鄭捷揚(yáng)

[摘 要]在汽車(chē)制造業(yè)供應(yīng)鏈上主要物流節(jié)點(diǎn)有原材料供應(yīng)商、零部件制造商中間倉(cāng)庫(kù)和汽車(chē)制造商。其中汽車(chē)制造商是整條供應(yīng)鏈的主導(dǎo)企業(yè)，它是信息的控制中心，是供應(yīng)鏈的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，為零部件供應(yīng)商提供信息服務(wù)，與供應(yīng)商信息共享、相互支持，使鏈上各方共生共贏。而汽車(chē)零部件生產(chǎn)企業(yè)是供應(yīng)鏈的重要組成部分，零部件企業(yè)創(chuàng)造整個(gè)供應(yīng)鏈中70%價(jià)值，因此它的運(yùn)行績(jī)效決定了供應(yīng)鏈的整體績(jī)效。汽車(chē)零部件供應(yīng)鏈庫(kù)存管理有利于汽車(chē)制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)，增強(qiáng)供應(yīng)鏈競(jìng)爭(zhēng)能力。本文是在需求不確定的情形下對(duì)通過(guò)建立解析模型量化分析在庫(kù)存信息不準(zhǔn)確的多級(jí)、分散供應(yīng)鏈中的牛鞭效應(yīng)，揭示牛鞭效應(yīng)在高階段供應(yīng)鏈中的放大情況，以及庫(kù)存準(zhǔn)確性對(duì)牛鞭效應(yīng)的影響，最后通過(guò)求解模型確定多級(jí)庫(kù)存的最佳安全庫(kù)存和最佳訂貨批量。

[關(guān)鍵詞]供應(yīng)鏈管理；精益生產(chǎn)；需求預(yù)測(cè)；仿真；優(yōu)化

[中圖分類(lèi)號(hào)]F252 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1005-6432（2014）2-0105-02

1 引 言

我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，但各種市場(chǎng)體系卻并未健全，如供應(yīng)鏈管理體系顯得很單薄。因此，供應(yīng)鏈管理在我國(guó)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展過(guò)程中具有舉足輕重的作用。汽車(chē)制造業(yè)的特點(diǎn)是精益化、準(zhǔn)時(shí)化，所以對(duì)于物料供應(yīng)和配送要求十分嚴(yán)格。因此制造商和原材料供應(yīng)商都十分關(guān)注物料的供應(yīng)，對(duì)采購(gòu)、銷(xiāo)售信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控以實(shí)現(xiàn)物料供應(yīng)的及時(shí)預(yù)警，指導(dǎo)進(jìn)行精益化配送和生產(chǎn)。傳統(tǒng)庫(kù)存管理使用的主要技術(shù)有MRP/MRPII、經(jīng)濟(jì)批量訂貨法、需求預(yù)測(cè)、訂貨點(diǎn)等。一方面在當(dāng)今市場(chǎng)多變，客戶(hù)需求不確定的環(huán)境下，汽車(chē)零部件的供應(yīng)商上下游企業(yè)形成緊密的合作，從傳統(tǒng)利益博弈轉(zhuǎn)變到以信任為基礎(chǔ)的風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)、信息共享的利益集團(tuán)實(shí)現(xiàn)降低供應(yīng)成本，達(dá)到共贏。另一方面由于汽車(chē)零部件在制造商的整條供應(yīng)鏈上舉足輕重的地位，它的高效運(yùn)行，可以大幅度縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提高對(duì)市場(chǎng)的反應(yīng)速度和柔性、降低物流成本、提高供應(yīng)鏈的敏捷度。相比之下，國(guó)內(nèi)對(duì)于多級(jí)庫(kù)存的研究起步較晚，早前的研究都著眼于兩級(jí)庫(kù)存的管理。多級(jí)庫(kù)存理論中最早體分別現(xiàn)在的方法Clark-Scarf方法和Sherbrooke的METRIC模型。Clark和Scarf（1960）提出了“級(jí)庫(kù)存”的概念，并且證明存在以級(jí)庫(kù)存概念為基礎(chǔ)，每期都呈現(xiàn)周期性訂購(gòu)的（s，S）形式的最優(yōu)策略。牛海軍、孫樹(shù)棟提出了在隨機(jī)需求條件下多階段生產(chǎn)/庫(kù)存系統(tǒng)（R，Q）策略的整體庫(kù)存優(yōu)化方法。馬士華、林勇（2002）研究了在提前期隨機(jī)情況下的庫(kù)存控制模型并且分別討論了（Q，r）策略下，隨機(jī)需求和確定需求兩種不同情況下的庫(kù)存模型。這不但對(duì)庫(kù)存控制和提前期的確定提供了很大的幫助而且在一定程度上有效控制了供應(yīng)鏈的需求放大現(xiàn)象即為牛鞭效應(yīng)。

