突發(fā)事件下易腐品供應(yīng)鏈應(yīng)急策略研究*

閆 妍，趙 紅

（沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)管理學(xué)院，沈陽(yáng)110870）

【管理與實(shí)務(wù)】

突發(fā)事件下易腐品供應(yīng)鏈應(yīng)急策略研究*

閆 妍，趙 紅

（沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)管理學(xué)院，沈陽(yáng)110870）

針對(duì)一類(lèi)生命周期服從負(fù)指數(shù)分布的易腐食品，提出供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)意外中斷后替代節(jié)點(diǎn)的啟用策略，在資源有限的約束條件下，構(gòu)建多時(shí)段的混合整數(shù)規(guī)劃模型，求解供應(yīng)鏈替代節(jié)點(diǎn)的選擇方案以及各層節(jié)點(diǎn)之間的應(yīng)急調(diào)度量。利用ILOG CPLEX軟件對(duì)問(wèn)題進(jìn)行求解，對(duì)比分析用戶(hù)需求被不同程度滿(mǎn)足時(shí)替代節(jié)點(diǎn)的啟用方案及應(yīng)急調(diào)度量，揭示用戶(hù)需求被滿(mǎn)足程度對(duì)供應(yīng)鏈總成本及應(yīng)急方案的影響。

易腐品；突發(fā)事件；應(yīng)急策略；供應(yīng)鏈

易腐品是指質(zhì)量或價(jià)值隨時(shí)間逐漸遞減的商品，最為典型的就是生鮮類(lèi)食品，如牛奶、肉類(lèi)、海產(chǎn)品、水果、鮮花等。這類(lèi)商品的儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程需要在低溫的環(huán)境下進(jìn)行，以維持商品原有的效用和質(zhì)量［1］。目前，我國(guó)易腐品的供應(yīng)均為冷鏈供應(yīng)。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，各種自然災(zāi)害和人為事故頻繁發(fā)生，易腐品成為災(zāi)后應(yīng)急物資里的必需品。由于易腐商品的保質(zhì)期較短，因此易腐品應(yīng)急調(diào)度的時(shí)間問(wèn)題成為學(xué)者們考慮的首要問(wèn)題［2－3］，易腐品的應(yīng)急管理也受到學(xué)術(shù)界越來(lái)越多的重視。

一、文獻(xiàn)綜述

目前，關(guān)于易腐品供應(yīng)鏈的研究主要集中在庫(kù)存、訂貨、選址等問(wèn)題上。Abad（2013）［3］研究了不允許缺貨、部分缺貨和完全缺貨三種情況下的易腐品庫(kù)存控制模型，提出了最優(yōu)訂貨批量和最優(yōu)訂貨時(shí)間。Kanchana等（2016）［4］研究了腐敗率對(duì)零售商決策的影響，建立了單一易腐品模型，提出了零售商如何選擇最優(yōu)訂貨策略。Qin（2015）［5］在以往的選址模型和算法中，考慮了易腐品的腐敗率問(wèn)題，構(gòu)建了腐敗率呈線(xiàn)性變化的選址模型。

以上文獻(xiàn)分別從庫(kù)存、訂貨和選址的問(wèn)題上對(duì)易腐品供應(yīng)鏈進(jìn)行了研究，涉及到易腐品供應(yīng)鏈意外中斷導(dǎo)致缺貨的情況，但是沒(méi)有深入研究中斷后考慮易腐品腐敗率的應(yīng)急調(diào)度問(wèn)題。因此，本文以一個(gè)五層供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)為背景（以牛奶為例，如圖1所示），研究了供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中單一節(jié)點(diǎn)中斷的情況下替代節(jié)點(diǎn)的選擇和應(yīng)急物流調(diào)度問(wèn)題，以網(wǎng)絡(luò)總成本最小為目標(biāo)，建立了多時(shí)段的混合整數(shù)規(guī)劃模型并求解，最終得出替代節(jié)點(diǎn)的選擇方案和應(yīng)急物流的調(diào)度方案。

圖1 牛奶供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)

二、模型建立及求解

1．問(wèn)題的描述

圖2是上海市光明乳業(yè)的牛奶供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。設(shè)該網(wǎng)絡(luò)有i個(gè)供應(yīng)商i∈（1，2，…，I），j個(gè)加工商j∈（1，2，…，J），k個(gè)生產(chǎn)商k∈（1，2，…，K），l個(gè)分銷(xiāo)商l∈（1，2，…，L），m個(gè)零售商m∈（1，2，…，M）和n個(gè)備選的臨時(shí)供應(yīng)商n∈（1，2，…，N）。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行時(shí)，正常物流網(wǎng)絡(luò)（見(jiàn)圖2）中所有節(jié)點(diǎn)均參與到供應(yīng)鏈運(yùn)作中。供應(yīng)鏈中流通的產(chǎn)品牛奶為易腐食品，其腐敗速度與其所處的生產(chǎn)階段相關(guān)。

