供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)模型研究綜述

李蓬實(shí) LI Peng-shi

（廣東外語外貿(mào)大學(xué) 南國商學(xué)院，廣東 廣州 510545）

(Guangdong University of Foreign Studies,South China Business College,Guangzhou 510545,China)

近些年來，供應(yīng)鏈管理已經(jīng)成為物流、生產(chǎn)運(yùn)作管理和管理科學(xué)等專業(yè)的研究熱點(diǎn)。供應(yīng)鏈管理（SCM） （Oliver和Webber,1982;Porter,1985）已經(jīng)得到越來越多的重視，并且被視為企業(yè)成功的一個(gè)重要因素。

在當(dāng)今競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)環(huán)境中，各個(gè)企業(yè)總是一直不斷地尋求新的生產(chǎn)技術(shù)和競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略。這些新的生產(chǎn)技術(shù)和戰(zhàn)略，比如JIT、精益生產(chǎn)、全質(zhì)量生產(chǎn)管理等，已經(jīng)使許多企業(yè)大幅度降低生產(chǎn)成本。然而，在經(jīng)濟(jì)全球化的今天，各大企業(yè)尤其是跨國公司正在采用的新戰(zhàn)略是供應(yīng)鏈戰(zhàn)略。因?yàn)?，?dāng)今的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)從傳統(tǒng)的企業(yè)與企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)變?yōu)楣?yīng)鏈與供應(yīng)鏈之間的競(jìng)爭(zhēng)。

一個(gè)企業(yè)為了在某個(gè)時(shí)期內(nèi)最大化本企業(yè)的效益和實(shí)現(xiàn)本企業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo)，那么該企業(yè)必須設(shè)計(jì)與本企業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo)相匹配的供應(yīng)鏈。由于企業(yè)所處的市場(chǎng)環(huán)境不斷變化，因此以前的供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)也必須不斷的改進(jìn)和再設(shè)計(jì)。特別是近些年來的公司并購浪潮和全球化經(jīng)濟(jì)使得供應(yīng)鏈的再造流程變得越來越頻繁，也越來越重要。全球化和國際貿(mào)易，促使跨國公司必須集中精力解決供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。因?yàn)楣?yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)所帶來的全球業(yè)務(wù)整合有利于減少成本，同時(shí)增加跨國公司的比較優(yōu)勢(shì)。

1 供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)模型研究的意義

供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)于企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力具有十分重要的意義。全球化使企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，為了應(yīng)對(duì)外部的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，企業(yè)需要削減成本，縮短產(chǎn)品配送時(shí)間，提高客戶服務(wù)水平。在這種情況下，企業(yè)迫切需要通過供應(yīng)鏈整合來提高競(jìng)爭(zhēng)力，所以對(duì)供應(yīng)鏈整合以及供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)模型的研究也得到越來越多的重視。

供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)模型還有利于企業(yè)更進(jìn)一步了解其供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)和運(yùn)作。供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)模型可以給企業(yè)的決策者提供企業(yè)供應(yīng)鏈中的流程信息。供應(yīng)鏈由直接或間接地履行客戶需求的各方組成，不僅包括制造商和供應(yīng)商，而且包括運(yùn)輸商、倉儲(chǔ)商、零售商，還包括顧客。在每一個(gè)企業(yè)組織中，例如制造商企業(yè)中，供應(yīng)鏈包括接受并滿足客戶需求的全部功能。在供應(yīng)鏈中，信息流、產(chǎn)品流和資金流在各個(gè)環(huán)節(jié)之間不斷的流動(dòng)，所以供應(yīng)鏈?zhǔn)且粋€(gè)動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)。供應(yīng)鏈的上下游之間是緊密聯(lián)系的，比如批發(fā)商庫存的減少有可能會(huì)影響到下游零售商補(bǔ)貨的及時(shí)程度。所以供應(yīng)鏈的設(shè)計(jì)和優(yōu)化不能僅從一個(gè)環(huán)節(jié)來考慮，而是應(yīng)該從全局出發(fā)，將供應(yīng)鏈當(dāng)做一個(gè)系統(tǒng)來研究。