本文則通過(guò)分析汽車(chē)制造業(yè)在不確定需求的前提下，多級(jí)庫(kù)存表現(xiàn)形式，并結(jié)合固定的訂貨策略，對(duì)隨機(jī)需求下的供應(yīng)鏈庫(kù)存進(jìn)行建模。并重點(diǎn)從成本優(yōu)化的角度來(lái)建立多級(jí)庫(kù)存優(yōu)化控制數(shù)學(xué)模型，對(duì)整個(gè)多級(jí)供應(yīng)鏈庫(kù)存控制成本進(jìn)行優(yōu)化，來(lái)解決此制造業(yè)因需求變異放大效應(yīng)所產(chǎn)生的供應(yīng)鏈整體庫(kù)存量過(guò)大，資金負(fù)擔(dān)沉重的問(wèn)題。

2 需求不確定性的原因及表現(xiàn)

需求不確定并不是獨(dú)立的，它很大程度上受制于供應(yīng)鏈的需求狀況。庫(kù)存研究離不開(kāi)對(duì)供應(yīng)鏈不確定性的研究，它很大程度上影響了整條供應(yīng)鏈的績(jī)效。正是因?yàn)楣?yīng)鏈的不確定性普遍存在于整個(gè)市場(chǎng)才無(wú)法通過(guò)人為因素去消除它，因此必須從整體的層面而非單個(gè)企業(yè)本身去看待需求不確定性的問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，供應(yīng)鏈需求不確定是指需求放大的現(xiàn)象即“牛鞭效應(yīng)”。牛鞭效應(yīng)是供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)中最為重要的性能指標(biāo)和績(jī)效指標(biāo)。由于在供應(yīng)鏈系統(tǒng)中以訂單形式信息流從最終客戶(hù)端向原始供應(yīng)商端傳遞的過(guò)程中，由于無(wú)法有效地實(shí)現(xiàn)信息的共享，使得信息扭曲而逐級(jí)放大，導(dǎo)致了需求信息出現(xiàn)越來(lái)越大的波動(dòng)。牛鞭效應(yīng)的存在使得需求預(yù)測(cè)難度更大，隨之帶來(lái)的庫(kù)存策略的制定，訂貨策略的制定都受到影響。因此，如何做到有效控制供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)的隨機(jī)需求和庫(kù)存對(duì)整條供應(yīng)鏈的運(yùn)營(yíng)效率極為重要。本文著重從汽車(chē)零部件供應(yīng)鏈出發(fā)，從兩個(gè)方面去分析其需求不確定性的。其一，從宏觀層面上說(shuō)，居民的收入、消費(fèi)信貸水平和國(guó)際原油價(jià)格的波動(dòng)等因素導(dǎo)致了國(guó)內(nèi)汽車(chē)需求的波動(dòng)，從而影響到整個(gè)汽車(chē)制造業(yè)零部件供應(yīng)鏈的需求。其二，在微觀方面，供應(yīng)鏈本身的信息傳遞的誤差導(dǎo)致了上游到下游的需求信息放大現(xiàn)象。由于汽車(chē)屬于制造行業(yè)中最頂端、最復(fù)雜的產(chǎn)品，其最終成品有幾萬(wàn)個(gè)零件構(gòu)成，供應(yīng)商也有數(shù)千家，因此信息扭曲和制造過(guò)程中的不確定因素會(huì)導(dǎo)致整個(gè)供應(yīng)鏈造成巨大的損失，各個(gè)零部件的庫(kù)存管理會(huì)影響到整個(gè)制造業(yè)。考慮到如上的風(fēng)險(xiǎn)，我們很有必要針對(duì)當(dāng)今的不確定需求下的庫(kù)存控制進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到整條供應(yīng)鏈的有效運(yùn)營(yíng)。