圖2 上海光明乳業(yè)牛奶供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

當(dāng)供應(yīng)鏈中牛奶是原料或半成品時(shí)，其質(zhì)量衰減的部分會(huì)加速其他部分的腐敗，商品質(zhì)量按指數(shù)形式衰減［6－9］，即λi＝1－e－βit，式中λi為原材料或半成品的腐敗系數(shù)，βi為原材料或半成品對(duì)時(shí)間變化的敏感系數(shù)，t為運(yùn)輸時(shí)間。當(dāng)供應(yīng)鏈中牛奶是成品時(shí)，其質(zhì)量隨時(shí)間變化出現(xiàn)線(xiàn)性降低，即λj＝t／T。式中：λj為成品的腐敗系數(shù)；t為從牛奶出廠(chǎng)至到達(dá)零售商手中所經(jīng)歷的時(shí)間；T為成品的保質(zhì)期。在供應(yīng)鏈的運(yùn)行過(guò)程中，由于各種自然災(zāi)害和人為事故的發(fā)生，供應(yīng)鏈上的某個(gè)節(jié)點(diǎn)可能會(huì)突然中斷。這時(shí)，生產(chǎn)商采取的策略有調(diào)用日常庫(kù)存應(yīng)急［10－11］或延期交貨。然而，調(diào)用日常庫(kù)存只能暫時(shí)填補(bǔ)市場(chǎng)空缺；延期交貨增加了生產(chǎn)商成本，使市場(chǎng)需求得不到滿(mǎn)足，從而產(chǎn)生不良的社會(huì)影響［12－13］。

因此，本文采用的應(yīng)急方案是啟用與網(wǎng)絡(luò)失效節(jié)點(diǎn)功能相同的若干備選替代節(jié)點(diǎn)，將這些替代節(jié)點(diǎn)投入到供應(yīng)鏈的正常運(yùn)作中，完成加工、生產(chǎn)、分銷(xiāo)等功能。雖然臨時(shí)啟用替代節(jié)點(diǎn)可能導(dǎo)致成本短時(shí)間內(nèi)急劇上升，但是災(zāi)難發(fā)生時(shí)第一要求是滿(mǎn)足人們生活的溫飽需要，因此該應(yīng)急方案是有效的。應(yīng)急策略的目標(biāo)是在資源有限的約束下，根據(jù)用戶(hù)的需求制定替代節(jié)點(diǎn)的啟用策略，該策略在滿(mǎn)足用戶(hù)需求的前提下使供應(yīng)鏈的總成本達(dá)到最低，為易腐品供應(yīng)鏈應(yīng)急管理提供了可靠的數(shù)學(xué)依據(jù)。

2．模型的建立

（1）假設(shè)

①供應(yīng)商、加工商、生產(chǎn)商、分銷(xiāo)商、零售商以及臨時(shí)加工商均有最大處理能力限制。

②供應(yīng)鏈正常運(yùn)行至第二時(shí)段，加工商中某一企業(yè)突然生產(chǎn)中斷，這時(shí)考慮啟用臨時(shí)加工商。

③該模型針對(duì)災(zāi)難情況下用戶(hù)需求較難滿(mǎn)足而提出，因此各節(jié)點(diǎn)上均不考慮庫(kù)存。

④用戶(hù)在各時(shí)段上的需求已知。

⑤單位采購(gòu)成本，加工商、生產(chǎn)商、分銷(xiāo)商、零售商的啟動(dòng)成本已知。

⑥任意企業(yè)間距離已知。

⑦易腐品腐敗系數(shù)及保質(zhì)期均已知。

（2）參數(shù)確定

Si：供應(yīng)商各節(jié)點(diǎn)，i∈｛1，2，…，I｝；sit：t時(shí)段供應(yīng)商i的單位采購(gòu)成本；Pj：加工商各節(jié)點(diǎn)，j∈｛1，2，…，J｝；pjt：t時(shí)段加工商j的啟動(dòng)成本；Pn：臨時(shí)加工商各節(jié)點(diǎn)，n∈｛1，2，…，N｝；pnt：t時(shí)段臨時(shí)加工商n的啟動(dòng)成本；Ek：生產(chǎn)商各節(jié)點(diǎn)，k∈｛1，2，…，K｝；ekt：t時(shí)段生產(chǎn)商k的啟動(dòng)成本；Dl：分銷(xiāo)商各節(jié)點(diǎn)，l∈｛1，2，…，L｝；dlt：t時(shí)段分銷(xiāo)商l的啟動(dòng)成本；Rm：零售商各節(jié)點(diǎn)，m∈｛1，2，…，M｝；rmt：t時(shí)段零售商m的啟動(dòng)成本；t：計(jì)劃時(shí)段，t∈｛1，2，…，T｝；D（t）：t時(shí)段顧客總需求。

