制造企業(yè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)可靠性評(píng)估方法研究

摘" 要：供應(yīng)鏈系統(tǒng)作為企業(yè)運(yùn)營(yíng)的重要組成部分，其可靠性對(duì)于企業(yè)的成功至關(guān)重要。然而，由于供應(yīng)鏈的復(fù)雜性和不確定性，評(píng)估其可靠性難度較大，而且現(xiàn)有研究往往局限在供應(yīng)鏈的某個(gè)特定環(huán)節(jié)或某個(gè)特定類型的風(fēng)險(xiǎn)上，忽視了供應(yīng)鏈整體的可靠性。文章旨在探索制造企業(yè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的可靠性評(píng)估方法，以提高整體供應(yīng)鏈系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。首先，基于供應(yīng)鏈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和流程構(gòu)建了可靠性框圖，明確了各個(gè)組成部分之間的邏輯關(guān)系；其次，對(duì)供應(yīng)商、制造商、分銷商、零售商的可靠性進(jìn)行建模分析，構(gòu)建了制造企業(yè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)可靠性模型；最后，針對(duì)具體算例進(jìn)行計(jì)算并進(jìn)行仿真驗(yàn)證，通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析和比較，驗(yàn)證了制造企業(yè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)可靠性模型的可行性，為制造企業(yè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的可靠性評(píng)估提供了新思路。

關(guān)鍵詞：供應(yīng)鏈；可靠性框圖；可靠性模型；仿真驗(yàn)證

中圖分類號(hào)：F273.7" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2024.17.029

Abstract： Supply chain system is an important part of enterprise operation， and its reliability is crucial to the success of the enterprise. However， due to the complexity and uncertainty of the supply chain， it is difficult to assess its reliability. The purpose of this paper is to explore the reliability evaluation method of the supply chain system of manufacturing enterprises in order to improve the stability and reliability of the supply chain system. Firstly， based on the structure and process of the supply chain system， the reliability block diagram is constructed to clarify the logical relationship between each component. Secondly， the reliability model of suppliers， manufacturers， distributors and retailers is analyzed， and the reliability model of supply chain system of manufacturing enterprises is built. Finally， a specific example is calculated and verified by simulation. Through analyzing and comparing the simulation results， the feasibility of the reliability model of the supply chain system of manufacturing enterprises is verified， and a new idea is provided for the reliability evaluation of the supply chain system of manufacturing enterprises.

Key words： supply chain; reliability block diagram; reliability model; emulation proof

0" 引" 言

目標(biāo)客戶對(duì)產(chǎn)品響應(yīng)時(shí)間的要求越來(lái)越高，分工更加精細(xì)化和專業(yè)化，使得供應(yīng)鏈越來(lái)越復(fù)雜，更易受到各種因素的干擾，包括企業(yè)內(nèi)部的設(shè)備、管理等因素和企業(yè)外部的國(guó)家政策、環(huán)境等因素[1]。根據(jù)《2020年中國(guó)現(xiàn)代供應(yīng)鏈發(fā)展報(bào)告》顯示，中國(guó)現(xiàn)代供應(yīng)鏈已經(jīng)進(jìn)入到數(shù)智化社會(huì)供應(yīng)鏈的新發(fā)展階段，形成具有更強(qiáng)創(chuàng)新力、更高附加值、更安全可靠的產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈，是構(gòu)建新發(fā)展格局的必由之路。而供應(yīng)鏈的抗沖擊、抗風(fēng)險(xiǎn)、穩(wěn)定運(yùn)作能力已成為供應(yīng)鏈的核心競(jìng)爭(zhēng)力，因此如何診斷、分析、設(shè)計(jì)并提高供應(yīng)鏈的可靠性問(wèn)題急待解決。

國(guó)外學(xué)者Pirayesh M et al[2]強(qiáng)調(diào)了評(píng)估供應(yīng)鏈可靠性的重要性以及與供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)管理的關(guān)系。Beata S et al[3]認(rèn)為可靠性的關(guān)鍵因素是參與運(yùn)輸過(guò)程的機(jī)構(gòu)之間的連貫和綜合合作。Ha C et al[4]對(duì)供應(yīng)鏈可靠性及相關(guān)功能進(jìn)行了數(shù)學(xué)定義，給出了各類供應(yīng)鏈的基本結(jié)構(gòu)可靠性模型。Amelkin V et al[5]研究了供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的戰(zhàn)略形成與可靠性。Choi et al[6]將復(fù)雜的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)可視化，提高了供應(yīng)鏈的可靠性。Golubeva S S et al[7]考慮了基于信息和計(jì)算機(jī)技術(shù)的供應(yīng)鏈的可靠性，分析了供應(yīng)鏈管理體系和業(yè)務(wù)流程再造的方法。

