基于社會責任的可持續供應鏈網絡設計

許 良，滕燕強

（燕山大學 經濟管理學院，河北 秦皇島 066004）

基于社會責任的可持續供應鏈網絡設計

許 良，滕燕強

（燕山大學 經濟管理學院，河北 秦皇島 066004）

討論了多目標閉環可持續供應鏈網絡設計問題，尋求總成本和環境影響最小化以及社會責任最大化的目標。基于此，利用改進的約束法求得有效解，驗證模型的有效性，得出最優網絡規劃。

可持續性；供應鏈網絡設計；社會責任；ε約束法

1 引言

當前的市場競爭環境日益激烈，一個顯著特征就是由原來的單獨企業競爭擴大到供應鏈之間的競爭，而在傳統的供應鏈網絡設計中考慮經濟因素的居多；而隨著可持續理念的產生，社會因素也應該被考慮進來并應擴展到整個供應鏈中。但是很多企業由于社會責任的缺失，造成了很大的經濟損失和嚴重的社會影響；例如2008年三鹿奶粉事件等；2007年保潔捐贈事件等，這些事件表明國內外的一些企業在社會責任方面做的還不夠。

目前關于可持續供應鏈網絡設計的研究文獻較多，國外的Pishvaee研究了在不確定條件下關于社會責任的供應鏈網絡設計問題[1]。Razmi在不確定條件下研究可持續性醫療供應鏈網絡設計問題[2]。Mota也考慮相同的因素，不同之處是在社會指標中考慮了社會和政治方面對公司可能造成的影響[3]。Kogg通過對全球價值鏈和供應鏈管理的研究分析了企業責任的實踐，研究了各自領域的環境和社會問題[4]。國內的研究方面，韓水華等在傳統的供應鏈網絡設計中考慮了碳排放并進行分析[5]。周鮮成等根據利益相關者理論，分析探討了協同推進可持續供應鏈企業社會責任的三大因素[6]。楊玉香等研究了企業不僅要追求利潤最大化還需要承擔環境保護方面的社會責任[7]。通過前人的研究，可以發現很多學者對可持續性供應鏈網絡設計做了很深的研究，但是在有些目標函數中只考慮了單方面的因素；還有在求解多目標函數規劃時，經常會碰到有效解和弱有效解的問題。

基于以上的研究分析，在前人的研究基礎上，首先，本文考慮的社會責任因素增多并將其量化，建立基于社會責任的多目標規劃模型；其次，在環境影響目標函數中，本文考慮的不僅僅是碳排放，還考慮產生的廢棄產品數量；最后本文采用改進的ε約束法對模型求解，保證求得的結果是有效解。

2 模型建立

2.1 模型描述

2.1.1 社會責任指標的確定。由于社會問題的廣泛性和復雜性，在某種程度上不可能衡量社會責任的所有方面，這是關于很多利益相關者的多學科的問題。然而，由于企業社會責任理念的重要性以及在商業領域的不斷增長，許多標準比如ISO 26000[8]，SA8000[9]已經開始研究以支持許多公司和企業去設計和實施企業社會責任，具體見表1。

表1 研究問題的社會影響和措施

作為國際上認可的兩個標準，本文參考兩個標準的共同之處來確定社會責任指標。根據我國的實際情況，選取以下四個指標：（1）潛在危險產品的數量；（2）由于工作條件不好所造成的損失天數；（3）所創造出工作機會的數量；（4）發展慈善和公益的金額。

2.1.2 模型假設與說明。本文考慮的是多目標、多層級的可持續供應鏈網絡設計，具體的網絡結構如圖1所示。

圖1 可持續供應鏈網絡示意圖

在模型建立之前，本文有以下一些假設：（1）滿足所有消費者的需求；（2）給定每一級中的備選設施數量；（3）在同一級之間沒有物流；（4）假設從消費者區域返回到收集（檢查）中心的最終產品的數量是消費者需求數量的一小部分，是一個確定值；運輸到再利用市場的產品也是各自中心的一部分（20%）。

2.1.3 變量定義。集合定義：在這里各個層級的集合依次用i,j,k,l,m,n,p,r,s表示；生產技術集合，t∈{1,2,…,T} ；所有層級集合，e,e′∈{i,j,k,l,m,n,p,r,s} ；層級 e上的設施集合，

二進制變量：①Yfe：若設施建立取1，否則取0；②Yjt：若制造中心 j使用技術t則取1，否則取0；③Zkl：若將消費區域l指派給分銷中心k則取1，否則取0；④Zlm同上。

