基于低碳理念的供應(yīng)商訂貨量研究

劉 駿，任 龍

(1.東北財(cái)經(jīng)大學(xué)金融學(xué)院，遼寧大連116023；2.清華大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京100084)

基于低碳理念的供應(yīng)商訂貨量研究

劉 駿，任 龍

(1.東北財(cái)經(jīng)大學(xué)金融學(xué)院，遼寧大連116023；2.清華大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京100084)

從綠色供應(yīng)鏈的角度對(duì)核心企業(yè)供應(yīng)商選擇問(wèn)題進(jìn)行了建模求解，除考慮傳統(tǒng)供需關(guān)系中的成本、質(zhì)量、時(shí)間、敏捷性等主要因素外，將溫室氣體排放量納入模型中。數(shù)值模擬說(shuō)明：隨著環(huán)境問(wèn)題加劇，要想贏得更大市場(chǎng)份額，供應(yīng)商不僅需要繼續(xù)提高自身的響應(yīng)速度，更需要降低溫室氣體排放量。隨著低碳理念制度化，供應(yīng)鏈上下級(jí)之間應(yīng)以更加環(huán)保的方式實(shí)現(xiàn)雙贏。

低碳；供應(yīng)商選擇；最優(yōu)訂貨量

一、研究背景及文獻(xiàn)綜述

隨著客戶需求多樣化與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，企業(yè)管理者認(rèn)識(shí)到橫向一體化戰(zhàn)略的局限性，轉(zhuǎn)而尋求“縱向一體化”聯(lián)盟。供應(yīng)鏈管理(SCM) 突破了以往企業(yè)大而全的運(yùn)作模式，把供應(yīng)鏈中所有節(jié)點(diǎn)企業(yè)看作一個(gè)整體，涵蓋整個(gè)物流和從供應(yīng)商到最終用戶的采購(gòu)、制造、分銷、零售等職能領(lǐng)域。

傳統(tǒng)運(yùn)作管理理念從TQCF等四個(gè)競(jìng)爭(zhēng)要素方面對(duì)企業(yè)績(jī)效進(jìn)行衡量，SCM更是如此。其中主要包括時(shí)間、質(zhì)量、成本以及快速響應(yīng)能力。已有很多學(xué)者對(duì)此予以關(guān)注。[1][2][3]但實(shí)際上，企業(yè)往往無(wú)法從這四個(gè)方面全部領(lǐng)先于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，只能根據(jù)自身實(shí)際情況合理設(shè)計(jì)企業(yè)戰(zhàn)略以滿足市場(chǎng)需求。

隨著全球氣候變暖、環(huán)境問(wèn)題日益突出，國(guó)際與國(guó)內(nèi)相關(guān)組織對(duì)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力提出了新要求，顧客也對(duì)新的低碳綠色產(chǎn)品提出了新要求，這已為大勢(shì)所趨。在競(jìng)爭(zhēng)激烈的今天，如同馬斯洛需求理論，客戶對(duì)企業(yè)的要求也同樣存在這樣的需求層次。[4]當(dāng)客戶的低層級(jí)需求得到滿足后必然轉(zhuǎn)向更高層級(jí)需求?；诃h(huán)保理念的綠色供應(yīng)鏈管理正引起人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。[5]低碳與綠色化程度也成為新競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

在此背景下，學(xué)者們提出了綠色供應(yīng)鏈(Green Supply Chain)這一概念。這是一種以綠色制造理論和供應(yīng)鏈管理技術(shù)為基礎(chǔ)，在整個(gè)供應(yīng)鏈管理過(guò)程中綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代管理模式。它涉及供應(yīng)商、生產(chǎn)商、銷售商、終端用戶以及回收處理商，其目的是使整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境影響與負(fù)作用最小，實(shí)現(xiàn)最高的資源利用效率。[6]低碳供應(yīng)鏈作為GSCM的拓展，在低碳排放方面提出了更多要求，但其本質(zhì)上相同。