3 隨機(jī)需求下多級(jí)庫(kù)存優(yōu)化控制

3.1 隨機(jī)需求庫(kù)存模型特點(diǎn)

隨機(jī)需求庫(kù)存模型有以下三個(gè)特點(diǎn)：首先，顧名思義隨機(jī)庫(kù)存的需求是不確定的，它的規(guī)律只能由歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)獲得。其次，從訂單發(fā)出到到貨的這段提前期也是隨機(jī)變量。再者，受限于管理水平，企業(yè)的庫(kù)存量信息并不是可以隨時(shí)獲取的。

3.2 多級(jí)庫(kù)存控制訂貨策略

（1）點(diǎn)訂貨策略。在多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)中，最常用的是（Q，r）策略和S策略。（Q，r）是庫(kù)存管理中的重要控制模型。其中控制變量Q和r分別表示訂貨量和再訂貨點(diǎn)，它們都取決于需求過(guò)程和提前期。提前期是指從發(fā)出訂單到收到訂貨之間的時(shí)間間隔。但是目前絕大多數(shù)文獻(xiàn)在庫(kù)存模型研究中都把提前期作為一個(gè)常量，主要考慮不同的隨機(jī)需求過(guò)程。然而現(xiàn)實(shí)狀況并不允許我們將訂貨提前期視為常量。在汽車(chē)的零部件供應(yīng)鏈中，一個(gè)整車(chē)制造商擁有成百上千家的零部件供應(yīng)商，各個(gè)供應(yīng)商的生產(chǎn)能力，生產(chǎn)周期的波動(dòng)的可能性都很大，尤其在目前的市場(chǎng)環(huán)境下。然而在多級(jí)庫(kù)存的供應(yīng)鏈問(wèn)題中，這個(gè)訂貨提前期的變化受制于供應(yīng)鏈各級(jí)庫(kù)存相互協(xié)調(diào)。供應(yīng)鏈上的各個(gè)企業(yè)需要隨時(shí)隨刻的掌握其庫(kù)存狀況，當(dāng)庫(kù)存水平低于再訂貨點(diǎn)r 是就發(fā)出一次訂貨批量為Q的訂貨。再訂貨點(diǎn)r一般等于提前期需求加上安全庫(kù)存ss。其中，在隨機(jī)提前期和隨機(jī)需求下，再訂貨點(diǎn)等于安全庫(kù)存與提前期需求均值之和。

（2）級(jí)訂貨點(diǎn)策略。上面的點(diǎn)訂貨策略適合于單級(jí)庫(kù)存管理，并不考慮各節(jié)點(diǎn)結(jié)合的庫(kù)存狀況，因此無(wú)法對(duì)整條供應(yīng)鏈的庫(kù)存水平進(jìn)行優(yōu)化。因此從供應(yīng)鏈系統(tǒng)層面上去考慮庫(kù)存管理，企業(yè)更應(yīng)該采用級(jí)庫(kù)存訂貨策略代替點(diǎn)庫(kù)存訂貨策略。如果企業(yè)采用多級(jí)庫(kù)存管理的策略，供應(yīng)鏈上每個(gè)庫(kù)存點(diǎn)不但能夠獲取本庫(kù)存點(diǎn)的庫(kù)存數(shù)據(jù)，而是可以了解供應(yīng)鏈整體環(huán)境下的某一級(jí)庫(kù)存狀態(tài)。這樣可以掌握對(duì)本級(jí)庫(kù)存點(diǎn)和下游需求方數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了各級(jí)點(diǎn)的信息交流與共享，最大程度上避免了信息扭曲現(xiàn)象。

