供應鏈網絡模型研究綜述

李蓬實 LI Peng-shi

（廣東外語外貿大學 南國商學院，廣東 廣州 510545）

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

近些年來，供應鏈管理已經成為物流、生產運作管理和管理科學等專業的研究熱點。供應鏈管理（SCM） （Oliver和Webber,1982;Porter,1985）已經得到越來越多的重視，并且被視為企業成功的一個重要因素。

在當今競爭激烈的市場環境中，各個企業總是一直不斷地尋求新的生產技術和競爭戰略。這些新的生產技術和戰略，比如JIT、精益生產、全質量生產管理等，已經使許多企業大幅度降低生產成本。然而，在經濟全球化的今天，各大企業尤其是跨國公司正在采用的新戰略是供應鏈戰略。因為，當今的市場競爭已經從傳統的企業與企業之間的競爭轉變為供應鏈與供應鏈之間的競爭。

一個企業為了在某個時期內最大化本企業的效益和實現本企業的戰略目標，那么該企業必須設計與本企業戰略目標相匹配的供應鏈。由于企業所處的市場環境不斷變化，因此以前的供應鏈結構也必須不斷的改進和再設計。特別是近些年來的公司并購浪潮和全球化經濟使得供應鏈的再造流程變得越來越頻繁，也越來越重要。全球化和國際貿易，促使跨國公司必須集中精力解決供應鏈網絡的設計。因為供應鏈網絡設計所帶來的全球業務整合有利于減少成本，同時增加跨國公司的比較優勢。

1 供應鏈網絡模型研究的意義

供應鏈網絡模型對于企業的競爭力具有十分重要的意義。全球化使企業之間的競爭日益激烈，為了應對外部的競爭環境，企業需要削減成本，縮短產品配送時間，提高客戶服務水平。在這種情況下，企業迫切需要通過供應鏈整合來提高競爭力，所以對供應鏈整合以及供應鏈網絡模型的研究也得到越來越多的重視。

供應鏈網絡模型還有利于企業更進一步了解其供應鏈的結構和運作。供應鏈網絡模型可以給企業的決策者提供企業供應鏈中的流程信息。供應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商，而且包括運輸商、倉儲商、零售商，還包括顧客。在每一個企業組織中，例如制造商企業中，供應鏈包括接受并滿足客戶需求的全部功能。在供應鏈中，信息流、產品流和資金流在各個環節之間不斷的流動，所以供應鏈是一個動態的系統。供應鏈的上下游之間是緊密聯系的，比如批發商庫存的減少有可能會影響到下游零售商補貨的及時程度。所以供應鏈的設計和優化不能僅從一個環節來考慮，而是應該從全局出發，將供應鏈當做一個系統來研究。

當企業從整體系統的角度來研究供應鏈時，必須理清整個供應鏈網絡中各個環節之間錯綜復雜的關系。因此企業做供應鏈的研究和設計時必須借助供應鏈網絡模型，通過所建立的供應鏈網絡模型，對供應鏈中存在的問題進行分析，從而發現影響供應鏈中存在的瓶頸，并找出改進方法。供應鏈模型還可以為企業的供應鏈管理提供輔助決策，這樣可以更提高企業的供應鏈績效管理水平。

2 國外供應鏈網絡模型研究綜述

Geoffrion和Graves（1974）提出了一個混合整數規劃模型，該模型能解決多種產品、單時期的生產配送供應鏈設計問題，能夠為最終產品從工廠到配送中心到客戶的配送求出最優解。模型中客戶區域的需求是已知的，每個客戶區域只從一個配送中心補貨。該模型從一系列待選的配送中心里，選出最優的一組配送中心，然后將需求量已知的客戶區域分配給特定的配送中心。模型的目標函數是最小化總成本（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量、客戶需求、配送中心的最大容量等。

Gavish和Graves（1980）建立了一個最終產品和生產批量具有隨機需求特性的生產配送模型。該模型包含有一個生產工廠、一種產品和一個倉庫。他們的論文與其它論文的不同之處在于利用了生產排隊系統和生產庫存系統之間的關系建立了一種能夠得到最優的庫存策略的算法。

