結構拓撲優化在制造業供應鏈供應階段的應用

摘要：結構拓撲優化問題較多的運用于工程設計中，將結構拓撲優化原理運用于供應鏈設計中，企業能夠能快速滿足市場需求，供應鏈能夠低成本高效率運營。通過給出具體實施步驟，達到制造業供應鏈供應階段的結構拓撲優化。

關鍵詞：供應鏈 結構拓撲優化 外包與自制

1 引言

隨著經濟的發展、信息技術的廣泛應用、顧客需求日趨個性化、多樣化，市場競爭越來越激烈，企業國際化和全球化制造是企業組織形式的一種發展趨勢，企業越來越注重能力的培養和核心業務的開拓，以協同的方式。把企業內部和外部資源有效地整合起來，在協調個體績效的基礎上使系統整體績效達到最優。供應鏈(Supply Chain)和供應鏈管理(SupplyChain Management)逐漸引起人們的廣泛關注，尤其在制造業管理中得到進一步應用，成為一種新的管理模式。實施供應鏈的管理，首先要對供應鏈進行構建。本文通過闡述結構拓撲優化的原理來構建制造業供應鏈供應階段的結構拓撲優化的過程。

2 結構拓撲優化構

從拓撲結構來看，供應鏈是一個網絡，即自主或半自主的企業實體構成的網絡，這些企業實體共同負責與一類或多類產品相關的采購、生產并最終將產品送達顧客等各項活動。以制造商為核心企業的供應鏈網絡結構圖如圖1所示。該圖結構簡單反映了以制造商為核心企業的供應鏈，在供應鏈中每一個企業是一個節點，節點企業之間是一種需求與供應的關系，它的目標是從供應鏈系統整體的角度對供應鏈進行管理和協調，增加配置的透明度和一致性。

結構拓撲優化(ESO)是近年來興起的一種解決各類結構優化問題的數值方法。它是基于這樣一個簡單概念：通過將結構中無效或低效的材料一步一步去掉，剩下的結構將逐漸趨于優化。制造業供應鏈結構的拓撲優化。就是在已建立的拓撲模型上，對每一鏈條進行分析，判斷那些是耗費成本高、效率低的“無效鏈條”，在優化結束后，那些“無效鏈條”被刪除，最后使整個鏈條達到結構最優的拓撲。

3 制造業供應鏈結構拓撲優化在供應階段的應用

制造業供應鏈供應階段的結構拓撲優化問題包括兩方面的內容：一方面是關于產品自制還是外包的優化問題，另一方面是關于供應商選擇的優化問題。

3.1零部件的外包與自制的優化問題

以往對供應鏈結構優化中研究最多的是對供應商數量進行優化，而對于產品的零部件自制還是外包的戰略選擇問題在供應鏈結構優化中沒有被人們得到足夠的重視，然而自制還是外包的戰略選擇直接影響選擇供應商的數目，以及企業是否合理利用內外部資源的問題，以至影響整個供應鏈結構是否合理以及整個供應鏈的運營效率。所以對于零部件自制與外包的戰略選擇必須被考慮在供應鏈優化的初期。對于已知產品結構的情況下，產品的部件、子部件及零件的種類是確定的，這些零部件不是自制，就是從外部市場購買。有些零部件是企業沒有能力去自制的不予以考慮，這里分析自制還是外包是在零部件企業能自行生產的基礎上，對零部件自制還是外包的選擇。下面給出自制還是外包優化的具體步驟：

步驟1：假定所有制造企業有能力生產的零部件都以外包的形式搭建供應鏈鏈條。縱觀全球制造業，隨著經濟的全球化和市場需求瞬息萬變，很難再發現有自己生產所有的零件或原材料，然后加工或裝配成產品的制造業。拿汽車行業為例，汽車零部件在整車中所占的比例都高達70％一80％以上，所以，零部件的質量水平直接影響到整車質量。而外包戰略被認為是一種有效降低產品成本、減少庫存，對企業內外資源充分利用的策略。

步驟2：對假定進行優化，刪除無效鏈條。這里利用層次分析法對其進行分析和判斷。

總目標：鏈條效率最佳

性能度量指標體系構建，對于零部件是外包還是自制，必須有一定的衡量標準，并不是零部件外包的數量越多越好，企業必須在明確其核心競爭力的前提下，對零部件外包與自制的戰略進行選擇。對于影響外包的因素有許多，但其關鍵因素是成本、時間、資源三個方面。

對于不同階段的系統優化選擇的方法應該是不同的。對于制造業來說，評價自制與外包的關鍵指標中有許多指標難以定量的計算和分析，而只能定性分析和邏輯判斷。而層次分析法可將這些定性的分析和邏輯判斷進行量化。層次分析法分為以下四個步驟：

1)建立層次結構

在這里我們要提出成本中不但包括產品的成本還包括隱性成本，包括管理成本和機會成本，這方面的成本由于隱性化，常常沒有被人們所重視。對于管理成本來說，企業為確保產品質最，保證產品信息不外泄，培育外包人員對企業文化的認同感，外包帶來的管理成本的增加是非常大的。對與機會成本來說，對于具有巨大潛力給能企業未來帶來巨大利潤的部件，對其機會成本將不能忽視。例如：IBM錯誤的外包決策，決定由英特爾公司來制造IBM首部個人電腦的微處理器，最后難以進人相容產品的市場。

2)構造判斷矩陣

根據上一層次某一因素而言，本層次與之有關的各因素相對重要性。根據這些重要性關系構造判斷矩陣。

3)層次排序

通過計算判斷矩陣的特征向量，確定各因素相對上一層次對應元素的單排序的權值，進行排序。

4)層次總排序和一致性檢驗

在層次單排序的基礎上，從上到逐層計算該層因素相對于最上層的重要權重。選擇總值最高的，就是較優的決策。

步驟3：通過層次分析法對不滿足外包的鏈條進行刪除，將其改為企業自制。

3.2供應商的選擇

供應商的選擇對于供應鏈能否高效率、低成本的運營是非常重要的一環，直接影響供應鏈的結構。同一種類零部件的供應商數目可以通過定性和定量的方法進行確定，對于供應商數目已經確定的情況下，供應鏈優化并沒有完成，要想使供應鏈具有一定的響應市場能力，就必須確定企業與供應商所建立何種關系，如果都建立合作伙伴關系，則會提高成本，完全沒有必要。所以要對供應商進行交易還是合作的分析，這樣建立的供應鏈便于供應鏈管理。

4 結論

供應鏈的構建是進行供應鏈管理首要解決的問題。采用什么樣的指導思想和決策方法是供應連構建的前提。本文提出利用結構拓撲優化方法對供應連進行構建，利用層次分析方法對供應鏈外包與自制的戰略選擇進行決策，優化后的供應鏈增強了企業生產的彈性，增強市場的應變能力，能夠使企業快速響應顧客的需求。降低了企業的綜合成本，合理利用企業的內外部資源，企業以較低的成本選擇供應商，實現企業“瘦身”，提高了企業核心競爭力。

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作者簡介：趙靜(1979——)，女，陜西西安人，西安外事學院經濟管理教師，研究方向：物流與供應鏈管理。