從系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)角度分析供應(yīng)鏈中生產(chǎn)商、運(yùn)輸商、銷售商的關(guān)系

魏倩麗

(上海海事大學(xué)，上海 200000)

一、引言

近年來，企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)逐漸演變?yōu)楣?yīng)鏈之間的競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)供應(yīng)鏈管理的研究越來越受到關(guān)注，目前供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)研究很少涉及到運(yùn)輸商，隨著第三方物流的不斷發(fā)展，運(yùn)輸商在供應(yīng)鏈中的地位日益突顯。同時(shí)，利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模，對(duì)供應(yīng)鏈進(jìn)行仿真分析，也是供應(yīng)鏈研究重要手段之一。于洋，杜文等對(duì)供應(yīng)鏈中的供應(yīng)商、制造商、分銷商分別建立了庫(kù)存管理系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，進(jìn)行仿真，得出結(jié)論，為供應(yīng)鏈庫(kù)存管理提供一種定量與定性相結(jié)合的管理決策方法［1］。楊琚，李金寶，盧巍等建立了基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的單個(gè)供應(yīng)商和銷售商的供應(yīng)鏈模型，并在此基礎(chǔ)上引入強(qiáng)制排放和碳稅兩種碳排放政策。利用模型仿真，分析兩種排放政策對(duì)于供應(yīng)商、銷售商及整個(gè)供應(yīng)鏈的總成本和碳排放的影響［2］。但這些文獻(xiàn)都沒有將運(yùn)輸商納入到整個(gè)系統(tǒng)模型中。雖然，翁亮，鄭少鋒等把第三方物流納入供應(yīng)鏈伙伴，整合買方、賣方與物流供應(yīng)商，在有運(yùn)輸容量的限制條件下，構(gòu)建一個(gè)有第三方物流參與的供應(yīng)鏈系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型［3］。但這里的第三方物流只是作為一個(gè)限制條件加之到原有的系統(tǒng)模型中。本文研究并沒有將運(yùn)輸商僅僅作為運(yùn)輸容量的限制，而是將其作為連接生產(chǎn)商、銷售商的中間環(huán)節(jié)，利用vensim軟件對(duì)三者進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析，見圖1。

圖1 運(yùn)輸商參與的供應(yīng)鏈模式

二、模型的建立

本文利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)vensim軟件，建立了一個(gè)供應(yīng)鏈仿真模型，模型只涉及一個(gè)生產(chǎn)商、一個(gè)運(yùn)輸商和一個(gè)銷售商，生產(chǎn)商負(fù)責(zé)生產(chǎn)產(chǎn)品，并產(chǎn)生一定的庫(kù)存，以及承擔(dān)產(chǎn)品從產(chǎn)地到銷售商的運(yùn)輸費(fèi)用;運(yùn)輸商負(fù)責(zé)運(yùn)輸產(chǎn)品，并產(chǎn)生一定的在途庫(kù)存;銷售商每隔一個(gè)周期從供應(yīng)商處訂購(gòu)產(chǎn)品，訂購(gòu)會(huì)產(chǎn)生訂購(gòu)成本，同時(shí)，由于需求的隨機(jī)性，銷售商也會(huì)產(chǎn)生自己的庫(kù)存。市場(chǎng)需求確定，生產(chǎn)速率已知，生產(chǎn)商的成本由生產(chǎn)成本、生產(chǎn)商庫(kù)存成本和運(yùn)輸費(fèi)用構(gòu)成，運(yùn)輸商的成本由運(yùn)輸成本構(gòu)成，銷售商的成本由訂購(gòu)成本和銷售商庫(kù)存成本構(gòu)成。銷售商每隔一段時(shí)間向生產(chǎn)商購(gòu)一次貨物。取周期為5，10，15，20 以及運(yùn)價(jià)為3，4，5，7 等值進(jìn)行比較分析。

1.vensim建立模型

在此基礎(chǔ)上，利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)軟件vensim建立了如圖2的模型。

模型中方程的建置關(guān)系如下:

單位生產(chǎn)成本=20;訂單=市場(chǎng)需求×周期;

訂購(gòu)成本=INTEG(訂購(gòu)費(fèi)用累積速率，0);

訂購(gòu)費(fèi)用累積速率 =INTEGER(每次訂購(gòu)費(fèi) ×PULSE TRAIN(0，1，周期，90));

供應(yīng)速率 =訂單 ×PULSE TRAIN(0，1，周期，100);

生產(chǎn)庫(kù)存費(fèi)用累積速率=生產(chǎn)商庫(kù)存×生產(chǎn)商單位庫(kù)存費(fèi)用;

每次訂購(gòu)費(fèi)用=4000;

市場(chǎng)需求 =RANDOM NORMAL(70，130，100，5，5);

生產(chǎn)成本=INTEG(生產(chǎn)費(fèi)用累積速率，0);

生產(chǎn)費(fèi)用累積速率 =單位生產(chǎn)成本 ×生產(chǎn)需求;

生產(chǎn)需求=生產(chǎn)速率;生產(chǎn)商單位庫(kù)存費(fèi)用=0.5;