為適應(yīng)多變的市場(chǎng)需求，企業(yè)越來(lái)越強(qiáng)調(diào)自身核心能力。供應(yīng)商選擇成為供應(yīng)鏈管理決策中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。[7]供應(yīng)商選擇評(píng)價(jià)準(zhǔn)則始于1996年Dickson的研究。[8]他認(rèn)為，產(chǎn)品的質(zhì)量、成本、交貨期是選擇供應(yīng)商的最重要標(biāo)準(zhǔn)，這與TQCF標(biāo)準(zhǔn)不謀而合。能否選擇合適的供應(yīng)商，將直接關(guān)系到供應(yīng)鏈整體成本及綠色化程度，進(jìn)而增強(qiáng)供應(yīng)鏈的整體競(jìng)爭(zhēng)力。然而供應(yīng)商選擇涉及很多定性與定量因素，這是一個(gè)典型的多目標(biāo)決策問(wèn)題。[9]以往的評(píng)估方法包括線性加權(quán)模型、多目標(biāo)規(guī)劃模型、數(shù)學(xué)規(guī)劃、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)、[10]層次分析法[11]以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。[12]

在低碳供應(yīng)鏈體系架構(gòu)中，影響環(huán)境的有害物質(zhì)多產(chǎn)生于供應(yīng)鏈的上游。核心企業(yè)對(duì)于供應(yīng)商的選擇將在很大程度上影響整條供應(yīng)鏈的綠色化程度，因此基于“低碳”供應(yīng)鏈理念的供應(yīng)商選擇模型正變得越來(lái)越重要。

在供應(yīng)商選擇問(wèn)題上，國(guó)內(nèi)學(xué)者大都將目光集中于價(jià)格、供應(yīng)時(shí)間及供應(yīng)商能力等要素的評(píng)估，往往忽略了環(huán)保因素在供應(yīng)商選擇中的作用。[7]在低碳供應(yīng)商評(píng)價(jià)上，王能民等學(xué)者提出了綠色制造模式下評(píng)價(jià)供應(yīng)商的指標(biāo)體系，在此基礎(chǔ)上結(jié)合模糊決策的方法給出了評(píng)價(jià)模型。[13]很多即使使用了模型辦法對(duì)問(wèn)題求解的也都偏重供應(yīng)商的選擇而沒(méi)有考慮訂貨量大小的問(wèn)題。

本文從基本運(yùn)作管理核心要素TQCF出發(fā)，考慮低碳要素在供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)與優(yōu)化中的重要作用，從產(chǎn)品回收率、溫室氣體排放量、供應(yīng)時(shí)間、供應(yīng)商能力、成本要素等工程與非工程因素出發(fā)，通過(guò)核心企業(yè)利潤(rùn)最大化得出供應(yīng)商選擇的數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，并在第三部分結(jié)合我國(guó)電子行業(yè)實(shí)際企業(yè)給出數(shù)值結(jié)果。

二、模型建立

(一)基本假設(shè)

在本模型中，核心制造企業(yè)僅有一家，不考慮競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。只考慮一種原材料的多供應(yīng)商選擇問(wèn)題，且每單位原材料對(duì)應(yīng)一單位制造商產(chǎn)成品。進(jìn)貨量沒(méi)有整數(shù)限制。核心企業(yè)具備已存供應(yīng)商的全部信息。

考慮到“低碳”理念，產(chǎn)品存在回收利用的問(wèn)題，每個(gè)供應(yīng)商供應(yīng)材料的回收率為已知，為了滿足國(guó)家或地方標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品必須達(dá)到一定回收率。

正常情況下，供應(yīng)商的生產(chǎn)能力與生產(chǎn)時(shí)間成線性關(guān)系；當(dāng)制造商對(duì)供應(yīng)商提出更高數(shù)量要求時(shí)，超過(guò)部分的原材料的生產(chǎn)量與時(shí)間仍成線性關(guān)系，但比例系數(shù)發(fā)生變化。在本問(wèn)題中沒(méi)有考慮制造商由于未及時(shí)供貨所帶來(lái)的缺貨損失，而用制造商在規(guī)定時(shí)間內(nèi)提前交貨的收益做替代。

