的情況下，即場景1,不存在相應的關(guān)稅減免。為盡可能降低關(guān)稅帶來的影響，在本文中，企業(yè)不得不在分銷商，即主要市場所在的國家選建工廠(見表7)。顯然，這會導致工廠布局成本增加，從而造成利潤下降。

其次，在非區(qū)域累積的原產(chǎn)地規(guī)則下，優(yōu)惠關(guān)稅的存在會在一定程度上促進出口貿(mào)易,但原產(chǎn)地規(guī)則是基于特定國家的增值。顯然，這會促使企業(yè)集中布局到具有產(chǎn)業(yè)集聚優(yōu)勢的國家，即該國同時具有較有競爭力的供應商和工廠待選點。由此，最終選擇了工廠待選點MYA_2，同處一國的供應商MYA(1)也被選擇，并產(chǎn)生了較大的采購量(見表7)。基于這些決策，實際生產(chǎn)的產(chǎn)成品實現(xiàn)了47%的原產(chǎn)比例，滿足40%的政策要求。

第三，RCEP實施的是區(qū)域累積的原產(chǎn)地規(guī)則，即關(guān)注的增值是發(fā)生于RCEP成員國。顯然，這一政策改變將賦予企業(yè)更為自由的選址及生產(chǎn)采購決策空間，更有利于實現(xiàn)全球供應鏈的最優(yōu)配置。仿真結(jié)果也驗證了這一點。具體來說，工廠選址于更具有成本優(yōu)勢的CAM_2。而該工廠所在地由于缺乏有競爭力的供應商，在場景2中是不會被選擇的。此外，供應商選擇則可綜合其地理位置和供應商自身競爭力在域內(nèi)國家自由布局，見表7。特別應當注意到，這一決策方案在場景2下，實際生產(chǎn)的產(chǎn)成品只能到達35%的原產(chǎn)比例，無法滿足關(guān)稅減免的條件。而在區(qū)域累積規(guī)則下，則可實現(xiàn)64%的原產(chǎn)比例。

此外，有必要說明，為與場景3中的基于區(qū)域累積的原產(chǎn)地規(guī)則作對比，場景2構(gòu)造非區(qū)域累積的原產(chǎn)地規(guī)則，并假設(shè)所有國家均設(shè)定原產(chǎn)比例40%。這一假設(shè)與實際情況不完全一致。為此，下文對場景2的原產(chǎn)比例要求展開靈敏度分析。通過變化這一比例要求，得到企業(yè)利潤與各工廠出口產(chǎn)成品達成的原產(chǎn)比例的平均值，如圖3所示。

圖3 基于原產(chǎn)地規(guī)則比例要求的靈敏度分析

由圖3可知，隨著原產(chǎn)地規(guī)則比例要求的變化，企業(yè)的利潤和實際達成原產(chǎn)比例變換呈現(xiàn)相反的趨勢。具體來說，當原產(chǎn)比例要求低于35%時，企業(yè)決策基本保持不變，此時產(chǎn)成品的實際原產(chǎn)比例可以達到35%。由于原產(chǎn)比例要求不高，企業(yè)可以相對自由配置供應鏈網(wǎng)絡(luò)，因此利潤也維持較高的水準。此時的利潤基本與場景3中的結(jié)果一致，由此也體現(xiàn)了區(qū)域累積規(guī)則能夠給相關(guān)企業(yè)創(chuàng)造的價值,但是，當原產(chǎn)比例要求高于35%之后，受限于這一要求，企業(yè)的供應鏈布局不斷發(fā)生變化。由此，產(chǎn)成品的實際達成原產(chǎn)比例也相應提升，但利潤在不斷下降。

綜合以上結(jié)果可知，原產(chǎn)地規(guī)則會顯著影響決策者的供應鏈布局。在非區(qū)域累積規(guī)則下，具有產(chǎn)業(yè)集聚優(yōu)勢的國家會受到跨境布局企業(yè)的偏好。而RCEP的區(qū)域累積規(guī)則下企業(yè)可以在域內(nèi)自由布局，減輕了關(guān)稅壁壘對于跨境供應鏈利益實現(xiàn)的干擾，有望給企業(yè)帶來更大的收益，但是，隨著企業(yè)的跨境布局，在RCEP實施后，企業(yè)將面臨著跨境運作和物流的挑戰(zhàn)。

3 結(jié)束語

海外布局的制造企業(yè)面臨原產(chǎn)地規(guī)則的制約和挑戰(zhàn)。本文針對紡織企業(yè)，在考慮原產(chǎn)地規(guī)則以及RCEP協(xié)定的基礎(chǔ)上，研究了包括工廠選址、產(chǎn)能規(guī)劃、供應商選擇、原料采購、成品生產(chǎn)，以及運輸?shù)仍趦?nèi)的供應鏈網(wǎng)絡(luò)設(shè)計決策。為此，構(gòu)建了相應的混合整數(shù)非線性規(guī)劃模型。為實現(xiàn)對模型的最優(yōu)求解，先將其線性化，然后設(shè)計了基于Benders分解的最優(yōu)求解算法。最后，通過將其應用于某企業(yè)的海外布局決策中，對于包含RCEP協(xié)定的3種情況進行了仿真對比，驗證了本文工作的有效性，也分析了原產(chǎn)地規(guī)則，特別是RCEP協(xié)定中區(qū)域累積規(guī)則所帶來的影響。

由于跨境貿(mào)易影響因素眾多，在后續(xù)的研究中，結(jié)合重要而緊迫的因素，如人民幣國際化、貿(mào)易摩擦等展開研究，是未來的一個可能的方向。在這些因素中，有相當一部分存在不確定性，由此，根據(jù)隨機因素特征的不同，選取合適的不確定優(yōu)化方法展開供應鏈網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化設(shè)計，這也是未來的主要研究內(nèi)容。