供應鏈協(xié)同理論及研究方法綜述

陳 煒，田 原 CHEN Wei,TIAN Yuan

（1.上海海洋大學 工程學院，上海 201306；2.上海立信會計金融學院 金融學院，上海 201209）

1 供應鏈協(xié)同概述

協(xié)同是指事物或系統(tǒng)在聯(lián)系和發(fā)展過程中，打破資源之間的各種壁壘和界線，使其內(nèi)部各要素之間有機的結合，共同協(xié)作，實現(xiàn)1+1＞2的效益目標最大化[1]。供應鏈協(xié)同（Supply Chain Collaboration，SCC）是基于協(xié)同學和供應鏈管理理論，于20世紀90年代中期由學術界提出。兩大趨勢推動了協(xié)同理論的發(fā)展：一是從擁有權集的大企業(yè)走向獨立專精的彈性組織；二是在個別或局部交易的基礎上邁向全方位整合[2]。供應鏈協(xié)同融合了供應商管理庫存、協(xié)同式供應鏈庫存管理、連續(xù)補貨等一系列供應鏈管理理論，是市場競爭全球化下供應鏈各方實現(xiàn)互利共贏、供應鏈整體最優(yōu)、可持續(xù)發(fā)展的一種新型供應鏈管理模式。供應鏈管理大師Anderson和Lee曾明確提出協(xié)同供應鏈是新型先進供應鏈的特征[3]。

供應鏈協(xié)同的動因可概括為三個方面：一是對客戶需求作出快速響應的需要，依靠供應鏈局部提升產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和信息共享程度是有限的，通過供應鏈的整體協(xié)同才能縮短周期、全面提升柔性制造能力，進而不斷提高快速響應的反應速度；二是降低供應鏈成員間交易成本的需要，通過供應鏈協(xié)同機制促進成員的主動協(xié)同意愿和協(xié)同程度的提升，不斷降低供應鏈伙伴間的交易成本，增強供應鏈整體的比較成本優(yōu)勢；三是供應鏈成員企業(yè)分工合作，提高專業(yè)化程度的需求，通過供應鏈伙伴間的分工協(xié)作，節(jié)點企業(yè)可以將資金、人力和精力專注于優(yōu)勢業(yè)務上，創(chuàng)造更為專業(yè)化的產(chǎn)品和服務，同時又可以通過協(xié)同管理保證外協(xié)加工產(chǎn)品的質(zhì)量和交期。

供應鏈協(xié)同是供應鏈的高度整合，可以促進和提升供應鏈節(jié)點企業(yè)間的戰(zhàn)略伙伴關系，降低成本和庫存，縮短提前期，從而提高市場占有率和服務水平。Stadtler和Kilgera[4]按照供應鏈上的不同客體（對象、關系），將協(xié)同分為物料與服務的協(xié)同、關系的協(xié)同。雖然之后有學者在Anderson和Stadtler等人的基礎上，將供應鏈協(xié)同管理按照協(xié)同針對的主體、管理職能、關系、效用、能力等進行劃分，但供應鏈協(xié)同管理的核心問題仍是節(jié)點企業(yè)間協(xié)同問題，以期達到供應鏈伙伴之間的多贏[5]。Arshinder[6]等對供應鏈協(xié)同的不同研究觀點、機制進行了系統(tǒng)的綜述，總結了供應鏈協(xié)同現(xiàn)有研究的分類（圖1）。在激烈市場競爭中，通過供應鏈協(xié)同管理可以實現(xiàn)兩個或多個企業(yè)外部或內(nèi)部成員之間的優(yōu)勢互補，完成個體單獨無法達到的目標或任務[7]。

圖1 供應鏈協(xié)同研究分類概覽

2 供應鏈協(xié)同相關研究方法

供應鏈協(xié)同的研究方法主要有協(xié)同學、博弈論、數(shù)學建模和系統(tǒng)動力學[8]，此外契約協(xié)調(diào)也是供應鏈協(xié)同的有效方法[9]。其中協(xié)同學的應用多用于定性研究，定量和實證研究較少。而博弈論多用于解決供應鏈各伙伴之間的利益這一特定問題。數(shù)學建模方法以定量的方式構建模型，可解決現(xiàn)實問題，并提供直觀的數(shù)據(jù)參考，相關研究頗為豐富。系統(tǒng)動力學對于解決復雜動態(tài)的問題具有優(yōu)勢。契約協(xié)調(diào)也是一種十分有效的管理方法，這方面一直以來是研究熱點。以下重點闡述數(shù)學建模、系統(tǒng)動力學和契約協(xié)調(diào)三種研究方法與理論。