產(chǎn)品利潤(rùn)包括一次售出利潤(rùn)、二次售出利潤(rùn)與提前供應(yīng)獎(jiǎng)勵(lì)，其支出包括由于溫室氣體的排放而必須繳納的稅金。其中第一次售出利潤(rùn)為全新產(chǎn)品售出價(jià)格減去對(duì)應(yīng)于相關(guān)供應(yīng)商的轉(zhuǎn)換費(fèi)用，包括：運(yùn)輸成本、制造成本等要素；第二次售出利潤(rùn)為折舊產(chǎn)品售出價(jià)格減去第二次轉(zhuǎn)換費(fèi)用，其中包括：回收成本、維修費(fèi)用等成本要素。

因環(huán)保需要，各地政府在制造過(guò)程中開(kāi)始限制溫室氣體的排放量，假定每個(gè)供應(yīng)商的單位原材料在生產(chǎn)過(guò)程中氣體排放量為已知，國(guó)家的單位氣體排放處罰也已知。

(二)符號(hào)說(shuō)明

表1 符號(hào)說(shuō)明

(三)累計(jì)生產(chǎn)時(shí)間設(shè)定

假定單一廠商在正常生產(chǎn)負(fù)荷情況下單位生產(chǎn)時(shí)間恒定。當(dāng)生產(chǎn)負(fù)荷超過(guò)正常水平時(shí)，雖然所需時(shí)間與超過(guò)部分仍成線性關(guān)系，但此時(shí)單位時(shí)間提高。圖1所示為生產(chǎn)量與累計(jì)生產(chǎn)時(shí)間的關(guān)系：?jiǎn)挝簧a(chǎn)時(shí)間隨累計(jì)生產(chǎn)數(shù)量的升高而提高。

圖1 生產(chǎn)量與累計(jì)生產(chǎn)時(shí)間關(guān)系

(四)供應(yīng)商訂貨量決策模型

作為運(yùn)籌學(xué)中的重要組成部分，數(shù)學(xué)規(guī)劃在供應(yīng)鏈決策、生產(chǎn)運(yùn)作管理領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。[14][15]本文使用數(shù)學(xué)規(guī)劃辦法，目標(biāo)函數(shù)為線性函數(shù)，而約束中存在非線性等式，總體上屬于非線性規(guī)劃(NLP)問(wèn)題。

s.t.

xi1+xi2=xi

(xi1-Oi1)xi2=0

xi1≤Oi1

xi2≤Oi2

Ti≤t,i=1,2…n

Ti=xi1/ui1+xi2/ui2,i=1,2…n

xi≥0，xij≥0,i=1,2…n,j=1,2

上式為模型表達(dá)式，旨在求取核心企業(yè)利潤(rùn)最大值，其利潤(rùn)來(lái)自于三部分，即一次產(chǎn)品銷售利潤(rùn)，二次產(chǎn)品銷售利潤(rùn)以及提前生產(chǎn)獎(jiǎng)勵(lì)(由原材料的提前供應(yīng)產(chǎn)生)，分別為上述模型中目標(biāo)函數(shù)的第1、2、3項(xiàng)。在總的模型中，僅考慮由于溫室氣體排放而帶來(lái)的罰款損失，為原目標(biāo)函數(shù)的第4項(xiàng)。