3.3 多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)物流成本控制策略

庫(kù)存控制的最終目的就是為了優(yōu)化成本，使企業(yè)獲得最大的效益。良好的庫(kù)存控制對(duì)于整個(gè)供應(yīng)鏈的優(yōu)化至關(guān)重要。在此我們把多級(jí)庫(kù)存的優(yōu)化分為兩種，一種是成本導(dǎo)向型庫(kù)存控制，另一種是時(shí)間導(dǎo)向型庫(kù)存控制。在此本文實(shí)施多級(jí)庫(kù)存優(yōu)化重點(diǎn)是明確控制目標(biāo)，將供應(yīng)鏈庫(kù)存成本控制到最小。我們知道供應(yīng)鏈的成本結(jié)構(gòu)包括維持存儲(chǔ)成本Ck（如果vi表示i級(jí)庫(kù)存量，則整個(gè)供應(yīng)鏈的庫(kù)存維持費(fèi)用為：， 訂貨成本Ci，缺貨損失成本Cs，運(yùn)輸成本Ct總的庫(kù)存成本為：C=Ck+Ci+Cs+Ct。所以，我們的目標(biāo)就是從整體的角度講C控制到最小。

3.4 需求隨機(jī)下的安全庫(kù)存

我們知道客戶(hù)需求不確定、生產(chǎn)過(guò)程不穩(wěn)定、配送周期多變、服務(wù)水平高低等是影響安全庫(kù)存的重要因素。因此對(duì)于汽車(chē)零部件的安全庫(kù)存的有效控制對(duì)于整車(chē)生產(chǎn)的影響很大。由于行業(yè)的特殊性，汽車(chē)的零部件繁多，因此任何一個(gè)零部件的缺失都會(huì)導(dǎo)致整條生產(chǎn)線(xiàn)作業(yè)的中斷給制造商帶來(lái)巨大的損失。在隨機(jī)需求下的安全庫(kù)存管理的重要性可想而知。我們需要通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析和對(duì)比從而得出方向汽車(chē)零部件的訂單規(guī)律，確定各個(gè)級(jí)點(diǎn)的最佳安全庫(kù)存量。

3.5 模型建立及優(yōu)化

（1）以上我們介紹了汽車(chē)多級(jí)庫(kù)存管理的策略和隨即需求下的安全庫(kù)存。下面本文希望從成本的角度去分析如何讓整個(gè)供應(yīng)鏈的多級(jí)庫(kù)的成本達(dá)到最優(yōu)。因此本文將從成本分析和服務(wù)水平分析出發(fā)，通過(guò)模型假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證。由上面的分析容易知道多級(jí)庫(kù)存的總成本由以下三個(gè)部分組成：一個(gè)是制造商的庫(kù)存成本，一個(gè)是分銷(xiāo)商的庫(kù)存成本，還有一個(gè)是零售商的庫(kù)存成本。其中假設(shè)制造商的庫(kù)存成本為Cm，分銷(xiāo)商的庫(kù)存成本為Cd，零售商的庫(kù)存成本為Cr。多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)的總成本為：C=Cm+Cd+Cr所以我們以供應(yīng)鏈多級(jí)庫(kù)存成本最低為出發(fā)點(diǎn)，建立模型。Q和r 分別表示各級(jí)庫(kù)存的訂貨批量和再訂貨點(diǎn)，約束條件為各級(jí)庫(kù)存模型的訂貨批量 Q 和再訂貨點(diǎn) r 的取值范圍，模型如下：