當(dāng)企業(yè)從整體系統(tǒng)的角度來研究供應(yīng)鏈時(shí)，必須理清整個(gè)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)環(huán)節(jié)之間錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系。因此企業(yè)做供應(yīng)鏈的研究和設(shè)計(jì)時(shí)必須借助供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)模型，通過所建立的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)模型，對(duì)供應(yīng)鏈中存在的問題進(jìn)行分析，從而發(fā)現(xiàn)影響供應(yīng)鏈中存在的瓶頸，并找出改進(jìn)方法。供應(yīng)鏈模型還可以為企業(yè)的供應(yīng)鏈管理提供輔助決策，這樣可以更提高企業(yè)的供應(yīng)鏈績效管理水平。

2 國外供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)模型研究綜述

Geoffrion和Graves（1974）提出了一個(gè)混合整數(shù)規(guī)劃模型，該模型能解決多種產(chǎn)品、單時(shí)期的生產(chǎn)配送供應(yīng)鏈設(shè)計(jì)問題，能夠?yàn)樽罱K產(chǎn)品從工廠到配送中心到客戶的配送求出最優(yōu)解。模型中客戶區(qū)域的需求是已知的，每個(gè)客戶區(qū)域只從一個(gè)配送中心補(bǔ)貨。該模型從一系列待選的配送中心里，選出最優(yōu)的一組配送中心，然后將需求量已知的客戶區(qū)域分配給特定的配送中心。模型的目標(biāo)函數(shù)是最小化總成本（包括配送中心的固定成本和可變成本，工廠的固定成本和可變成本等）。模型的約束條件是工廠產(chǎn)量、客戶需求、配送中心的最大容量等。

Gavish和Graves（1980）建立了一個(gè)最終產(chǎn)品和生產(chǎn)批量具有隨機(jī)需求特性的生產(chǎn)配送模型。該模型包含有一個(gè)生產(chǎn)工廠、一種產(chǎn)品和一個(gè)倉庫。他們的論文與其它論文的不同之處在于利用了生產(chǎn)排隊(duì)系統(tǒng)和生產(chǎn)庫存系統(tǒng)之間的關(guān)系建立了一種能夠得到最優(yōu)的庫存策略的算法。

Brown等（1987）建立了一個(gè)涉及多產(chǎn)品的生產(chǎn)配送混合整數(shù)規(guī)劃模型。該模型能對(duì)工廠的運(yùn)行和關(guān)閉作出決策。產(chǎn)品從工廠生產(chǎn)出來后發(fā)送給每個(gè)客戶。模型的目標(biāo)函數(shù)包括了生產(chǎn)工廠和運(yùn)輸?shù)目勺兂杀?，分配到每個(gè)工廠的設(shè)備的固定成本和每個(gè)工廠運(yùn)營的固定成本。模型的約束條件包括了各種產(chǎn)品生產(chǎn)量約束、生產(chǎn)和運(yùn)輸平衡條件的約束、客戶需求約束、每個(gè)工廠中每臺(tái)設(shè)備生產(chǎn)能力的約束。

Blumenfeld等（1987）建立了一個(gè)分析通用汽車公司（GM）物流運(yùn)營的決策支持系統(tǒng)，此系統(tǒng)用于節(jié)省通用公司的物流成本。該系統(tǒng)能夠確定公司產(chǎn)品的不同發(fā)貨方式對(duì)公司總成本的影響。他們所建立的模型目標(biāo)是最小化總的網(wǎng)絡(luò)成本，同時(shí)最優(yōu)化路徑和送貨數(shù)量，而且平衡庫存和運(yùn)輸成本。

Cohen和Lee（1988）建立了一個(gè)生產(chǎn)、配送和庫存系統(tǒng)的戰(zhàn)略模型。他們的模型主要用于分析整個(gè)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)職能之間的相互作用。該模型中包含了四個(gè)子模塊（物料模型、生產(chǎn)模型、成品庫存模型和配送網(wǎng)絡(luò)模型），每個(gè)子模塊都代表了整個(gè)供應(yīng)鏈中的一部分。每個(gè)子模塊中均引入了隨機(jī)因素，同時(shí)還考慮了各種相關(guān)的成本，比如生產(chǎn)準(zhǔn)備成本、庫存持有成本和庫存短缺成本。該模型能夠用于預(yù)測(cè)不同的生產(chǎn)戰(zhàn)略對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的影響。同時(shí)該模型提供了一個(gè)定量分析的手段，可用于分析在供應(yīng)鏈中如何協(xié)調(diào)好生產(chǎn)和配送，從而使整個(gè)供應(yīng)鏈能夠協(xié)同運(yùn)作。這個(gè)模型的特點(diǎn)在于充分考慮了四個(gè)職能模塊之間的聯(lián)系。