約束部分：由于供應(yīng)商生產(chǎn)能力有限，超額的生產(chǎn)將導(dǎo)致更長(zhǎng)的單位生產(chǎn)時(shí)間，故核心企業(yè)對(duì)于每個(gè)供應(yīng)商的需求應(yīng)該被分成兩部分考慮：正常生產(chǎn)能力下的需求及超常生產(chǎn)能力下的需求，這兩部分的總和為核心企業(yè)對(duì)應(yīng)于該供應(yīng)商的總的原料需求量。接下來(lái)的約束為總的需求量不應(yīng)超過(guò)核心企業(yè)的生產(chǎn)能力，核心企業(yè)對(duì)于各個(gè)供應(yīng)商的需求量不應(yīng)超過(guò)其總生產(chǎn)能力。

隨著國(guó)家對(duì)制造業(yè)環(huán)保要求的提高，對(duì)制造企業(yè)的產(chǎn)品回收率與溫室氣體排放量做出了具體要求，接下來(lái)的兩個(gè)約束描述了這方面的相關(guān)要求。從傳統(tǒng)供應(yīng)鏈的角度來(lái)看，也一定程度上反映了產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。

接下來(lái)的約束為非線性約束，模型描述了核心企業(yè)對(duì)于同一供應(yīng)商的兩種不同需求之間的相互關(guān)系，這也是結(jié)合下面的兩種需求的非負(fù)性與最大生產(chǎn)條件所體現(xiàn)的。約束條件的意義在于，只有當(dāng)正常條件下的供應(yīng)商制造能力被達(dá)到后，才可以考慮增加其超長(zhǎng)的生產(chǎn)能力。

最后關(guān)于時(shí)間的約束表示每個(gè)供應(yīng)商的供貨時(shí)間存在一個(gè)上界。為了處理簡(jiǎn)便起見(jiàn)，在本模型中假設(shè)正常與超常情況下生產(chǎn)時(shí)間與相對(duì)的生產(chǎn)數(shù)量之間成線性關(guān)系。隨著研究的深入，也可以用更加精確并且復(fù)雜的模型對(duì)二者的關(guān)系進(jìn)行處理。

三、電子行業(yè)企業(yè)應(yīng)用

新的發(fā)展戰(zhàn)略要求經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式必須從粗放型經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)向綠色經(jīng)濟(jì)，綠色供應(yīng)鏈的理念正得到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。就電子行業(yè)而言，其面臨的挑戰(zhàn)主要是如何有效地使用有限資源，在最大程度減少對(duì)環(huán)境危害的基礎(chǔ)上創(chuàng)造最大價(jià)值。

(一)基本數(shù)據(jù)

根據(jù)本地區(qū)某電器企業(yè)的原始數(shù)據(jù)，在其基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，得到各供應(yīng)商的基本數(shù)據(jù)如表2所示：

表2 供應(yīng)商基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

核心企業(yè)的自身要求信息及相關(guān)常數(shù)如表3所示：

表3 問(wèn)題常數(shù)

(二)最優(yōu)訂貨量

使用Lingo軟件進(jìn)行求解。第一行表示在正常生產(chǎn)能力范圍內(nèi)核心企業(yè)對(duì)每個(gè)供應(yīng)商的訂貨量。第二行是超過(guò)供應(yīng)商生產(chǎn)能力的訂貨量。第三行表示總訂貨量。求解結(jié)果模型最優(yōu)值為12573.9。

表4 最優(yōu)解

四、結(jié)論與展望

本文從綠色供應(yīng)鏈的角度對(duì)核心企業(yè)供應(yīng)商選擇問(wèn)題進(jìn)行了建模求解，除考慮傳統(tǒng)供需關(guān)系中的成本、質(zhì)量、時(shí)間、敏捷性等主要因素外，還將溫室氣體排放量納入模型體系中。數(shù)值模擬表示：隨著環(huán)境問(wèn)題的加劇，要想贏得更大的市場(chǎng)份額，供應(yīng)商不僅需要繼續(xù)提高自己的響應(yīng)速度，更需要降低溫室氣體排放量。隨著低碳理念制度化，供應(yīng)鏈上下級(jí)之間應(yīng)以更加環(huán)保的方式實(shí)現(xiàn)雙贏。這必將成為大勢(shì)所趨。