2.1 數(shù)學建模方法

數(shù)學建模方法最常見的是從成本效益角度出發(fā)，應用微積分和數(shù)學規(guī)劃構建模型，并可以看成為供應鏈的優(yōu)化決策問題。較為常用的數(shù)學方法還包括：模糊數(shù)學、人工神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法、模擬退火算法等。

數(shù)學規(guī)劃的一般形式可由下述表達式刻畫[10]。

目標的評價準則：

約束條件：

其中，xi為可控變量，yj為已知參數(shù)，ξk為隨機因素。

目標評價準則一般以最優(yōu)（最大化或最小化）、滿意、適中為標準，并可以設置單一或多個評價準則。約束條件可以空缺，也可以是多個。若式（2）為等式，則約束為平衡條件。當可控變量xi的取值連續(xù)時，稱之為連續(xù)模型；反之若取值離散，則稱之為離散模型。而當模型中存在隨機因素ξk，則可稱之為隨機模型，反之屬于確定性模型。隨機模型的評價準則一般以期望值函數(shù)表示，也可以用方差或某種概率分布表達。數(shù)學規(guī)劃求解時，一般要使用合適的求解軟件和若干搜索算法及一些相關假設以簡化模型。

Li和Dai[11]采用數(shù)據(jù)包絡法，結合變量的敏感性分析對供應鏈的協(xié)同績效進行評估，評價得到的最優(yōu)企業(yè)可供協(xié)同成員作為標桿企業(yè)參考。Tu和Yang[12]構建了單一供應商和多個零售商兩級供應鏈下的供應鏈庫存模型，并通過算例分析，定量研究供應鏈節(jié)點企業(yè)間庫存成本影響因素和協(xié)同管理模式。Papakiriakopoulos和Pramatari[13]通過案例和實證研究，分析由供應商和零售商構成的協(xié)同網(wǎng)絡下一種新型的零售訂貨模型和補貨業(yè)務流程，并設定指標評價了供應鏈的協(xié)同績效。謝天保等[14]構建了供應鏈物流協(xié)同模型，以此降低整個供應鏈網(wǎng)絡的物流總成本，并采用改進的病毒進化遺傳算法尋求模型的最優(yōu)解。Li等[15]針對供應鏈各方需求等信息不完全條件下協(xié)同生產(chǎn)和訂貨計劃問題，通過協(xié)商模式的協(xié)調(diào)機制進行買賣雙方的供銷計劃決策，期望以協(xié)調(diào)機制節(jié)約供應鏈成本，并通過算例分析得出，該協(xié)調(diào)機制的優(yōu)化效果良好，在實現(xiàn)供應鏈整體最優(yōu)的同時也實現(xiàn)了個體最優(yōu)。Zhang等[16]以需求和價格不確定為條件，通過建立一個包括供應商、制造商和零售商三方的多目標規(guī)劃模型，模擬協(xié)同生產(chǎn)計劃問題。黃焜和馬士華等[17]針對客戶訂單不確定條件下，制造商何時向供應商下達零部件采購訂單為最佳以及供應商的最優(yōu)生產(chǎn)決策這一問題，構建了數(shù)學模型，并通過算例分析證明該模型的協(xié)同優(yōu)化效果顯著。Lu和Jing[18]以上海通用汽車和廣汽本田與其經(jīng)銷商采用的協(xié)同預測和生產(chǎn)規(guī)劃問題為背景，將這一模式命名為“生產(chǎn)計劃延遲”，進而構建線性規(guī)劃模型，評估生產(chǎn)計劃延遲的期望成本以及需求預測對其績效的影響。

2.2 契約協(xié)調(diào)

除了通過構建成本效益協(xié)同分析模型外，契約協(xié)調(diào)也是平衡供應鏈各方的利益和決策機制，激勵相關節(jié)點企業(yè)，使整體目標趨于一致，實現(xiàn)供應鏈協(xié)同的有效方式之一。

供應鏈自身不能自發(fā)克服諸如雙重邊際和牛鞭效應[19]等問題，為了實現(xiàn)供應鏈協(xié)調(diào)，研究者提出并探索各種形式的供應鏈契約。楊德禮等[20]將供應鏈契約分為批發(fā)價格契約（whole sale price contrac）t、回購契約（buy back contrac）t、收入共享契約（revenue sharing contrac）t、數(shù)量彈性契約（quantity flexibility contrac）t等四種類型，其中批發(fā)價格契約與回購契約是最早研究的也是最為常見的契約類型，而收入共享契約與數(shù)量彈性契約則分別研究了供應鏈中的核心內(nèi)容：成員收益和產(chǎn)品數(shù)量。供應鏈契約還有一些其他類型，但基本上都是以上述四種契約模型衍化或混合而成。如曹軍武[21]認為，在外部需求隨機條件下，除了上述四種典型供應鏈契約類型外，還包括銷售回扣契約、數(shù)量折扣契約、期權數(shù)量柔性契約（預購契約）、數(shù)量承諾契約、供應商管理庫存契約等。而期權數(shù)量柔性契約實質(zhì)上是數(shù)量彈性契約的一種衍生。綜上，供應鏈契約研究一直是學術界非常熱門的研究領域，且多集中于價格、回購和銷售回扣契約研究。

