電商背景下基于第四方物流的供應(yīng)鏈資源整合決策優(yōu)化研究

張?zhí)煜?/p>

(蘇州托普信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇昆山 215300)

長(zhǎng)期的理論研究及生產(chǎn)實(shí)踐表明，如何處理好資源成本整合、客戶的滿意程度和最終收益之間的關(guān)系對(duì)電商供應(yīng)鏈資源整合有著非常重要的影響[1]。在處理復(fù)雜供應(yīng)鏈問(wèn)題時(shí)，一方面，要求客戶的需求得到滿足；另一方面，要求供應(yīng)鏈成員盡可能地獲得最大收益。第四方物流模式的出現(xiàn)解決了這一難題，為客戶提供了滿意的解決方案[2]。本文在量化角度及運(yùn)作方面分析了第四方物流模式下的決策過(guò)程，并建立了第四方物流模式下的決策數(shù)學(xué)模型，并采用蟻群算法對(duì)其進(jìn)行求解，同時(shí)實(shí)例仿真驗(yàn)證蟻群的有效性。

1 問(wèn)題描述

在第四方物流模式下，供應(yīng)鏈資源整合決策的優(yōu)化過(guò)程是一個(gè)系統(tǒng)提升運(yùn)作水平和優(yōu)選個(gè)體的過(guò)程，在第四方物流模式下的供應(yīng)鏈資源整合，不僅需要變革生產(chǎn)服務(wù)的信息流、資金流和物流等硬環(huán)境因素，還要求變革業(yè)務(wù)流程、組織結(jié)構(gòu)和管理方式等軟環(huán)境因素[3]。但由于具有協(xié)調(diào)作用的不同個(gè)體的實(shí)際所處環(huán)境不同，在硬環(huán)境因素和軟環(huán)境因素下運(yùn)作的個(gè)體投入的成本存在差異。在第四方物流模式下，供應(yīng)鏈資源整合是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，在整個(gè)供應(yīng)鏈資源整合時(shí)，運(yùn)作情況和環(huán)境因素使得主導(dǎo)因素呈現(xiàn)多樣性。第四方物流模式下，供應(yīng)鏈資源整合決策必須考慮改善成本差異造成的高低不同的供應(yīng)鏈資源整合成本，從而尋找到第四方物流模式下供應(yīng)鏈資源整合成本的最小值。

2 模型的建立和求解

2.1 第四方物流模式下供應(yīng)鏈資源整合決策優(yōu)化數(shù)學(xué)模型建立的前提

(1)在建立模型之前，需要量化處理運(yùn)作水平。量化處理運(yùn)作水平的基本步驟為：首先，在第四方物流模式下需要廣泛地調(diào)查供應(yīng)鏈資源中的所有個(gè)體，同時(shí)找到影響個(gè)體運(yùn)行的因素；其次，按照以下公式規(guī)范化處理運(yùn)作過(guò)程中各個(gè)供應(yīng)鏈個(gè)體的運(yùn)作水平量表單位，fi=(xi-xmin)/(xmax-xmin)，其中 xmin表示整個(gè)供應(yīng)鏈資源中的個(gè)體相對(duì)應(yīng)的運(yùn)作水平量最小值，maxx 表示整個(gè)供應(yīng)鏈資源中的個(gè)體相對(duì)應(yīng)的運(yùn)作水平量最大值，if 和 ix 分別表示調(diào)研個(gè)體中的第i個(gè)子因素所對(duì)應(yīng)的運(yùn)作水平及運(yùn)作水平的實(shí)際值[4]。同時(shí)，確定在 運(yùn)作水平中各子因素的權(quán)重；最后，計(jì)算供應(yīng)鏈資源中個(gè)體主導(dǎo)因素的運(yùn)作水平F，個(gè)體的運(yùn)作水平可以用 if 和權(quán)重 iω 的乘積表示，即 iifF ω= 。