本文僅考慮了諸如供應(yīng)時(shí)間、產(chǎn)品回收率、溫室氣體排放量、核心企業(yè)成本等因素，在今后研究中應(yīng)把更多因素納入到這個(gè)體系中來(lái)。整條綠色供應(yīng)鏈的優(yōu)化問(wèn)題也應(yīng)該成為后續(xù)研究的重點(diǎn)。該模型中使用了非整數(shù)NLP建模辦法，但在實(shí)際中，離散制造型企業(yè)的決策變量大多為整數(shù)型規(guī)劃問(wèn)題，這類問(wèn)題的理論算法也是一個(gè)研究問(wèn)題。另外，還有二者總利益最大化問(wèn)題，這涉及供應(yīng)商與制造商的利潤(rùn)分配與契約問(wèn)題，需建立更科學(xué)的供應(yīng)商選擇模型予以分析。

[1] 文昌俊. 基于供應(yīng)鏈管理的質(zhì)量管理方法研究[J].湖北工學(xué)院學(xué)報(bào)，2004(3)：121-123.

[2]Martin Christopher, John Gattorna, “Supply chain cost management and value-based pricing”, Industrial Marketing Management, Volume 34, Issue 2, February 2005, Pages 115-121

[3]Xiao Tiao-jun, Jin Jiao, “Ordering, wholesale pricing and lead-time decisions in a three-stage supply chain under demand uncertainty”, Computers & Industrial Engineering, Volume 59, Issue 4, November 2010, Pages 840-852.

[4]C. A. Weber, J. R. Current, “A multiobjective approach to vendor selection,” European Journal of Operational Research, vol. 68, no. 2, pp. 173-184, July 1993.

[5]馬士華，陳榮秋. 生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[6]谷立霞;，趙增朝. 電子產(chǎn)業(yè)綠色供應(yīng)鏈管理研究[J]. 企業(yè)活力，2005(8)：62-63.

[7]董景峰，王剛，呂民，高國(guó)安. 基于改進(jìn)蟻群算法的多供應(yīng)商選擇問(wèn)題求解[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2007(8)：1639-1644.

[8]Dickson G W. “An analysis of vendor selection systems and decisions”. Journal of Purchasing, 1996, 2( 1) : 521 .

[9]C. Y. Tam, V. M. Tummala, “An application of the AHP in vendor selection of a telecommunications system,” International Journal of Management Science, vol. 29, no.2, pp. 171-182, 2001.

[10]C. A. Weber, J. R. Current, and A. Desai, “Non-cooperative negotiation strategies for vendor selection,” European Journal of Operational Research, vol. 108, no. 1, pp. 208-223, July 1998.

[11]R. L. Nydick, R. P. Hill, “Using the Analytic Hierarchy Process to structure the supplier selection procedure,” International Journal of Purchasing and Materials Management, vol. 28, no. 2, pp. 31-36, 1992.

[12]V. Albino, A. C. Garavelli, “A neural network application to subcontractor rating in construction firms,” International Journal of Project Management, vol. 16, no. 1, pp. 9-14, 1998.

[13]王能民，孫林巖，汪應(yīng)洛. 綠色制造模式下的供應(yīng)商選擇[J]. 系統(tǒng)工程，2001(2)：37-41.

[14]Brian Borchers, John Mitchell, “A computational comparison of branch and bound and outer approximation algorithms for 0-1 mixed integer nonlinear programs”, Computers & Operations Research, Volume 24, Issue 8, August 1997, Pages 699-701

[15]Lorenz T.Biegler, Gnacio E. Grossmann, “Retrospective on optimization”, Computers & Chemical Engineering, Volume 28, Issue 8, 15 July 2004, Pages 1169-1192.

(編輯：李學(xué)迎)

2014-05-06

F274

A

2095-7238(2014)07-0054-05

10.3969/J.ISSN.2095-7238.2014.07.012