基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的供應(yīng)鏈協(xié)同開發(fā)產(chǎn)品可靠性研究

尤妙娜，羅如學(xué)

（廣東海洋大學(xué)寸金學(xué)院，廣東 湛江 524094）

基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的供應(yīng)鏈協(xié)同開發(fā)產(chǎn)品可靠性研究

尤妙娜，羅如學(xué)

（廣東海洋大學(xué)寸金學(xué)院，廣東 湛江 524094）

針對(duì)供應(yīng)鏈制造商與供應(yīng)商之間的節(jié)點(diǎn)企業(yè)，利用供應(yīng)鏈企業(yè)之間的合作機(jī)制協(xié)同開發(fā)產(chǎn)品，基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的方法，研究供應(yīng)鏈協(xié)同開發(fā)的產(chǎn)品可靠性。以供應(yīng)鏈企業(yè)協(xié)同合作各方的產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)能力為基礎(chǔ)，運(yùn)用動(dòng)態(tài)規(guī)劃的方法對(duì)供應(yīng)鏈企業(yè)協(xié)同開發(fā)的產(chǎn)品可靠性進(jìn)行了探討。理論研究和數(shù)值模擬結(jié)果表明：供應(yīng)鏈協(xié)同開發(fā)能力提升，產(chǎn)品可靠性較高；但是隨著協(xié)同企業(yè)數(shù)量達(dá)到一定的程度，協(xié)同開發(fā)能力在達(dá)到峰值后，反而降低，而開發(fā)成本也增加。

動(dòng)態(tài)規(guī)劃；供應(yīng)鏈協(xié)同開發(fā)；產(chǎn)品可靠性；開發(fā)成本

1 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)產(chǎn)品的要求越來越高，產(chǎn)品復(fù)雜性增加，產(chǎn)品更新的平均時(shí)間也越來越短，企業(yè)必須以更優(yōu)質(zhì)、更有競(jìng)爭力的產(chǎn)品去爭取客戶。在推出新產(chǎn)品的時(shí)間上，周期要求更短、更快捷。企業(yè)要更好地滿足社會(huì)的需要，就必須在供應(yīng)鏈管理模式下，發(fā)揮供應(yīng)鏈的價(jià)值及其特有的優(yōu)勢(shì)。供應(yīng)鏈企業(yè)協(xié)同開發(fā)產(chǎn)品的價(jià)值和優(yōu)勢(shì)在于使各個(gè)節(jié)點(diǎn)企業(yè)密切配合、各程序無縫對(duì)接。

從供應(yīng)鏈管理的產(chǎn)生看，供應(yīng)鏈本身就是一條廣義的價(jià)值鏈，協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈上各個(gè)節(jié)點(diǎn)企業(yè)之間的優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)企業(yè)之間的合作，使得供應(yīng)鏈企業(yè)能夠充分利用供應(yīng)商的技術(shù)能力和設(shè)計(jì)資源優(yōu)化產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計(jì)過程，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高供應(yīng)鏈企業(yè)運(yùn)作的效能和產(chǎn)品質(zhì)量，使供應(yīng)鏈企業(yè)的核心競(jìng)爭力得到進(jìn)一步提升，使供應(yīng)鏈整體價(jià)值和利潤實(shí)現(xiàn)最大化，并進(jìn)一步加強(qiáng)供應(yīng)鏈企業(yè)的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系[1-2]。