生產(chǎn)商庫(kù)存 =INTEG(生產(chǎn)速率 －供應(yīng)速率，2000);

生產(chǎn)商庫(kù)存成本=INTEG(庫(kù)存費(fèi)用累積速率，0);

運(yùn)輸費(fèi)用=INTEG(生產(chǎn)商運(yùn)輸費(fèi)用累積速率，0);

生產(chǎn)商運(yùn)輸費(fèi)用累積速率=單位運(yùn)價(jià)×運(yùn)輸商在途庫(kù)存;

生產(chǎn)商總成本=生產(chǎn)成本+生產(chǎn)商庫(kù)存成本+運(yùn)輸費(fèi)用;

生產(chǎn)速率=100;

FINAL TIME=100;INITIAL TIME=0;

單位運(yùn)價(jià)=5;

運(yùn)輸商在途庫(kù)存=INTEG(供應(yīng)速率 －發(fā)貨速率，0);

發(fā)貨速率=運(yùn)輸商在途庫(kù)存/每次訂單的運(yùn)輸時(shí)間;每次訂單的運(yùn)輸時(shí)間=3;

運(yùn)輸成本=INTEG(運(yùn)輸費(fèi)用累積速率，0);

運(yùn)輸費(fèi)用累積速率=單位運(yùn)輸成本×運(yùn)輸商在途

圖2 運(yùn)輸商參與的供應(yīng)鏈模型

2.仿真分析

以100天為一個(gè)仿真周期，一天為一個(gè)步長(zhǎng)，利用vensim軟件進(jìn)行了仿真。首先可以得到在周期20，運(yùn)輸成本3，運(yùn)價(jià)5的背景下生產(chǎn)商、運(yùn)輸商、銷售商隨時(shí)間變化的三條總成本曲線(見圖3)。

由圖3可以看到在整個(gè)供應(yīng)鏈總成本中各成員所占的基本次序，生產(chǎn)商成本最高，其次是運(yùn)輸商，最后是銷售商。顯然將整個(gè)供應(yīng)鏈看做一個(gè)系統(tǒng)，運(yùn)輸商作用不可忽視，但在以往的研究中運(yùn)輸商并沒作為一個(gè)重要的研究對(duì)象納入到供應(yīng)鏈系統(tǒng)中。因此，可以從運(yùn)輸商的角度找到一個(gè)可能減少供應(yīng)鏈總成本的突破點(diǎn)。

首先討論生產(chǎn)商的總成本。生產(chǎn)商總成本由生產(chǎn)成庫(kù)存;

單位運(yùn)輸成本=3;運(yùn)輸商總成本=運(yùn)輸成本;

銷售庫(kù)存費(fèi)用累積速率=銷售商單位庫(kù)存費(fèi)用 ×銷售商庫(kù)存;

銷售商單位庫(kù)存費(fèi)用=0.5;

銷售商庫(kù)存=INTEG(供應(yīng)速率一市場(chǎng)需求，500);

銷售商庫(kù)存成本=INTEG(銷售庫(kù)存費(fèi)用累積速率，0);

銷售商總成本=訂購(gòu)成本+銷售商庫(kù)存成本;

供應(yīng)鏈總成本=生產(chǎn)商總成本+運(yùn)輸商總成本+銷售商總成本;

周期=20;

SAVEPER=TIME STEP;

TIME STEP=1。本、生產(chǎn)商庫(kù)存成本和運(yùn)輸費(fèi)用構(gòu)成，其中，在單位生產(chǎn)成本和生產(chǎn)速率一定的前提下，生產(chǎn)成本隨著時(shí)間線性增長(zhǎng);生產(chǎn)商庫(kù)存成本如圖4所示，隨著周期的增加而減少;而運(yùn)輸費(fèi)用卻隨著周期的增加而增加(見圖5)。

所以生產(chǎn)商的總成本隨時(shí)間線性增長(zhǎng)。但是，隨著訂購(gòu)周期的增加，生產(chǎn)商平均庫(kù)存降低，得出庫(kù)存成本降低，而運(yùn)輸費(fèi)用卻增加，因此總成本沒有明確的下降或上升趨勢(shì)，而是呈現(xiàn)忽增忽減的狀態(tài)(見圖6)。

圖3 供應(yīng)鏈中各成員總成本曲線

圖4 生產(chǎn)庫(kù)存成本

其次，討論銷售商的總成本。銷售商的總成本為庫(kù)存成本和訂購(gòu)成本之和，而庫(kù)存成本隨著周期增加而增加，訂購(gòu)成本隨著周期增加而減少，二者進(jìn)行權(quán)衡博弈。由此得出的銷售商總成本隨時(shí)間和訂購(gòu)周期的變化曲線如圖7所示，比較發(fā)現(xiàn)，在訂購(gòu)周期由T=5增加到 T=15過程中，銷售的總成本有所下降，即訂購(gòu)成本的減量大于庫(kù)存成本的增量;而在周期由 T=15增加到 T=20的過程中，總成本開始增加，庫(kù)存成本的增量大于訂購(gòu)成本的減量，因而銷售商成本隨著周期的增加呈現(xiàn)“先減后增”的趨勢(shì)，對(duì)于模型給定的四個(gè)周期值來說，T=15時(shí)總成本最低。