Van Roy（1989）建立了解決生產(chǎn)配送網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題的一個(gè)單時(shí)期、多產(chǎn)品的混合整數(shù)規(guī)劃模型。該模型要解決的問題是給灌裝工廠和倉庫尋找地點(diǎn)，設(shè)定提煉廠和工廠的生產(chǎn)水平，工廠和倉庫庫存水平，配送網(wǎng)絡(luò)路徑的運(yùn)輸容量，運(yùn)貨卡車的數(shù)量，運(yùn)輸班次的計(jì)劃安排和客戶配送安排等，使供應(yīng)鏈能夠以最小成本來滿足客戶需求。此模型涉及兩種產(chǎn)品，每種產(chǎn)品從生產(chǎn)工廠生產(chǎn)出來后再大批量運(yùn)到另一個(gè)加工工廠進(jìn)行灌裝，產(chǎn)品灌裝之后再通過運(yùn)輸中轉(zhuǎn)站配送到客戶手中。此模型涉及的成本因素有車輛運(yùn)輸?shù)墓潭ê涂勺兂杀?。模型的約束條件有運(yùn)輸路線的限制、產(chǎn)量限制、供貨來源的限制等。

Cohen和Lee（1989）建立了一個(gè)單時(shí)期、多產(chǎn)品的線性規(guī)劃模型，用于設(shè)計(jì)生產(chǎn)配送系統(tǒng)的國際網(wǎng)絡(luò)，并管理網(wǎng)絡(luò)中的產(chǎn)品流通。該生產(chǎn)系統(tǒng)用于對(duì)生產(chǎn)和配送設(shè)施的地點(diǎn)和容量作出決策。模型的目標(biāo)是最大化供應(yīng)鏈的稅后利潤。模型中涉及的成本包括生產(chǎn)和采購的固定成本、生產(chǎn)準(zhǔn)備成本、倉庫的固定成本、運(yùn)輸成本等。模型的約束條件包括了工廠的生產(chǎn)能力、客戶的需求量、配送中心的容量、供應(yīng)商的供應(yīng)能力等。

Benjiamin（1990）建立了一個(gè)生產(chǎn)配送系統(tǒng)運(yùn)輸模式選擇模型。該模型考慮單時(shí)期、單產(chǎn)品，模型目標(biāo)是最小化成本（成本函數(shù)為非線性）。該模型的主要特點(diǎn)是同時(shí)考慮了多種運(yùn)輸方式的成本和整個(gè)供應(yīng)鏈的成本。該模型中包含了4個(gè)生產(chǎn)工廠、3個(gè)倉庫，涉及2種生產(chǎn)模式。

Martin等（1993）建立了一個(gè)線性規(guī)劃模型。該模型用于優(yōu)化一家工廠的生產(chǎn)、庫存和配送的運(yùn)作。該模型屬于跨期模型，涉及4家生產(chǎn)工廠、200種產(chǎn)品和40個(gè)消費(fèi)區(qū)域。模型的目標(biāo)函數(shù)是最大化總利潤。

Robinson等 (1993)建立了一個(gè)混合整數(shù)規(guī)劃模型，用于重新配置企業(yè)的配送網(wǎng)絡(luò)。該模型涉及多產(chǎn)品、兩級(jí)供應(yīng)鏈和無限制容量的配送系統(tǒng)問題。模型中考慮到的成本因素包括運(yùn)行中央和區(qū)域配送中心的固定成本，通過中央和區(qū)域配送中心服務(wù)客戶的可變成本。模型的約束條件包括了需求的約束、中央配送中心和地區(qū)配送中心的配送約束等。