minC=Cm+Cd+Cr

s.t.1

1

1

1

1

1

（2）服務(wù)水平大體上分為三類(lèi)。第一產(chǎn)品供給率；第二訂單完成率；第三周期服務(wù)水平（CSL），它等于提前期需求小于再訂貨點(diǎn)的概率，即：CSL=P（提前期需求量≤再訂貨點(diǎn)。上述三級(jí)庫(kù)存模型的優(yōu)化基本方式是：即建立一個(gè)迭代循環(huán)，使Qi和Ri，Qj和Rj以及Qh和 Rh分別在區(qū)間[1，Di]，[1，Dj]，[1，Dh]遞歸搜索，總可以找到使系統(tǒng)成本最小的最佳訂貨批量Q^*和最優(yōu)再訂貨點(diǎn)r^*。然后在把得到的Q^*和r^*代入可以得到供應(yīng)鏈多級(jí)庫(kù)存的最優(yōu)成本。最后利用公式r=u+ss，求出三級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)安全庫(kù)存。

4 結(jié) 論

本文從汽車(chē)制造業(yè)的供應(yīng)鏈庫(kù)存出發(fā)首先分析了多級(jí)庫(kù)存需求的不確定性因素，進(jìn)而對(duì)供應(yīng)鏈的不確定因素進(jìn)行了分析，然后概括了相應(yīng)的庫(kù)存控策略，總結(jié)了多級(jí)庫(kù)存的影響因素、控制模型以及相應(yīng)的控制優(yōu)化策略。接著分析隨機(jī)需求庫(kù)存模型的特點(diǎn)，多級(jí)庫(kù)存隨機(jī)需求的表現(xiàn)形式以及隨機(jī)提前期的控制方法，最后通過(guò)數(shù)學(xué)模型以及企業(yè)調(diào)研的數(shù)據(jù)支撐，以多級(jí)庫(kù)存整體成本最優(yōu)為目標(biāo)，以服務(wù)水平為約束，建立了隨機(jī)需求隨機(jī)提前期的多周期庫(kù)存控制模型，并且得出優(yōu)化策略。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的庫(kù)存管理側(cè)重于對(duì)單一節(jié)點(diǎn)企業(yè)庫(kù)存成本的優(yōu)化，從存儲(chǔ)成本和訂貨成本的角度出發(fā)確定經(jīng)濟(jì)訂貨量和訂貨點(diǎn)，這種分散決策方式下的庫(kù)存控制策略難免會(huì)產(chǎn)生需求扭曲變異擴(kuò)大的現(xiàn)象。本文暫時(shí)模糊了時(shí)間參數(shù)，沒(méi)有考慮流程的優(yōu)化和缺貨等待時(shí)間的優(yōu)化問(wèn)題，隨著敏捷供應(yīng)鏈和基于時(shí)間競(jìng)爭(zhēng)的管理理念的發(fā)展，以后的研究可以進(jìn)一步深化基于時(shí)間優(yōu)化方面的研究。另外本文除了對(duì)最優(yōu)的庫(kù)存量，最優(yōu)再訂貨點(diǎn)和安全庫(kù)存量進(jìn)行分析外，也對(duì)目前汽車(chē)制造業(yè)的供應(yīng)鏈庫(kù)存管理提出如下意見(jiàn)：一是宏觀層面上應(yīng)加強(qiáng)汽車(chē)零部件供應(yīng)鏈協(xié)同管理；二是企業(yè)層面上零部件供應(yīng)商應(yīng)該加強(qiáng)各環(huán)節(jié)協(xié)同供應(yīng)鏈管理；三是零部件供應(yīng)商和汽車(chē)制造商之間建立一種新的交易模式——汽車(chē)零部件集成供應(yīng)即零部件供應(yīng)商和汽車(chē)制造商在一定時(shí)期內(nèi)建立信息共享、風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)和共贏的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，從而降低供應(yīng)鏈總成本、降低庫(kù)存，實(shí)現(xiàn)信息共享。

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[作者簡(jiǎn)介]鄭捷楊（1991—），男，北京交通大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院物流管理專(zhuān)業(yè)。