張亮星等[8]研究了供應(yīng)鏈穩(wěn)態(tài)可用度計(jì)算公式。錢存華等[9]利用馬爾科夫過(guò)程刻畫了供應(yīng)鏈可靠性評(píng)估模型，提出了供應(yīng)鏈可靠性評(píng)價(jià)方法。李霄峰等[10]使用正態(tài)分析方法驗(yàn)證了物流配送的準(zhǔn)時(shí)率和誤期率等指標(biāo)符合正態(tài)分布規(guī)律的結(jié)論。潘星[11]運(yùn)用層次分析法對(duì)供應(yīng)鏈進(jìn)行了可靠性評(píng)價(jià)與優(yōu)化研究。楊文霞[12]基于ExtendSim仿真軟件以蘭州聯(lián)想配送中心為例對(duì)其作業(yè)流程進(jìn)行仿真及資源優(yōu)化研究。

綜上所述，盡管供應(yīng)鏈可靠性研究已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，但仍然存在一些不足之處。現(xiàn)有研究往往局限在供應(yīng)鏈的某個(gè)特定環(huán)節(jié)或某個(gè)特定類型的風(fēng)險(xiǎn)上，忽視了供應(yīng)鏈整體的可靠性；而且供應(yīng)鏈?zhǔn)且粋€(gè)動(dòng)態(tài)且復(fù)雜的系統(tǒng)，受到各種內(nèi)外部因素的影響，然而，現(xiàn)有研究往往忽視了供應(yīng)鏈中不確定性和變化的特點(diǎn)，沒(méi)有充分考慮這些因素對(duì)可靠性的影響。

本文在分析制造企業(yè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，依托可靠性框圖法構(gòu)造系統(tǒng)可靠性分析模型，研究了制造企業(yè)供應(yīng)鏈可靠性，基于案例和仿真，對(duì)供應(yīng)鏈的準(zhǔn)時(shí)交貨率進(jìn)行研究，找出制造企業(yè)供應(yīng)鏈整體中可靠性較為薄弱的環(huán)節(jié)，以期提高制造企業(yè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的可靠性。

1" 制造企業(yè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)可靠性評(píng)估模型

制造企業(yè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)是由不同的串聯(lián)和并聯(lián)子系統(tǒng)組合而成的，組成系統(tǒng)的n個(gè)單元中，無(wú)故障的單元數(shù)不少于r（r為介于1和n之間的某個(gè)數(shù)），系統(tǒng)就不會(huì)故障。簡(jiǎn)單的r/nG系統(tǒng)可靠性框圖示例如圖1所示。

1.1" 供應(yīng)鏈系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)可靠性定義

供應(yīng)鏈系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)可靠性是指供應(yīng)鏈中各個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)按照約定的要求和質(zhì)量水平履行其職責(zé)和義務(wù)的能力。具體定義如下：

供應(yīng)鏈系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)可靠性=成功履行職責(zé)的次數(shù)/總共需要履行職責(zé)的次數(shù)

由此可求出供應(yīng)鏈系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)可靠度函數(shù)如下。

以物流配送為例，根據(jù)李霄峰等基于正態(tài)分布的物流配送可靠性研究，對(duì)數(shù)據(jù)的樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，得出配送時(shí)間差值等指標(biāo)符合正態(tài)分布，可靠度函數(shù)可表示為累積分布函數(shù)CDF，CDF可以使用標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的積分表達(dá)式計(jì)算或通過(guò)統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行計(jì)算。

具體而言，可靠度函數(shù)Rt可以表示為：

簡(jiǎn)單認(rèn)為所有變量都符合正態(tài)分布。通過(guò)度量和評(píng)估各個(gè)節(jié)點(diǎn)的可靠性，可以了解每個(gè)節(jié)點(diǎn)的性能，識(shí)別潛在的風(fēng)險(xiǎn)和瓶頸，并采取相應(yīng)的措施來(lái)提升整個(gè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的可靠性。