Lee和Billington（1993）建立了一個(gè)改善惠普公司（Hewlett-Packard）打印機(jī)供應(yīng)鏈物料流的模型。該模型用于集中管理和控制供應(yīng)鏈中的庫存。模型考慮了兩大因素：第一是不確定性因素（比如生產(chǎn)供應(yīng)、需求和生產(chǎn)時(shí)間），第二是生產(chǎn)系統(tǒng)的瓶頸因素（比如工廠的產(chǎn)量、倉庫的容量）。該模型假設(shè)供應(yīng)和需求服從正態(tài)分布，生產(chǎn)時(shí)間的隨機(jī)因素（停機(jī)的頻率）服從泊松分布。這個(gè)模型的主要意義在于為解決供應(yīng)鏈中的庫存問題提供了一個(gè)基礎(chǔ)框架，并通過了惠普公司的實(shí)例具體說明了如何解決這種問題。

Arntzen等（1995）為數(shù)碼設(shè)備公司（DEC）設(shè)計(jì)了一個(gè)供應(yīng)鏈管理模型（環(huán)球供應(yīng)鏈模型，GSCM）。該模型運(yùn)用混合整數(shù)規(guī)劃方法來優(yōu)化供應(yīng)鏈中的生產(chǎn)、配送和供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)。該模型涉及多時(shí)期、多產(chǎn)品。該模型的目標(biāo)是最小化運(yùn)營成本和活動(dòng)時(shí)間。模型的最優(yōu)化結(jié)果給出了倉庫的數(shù)量和地點(diǎn)，在供應(yīng)鏈設(shè)施中物料流，消費(fèi)區(qū)域的物料流，各個(gè)設(shè)施的生產(chǎn)技術(shù)和在工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品組合。

Chen和Wang（1997）為一個(gè)工廠建立了一個(gè)線性規(guī)劃模型。模型的成本因素包括了原材料的供應(yīng)成本、生產(chǎn)的固定成本和可變成本，半成品的采購成本還有運(yùn)輸成本。模型的約束條件有原材料供應(yīng)商的生產(chǎn)能力、工廠的生產(chǎn)能力（包括了成品和半成品）、客戶需求。

Dogan和Geotschalckx（1999）設(shè)計(jì)了一個(gè)跨期、多產(chǎn)品的混合整數(shù)規(guī)劃模型用于整合供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)。該模型能夠在整個(gè)生產(chǎn)配送系統(tǒng)中選擇出最優(yōu)的供應(yīng)商、生產(chǎn)商和配送中心的組合。模型的成本因素包括了供應(yīng)成本、設(shè)施的固定和可變成本、生產(chǎn)的固定和可變成本、倉儲(chǔ)成本、庫存成本和運(yùn)輸成本。模型的約束條件包括了客戶的需求約束，供應(yīng)商及供應(yīng)鏈中各種設(shè)施和設(shè)備的生產(chǎn)能力。

Ganeshan（1999）建立了一個(gè)有多個(gè)供應(yīng)商、一個(gè)配送中心的生產(chǎn)配送網(wǎng)絡(luò)模型，該模型的目標(biāo)是最小化庫存物流成本。該模型綜合了三個(gè)部分：第一，供應(yīng)鏈中零售商的庫存分析；第二，倉庫的需求處理；第三，倉庫的庫存分析。該模型通過綜合考慮包括供應(yīng)鏈中的庫存、運(yùn)輸?shù)纫蛩兀瑢?duì)最小化供應(yīng)鏈總成本的目標(biāo)做出決策。模型最后通過仿真模擬得出結(jié)果。

Vidal和Geotschalkx（2000）建立了一個(gè)用于全球物流生產(chǎn)配送系統(tǒng)的混合整數(shù)規(guī)劃模型。他們建立的物流系統(tǒng)包括各種供應(yīng)商、生產(chǎn)商和客戶區(qū)域。這些供應(yīng)商、生產(chǎn)商和客戶區(qū)域遍布全球各個(gè)國家。這個(gè)模型的特點(diǎn)是在供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中加入了運(yùn)輸時(shí)間的不確定性、供應(yīng)商的運(yùn)輸可靠性。

Brown等（2001）為凱洛格（Kellogg）公司開發(fā)了一個(gè)系統(tǒng)（KPS）。此系統(tǒng)是一個(gè)多時(shí)期的線性規(guī)劃模型。模型的目標(biāo)是最小化供應(yīng)鏈中的生產(chǎn)成本、包裝成本、庫存成本、運(yùn)輸成本。約束條件包括了生產(chǎn)能力的約束、需求量的約束。

