供應系統可靠性與采購成本關系研究

2019-06-27 05:59:30肖凱川

物流技術 2019年6期

肖凱川

（武漢理工大學物流工程學院，湖北武漢 430063）

1 前言

隨著經濟全球化、信息技術和社會分工的快速發展，供應鏈已經逐漸演變成一個由供應商、制造商、分銷商、OEM 廠家、物流服務商等構成的復雜網絡系統[1]。企業供應鏈變得更加高效，同時供應鏈中斷的風險不斷增加。供應鏈中斷會給企業造成巨大的經濟損失以及對企業形象造成負面影響。企業在進行供應源決策時將供應安全與可靠性列為首要因素進行考慮。

供應安全可以理解為企業的采購供應鏈能夠在預期的時間與成本要求內滿足采購企業對物料數量需求與質量需求的能力。供應安全是供應系統的目標要求，供應系統可靠性則是整個供應系統安全性的衡量值。與以成本為導向的供應商管理方式相比，以系統可靠性為首要因素必然會增大企業采購成本的支出，因此現有多數研究中，將系統可靠性與采購成本當作效益背反的兩類因素進行處理，尋求系統可靠性與采購成本的平衡點。

現有研究中，陳可嘉[2]分析了供應商管理成本以及缺貨成本與供應商數量的關系，通過供應商數量冗余的方式達到提高系統可靠性的目的；Merzifonluoglu Y[3]分析直接購買成本與供應商服務質量之間的關系，通過選擇高質量供應商與供應商數量冗余的方式保障供應系統可靠性。胡思濤[4]通過GO法將系統可靠性表示為網絡內部潛在風險事件的最終表現，需要投入成本對風險事件進行控制；Talluri S[5]構建了基于成本與可靠性考慮的采購決策模型，得出適當的成本投入可以有效的提升供應系統安全性。

2 供應系統可靠性上下游影響因素

當企業供應系統有足夠的能力滿足系統需求時，系統可靠，反之則系統不可靠。在實際生產經營活動中，供應系統受不確定因素影響，系統能力與系統需求并不是一成不變的。根據不確定因素的來源以及影響方式不同，可以分為供應鏈下游的需求市場不確定因素與供應鏈上游的供應市場不確定因素兩類。

2.1 需求市場因素

需求市場因素對供應源可靠性的影響主要表現為需求的波動性，企業對訂單的需求會由于自身生產計劃的變動、市場價格的波動以及上游企業需求波動等原因修改提前期或者采購數量。為了方便研究，將訂單產品的生產周期設為不變，提前期的改變可以理解為供應商在單位時間內需要向制造商提供更多或者更少的產品數量。

假設企業對自身需求預測量為恒定值d。不考慮供應端不確定因素下，供應系統能力Qs不變。實際生產中需求市場波動量為x，且假設需求量x服從某種連續分布，市場實際需求量圍繞預測需求量d上下波動。

當需求低于預期時，會造成企業供應系統能力的閑置，造成相應的成本浪費；當需求高于預期時，企業需要追加訂單的同時還要付出額外的補貨成本，當需求超出整個供應系統的有效能力時，企業會發生延遲供貨的現象甚至是產生供應中斷。如圖1所示，在僅考慮市場需求因素下，預選供應源的可靠性為較大的需求波動會給供應可靠性帶來挑戰，不科學的供應網絡設計容易造成企業補貨成本居高不下，延遲交貨乃至供應中斷的事件頻繁發生。

圖1 市場需求波動下供應系統狀態圖

2.2 供應市場因素

供應市場因素對供應源可靠性的影響主要表現為供應系統的供應能力波動。根據影響因素發生的主體不同可分為供應商中斷與細分供應市場全局失效兩類。假設制造商細分供應市場i有n個，每個細分供應市場i中有m個供應商，Sij表示細分供應市場i內第j個供應商。

供應商中斷是指供應商因為自身運營事故、財務危機、意外災害或者機會主義行為等意外事件無法在規定的時間內去滿足或者只能部分滿足與制造商協議的數量[6]。研究只考慮供應商全部生產能力中斷。供應商在各類可能突發事件的環境中依然能夠按要求完成制造商訂單生產任務的能力稱之為供應商穩定性。穩定性是對供應商質量高低的評判值，用表示?？梢酝ㄟ^供應商歷史表現來估計供應商穩定性，供應商穩定性可表示為：，則供應商發生完全中斷風險的概率為

供應市場的細分通常是按照地理位置、技術和供應渠道來進行的。如果細分供應市場是由地理位置的不同而形成的（如位于不同國家的市場），細分供應市場i中差旅、談判、公關、額外關稅等額外費用支出的總和為供應市場管理成本。細分供應市場的穩定性受市場所在區域的自然環境、政治經濟穩定性、戰爭與罷工風險以及與區域間關系友好程度等大環境因素所影響。通過對細分供應市場所處大環境下的風險評估，得出細分供應市場的穩定性為，細分供應市場全局失效概率為

圖2 供應市場中斷下供應系統狀態圖

如圖2所示，在僅考慮供應市場因素下，預選供應源的可靠性為主要供應商的失效對供應系統的破壞性要大于次要供應商失效，且恢復期更長。當細分供應市場中斷時，對供應系統影響非常劇烈，如果沒有替代的細分供應市場，制造商長時間處于供應中斷狀態，對制造商的影響是災難性的。

當供應市場與需求市場同時處于波動狀態時，如圖3所示，預選供應源的可靠性為。易知，供應市場與需求市場因素同時影響下的中斷概率高于在單一市場影響因素下中斷概率之和，所以應該同時考慮兩類市場因素。