參數：①成本：pci表示購買原材料的成本；fcfe表示建立設施的固定成本；fcjt表示制造中心建立成本；mcjt表示制造中心生產單位產品的成本；vcfe表示設施處理單位產品的成本；tcfefe'

表示運輸單位產品的成本；ackl表示消費區域l到分銷中心k的單位成本；cclm表示從消費區域l收集單位最終產品并運輸到收集（檢查）中心的成本。

②環境影響：eojt表示建立制造中心的環境影響；eofe表示建立設施的環境影響；emjt表示制造中心生產單位產品的環境影響表示設施上處理單位產品的環境影響表示運輸單位材料的環境影響；eds表示在處理中心s處理單位產品的環境影響。

③社會影響：fjjt表示制造中心建立時創造的固定工作機會數量（例如管理崗位）；表示建立設施所創造的固定工作機會數量；vjjt表示制造中心建立時創造的變動工作機會最大數量（例如操作崗位）；表示設施處于工作時所創造的變動工作機會最大數量；fljt表示制造中心建立期間由于工作條件所損失的天數；flf表示建立設施期間由于工作條件所損失的天數；vljt表示制造中心進行生產時由于工作條件所損失最多的天數；表示設施處理產品時由于工作條件所損失最多的天數；dajt表示制造中心進行生產時用于慈善和公益的最大金額（捐贈金額與生產量成正比）；表示設施用于慈善和公益的最大金額。

④其他參數：pjt表示制造中心的能力；pfe表示設施的能力；maxe表示每一層級上最多的選址數量；dl表示消費區域l的需求；dmgjt表示制造中心生產的對消費者有危害的產品的比例；bjt表示制造中心生產的殘次品的比例；αl表示從消費區域l回收的使用過的產品比例；γn,γp和γr分別表示從再回收，再制造和再循環中心運輸到再利用市場的產品比例；scd,scm和scr分別表示通過使用再回收，再制造和再循環利用的最終產品所節省的單位貨幣；scu表示再利用市場上每單位最終產品的銷售價格；sed,sem和ser分別表示通過使用從再回收，再制造和再循環利用的最終產品中所獲得環境效益；ωem和ωgw表示給出的環境影響目標中元素的權重：（1）運輸和運作過程中的排放量；（2）產生的廢棄的產品數量；ξjo,ξld,ξhp和ξpc分別表示給出的社會影響目標中元素的權重：（1）創造的工作機會數量；（2）工人損失的天數；（3）潛在的危險品數量；（4）發展慈善和公益的金額。

2.2 基于社會責任的可持續供應鏈網絡設計模型建立

目標函數如式（1）-式（3）所示：

第一個目標函數是將供應鏈網絡的總成本最小化；第二個目標函數是將供應鏈網絡的環境影響最小化；第三個目標函數是將供應鏈網絡的社會影響最大化。

約束條件如式（4）-式（21）所示：

約束（4）至約束（10）是產品流量平衡；約束（11）表示生產技術約束；約束（12）表示每個消費區域只可以分派給一個分銷中心和一個收集（檢查）中心；約束（13）至約束（17）表示能力約束；約束（18）和約束（19）表示每一層級上設施數目的約束；約束（20）至約束（21）表示變量約束。

3 算法設計

本文建立了三個目標函數，屬于多目標數學規劃問題，本文在這里采用改進的ε約束法進行求解。具體如下所示：

4 算例分析

某一地區玻璃業供應鏈中供應商、制造中心等具體參數和數據見表2，表3是消費區域的數據。ωem和ωgw、ξjo，ξld，ξhp和ξpc分別為0.6、0.4，0.2、0.2、0.2和0.4。在這里需要指出的是，由于篇幅的限制，還有一些參數的具體數值就不一一列出了。

表2 玻璃行業具體數值

本文的三個目標函數中，有求最大化和最小化的，為了更好地應用ε約束算法進行求解，在第一個和第二個目標函數前加負號將求最小化轉化為求解最大化的問題。首先，計算三個目標函數的結算表，見表4；本文中將第二個和第三個目標函數轉變為約束，然后根據結算表求得每個函數的結點值見表5。