協(xié)同的概念是1965年H.伊戈?duì)?安索夫在《公司戰(zhàn)略》一書中首次提到的，1996年Jim Hepplemann提出以人為本的協(xié)同工作，同時(shí)認(rèn)為這將成為今后衡量企業(yè)是否真正具有競(jìng)爭力的核心，指出協(xié)同的最基本含義是多人、多部門相互配合完成同一目標(biāo)，并明言這將成為今后衡量企業(yè)競(jìng)爭力的核心指標(biāo)。供應(yīng)鏈協(xié)同概念出現(xiàn)后，許多學(xué)者圍繞供應(yīng)鏈協(xié)同進(jìn)行有意義的研究。Heather(2001)認(rèn)為,供應(yīng)鏈的協(xié)同包括內(nèi)部協(xié)同和外部協(xié)同[3]。朱曉寧等[4]建立了供應(yīng)商與制造商協(xié)同進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)模型。黃敏鎂[5]提出了供應(yīng)鏈協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)合作機(jī)制。Chu-Hua Kuei等[6]提出供應(yīng)鏈質(zhì)量的驅(qū)動(dòng)力包括五種驅(qū)動(dòng)因素。紀(jì)雪洪等[7]提出產(chǎn)品模塊化與供應(yīng)鏈協(xié)同設(shè)計(jì)決策。齊旭高等[8]認(rèn)為制造業(yè)供應(yīng)鏈協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新影響因素較多，提出識(shí)別供應(yīng)鏈協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新影響因素是提高供應(yīng)鏈協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新管理效率的關(guān)鍵。肖群和馬士華[8]主要討論信息共享的供應(yīng)商協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計(jì)機(jī)制。王丹萍等[9]提出考慮供應(yīng)鏈設(shè)計(jì)的產(chǎn)品族配置優(yōu)化中產(chǎn)品族的模塊配置與供應(yīng)鏈設(shè)計(jì)是主從關(guān)聯(lián)的問題。齊旭高等[10]研究了供應(yīng)鏈協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新收益分配。R.Gbasto等[11]提出供應(yīng)鏈質(zhì)量建模對(duì)供應(yīng)鏈質(zhì)量控制的重要作用，并指出供應(yīng)鏈質(zhì)量控制的影響因素。

從上述研究文獻(xiàn)可以看出，基于供應(yīng)鏈協(xié)同的概念和內(nèi)涵、供應(yīng)鏈協(xié)同管理與策略以及供應(yīng)鏈協(xié)同的產(chǎn)品質(zhì)量控制方法等方面的成果較多，但較少涉及產(chǎn)品的開發(fā)，特別是在供應(yīng)鏈協(xié)同開發(fā)的產(chǎn)品可靠性方面的研究文獻(xiàn)較少。因此，本文嘗試運(yùn)用動(dòng)態(tài)規(guī)劃的方法，利用多階段決策條件，將產(chǎn)品開發(fā)視為多個(gè)階段，供應(yīng)鏈企業(yè)協(xié)同開發(fā)產(chǎn)品，基于各供應(yīng)鏈企業(yè)的技術(shù)能力系數(shù)，測(cè)算供應(yīng)鏈企業(yè)協(xié)同程度對(duì)所開發(fā)的產(chǎn)品可靠性的影響。

2 動(dòng)態(tài)規(guī)劃

動(dòng)態(tài)規(guī)劃（Dynamic Programming，DP）是20世紀(jì)50年代由美國數(shù)學(xué)家R.Bellman)提出的，是現(xiàn)代企業(yè)管理中的一種重要決策方法。其決策是將時(shí)間和過程的順序分解成若干個(gè)相互聯(lián)系的階段，在每個(gè)階段都要做出決策，由全部過程的決策形成一個(gè)決策序列，并得出決策總結(jié)果。其數(shù)學(xué)定義為：

由于每個(gè)階段的決策可有多種方案選擇，從而形成多種決策策略。根據(jù)決策過程的時(shí)間參量是離散的還是連續(xù)的，可以分為離散型和連續(xù)型。

在產(chǎn)品研究過程中，將所要開發(fā)的產(chǎn)品分成幾個(gè)模塊，并將不同的模塊設(shè)定為不同的階段，各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)與開發(fā)既不相互干擾，但是又相互依存，采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法對(duì)供應(yīng)鏈協(xié)同開發(fā)產(chǎn)品可靠性進(jìn)行研究。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代產(chǎn)品越來越復(fù)雜，所以產(chǎn)品的可靠性受到了人們的廣泛重視，所以要提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開發(fā)的可靠，供應(yīng)鏈企業(yè)之間只有協(xié)同開發(fā)，才能確保產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性。

