港口供應鏈優(yōu)化整合研究

王 圣,任肖嫦

(1.山東社會科學院海洋經濟研究所 青島 266071;2.青島農業(yè)大學經濟管理學院 青島 266107)

港口供應鏈優(yōu)化整合研究

王 圣1,任肖嫦2

(1.山東社會科學院海洋經濟研究所 青島 266071;2.青島農業(yè)大學經濟管理學院 青島 266107)

在當前的經濟環(huán)境下,市場競爭已經不單是企業(yè)經營能力的競爭,更是經營模式的競爭。通過將優(yōu)勢資源進行整合,供應鏈競爭模式將是企業(yè)未來發(fā)展的必由之路。借助供應鏈業(yè)務中的核心競爭力,核心企業(yè)可以通過資源調配、金融等各種手段對供應鏈中各企業(yè)的資源進行優(yōu)化整合,隨著競爭的加劇,優(yōu)質的物流企業(yè)必將成為各供應鏈爭奪的對象。文章通過分析港口供應鏈的各研究進路,建立港口供應鏈構建的優(yōu)化模型,并通過PSO算法對山東省港口的供應鏈的優(yōu)化進行模擬,以提高供應鏈的運營效率。

港口供應鏈;優(yōu)化整合;群體智能方法(PSO)

1 文獻綜述

隨著港口作為物流中心的觀點逐漸被接受,港口的內涵也開始逐漸從物流與供應鏈管理的角度來定義。物流與供應鏈管理的本質在于,在一個由眾多企業(yè)構成的網絡中,將不同的業(yè)務和功能進行交互并加以整合,以降低成本和提升客戶滿意度[1]。因此,現(xiàn)代港口的角色就應該從為船舶和貨物提供傳統(tǒng)服務,擴展到成為提供物流增值服務的優(yōu)質地點,以及各供應鏈交匯和互動的最佳節(jié)點[2]。從目前的行業(yè)趨勢來看,港口的競爭已經從傳統(tǒng)的腹地貨源的競爭,轉向以現(xiàn)代物流為特征、以吸引船公司和發(fā)展多式聯(lián)運為重點、以信息服務和全程服務為主要手段的綜合競爭。隨著港口供應鏈和物流鏈業(yè)務的快速發(fā)展,對港口認識已經不能停留在企業(yè)的層面,必須將港口看成是價值鏈的一部分。港口將價值傳遞給發(fā)貨人和第三方服務提供商,客戶劃分和目標市場的確定也是基于明確的價值定位,港口為它自身和所在的供應鏈創(chuàng)造價值,港口和港務局的作用以及今后港口在新的市場環(huán)境中的自身定位都應該將港口作為價值驅動鏈中的成分[3]?？梢钥闯?關于港口的定位以及港口效率評價都應該從供應鏈這一更廣的視角來考慮,但這同時也意味著港口的內涵將在多個層面進行建設性的拓展,包括多部門的整合、功能模塊化的建設以及業(yè)務銜接尺度。這無疑使得港口供應鏈的對標和評價變得非常困難,盡管有相當數量的評價指標,但問題在于沒有一個整合的指標可以對港口多種功能進行評價,在對不同的港口供應鏈進行評價時更是如此[4]。有學者從信息技術的采用、與航運業(yè)的關系、增值服務、與內陸運輸方式的相互銜接、與內陸承運人的關系、渠道一體化的實踐與績效6個方面來建立指標體系以評價物流與供應鏈管理中港口一體化程度[5]。另外一條研究進路則放棄了定量分析的方法,轉而采用行動研究(action research)的方法來改進港口供應鏈的運行效率。應該注意的是,港口是復雜和動態(tài)的實體,相互之間區(qū)別較大,其活動通常由不同的參與者和組織來執(zhí)行。這導致港口系統(tǒng)具有不同的運作、組織和戰(zhàn)略上的方法[6]。正是由于操作程序、組織結構、企業(yè)文化甚至戰(zhàn)略目標上的差異,造成了供應鏈的不穩(wěn)定性,并由此導致供應鏈系統(tǒng)的結構性風險。