圖5 運(yùn)輸費(fèi)用

最后討論運(yùn)輸商的總成本。運(yùn)輸商總成本僅由貨物的運(yùn)輸成本構(gòu)成。隨著訂購(gòu)周期增加，運(yùn)輸商的平均在途庫(kù)存增加，因而庫(kù)存成本也增加。如圖8所示。

圖6 生產(chǎn)商總成

圖7 銷售商總成本

圖8 運(yùn)輸商總成本

綜上所述，生產(chǎn)商成本隨周期忽增忽減，生產(chǎn)成本隨時(shí)間遞增，生產(chǎn)庫(kù)存成本隨周期增加而降低，而運(yùn)輸費(fèi)用隨周期增加而增長(zhǎng)，故在三者的作用下，生產(chǎn)商總成本隨周期的具體變化趨勢(shì)并不明確。運(yùn)輸商總成本隨周期增長(zhǎng)而遞增。而銷售商成本則會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“拐點(diǎn)”，之所以會(huì)出現(xiàn)拐點(diǎn)是因?yàn)門較小時(shí)，庫(kù)存較小，庫(kù)存成本低，所以T增加，會(huì)帶來訂購(gòu)次數(shù)減少，訂購(gòu)成本明顯減少，而周期增加雖然會(huì)帶來銷售商平均庫(kù)存的增加，但是在較低庫(kù)存成本基礎(chǔ)上增加的相對(duì)并不多，故周期 T從5增加到10的過程中，銷售商的成本會(huì)下降;而當(dāng)T從10變化到20的過程中，則在訂購(gòu)成本和庫(kù)存成本的權(quán)衡中，庫(kù)存成本的增量大于訂購(gòu)成本的減量，銷售商成本會(huì)出現(xiàn)一定的上升，因此銷售商的成本曲線會(huì)有“拐點(diǎn)”。

若從生產(chǎn)商角度考慮，則周期應(yīng)隨它的成本變化而定;從運(yùn)輸商角度考慮，則周期越小越好;但是，從銷售商角度考慮，T=15時(shí)總成本最低，因此決策訂購(gòu)周期為T=15。而在實(shí)際運(yùn)作中，訂購(gòu)周期是由銷售商制定，故實(shí)際周期為15，而在銷售商根據(jù)自身成本最低進(jìn)行決策時(shí)，生產(chǎn)商、運(yùn)輸商的總成本尚未達(dá)到最低，還有很大的下降空間。因此該供應(yīng)鏈并沒有達(dá)到最優(yōu)。

圖9 生產(chǎn)商總成本

要想使整個(gè)供應(yīng)鏈達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)，策略一就是調(diào)節(jié)生產(chǎn)商和運(yùn)輸商使其產(chǎn)生聯(lián)盟，使運(yùn)輸商以成本價(jià)為單位運(yùn)價(jià)，使其在銷售商確定周期的前提下，達(dá)到供應(yīng)鏈總成本最低，最后生產(chǎn)商再以一定的比例分配給運(yùn)輸商利潤(rùn)。策略二就是要對(duì)供應(yīng)鏈中各成員進(jìn)行協(xié)調(diào)，銷售商周期的改變有時(shí)對(duì)其成本的變化并沒有生產(chǎn)商成本變化大，生產(chǎn)商可以給銷售商一定的價(jià)格補(bǔ)貼，使銷售商以生產(chǎn)商最優(yōu)的周期訂貨，然而由于運(yùn)輸費(fèi)用的影響，生產(chǎn)商的最優(yōu)周期往往不易得出，可以通過調(diào)節(jié)運(yùn)輸商的單位運(yùn)價(jià)等于單位運(yùn)輸成本得到最優(yōu)的周期(如圖9)，最終生產(chǎn)商、運(yùn)輸商再以一定的比例利潤(rùn)分配。

三、結(jié)語

基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)角度分析供應(yīng)鏈中生產(chǎn)商、運(yùn)輸商以及銷售商之間的關(guān)系，通過分析各成員的成本變化，找出使整個(gè)供應(yīng)鏈最優(yōu)的方向，以期在以后的研究中得到更加具體的協(xié)調(diào)方法。

［1］于洋，杜文.基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的供應(yīng)鏈庫(kù)存管理研究［J］.商業(yè)研究，2008(4):78－81.

［2］楊琚，李金寶，盧巍.系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的碳排放政策對(duì)供應(yīng)鏈影響［J］.工業(yè)工程與管理，2012(8):21－30.

［3］翁亮，鄭少鋒.第三方物流參與的供應(yīng)鏈庫(kù)存經(jīng)濟(jì)分析［J］.生產(chǎn)力研究，2009(10):98－100.

［4］錢燕云，李亭亭，倪兆勇.基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的供應(yīng)鏈庫(kù)存策略仿真研究［J］.數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)，2010(12):39－47.