2.3 系統(tǒng)動力學

系統(tǒng)動力學是系統(tǒng)科學理論與計算機仿真及系統(tǒng)分析實驗法的緊密結合，它利用系統(tǒng)思考的觀點界定系統(tǒng)的組織邊界、運作流程和信息傳遞路徑，通過因果反饋刻畫系統(tǒng)的復雜性及變量間關系，進而構建量化模型，并通過相關專業(yè)軟件模擬仿真不同政策或條件下系統(tǒng)的動態(tài)行為模式，最后通過改變模型結構，揭示系統(tǒng)動態(tài)行為的結構性原因，通過分析進一步設計出解決動態(tài)復雜問題和改善系統(tǒng)績效的高杠桿解決方案，即以最小的投入獲取最大的績效[22]。

系統(tǒng)動力學綜合了系統(tǒng)理論、信息反饋理論、決策理論、系統(tǒng)力學以及計算機仿真技術等，在諸多領域有著廣泛的應用。與其他方法相對比，系統(tǒng)動力學的特點和優(yōu)勢可概括為5點[23]：善于處理周期性問題，善于處理長期性問題，適用數(shù)據(jù)缺少條件下的研究，善于處理高階、非線性、時變問題，常被用于情景分析。

系統(tǒng)動力學在庫存管理和供應鏈協(xié)同的研究中發(fā)揮了很大的作用。Kamath和Roy[24]為了應對更短的產(chǎn)品生命周期條件下供應鏈如何進行能力擴充決策，建立由一個制造商與一個零售商構成的面向庫存兩級供應鏈系統(tǒng)動力學模型，并利用回路優(yōu)勢分析方法，找出決定能力增長動力學的一組優(yōu)勢回路。Goncalves等[25]以九階非線性微分方程描述推—拉生產(chǎn)系統(tǒng)的動力學模型，并以Intel公司為案例對象，研究了供應鏈不確定性與客戶響應之間的交互作用、制造商能力中的波動行為的誘因以及內(nèi)生客戶需求對企業(yè)制造和服務水平方面的影響。Kim和Springer[26]利用系統(tǒng)動力學模型框架，構建了描述供應鏈中任意一個單級相連的二維微分方程系統(tǒng)模型，模型將客戶需求設為內(nèi)生變量，憑借相空間解析分析，證明了即使需求不是周期或隨機的，系統(tǒng)還是會產(chǎn)生內(nèi)在的振蕩行為。Choi K等[27]基于汽車業(yè)的全球供應鏈分銷系統(tǒng)，分析延遲策略對生產(chǎn)和物流總成本效率的影響。Wang[28]采用系統(tǒng)動力學建立了面向供應鏈協(xié)同的自組織演化模型，該模型解釋了供應鏈協(xié)同的衍化過程和屬性，為供應鏈企業(yè)的發(fā)展提供了理論基礎。

系統(tǒng)動力學和其他供應鏈研究方法相比，存在優(yōu)勢的同時也必然有些局限性：系統(tǒng)動力學要求先前確定系統(tǒng)模型的準確結構，各變量間的準確反饋關系和相互作用的數(shù)學表達式；系統(tǒng)動力學建立的模型結構相對固定，不能解決供應鏈的形成和進化以及不同的供應鏈組合的區(qū)別問題；企業(yè)在實踐中運用某些系統(tǒng)動力學研究結論可能存在難點。

3 小結

現(xiàn)代企業(yè)的競爭基于的是供應鏈環(huán)境，而當前供應鏈的研究聚焦于供應鏈協(xié)同管理領域，通過供應鏈協(xié)同可以促進供應鏈伙伴間的緊密協(xié)作，為供應鏈的高效運作提供便利條件，實現(xiàn)供應鏈系統(tǒng)的整體最優(yōu)。綜合前人的研究成果，供應鏈協(xié)同的定量研究主要從用數(shù)學建模、契約協(xié)調(diào)、系統(tǒng)動力學等方面展開。其中數(shù)學建模方法以定量方式構建模型，相關研究頗為豐富；契約協(xié)調(diào)也是供應鏈協(xié)同的有效方法，實際應用頗為廣泛；而系統(tǒng)動力學則擅長處理復雜、時變、周期性的供應鏈協(xié)同問題。