(2)根據(jù)供應(yīng)鏈資源中影響個(gè)體主導(dǎo)因素間的關(guān)系，確定對(duì)供應(yīng)鏈中個(gè)體所投入的整合成本對(duì)提升不同環(huán)境下各個(gè)主導(dǎo)因素的貢獻(xiàn)水平、同一環(huán)境下其他因素的貢獻(xiàn)水平及其自身的貢獻(xiàn)水平。運(yùn)作過(guò)程中，水平改善和自身成本投入間的關(guān)系，各因素影響力度之間遵循順時(shí)針的原則。

(3)規(guī)范化處理時(shí)限性容忍量，轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)可以表示為：

式(1)中:tend.k和 tstart.k分別表示在生產(chǎn)活動(dòng)過(guò)程中第k 類任務(wù)可以提供的最遲時(shí)間和最早時(shí)間。

2.2 第四方物流模式下供應(yīng)鏈資源整合決策優(yōu)化模型的建立

為了獲得第四方物流模式下供應(yīng)鏈資源整合決策優(yōu)化后生產(chǎn)服務(wù)活動(dòng)時(shí)限性容忍量及成本的最小化，所以目標(biāo)函數(shù)建立如式(2)。

式2中：θ生產(chǎn)/服務(wù)活動(dòng)時(shí)限性容忍量表示生產(chǎn)或服務(wù)活動(dòng)時(shí)限性容忍量；C系統(tǒng)整合成本表示系統(tǒng)的整合成本；C系統(tǒng)硬環(huán)境因素改善成本和C系統(tǒng)軟環(huán)境因素改善成本分別表示系統(tǒng)硬環(huán)境和軟環(huán)境因素改善的成本，這幾個(gè)參數(shù)的含義比較顯而易見。其他參數(shù)中，K表示在第四方物流模式下供應(yīng)鏈資源中新建的和既有的系統(tǒng)個(gè)數(shù)類別，k表示索引；將優(yōu)化以后的偏好協(xié)調(diào)系數(shù)表示為β；Mk表示在第四方物流模式下供應(yīng)鏈資源中的各個(gè)類別能夠被整合的個(gè)體數(shù)目總和，ik表示個(gè)體索引；θk表示規(guī)范化處理后第k類任務(wù)的時(shí)限性容忍量總和，可以用以下公式表示：

其中，θEnd.k和 θSta.k分別表示第k類任務(wù)的結(jié)束時(shí)間和開始時(shí)間；如果在第四方物流模式下δik不屬于被整合的對(duì)象，取值為0，如果屬于被整合的對(duì)象，取值為1。其中，分別表示整合軟環(huán)境因素和硬環(huán)境因素的總成本；Δ CMan.ik表示提高管理方式投入的成本；ΔCOrg.ik為提升組織變革水平時(shí)投入的成本；表示提升流程變革水平的成本；ΔCIInf.ik表示提升信息流運(yùn)作水平時(shí)的成本；Δ CCap.ik表示提升資金流運(yùn)作水平時(shí)所投入的成本；Δ CLog.ik表示提升物流運(yùn)輸水平所投入的成本。

2.3 第四方物流模式下供應(yīng)鏈資源整合決策優(yōu)化模型的求解

蟻群算法因其具有良好的性能而被廣泛使用在調(diào)度、組合優(yōu)化等方面，在第四方物流模式下供應(yīng)鏈資源整合決策優(yōu)化過(guò)程中，可以應(yīng)用蟻群算法解決供應(yīng)鏈資源中各成員之間復(fù)雜的關(guān)系。在應(yīng)用蟻群算法時(shí)，可將第四方物流模式下供應(yīng)鏈資源中的各成員個(gè)體作為一個(gè)獨(dú)立的單元處理，同時(shí)確定生產(chǎn)時(shí)限性容忍量θ和整合成本c兩個(gè)對(duì)系統(tǒng)整合過(guò)程有影響的參數(shù)[5]。