定義2 多階段決策問題，就是要在允許選擇的那些策略中，選擇出一個(gè)最優(yōu)策略，使在預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)下，達(dá)到最好效果。確定狀態(tài)最優(yōu)策略后得到的指數(shù)函數(shù)數(shù)值，其對(duì)應(yīng)階段的子策略效益量度則為最優(yōu)函數(shù)（Optimal function）。在求出了決策集合中的一組最優(yōu)決策是則 fk最優(yōu)函數(shù)值僅依賴于初始狀態(tài)Sk，記為optfk(Sk)，opt是optmization（最優(yōu)化）的縮寫，以下用*表示最優(yōu)化，依具體問題可表示為min或max。可推導(dǎo)出一般的遞推關(guān)系式：

3 基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)可靠性模型

下面主要基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃，建立產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)的可靠性模型，以某一目標(biāo)產(chǎn)品為分析對(duì)象，將該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)分成幾個(gè)組合模塊，將每個(gè)模塊視為一個(gè)階段，并要求實(shí)現(xiàn)可靠性最大化，由公式（2）可得到：

將所要協(xié)同開發(fā)的產(chǎn)品分為n個(gè)模塊，這n個(gè)模塊由n個(gè)開發(fā)企業(yè)牽頭進(jìn)行開發(fā)，不同的企業(yè)開發(fā)能力不同，企業(yè)開發(fā)能力則表現(xiàn)為其成果的可靠性，用技術(shù)能力系數(shù)表示，能力系數(shù)設(shè)為τi(i=1,2,…,n)；供應(yīng)鏈企業(yè)根據(jù)其能力系數(shù)及開發(fā)的需要與其它企業(yè)協(xié)同，協(xié)同開發(fā)企業(yè)的總數(shù)值為A，設(shè)xi(i=1,2,…)表示i協(xié)同企業(yè)數(shù)量，協(xié)同開發(fā)總費(fèi)用為B。

相關(guān)變量和函數(shù)定義：

xi：第i個(gè)開發(fā)企業(yè)所承擔(dān)的產(chǎn)品開發(fā)占比；

Ri：第i個(gè)開發(fā)企業(yè)需要與相關(guān)企業(yè)進(jìn)行協(xié)同的企業(yè)數(shù)量（含開發(fā)企業(yè)本身）；

τi：第i個(gè)開發(fā)企業(yè)所負(fù)責(zé)開發(fā)產(chǎn)品的可靠性；

ai：第i個(gè)開發(fā)企業(yè)所負(fù)責(zé)開發(fā)產(chǎn)品的費(fèi)用；

vi(xi,ui)=1-(1-ci)ui：階段指標(biāo)函數(shù)；

xi+1=xi-ui：狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程。

根據(jù)上述分析及開發(fā)要求建立如下數(shù)學(xué)模型：

4 數(shù)值分析

下面將進(jìn)一步通過數(shù)值分析來驗(yàn)證以上所提出模型的有效性。

假設(shè)供應(yīng)鏈企業(yè)n=5參與產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)，其技術(shù)能力系數(shù)τ1=0.9,τ2=0.8,τ3=0.7,τ4=0.6,τ5=0.5。

當(dāng)其他參數(shù)不變時(shí)，我們將協(xié)同企業(yè)數(shù)分別取1到5，用MATLAB軟件求出產(chǎn)品可靠性maxz和協(xié)同企業(yè)數(shù)與產(chǎn)品可靠性關(guān)系趨勢(shì)圖，結(jié)果見表1、圖1。