為了加強在物流系統(tǒng)中的平臺作用,港口必須從多個角度協(xié)同運作,將上下游企業(yè)如船公司、分銷商、供應商等作為其戰(zhàn)略伙伴,充分考慮并整合他們的要求,而不能將其作為獨立個體來對待。對港口服務的要求也相應的提升:能夠順利地完成水路運輸系統(tǒng)的轉換,與腹地的緊密聯(lián)系以及對信息流的系統(tǒng)處理已成為港口競爭的決定性因素[7]。相應的港口的競爭優(yōu)勢已經不僅僅體現(xiàn)在他的內部能力,如貨物處理的效率和腹地聯(lián)系等;同時也體現(xiàn)在與供應鏈中各重要節(jié)點的聯(lián)系程度上?？梢哉f,港口的競爭能力已經越來越依賴于其余外部協(xié)調能力以及對供應鏈的控制能力。因此,我們可以將港口看作為最終客戶創(chuàng)造價值的各物流服務提供商的匯聚點,他在客戶需求的基礎上,將各物流企業(yè)的服務進行打包,這是其他物流企業(yè)所不能做到的。

隨著全球經濟一體化進程的加快,港口企業(yè)的作用必將會越來越突出。加強港口供應鏈的研究,將供應鏈理論運用于港口服務,把供應鏈管理運用于港口的管理,已成為港口企業(yè)在知識經濟和全球化背景下獲取國際競爭力優(yōu)勢的戰(zhàn)略武器。今后港口供應鏈研究方向與重點有以下3個方面[8]:① 加強港口供應鏈管理理論研究。雖然在供應鏈管理理論研究方面已經取得比較多的研究成果,但研究方向主要集中在制造型企業(yè)產品供應鏈上,而服務供應鏈與產品供應鏈有許多不同之處,其運用的理論基礎也有所不同。② 加強港口供應鏈的協(xié)調研究。協(xié)調是供應鏈管理的主要內容,與一般供應鏈相比,港口供應鏈沒有生產環(huán)節(jié),因此,供應鏈協(xié)調無論是協(xié)調內容還是方法,與一般的供應鏈協(xié)調也應該是不一樣的。③ 加強定量研究,通過數學模型定量研究港口供應鏈協(xié)調中的利益分配、績效評價等問題。

供應鏈的優(yōu)化整合是整合供應鏈資源的有效手段,這對于供應鏈的建構以及設計均具有實踐意義。目前關于供應鏈的優(yōu)化整合研究主要集中于制造業(yè)領域,如生產系統(tǒng)與物流系統(tǒng)的整合管理,多層面的供應鏈優(yōu)化協(xié)作,制造業(yè)供應鏈的優(yōu)化整合問題等等。然而,服務供應鏈的整合的研究中卻較少涉及優(yōu)化整合,而主要是集中于供應鏈服務的協(xié)作以及服務能力的分配領域[9]。在戰(zhàn)略層面上,港口供應鏈的優(yōu)化目標就是要通過最小化合作企業(yè)所提供的物流服務成本的方式減少供應鏈的總體運作成本。在操作層面,優(yōu)化的目標是最大化合作企業(yè)所提供的物流服務的靈活性。因此,港口供應鏈優(yōu)化整合的關鍵之處首先在于選擇或者改進供應鏈的運行模式,在港口供應鏈中,港口企業(yè)處于核心地位,有效地將運輸、原材料處理、加工、倉儲、清關、配送、金融、商業(yè)服務以及其他物流服務提供商和消費者整合為一體。港口供應鏈的優(yōu)化與整合不應僅僅局限于局部的鏈條,而應著眼于整個供應鏈條。基于以上分析,可以認為港口供應鏈是一種以服務為導向的供應鏈,它的主要功能就是提供物流服務[10]。因此港口供應鏈的優(yōu)化,其重點是核心港口的功能優(yōu)化,而功能優(yōu)化的重點不僅是要改進港口的物流服務水平,更關鍵的是加強港口對供應鏈各節(jié)點的綜合管理、資源整合和風險控制的能力。此外,港口的特征和資源,也在很大程度上主導了港口供應鏈的運行模式。