圖3 供應市場與需求市場不確定下供應系統狀態圖

3 采購成本

企業采購成本的支出不僅是為了獲取生產資料使用價值本身，還包括保障生產資料能夠及時有效地運用到生產過程中的服務價值。所以除了購買原材料價值以外的采購成本支出不應當視為浪費，所有采購成本支出應被視為一種收益行為，采購成本支出是為了獲得更好的服務價值，服務價值的體現就是供應系統的安全與可靠性。

3.1 供應商能力分類

供應商生產能力根據供應商自身生產實際與制造商需要可分為五類。

分配訂單量xij：制造商在進行供應源決策時出于生產成本與供應安全以及可靠性等要求，會對預測訂單量在預選供應商之間進行訂單預分配。分配的訂單量應在最小訂貨數量與最大生產容量之間，即

協議彈性量Kij：制造商在進行訂單預測以及預分配時一般為固定值，在實際供應系統運行時受需求市場波動影響，通常制造商在一個制造周期前向供應商提供一個產品訂貨量，供應商以高于這個訂貨量的一定比例組織生產，制造商可以根據實際市場需求情況重新調整其訂貨量[7]。高于這個訂貨量的一定比例可以定義為協議彈性量。制造商可以通過支付一定的成本給供應商獲取協議彈性量。將此部分成本命名為彈性成本，很顯然，制造商所支出的彈性成本取決于協議的彈性數量，即。協議彈性量不應超過供應商本身生產容量限制，即

機會獲得量Oij：當協議彈性量小于供應商最大生產能力時，供應商剩余生產能力為當制造商對供應商有彈性量以外的訂單需求時，制造商有機會獲得供應商剩余生產能力。影響獲得剩余產能可能性的臨時因素受供求雙方合作關系影響，概率可表達為。制造商對供應商剩余產能的機會獲得量表示為

供應商供應能力Qij：供應商供應能力是指在制造商分割訂單與確立數量彈性契約條件下，供應商所能夠為制造商供應的產品數量，供應商供應能力Qij=Kij+Oij。

3.2 供應商質量與供應商安全成本

供應商質量高低可以用供應商穩定性wij進行表示。穩定性越高，供應商為預防各種突發事件所投入的資源也就越大，例如對設施設備升級換代、對產能進行冗余提升、采取更加嚴格的管理與組織標準等，這些資源的投入會產生與穩定性水平一般的供應商相比更高的成本支出[8]。現實中制造商在向高穩定性供應商進行原材料采購時，往往需要支付相比一般穩定性水平的供應商更高的采購價格。

假設所有供應商在同一穩定性水平下產品報價一致，制造商需要為較高質量供應商支付額外的供應商安全成本制造商向供應商支付的原材料購買成本為直接采購成本，廣義上除直接采購成本以外，所有與供應商直接相關的采購成本稱為該供應商的間接采購成本，包括彈性成本、關系投入成本等。有資料顯示，在與供應商有關的成本支出中，間接采購成本所占的比例能夠達到90%以上[9]。

3.3 供應商合作關系與供應商合作成本

在進行供應源決策時，制造商與供應商之間可根據利益著重點不同建立合適的企業關系，合作關系提升的同時會帶來競爭關系的下降[10]。供求雙方在提升合作關系等級時，需要為合作付出成本為供求雙方的合作等級。較高的合作關系表現為制造商有較高的機會以較低的價格從供應商處獲得合同外的臨時補貨數量。

3.4 供應商數量與供應商管理成本

將供應商間接采購成本中的彈性成本、關系投入成本之外的差旅費用、采購人員支出、訂單固定費用、信息管理系統費用等雜費支出統稱為供應商管理費用Cg。制造商總的供應商管理費用僅與供應系統內供應商的數量有關，（m為系統內供應商數量，g為常數）。

4 供應系統可靠性實現

上游需求市場波動會對制造商需求量產生影響，訂單總量處于變化狀態，企業為平衡市場需求波動所帶來的影響，需要增強自身系統的彈性能力。供應商對制造商提供的除分配期望訂單量以外的供貨能力稱為供應商的彈性。制造商獲取彈性能力的方式有兩種，一種是事前從供應商處購買彈性量，另一種是當制造商供應能力短缺時，從現有供應商中進行補貨。補貨成功是一種概率行為，所以能夠從供應商處獲得補貨的期望數量稱為機會量。機會量是一種事后的彈性獲取，一般來說，制造商與供應商間合作越深，供應商所能夠提供的機會量越多。對制造商而言，這部分彈性能力的獲取是平時生產運營時與供應商投入合作關系的維護成本。供應商機會量與彈性量之和稱之為供應商的彈性，系統內所有供應商彈性能力之和為整個供應系統的彈性。具體影響作用如圖4所示。

圖4 需求波動對供應系統的逆向影響

供應系統中供應商以及供應商所處的市場環境有著失效風險。服務質量越高的供應商因自身原因導致中斷發生的可能性就越小，高質量供應商制造商需要付出更高的購買價格即安全成本；增加供應商數量可以有效規避供應商中斷風險，供應商中斷事件為小概率事件，引入多個供應商可在其中某些供應商中斷時從其他供應商處獲得供應能力，但制造商引入多個供應商需要付出更多的供應商管理成本；選擇不同細分供應市場分散自己供應商所在地理區域可以減輕供應市場失效帶來的影響，同樣制造商需要付出更多對細分供應市場的管理成本。供應系統規避中斷事件以及減少中斷發生的能力稱為供應系統的穩定性，具體作用影響如圖5所示。