由表1可知，為了研究企業(yè)科研能力與產(chǎn)品開發(fā)協(xié)同的關(guān)系，在供應(yīng)鏈企業(yè)協(xié)同開發(fā)產(chǎn)品的過程中，隨著供應(yīng)鏈企業(yè)之間協(xié)同數(shù)的增加，產(chǎn)品的可靠程度越高，則產(chǎn)品的可靠性越高，協(xié)同程度與可靠性呈正比關(guān)系。由圖1可以看出，隨著供應(yīng)鏈企業(yè)協(xié)同數(shù)的增加，雖然產(chǎn)品的可靠性不斷地增加，但是其增量則逐漸減少。

由此可見，供應(yīng)鏈企業(yè)協(xié)同開發(fā)產(chǎn)品，將會(huì)大大提升產(chǎn)品開發(fā)能力，并提高協(xié)同開發(fā)產(chǎn)品的可靠性，但是隨著協(xié)同企業(yè)數(shù)的增加，其邊際效用會(huì)逐漸減少；當(dāng)協(xié)同企業(yè)數(shù)增加到一定程度，邊際效用將迅速減少，甚至?xí)霈F(xiàn)負(fù)效用。

當(dāng)其他參數(shù)不變時(shí)，分別對(duì)能力系數(shù)τ1=0.9、τ5=0.5和τ3=0.7的企業(yè)進(jìn)行測(cè)算，對(duì)協(xié)同企業(yè)數(shù)分別取1到5時(shí)，用MATLAB軟件求出產(chǎn)品可靠性maxz，并得出協(xié)同企業(yè)數(shù)與產(chǎn)品可靠性關(guān)系趨勢(shì)圖，結(jié)果見表2-表4和圖2。

表1 供應(yīng)鏈企業(yè)協(xié)同數(shù)與產(chǎn)品可靠性趨勢(shì)表

圖1 協(xié)同企業(yè)數(shù)與產(chǎn)品可靠性關(guān)系趨勢(shì)圖

表2 能力系數(shù)τ1=0.9的協(xié)同企業(yè)數(shù)變化趨勢(shì)表

表3 能力系數(shù)τ5=0.5的協(xié)同企業(yè)數(shù)變化趨勢(shì)表

表4 能力系數(shù)τ3=0.7的協(xié)同企業(yè)數(shù)變化趨勢(shì)表

圖2 不同能力系數(shù)τ協(xié)同企業(yè)數(shù)的趨勢(shì)圖

比較表2-表4和圖2可得，其它能力系數(shù)項(xiàng)不變的情況下，當(dāng)其中一個(gè)能力系數(shù)的開發(fā)協(xié)同企業(yè)數(shù)增加時(shí)，供應(yīng)鏈協(xié)同企業(yè)數(shù)與產(chǎn)品的可靠性之間呈正比關(guān)系。但是，當(dāng)企業(yè)的開發(fā)能力系數(shù)越小，則其協(xié)同企業(yè)數(shù)增加所帶來的產(chǎn)品可靠性增加值比能力系數(shù)較大的協(xié)同開發(fā)企業(yè)增加程度更大，即企業(yè)的技術(shù)能力越低，則協(xié)同開發(fā)帶來的能力系數(shù)的增加越明顯。

在考慮開發(fā)成本的條件下，由于企業(yè)協(xié)同數(shù)量與產(chǎn)品開發(fā)成本成正比關(guān)系，隨著企業(yè)協(xié)同數(shù)量的增加，開發(fā)成本也會(huì)增加。