Brown等（1987）建立了一個涉及多產品的生產配送混合整數規劃模型。該模型能對工廠的運行和關閉作出決策。產品從工廠生產出來后發送給每個客戶。模型的目標函數包括了生產工廠和運輸的可變成本，分配到每個工廠的設備的固定成本和每個工廠運營的固定成本。模型的約束條件包括了各種產品生產量約束、生產和運輸平衡條件的約束、客戶需求約束、每個工廠中每臺設備生產能力的約束。

Blumenfeld等（1987）建立了一個分析通用汽車公司（GM）物流運營的決策支持系統，此系統用于節省通用公司的物流成本。該系統能夠確定公司產品的不同發貨方式對公司總成本的影響。他們所建立的模型目標是最小化總的網絡成本，同時最優化路徑和送貨數量，而且平衡庫存和運輸成本。

Cohen和Lee（1988）建立了一個生產、配送和庫存系統的戰略模型。他們的模型主要用于分析整個供應鏈網絡中各個職能之間的相互作用。該模型中包含了四個子模塊（物料模型、生產模型、成品庫存模型和配送網絡模型），每個子模塊都代表了整個供應鏈中的一部分。每個子模塊中均引入了隨機因素，同時還考慮了各種相關的成本，比如生產準備成本、庫存持有成本和庫存短缺成本。該模型能夠用于預測不同的生產戰略對整個供應鏈網絡的影響。同時該模型提供了一個定量分析的手段，可用于分析在供應鏈中如何協調好生產和配送，從而使整個供應鏈能夠協同運作。這個模型的特點在于充分考慮了四個職能模塊之間的聯系。

Van Roy（1989）建立了解決生產配送網絡優化問題的一個單時期、多產品的混合整數規劃模型。該模型要解決的問題是給灌裝工廠和倉庫尋找地點，設定提煉廠和工廠的生產水平，工廠和倉庫庫存水平，配送網絡路徑的運輸容量，運貨卡車的數量，運輸班次的計劃安排和客戶配送安排等，使供應鏈能夠以最小成本來滿足客戶需求。此模型涉及兩種產品，每種產品從生產工廠生產出來后再大批量運到另一個加工工廠進行灌裝，產品灌裝之后再通過運輸中轉站配送到客戶手中。此模型涉及的成本因素有車輛運輸的固定和可變成本。模型的約束條件有運輸路線的限制、產量限制、供貨來源的限制等。

Cohen和Lee（1989）建立了一個單時期、多產品的線性規劃模型，用于設計生產配送系統的國際網絡，并管理網絡中的產品流通。該生產系統用于對生產和配送設施的地點和容量作出決策。模型的目標是最大化供應鏈的稅后利潤。模型中涉及的成本包括生產和采購的固定成本、生產準備成本、倉庫的固定成本、運輸成本等。模型的約束條件包括了工廠的生產能力、客戶的需求量、配送中心的容量、供應商的供應能力等。

Benjiamin（1990）建立了一個生產配送系統運輸模式選擇模型。該模型考慮單時期、單產品，模型目標是最小化成本（成本函數為非線性）。該模型的主要特點是同時考慮了多種運輸方式的成本和整個供應鏈的成本。該模型中包含了4個生產工廠、3個倉庫，涉及2種生產模式。

Martin等（1993）建立了一個線性規劃模型。該模型用于優化一家工廠的生產、庫存和配送的運作。該模型屬于跨期模型，涉及4家生產工廠、200種產品和40個消費區域。模型的目標函數是最大化總利潤。

Robinson等 (1993)建立了一個混合整數規劃模型，用于重新配置企業的配送網絡。該模型涉及多產品、兩級供應鏈和無限制容量的配送系統問題。模型中考慮到的成本因素包括運行中央和區域配送中心的固定成本，通過中央和區域配送中心服務客戶的可變成本。模型的約束條件包括了需求的約束、中央配送中心和地區配送中心的配送約束等。

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

Arntzen等（1995）為數碼設備公司（DEC）設計了一個供應鏈管理模型（環球供應鏈模型，GSCM）。該模型運用混合整數規劃方法來優化供應鏈中的生產、配送和供應商網絡。該模型涉及多時期、多產品。該模型的目標是最小化運營成本和活動時間。模型的最優化結果給出了倉庫的數量和地點，在供應鏈設施中物料流，消費區域的物料流，各個設施的生產技術和在工廠生產的產品組合。