表3 消費者區域具體數值

表4 目標函數結算表

表5 目標函數結點數值

根據上表的結點值，應用改進的ε約束算法進行求解，得到的最優規劃如圖 2所示，最優結果為 f1=37 843，f2=55 684，f3=658。

圖2 最優網絡規劃

圖2中的制造中心2-2表示制造中心2使用生產技術2，在正向中，從各個層級之間的流量可以發現供應商1和制造中心1-1都是在最大能力下進行生產的；而在逆向中，從收集檢查中心回收的最終產品進入下一級；在這里需要注意的是，回收中心2的產品除了進入再利用市場的一部分外，剩下的只能進入分銷中心2，即使分銷中心3有更低的成本和環境效益也不能進入，因為此時分銷中心3在正向物流中已經處于飽和狀態，發揮了最大生產能力；類似情況還有再制造中心1和再循環利用中心1。

通過ε約束算法求解得出的有效解可以發現：有效解中的經濟成本（37 843）與其最優結果（36 582）相比，經濟成本變大了，環境影響也變大了，社會影響變小了。由于約束條件和目標函數增多，最終的結果是綜合考慮了三個目標函數的整體最優而求得的有效解，而不是針對其中的某一個函數，但最終的解是有效解（帕累托最優解），而這與實際情況是相符的，這也說明了本模型的有效性。

5 結論

綜上所述，尋求在可持續供應鏈中經濟效益、環境效益和社會效益之間的平衡，是可持續供應鏈網絡設計的焦點問題之一，而這恰恰是可持續供應鏈網絡設計的難點。在算法設計的過程中，通過改進的ε約束算法將多目標規劃轉化為單目標規劃，通過ε取值的不同求得模型的有效解，最終得到可持續供應鏈的最優網絡規劃。通過有效解可以發現：⑴經濟成本和環境影響都變大了，但這對于決策者的長期考慮是有意義的，有利于企業的未來發展；⑵決策者可以根據社會效益值的大小來合理設置各個中心的數量和位置。

本文在以下方面還可以做進一步的研究：可以將社會責任的指標更加細化；在約束條件中增加交叉運輸是否可以減少總成本和環境影響；還有就是考慮周期問題。

[1]Pishvaee M S,Razmi J,Torabi S A.Robust possibilistic programming for socially responsible supply chain network design:A new approach[J]. Fuzzy sets and systems,2012,206:1-20.

[2]Razmi J,Pishvaee M S,Torabi S A.An accelerated Benders decomposition algorithm for sustainable supply chain network design under uncertainty:A case study of medical needle and syringe supply chain[J]. Transportation Research Part E:Logistics and Transportation Review, 2014,67:14-38.

[3]Mota B,Gomes M I,Carvalho A,et al.Towards supply chain sustainability:economic,environmental and social design and planning[J].Journal of Cleaner Production,2014,105:14-27.

[4]Kogg B,Mont O.Environmental and social responsibility in supply chains:The practise of choice and inter-organizational management[J]. Ecological Economics,2012,83:154-163.

[5]韓水華,姜躍,董夢媛.基于碳交易的可持續供應鏈網絡設計[J].管理現代化,2014,(5):105-107.

[6]周鮮成,賀彩虹.可持續供應鏈企業社會責任協同推進機制研究[J].財經理論與實踐,2014,(2):128-131.

[7]楊玉香,張寶友,孟麗君,等.基于環境責任的閉環供應鏈網絡多準則決策均衡問題[J].系統管理學報,2014,(1):13-20.

[8]ISO.Final Draft International Standard ISO/FDIS 26000:2010(E)[S]. Guidance on social responsibility,2010.

[9]SAI.Social Accountability 8000 International Standards[S].SAI,New York,2001.

[10]George Mavrotas.Effective implementation of the ε-constraint method in Multi-Objective Mathematical Programming problems[J].Applied Mathematics and Computation,2009,213:455-465.

Design of Sustainable Supply Chain Network Based on Social Responsibility

Xu Liang,Teng Yanqiang
(School of Economics&Management,Yanshan University,Qinhuangdao 066004,China)

In this paper,we discussed the design of a closed-loop sustainable supply chain whose target was the minimization of the total cost and environmental impact and the maximization of its social responsibility,then on such basis,used the improved constraint process to get the valid solutions and verify the model,and at the end,obtained the optimal planning of the supply chain network.

sustainability;supply chain network design;social responsibility;εconstraint process

F274

A

1005-152X(2015)11-0155-04

10.3969/j.issn.1005-152X.2015.11.042

2015-09-01

河北省科技計劃項目“減排降霾目標下河北省鋼鐵綠色供應鏈優化及對策研究”（15457627D）

許良（1975-），男，博士，燕山大學經濟管理學院副教授，研究方向：物流與供應鏈管理；滕燕強（1990-），男，燕山大學經濟管理學院碩士研究生，研究方向：可持續供應鏈管理。