由此可見，企業(yè)技術(shù)能力越弱，協(xié)同開發(fā)越能夠提升其開發(fā)能力，從而更有利于提升產(chǎn)品的可靠性。

5 結(jié)語

本文主要探討在供應(yīng)鏈管理模式下，以供應(yīng)鏈企業(yè)協(xié)同開發(fā)產(chǎn)品的可靠性為研究主線，基于離散動(dòng)態(tài)規(guī)劃，將開發(fā)的目標(biāo)產(chǎn)品分為多階段，供應(yīng)鏈制造商與供應(yīng)商之間的節(jié)點(diǎn)企業(yè)利用相互之間的合作機(jī)制協(xié)同開發(fā)產(chǎn)品。由于供應(yīng)鏈企業(yè)的技術(shù)能力參差不齊、開發(fā)產(chǎn)品的可靠性不確定等因素，通過對(duì)模型進(jìn)行數(shù)值分析驗(yàn)證結(jié)果表明，企業(yè)協(xié)同開發(fā)有利于提升企業(yè)的技術(shù)能力系數(shù)，進(jìn)而提高協(xié)同開發(fā)產(chǎn)品的可靠性。

通過數(shù)據(jù)測(cè)算分析，當(dāng)其它能力系數(shù)項(xiàng)不變，其中一個(gè)能力系數(shù)的開發(fā)協(xié)同企業(yè)增加時(shí)，供應(yīng)鏈協(xié)同企業(yè)數(shù)與產(chǎn)品的可靠性之間呈現(xiàn)正比關(guān)系；企業(yè)的開發(fā)能力系數(shù)越小，則其協(xié)同企業(yè)數(shù)增加，所帶來的產(chǎn)品可靠性增加值比能力系數(shù)較低的協(xié)同開發(fā)企業(yè)增加程度更大，即企業(yè)的技術(shù)能力越低，則協(xié)同開發(fā)帶來的能力系數(shù)增加使產(chǎn)品可靠性增加越明顯。

因此，在供應(yīng)鏈企業(yè)協(xié)同開發(fā)產(chǎn)品的過程中，企業(yè)科研能力與產(chǎn)品開發(fā)協(xié)同程度呈正比關(guān)系，供應(yīng)鏈企業(yè)之間協(xié)同程度越高，則產(chǎn)品的可靠性越高，協(xié)同程度與可靠性呈正比關(guān)系；但是隨著協(xié)同企業(yè)數(shù)的增加，其邊際效用會(huì)逐漸減少；當(dāng)協(xié)同企業(yè)數(shù)增加到一定程度，供應(yīng)鏈協(xié)同數(shù)量到一定程度，再繼續(xù)增加則開發(fā)能力將逐漸降低、開發(fā)成本增加，顯然，其協(xié)同效果并不明顯，所以供應(yīng)鏈協(xié)同企業(yè)的數(shù)量應(yīng)控制在一定的合理范圍內(nèi)。

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Study on Reliability of Supply Chain Collaborative Product Development Based on Dynamic Planning

You Miaona,Luo Ruxue
(Guangdong Ocean University Cunjin College,Zhanjiang 524094,China)

In this paper,using the methodology of dynamic planning,we studied the reliability of supply chain collaborative product development.On the basis of the technical competence of product development of the various parties to the supply chain collaboration,we applied dynamic planning in a theoretical research and numerical simulation to find that the reliability of the product would rise with the collaborative product development competence of the supply chain but only before the latter reached its peak,after which,the reliability of the product developed would lowered and still worse,the development cost would rise.

dynamic planning;supply chaincollaborative development;productreliability;developmentcost

F274;F224.0

A

1005-152X(2017)01-0158-04

10.3969/j.issn.1005-152X.2017.01.034

2016-05-03

湛江市哲學(xué)社會(huì)科學(xué)規(guī)劃項(xiàng)目“‘一帶一路’戰(zhàn)略下湛江區(qū)域物流中心構(gòu)建研究”

尤妙娜（1979-），女，廣東湛江人，廣東海洋大學(xué)寸金學(xué)院講師，研究方向：物流管理、管理科學(xué)；羅如學(xué)（1976-），男，通訊作者，廣東湛江人，廣東海洋大學(xué)寸金學(xué)院講師，研究方向：物流與供應(yīng)鏈管理、管理科學(xué)。