（3）決策變量的確定

（4）目標(biāo)函數(shù)和約束條件

目標(biāo)函數(shù)為

式（2）～（5）表示各層節(jié)點(diǎn)的流量平衡；式（6）表示用戶(hù)的需求可以得到一定程度的滿(mǎn)足；式（7）～（12）分別表示各層節(jié)點(diǎn)的最大能力約束；式（13）為0－1變量，代表相應(yīng)節(jié)點(diǎn)是否被啟用；式（14）是非零約束。

3．模型的求解方法

上述模型求解采用CPLEX1210軟件包，在Intel?CoreTMi5-3427UCPU＠1.80～2.30GHz，4GB內(nèi)存的計(jì)算機(jī)上完成，運(yùn)行時(shí)間為1.67秒，獲得的節(jié)點(diǎn)選擇和物流調(diào)度最優(yōu)方案詳見(jiàn)計(jì)算結(jié)果與分析。

三、計(jì)算結(jié)果與分析

1．初始數(shù)據(jù)

在圖2所示的供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中，假設(shè)每層均有3個(gè)節(jié)點(diǎn)，原材料、半成品的腐敗敏感系數(shù)分別是0.005、0.009，成品保質(zhì)期為45天，總時(shí)段數(shù)為5，各時(shí)段用戶(hù)需求服從U（1200，1700）均勻分布，原材料半成品、成品的單價(jià)分別為1900元／噸、3600元／噸、5300元／噸，加工商的缺貨懲罰成本為3500元／噸，其他初始數(shù)據(jù)見(jiàn)表1～4。

表2 供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)能力噸

表3 供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)距離 公里

表4 供應(yīng)鏈各層單位運(yùn)輸成本 元

由于災(zāi)難發(fā)生時(shí)即使調(diào)動(dòng)所有應(yīng)急資源用戶(hù)需求也未必能全部得到滿(mǎn)足，因此本文計(jì)算了用戶(hù)需求被100%、80%、60%滿(mǎn)足的情況下各節(jié)點(diǎn)的調(diào)度計(jì)劃以及備用節(jié)點(diǎn)的啟用狀況。

2．仿真結(jié)果與分析

（1）節(jié)點(diǎn)中斷情況下供應(yīng)鏈的應(yīng)急調(diào)度計(jì)劃

通過(guò)計(jì)算本文得出了各時(shí)段下供應(yīng)鏈之間任意節(jié)點(diǎn)之間的物流量，由于篇幅限制只列出與臨時(shí)加工商發(fā)生供貨的節(jié)點(diǎn)之間的物流量。

本文使用CPLEX軟件對(duì)模型進(jìn)行求解，得到的決策變量結(jié)果如表5～7所示。表5～7分別列出了當(dāng)用戶(hù)需求被100%、80%、60%滿(mǎn)足的情況下臨時(shí)加工商與供應(yīng)商及生產(chǎn)商之間各時(shí)段的物流量。此時(shí)，其他廠(chǎng)商（如分銷(xiāo)商、零售商）之間也存在物流量，但由于篇幅限制在文中沒(méi)有列出。從表5中可以看出，在第1時(shí)段，臨時(shí)加工商與供應(yīng)商和生產(chǎn)商之間的物流量均為0，表示在這個(gè)時(shí)段網(wǎng)絡(luò)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，不需要啟用臨時(shí)加工商。在第2時(shí)段，由于某一加工商的突然中斷，網(wǎng)絡(luò)啟用了臨時(shí)加工商，3個(gè)臨時(shí)加工商與其他節(jié)點(diǎn)之間都存在物流量，表明3個(gè)備用節(jié)點(diǎn)均被啟用。在表6中，第2～5時(shí)段，臨時(shí)加工商1與其他節(jié)點(diǎn)之間的物流量均為0，臨時(shí)加工商2、3與其他節(jié)點(diǎn)之間存在物流量，表明當(dāng)用戶(hù)需求被80%滿(mǎn)足時(shí)，只需啟用備用節(jié)點(diǎn)2和3即能滿(mǎn)足需求。在表7中，第2～5時(shí)段，臨時(shí)加工商1、2與其他節(jié)點(diǎn)之間的物流量均為0，臨時(shí)加工商3與其他節(jié)點(diǎn)之間存在物流量，表明當(dāng)用戶(hù)需求被60%滿(mǎn)足時(shí)，只需啟用1個(gè)備用節(jié)點(diǎn)即臨時(shí)加工商3。