1.2" 供應(yīng)商子系統(tǒng)可靠性模型

1.3" 制造商子系統(tǒng)可靠性模型

制造企業(yè)生產(chǎn)的成品一般都是由多種零部件組裝而成，涉及到的零部件制造企業(yè)眾多。

1.4" 分銷商子系統(tǒng)可靠性模型

制造企業(yè)將產(chǎn)品通過(guò)分銷商銷售，以此實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的市場(chǎng)化推廣和銷售增長(zhǎng)。

分銷商根據(jù)市場(chǎng)需求和預(yù)測(cè)情況，做出合理的采購(gòu)計(jì)劃，預(yù)留恰當(dāng)?shù)膸?kù)存，通過(guò)自己的分銷渠道，銷售制造商的產(chǎn)品或服務(wù)，還要安排商品的運(yùn)輸和配送，確保產(chǎn)品能夠及時(shí)到達(dá)終點(diǎn)客戶手中，同時(shí)要協(xié)調(diào)好運(yùn)輸方案、整合物流資源并降低物流成本。

1.5" 零售商子系統(tǒng)可靠性模型

零售商是將產(chǎn)品銷售給最終消費(fèi)者的企業(yè)，通常會(huì)在各個(gè)地理位置上設(shè)立門店，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以提供方便快捷的銷售服務(wù)。零售商I作為產(chǎn)品或服務(wù)提供商與終端客戶之間的橋梁，需要在銷售、服務(wù)、庫(kù)存管理、店面管理、營(yíng)銷等多個(gè)方面做出優(yōu)秀的表現(xiàn)，從而贏得消費(fèi)者信任與口碑效益，并在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中生存和發(fā)展。因此評(píng)價(jià)零售商的可靠性也是制造企業(yè)供應(yīng)鏈中十分重要的部分。

1.6" 供應(yīng)鏈系統(tǒng)可靠性模型

供應(yīng)鏈模型構(gòu)建有許多可參考的成熟模型：供應(yīng)商、制造商、分銷商組成的三級(jí)鏈狀供應(yīng)鏈；多供應(yīng)商對(duì)多需求商的二級(jí)網(wǎng)狀供應(yīng)鏈；供應(yīng)商、制造商、倉(cāng)儲(chǔ)商、分銷商的四級(jí)鏈狀供應(yīng)鏈。為了貼合供應(yīng)鏈在制造業(yè)中的運(yùn)行情況以及模型的簡(jiǎn)化，參考供應(yīng)鏈運(yùn)作（SCOR）模型，如圖6所示。建立以供應(yīng)商、制造商、分銷商、零售商組成的四級(jí)供應(yīng)鏈運(yùn)作模型為對(duì)象進(jìn)行研究。

供應(yīng)商、制造商、分銷商、零售商作為制造企業(yè)供應(yīng)鏈的四個(gè)重要組成部分，必須全部工作，供應(yīng)鏈才是完整的、正常的，任何一個(gè)部分處于失效狀態(tài)都會(huì)導(dǎo)致供應(yīng)鏈故障，這表明制造企業(yè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)模型是由供應(yīng)商、制造商、分銷商、零售商組成的四級(jí)串聯(lián)模型，如圖7所示。

2" 制造企業(yè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)可靠性模型算例

以甲制造企業(yè)所在的供應(yīng)鏈系統(tǒng)為例，根據(jù)其供應(yīng)商、制造商、分銷商以及零售商的可靠性模型，分析企業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。

2.1" 甲制造企業(yè)子系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)可靠性計(jì)算—以物流配送為例

2.2" 供應(yīng)商子系統(tǒng)可靠性

根據(jù)歷史資料，獲得已有甲制造企業(yè)供應(yīng)鏈中各節(jié)點(diǎn)企業(yè)的相關(guān)生產(chǎn)參數(shù)，根據(jù)式（3）得出各供應(yīng)商生產(chǎn)計(jì)劃與排程的可靠性、生產(chǎn)過(guò)程控制的可靠性、物流配送的可靠性，詳細(xì)數(shù)據(jù)如表1所示。

2.3" 制造商子系統(tǒng)可靠性

與供應(yīng)商同理，由獲得的供應(yīng)鏈中各節(jié)點(diǎn)企業(yè)的相關(guān)生產(chǎn)參數(shù)代入公式（3）中得到8個(gè)制造商的可靠性詳細(xì)數(shù)據(jù)如表2所示。