Philpott和Everett（2001）建立了一個(gè)單時(shí)期的混合整數(shù)規(guī)劃模型。該模型用于優(yōu)化供應(yīng)商、生產(chǎn)商和客戶區(qū)域的選擇和配送。模型的目標(biāo)是最大化供應(yīng)鏈的利潤。模型的成本因素包括了生產(chǎn)的可變成本、運(yùn)輸成本、原材料成本、資本成本和與原材料供應(yīng)、設(shè)備產(chǎn)量有關(guān)的固定成本。

Dominguez（2002）建立了一個(gè)多級(jí)、多時(shí)期、多產(chǎn)品的混合整數(shù)規(guī)劃模型，該模型用于整合企業(yè)的生產(chǎn)和配送流程。此模型能夠決定產(chǎn)品生產(chǎn)、員工數(shù)量、運(yùn)輸模式和數(shù)量，還有庫存量的分配，從而最小化整個(gè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的總成本。模型的成本因素包括了勞動(dòng)力成本、原材料成本、運(yùn)輸成本、生產(chǎn)設(shè)施和配送中心的庫存持有成本等。模型的約束條件包括了需求數(shù)量的約束，工廠、倉庫和配送中心的約束，勞動(dòng)力的約束，供應(yīng)鏈設(shè)施中的物流約束等。

Jolayemi和Olorunniwo（2004）建立了一個(gè)用于生產(chǎn)計(jì)劃的生產(chǎn)配送混合整數(shù)規(guī)劃模型。該模型用于優(yōu)化多個(gè)工廠和倉庫之間的產(chǎn)品配送數(shù)量問題。模型的目標(biāo)是通過確定生產(chǎn)工廠的最優(yōu)產(chǎn)品組合，從工廠到倉庫再到客戶的最優(yōu)配送數(shù)量和每個(gè)設(shè)施的最佳容量（產(chǎn)量）來使供應(yīng)鏈的利潤最大化。該模型的特點(diǎn)是考慮了外包加工的因素，即當(dāng)生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)能力達(dá)到上限時(shí)，能夠把一部分不能滿足的訂單外包給第三方工廠。

3 供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)模型的建立

在供應(yīng)鏈設(shè)計(jì)的過程中，很多公司都運(yùn)用了電子表格。寶潔公司（P&G）應(yīng)用電子表格模型確定在給定的消費(fèi)者服務(wù)水平下供應(yīng)鏈中的最優(yōu)庫存。該模型為寶潔公司節(jié)約了超過3億5千萬美元的資金。由于電子表格模型具有易于使用和共享的特點(diǎn)，所以該電子表格模型成為寶潔公司早期設(shè)置庫存水平的標(biāo)準(zhǔn)模型。寶潔公司全世界的供應(yīng)鏈計(jì)劃員都通過這個(gè)電子表格模型設(shè)置庫存?；萜展荆℉P）也使用電子表格模型分析供應(yīng)鏈?；萜展具\(yùn)用電子表格建模的方法來分析公司的供應(yīng)鏈問題。他們的模型運(yùn)用了許多Excel電子表格和VBA的高級(jí)功能。

用電子表格來設(shè)計(jì)供應(yīng)鏈模型具有以下幾種優(yōu)勢(shì)：

首先，電子表格環(huán)境下建模更加直觀，更加容易被商務(wù)人士接受；其次，電子表格在企業(yè)中的認(rèn)知度非常高，幾乎每個(gè)企業(yè)都會(huì)使用到電子表格軟件，因此在電子表格環(huán)境下建立的供應(yīng)鏈模型能得到更廣泛的應(yīng)用；最后，電子表格不但可用于建模，其本身也是一個(gè)非常實(shí)用的一體化平臺(tái)。電子表格具有數(shù)據(jù)管理、制作報(bào)表和圖表等功能。由于電子表格使用的靈活性，易用性和普遍性，電子表格是一種非常實(shí)用的建模工具。電子表格的這些特點(diǎn)在學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域可能沒有得到太多的重視，但是在商務(wù)領(lǐng)域中卻非常重要。

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