表5 用戶(hù)需求被100%滿(mǎn)足時(shí)臨時(shí)加工商的物流量噸

表6 用戶(hù)需求被80%滿(mǎn)足時(shí)臨時(shí)加工商的物流量噸

表7 用戶(hù)需求被60%滿(mǎn)足時(shí)臨時(shí)加工商的物流量噸

（2）三種滿(mǎn)足程度下供應(yīng)鏈總成本的變化

在用戶(hù)需求被60%、80%、100%滿(mǎn)足的情況下，目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)值即供應(yīng)鏈的總成本分別是21 945 300元、34 302 500元和58 094 700元（見(jiàn)圖3）。從圖3中可以看出，用戶(hù)需求被滿(mǎn)足的程度越高，供應(yīng)鏈需要的總成本越高。由于災(zāi)后物資不足，用戶(hù)需求一般根據(jù)其迫切程度被按照不同比例滿(mǎn)足，如果全部滿(mǎn)足用戶(hù)需求則會(huì)引起總成本的急劇上升。

圖3 三種滿(mǎn)足程度下供應(yīng)鏈總成本的變化

（3）三種滿(mǎn)足程度下備用節(jié)點(diǎn)啟用的數(shù)量

在用戶(hù)需求被60%、80%、100%滿(mǎn)足的情況下，為維持供應(yīng)鏈的正常運(yùn)作，啟用的替代節(jié)點(diǎn)數(shù)量分別是1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)（見(jiàn)圖4）。從圖4中可以看出，隨著用戶(hù)需求被滿(mǎn)足程度的提高，需要啟用的替代節(jié)點(diǎn)數(shù)量也在隨之升高。

圖4 三種滿(mǎn)足程度下替代節(jié)點(diǎn)啟用數(shù)

四、結(jié)束語(yǔ)

突發(fā)事件下，易腐品供應(yīng)鏈的應(yīng)急策略研究是供應(yīng)鏈管理中的一項(xiàng)重要工作。本文提出了基于節(jié)點(diǎn)中斷的替代節(jié)點(diǎn)選擇策略，考慮了易腐食品在運(yùn)輸途中質(zhì)量隨時(shí)間衰減的特性，以供應(yīng)鏈總成本最低為目標(biāo)，構(gòu)建了多時(shí)段的混合整數(shù)規(guī)劃模型并進(jìn)行求解，計(jì)算出用戶(hù)需求被不同程度滿(mǎn)足的情況下替代節(jié)點(diǎn)的啟用方案和物流應(yīng)急調(diào)度方案。計(jì)算結(jié)果表明，該方案能最小化供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)成本，最大可能地滿(mǎn)足用戶(hù)需求，最大程度地減輕中斷帶來(lái)的損失，對(duì)易腐品供應(yīng)鏈的應(yīng)急管理問(wèn)題有一定的借鑒意義。研究可擴(kuò)展到易腐品供應(yīng)鏈彈性構(gòu)建問(wèn)題、成本對(duì)比問(wèn)題等。

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Research on emergency strategies of perishable products supply chain under urgent events

YAN Yan，ZHAO Hong
（School of Management，Shenyang University of Technology，Shenyang 110870，China）

The type of perishable products w ith exponential distributed lifetimes is studied.The enabling strategies of substitute node are proposed when one node along the supply chain fails under urgent event. Under constrains of lim ited resources，the multi-period mixed integer programming model is built.The selection scheme of substitution node in supply chain and the emergency scheduling between different nodes are obtained.Using the ILOG CPLEX，the dispatch planning solution is obtained.The enabling solution and the emergency scheduling of substitute node are compared and analyzed when demand of consumers are satisfied at different levels.The effect of the degree of customer satisfaction on the total cost of supply chain and the emergency plan are drawn out.

perishable products；urgent event；emergent strategy；supply chain

F 203

：A

：1674－0823（2017）04－0341－06

10.7688／j.issn.1674－0823.2017.04.09

（責(zé)任編輯：張 璐）

2017－01－21

遼寧省教育廳人文社會(huì)科學(xué)研究一般項(xiàng)目（WGD2016018）。

閆 妍（1982－），女，遼寧丹東人，講師，博士，主要從事彈性供應(yīng)鏈、應(yīng)急管理等方面的研究。

*本文已于2017－05－23 13∶29在中國(guó)知網(wǎng)優(yōu)先數(shù)字出版。網(wǎng)絡(luò)出版地址：http：∥www.cnki.net／kcms／detail／21.1558.C. 20170523.1329.020.htm l