2 建立模型

港口供應鏈戰(zhàn)略企業(yè)的選擇是供應鏈優(yōu)化的另一關鍵點,通過選擇合適的合作伙伴可以有效地降低物流成本,提升服務水平。由于企業(yè)擁有不同的核心優(yōu)勢,因此戰(zhàn)略伙伴的選擇應根據市場的需求變化及時調整。在實際操作中,需要一套完備的評價體系對組合方案的效果進行預測,通過模型選擇最佳的企業(yè)組合。

供應鏈優(yōu)化的性能評估將從以下3個角度進行:成本、消費者反饋和時間。其中,消費者反饋主要體現(xiàn)在消費者對港口供應鏈的服務時間和質量等方面的滿意程度。本研究中的多目標優(yōu)化模型共有兩個目標:供應鏈的總體運行成本最小化和供應鏈的服務時間最小化。此外,在供應鏈網絡中,節(jié)點企業(yè)之間的距離,同樣影響企業(yè)協(xié)作的選擇。如果距離足夠近,運輸的時間和成本都會下降,更有利于優(yōu)化功能的改進。這樣,在模型的成本和時間目標功能方面都加入了距離因素,使模型更貼近于實際。

2.1 模型參數與目標變量

在模擬過程中,港口供應鏈只考慮它主要的節(jié)點企業(yè):供應商,消費者,港口,船公司,加工服務提供商,倉儲服務提供商和配送服務提供商。同樣,服務成本也主要考慮以下5個主要服務領域:運輸費用,港口服務成本,加工成本,倉儲成本和配送成本。

h:貨物種類序號,h∈{1,2,…,H}; a:貨物來源地序號(供應商),a∈{1,2,…,A};b:銷售地址序號(銷售商),b∈{1, 2,…,B};p:港口序號,p∈{1,2,…, P};e:船公司序號,e∈{1,2,…,E};j:加工服務提供商序號,j∈{1,2,…,J};s:倉儲服務提供商序號,s∈{1,2,…,S};g:配送商序號,g∈{1,2,…,G};v:物流服務提供商序號,v∈{p,e,s,j,g};f:港口供應鏈候選企業(yè)序號,f∈{a,b,p,e,s, j,g}。

m,n:供應鏈中3種不同類型節(jié)點序號(港口,加工商,倉儲),貨物可以從以上3種類型的節(jié)點運至銷售地,m,n∈{p,s,j},貨物來源地a至港口p之間的距離;供應鏈服務節(jié)點m與銷售地b之間的距離;供應鏈服務節(jié)點m與n之間的距離;在貨物h上物流服務提供商v所承擔的成本。CF:在供應鏈服務節(jié)點m與n之間貨物運輸所產生的運輸費用;α:單件貨物的運輸成本系數;在貨物h上物流服務提供商v所需要的服務時間;TF:在供應鏈服務節(jié)點m與n之間貨物運輸所需要的時間;β:貨物運輸的時間系數;在貨物h上物流服務提供商v向客戶承諾的服務時間;Xh:貨物H的數量;Q:供應鏈上全部貨物的數量;C:供應鏈的總運行成本;T:供應鏈的服務時間;或1的變量,當其為1時,候選企業(yè)為港口供應鏈的合作企業(yè);否則不是。根據(Jing Song, 2011)提出的模型,建立以下方程[11]。