2.4" 分銷商子系統(tǒng)可靠性

與供應(yīng)商同理，由獲得的供應(yīng)鏈中各節(jié)點(diǎn)企業(yè)的相關(guān)生產(chǎn)參數(shù)代入公式（3）中得到分銷商的可靠性詳細(xì)數(shù)據(jù)如表3所示。

2.5" 零售商子系統(tǒng)可靠性模型

與供應(yīng)商同理，由獲得的供應(yīng)鏈中各節(jié)點(diǎn)企業(yè)的相關(guān)生產(chǎn)參數(shù)代入公式（3）中得到分銷商的可靠性詳細(xì)數(shù)據(jù)如表4所示。

綜上，供應(yīng)商、制造商、分銷商、零售商四個(gè)二級(jí)系統(tǒng)的可靠性模型串聯(lián)起來(lái)就是制造企業(yè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的可靠性模型，四個(gè)二級(jí)系統(tǒng)的可靠度相乘即為制造企業(yè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的可靠度。

由式（17）可知，制造企業(yè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的可靠度為：

3" 實(shí)例驗(yàn)證

鑒于仿真軟件ExtendSim能夠簡(jiǎn)化仿真項(xiàng)目；可將可靠性框圖（RBD）功能與仿真相結(jié)合等。故采用ExtendSim軟件對(duì)本案例進(jìn)行仿真驗(yàn)證。

本文以甲制造企業(yè)為例，根據(jù)其供應(yīng)鏈關(guān)系建立ExtendSim仿真模型，其可視化仿真布局圖如圖9所示。

此仿真模型由四大模塊組成，由供應(yīng)商產(chǎn)生最初的貨源，通過(guò)制造商、分銷商、零售商逐級(jí)進(jìn)行傳輸，顧客可在零售商直接提貨。模型中有供應(yīng)商5個(gè)，制造商8個(gè)，分銷商兩級(jí)共9個(gè)，零售商5個(gè)。將上述案例中各環(huán)節(jié)每個(gè)小節(jié)點(diǎn)的可靠性數(shù)據(jù)匯總到數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)定到仿真模型中相應(yīng)位置。在各個(gè)層級(jí)模塊雙擊即可出現(xiàn)內(nèi)部層級(jí)即子模型。

以零售商模塊為例，針對(duì)實(shí)際企業(yè)情況，在零售商子模型中又分為三個(gè)小模塊，分別為收貨模塊、銷售模塊和訂單排序模塊。訂單遵循先進(jìn)先出原則進(jìn)行供貨，根據(jù)零售店的銷售記錄，每?jī)商煅a(bǔ)一次貨。圖10為零售商子模型。

供應(yīng)商、制造商及分銷商子模塊都有類似的流程，只是區(qū)別各子模塊參數(shù)的選取，此處不再一一列舉。

仿真模型運(yùn)行結(jié)束，得到供應(yīng)鏈正常及故障時(shí)間分布如圖11所示，紅色折線表示停機(jī)等待，藍(lán)色表示正常運(yùn)行。

仿真結(jié)果如圖12所示，仿真得到的制造企業(yè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的可靠度為0.840 976，即84.10%。

4" 結(jié)" 論

（1）基于供應(yīng)鏈管理的SCOR模型，構(gòu)建了以制造企業(yè)為核心的四級(jí)供應(yīng)鏈系統(tǒng)模型。

（2）以甲制造企業(yè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)為例，研究了供應(yīng)鏈中供應(yīng)商、制造商、分銷商和零售商的可靠性模型。

（3）通過(guò)研究供應(yīng)商、制造商、分銷商和零售商各環(huán)節(jié)產(chǎn)出或供應(yīng)相關(guān)管理的情況，對(duì)甲制造企業(yè)供應(yīng)鏈的案例進(jìn)行計(jì)算，得到了供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)小節(jié)點(diǎn)的可靠性概率。

（4）最后通過(guò)ExtendSim軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證，將理論計(jì)算數(shù)據(jù)和仿真得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，計(jì)算得相對(duì)誤差為0.49%。故認(rèn)為提出的制造企業(yè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)可靠性模型能夠?yàn)楣?yīng)鏈的可靠度評(píng)估提供參考。

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