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

Dogan和Geotschalckx（1999）設計了一個跨期、多產品的混合整數規劃模型用于整合供應鏈網絡。該模型能夠在整個生產配送系統中選擇出最優的供應商、生產商和配送中心的組合。模型的成本因素包括了供應成本、設施的固定和可變成本、生產的固定和可變成本、倉儲成本、庫存成本和運輸成本。模型的約束條件包括了客戶的需求約束，供應商及供應鏈中各種設施和設備的生產能力。

Ganeshan（1999）建立了一個有多個供應商、一個配送中心的生產配送網絡模型，該模型的目標是最小化庫存物流成本。該模型綜合了三個部分：第一，供應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鏈中的庫存、運輸等因素，對最小化供應鏈總成本的目標做出決策。模型最后通過仿真模擬得出結果。

Vidal和Geotschalkx（2000）建立了一個用于全球物流生產配送系統的混合整數規劃模型。他們建立的物流系統包括各種供應商、生產商和客戶區域。這些供應商、生產商和客戶區域遍布全球各個國家。這個模型的特點是在供應鏈網絡設計中加入了運輸時間的不確定性、供應商的運輸可靠性。

Brown等（2001）為凱洛格（Kellogg）公司開發了一個系統（KPS）。此系統是一個多時期的線性規劃模型。模型的目標是最小化供應鏈中的生產成本、包裝成本、庫存成本、運輸成本。約束條件包括了生產能力的約束、需求量的約束。

Philpott和Everett（2001）建立了一個單時期的混合整數規劃模型。該模型用于優化供應商、生產商和客戶區域的選擇和配送。模型的目標是最大化供應鏈的利潤。模型的成本因素包括了生產的可變成本、運輸成本、原材料成本、資本成本和與原材料供應、設備產量有關的固定成本。

Dominguez（2002）建立了一個多級、多時期、多產品的混合整數規劃模型，該模型用于整合企業的生產和配送流程。此模型能夠決定產品生產、員工數量、運輸模式和數量，還有庫存量的分配，從而最小化整個供應鏈系統的總成本。模型的成本因素包括了勞動力成本、原材料成本、運輸成本、生產設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量的約束，工廠、倉庫和配送中心的約束，勞動力的約束，供應鏈設施中的物流約束等。

Jolayemi和Olorunniwo（2004）建立了一個用于生產計劃的生產配送混合整數規劃模型。該模型用于優化多個工廠和倉庫之間的產品配送數量問題。模型的目標是通過確定生產工廠的最優產品組合，從工廠到倉庫再到客戶的最優配送數量和每個設施的最佳容量（產量）來使供應鏈的利潤最大化。該模型的特點是考慮了外包加工的因素，即當生產企業的生產能力達到上限時，能夠把一部分不能滿足的訂單外包給第三方工廠。

3 供應鏈網絡模型的建立

在供應鏈設計的過程中，很多公司都運用了電子表格。寶潔公司（P&G）應用電子表格模型確定在給定的消費者服務水平下供應鏈中的最優庫存。該模型為寶潔公司節約了超過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，所以該電子表格模型成為寶潔公司早期設置庫存水平的標準模型。寶潔公司全世界的供應鏈計劃員都通過這個電子表格模型設置庫存。惠普公司（HP）也使用電子表格模型分析供應鏈。惠普公司運用電子表格建模的方法來分析公司的供應鏈問題。他們的模型運用了許多Excel電子表格和VBA的高級功能。

用電子表格來設計供應鏈模型具有以下幾種優勢：

首先，電子表格環境下建模更加直觀，更加容易被商務人士接受；其次，電子表格在企業中的認知度非常高，幾乎每個企業都會使用到電子表格軟件，因此在電子表格環境下建立的供應鏈模型能得到更廣泛的應用；最后，電子表格不但可用于建模，其本身也是一個非常實用的一體化平臺。電子表格具有數據管理、制作報表和圖表等功能。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用的建模工具。電子表格的這些特點在學術研究領域可能沒有得到太多的重視，但是在商務領域中卻非常重要。

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