2.2 供應鏈性能目標函數

2.2.1 最小化供應鏈的總體運行成本供應鏈的總運行成本C包括:供應鏈上每一個連接的服務成本 (船運、裝卸、加工、倉儲和分銷)以及貨物的運輸成本。式 (1)是供應鏈成本最小化的目標函數。式 (2)是貨物運輸成本函數。式 (3)是分銷距離函數,如果貨物不需要加工和倉儲,則直接從港口運往銷售地,如果需要加工則從工廠運往消費地,如需要倉儲,則從倉庫運往消費地。

2.2.2 最小化供應鏈的服務時間

服務時間T包括:供應鏈中節(jié)點服務所需的時間 (海運,港口服務,加工,倉儲,分銷);貨物的運輸時間。式 (4)為供應鏈服務時間最小化的目標函數。式 (5)是貨物運輸的時間函數,所需的時間與節(jié)點之間的距離相關。

3 實證分析

基于以上建立的多目標優(yōu)化模型,本研究采用粒子群優(yōu)化算法來進行實證分析,粒子群算法與進化模擬技術如遺傳算法有許多相似之處。系統(tǒng)初始為大量的隨機解,通過不斷地遺傳更新來尋找最優(yōu)解。粒子群算法中,可能的解決方案被稱為顆粒,每一個都在解空間中追蹤目前的最優(yōu)解。粒子在解空間中以特定的速度運行,并根據自身和其他粒子的經驗反饋來不斷進行調整,通過已建立的原函數,粒子有一個最優(yōu)值,并且知道該值的位置,這個值稱為局部最優(yōu)此外,每個粒子也知道群體中所有粒子所找到的目前最優(yōu)的解因此,粒子的行動就由粒子目前的位置、當前位置與局部最優(yōu)解位置之間的距離,以及當前位置與全局最優(yōu)解之間的距離共同決定。為了更好地控制PSO的求解和應用能力,Shi和Eberart在1998年將其進行了改進,在速度的更新公式中加入了慣性分量W。慣性分量W將影響全局和局部的求解能力;較大的W值會加強全局尋解能力,而較小的W值將增強局部尋解能力。基于改進的PSO運算法則,在本研究中,港口供應鏈中的每一個可能的選擇作為一個粒子。粒子的速度矢量維度值為整數,并且在1至同類候選企業(yè)數量之間取值。港口供應鏈的多目標PSO優(yōu)化方法將按照下面的步驟進行。

圖1 港口供應鏈多目標優(yōu)化PSO算法步驟

第i個微粒的進化方程為:

港口P是港口供應鏈的核心企業(yè),假定供應鏈中有3家可供選擇的船公司,有3家加工服務提供商,兩家倉儲服務提供商,3家分銷商。共有100 t的貨物X需要從B點運往A點,A點在港口P附近。客戶要求貨物在卸貨前進行簡單加工,然后直接運往A處銷售。根據客戶的要求,需要提供的服務包括運輸、加工和分銷,因此最佳的供應鏈企業(yè)組合應從提供上述服務的企業(yè)中選擇。所需參數如表1所示。

表1 港口供應鏈模型基本參數

4 結論與建議

本研究通過分析港口供應鏈的各研究進路,建立港口供應鏈的優(yōu)化模型,并通過PSO算法,實證模擬了港口供應鏈構建和合作企業(yè)的選擇。就供應鏈合作伙伴選擇的方法和理論而言,目前比較成熟的定量分析方法中,PSO算法的客觀性和有效性都相對較好。需要注意的是,在對供應鏈企業(yè)進行評估時,特別是衡量供應鏈的整體運行效果時,會忽視一些無法定量描述的抽象概念,如:管理和文化的契合程度,企業(yè)間的溝通成本以及戰(zhàn)略觀念的兼容性等。這些因素對于港口供應鏈的運行起著不可忽視的作用,但由于我們無法確定這些因素的具體作用方式,作用的效果和層面,因此無法將其量化并納入到模型中來。通過對港口供應鏈優(yōu)化目標的進一步細分和解構,將有助于我們確定成本和運行時間的構成和影響因素,對抽象的、非客觀的因素進行量化,進一步完善港口供應鏈的評估模型。

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