在應(yīng)用蟻群算法計(jì)算相關(guān)問(wèn)題時(shí)，不僅需要確定可行域，還要考慮到活動(dòng)的準(zhǔn)時(shí)性及同時(shí)運(yùn)作多個(gè)任務(wù)導(dǎo)致的生產(chǎn)P服務(wù)活動(dòng)阻塞等問(wèn)題。在供應(yīng)鏈資源整合過(guò)程中，宿點(diǎn)、源點(diǎn)及宿點(diǎn)和源點(diǎn)中的資源個(gè)體節(jié)點(diǎn)構(gòu)成了整個(gè)供應(yīng)鏈資源網(wǎng)絡(luò)。實(shí)際的生產(chǎn)活動(dòng)各階段對(duì)應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)中的各階段。認(rèn)為螞蟻從宿點(diǎn)到達(dá)源點(diǎn)后發(fā)生死亡，不具有雙向性，將根據(jù)不同供應(yīng)鏈資源整合運(yùn)作情況確定螞蟻在不同路徑上的參數(shù)。

3 實(shí)例分析

青島海爾集團(tuán)彩電制造分公司由于生產(chǎn)上的需要，想要進(jìn)行產(chǎn)房的擴(kuò)建，但由于資金有限，需要進(jìn)行資金的整合。為了快速發(fā)展電子商務(wù)，擴(kuò)建后相應(yīng)的供應(yīng)鏈企業(yè)在都能夠在盈利的同時(shí)，相應(yīng)的戰(zhàn)略協(xié)作水平和綜合競(jìng)爭(zhēng)能力也得到提升，在此對(duì)該廠房擴(kuò)建活動(dòng)采用第四方物流模式下供應(yīng)鏈資源整合。因此，本文僅研究第四方物流模式下負(fù)責(zé)廠房設(shè)計(jì)規(guī)劃的咨詢活動(dòng)和第三方物流模式下廠房設(shè)備運(yùn)輸活動(dòng)，從而驗(yàn)證蟻群算法的有效性。在驗(yàn)證過(guò)程中，可以認(rèn)為第三方物流模式下廠房設(shè)備運(yùn)輸活動(dòng)需求能力為0.66，對(duì)該廠房擴(kuò)建中的設(shè)計(jì)規(guī)劃等咨詢活動(dòng)的需求能力為0.73，第四方物流模式下供應(yīng)鏈資源和第三方物流模式下供應(yīng)鏈資源的螞蟻分別為A類和B類，該廠房擴(kuò)建過(guò)程中基本運(yùn)行參數(shù)如表1所示，其所對(duì)應(yīng)蟻群算法各元素正如2.3中介紹，這里便不做一一解釋。利用這些數(shù)據(jù)，參考式(1)及2.3中的蟻群算法，便能得到使系統(tǒng)優(yōu)化水平達(dá)到期望值的穩(wěn)定的系統(tǒng)單元組成。為了使算法的計(jì)算過(guò)程更加清晰，驗(yàn)證算法的靈活性和有效性，在此分為供應(yīng)鏈資源整合過(guò)程中偏好整體成本和時(shí)限性兩方面進(jìn)行討論。

表1 廠房擴(kuò)建過(guò)程中基本運(yùn)行參數(shù)

(1)認(rèn)為整合成本c是該供應(yīng)鏈資源整合決策優(yōu)化過(guò)程中相對(duì)更加偏重的因素，此時(shí)的螞蟻數(shù)量設(shè)定為100，參數(shù)分別為ξ=0.1、α=0.54、β=0.34、γ=0.1。本文對(duì)其收斂趨勢(shì)進(jìn)行了仿真模擬，步驟如2.3所示，對(duì)穩(wěn)定后的螞蟻分配一定任務(wù)，并按式(1)計(jì)算相應(yīng)優(yōu)化水平，若符合相應(yīng)整合決策，則停止循環(huán)；若不符合，則進(jìn)入步驟⑤繼續(xù)進(jìn)行模擬計(jì)算，最終模擬結(jié)果如圖1所示。圖1(a)為A類型螞蟻的仿真結(jié)果示意圖，當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，除了很少部分的螞蟻會(huì)選擇咨詢個(gè)體1，絕大多數(shù)的A類型螞蟻都會(huì)選 擇自建咨詢組織，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是該供應(yīng)鏈資源整合決策更傾向?qū)蛳?，此時(shí)最具成本優(yōu)勢(shì)的是自建咨詢組織，因此絕大多數(shù)的螞蟻會(huì)選擇自建咨詢組織，但在供應(yīng)鏈資源整合決策過(guò)程中，實(shí)限性容忍性的效果會(huì)隨著運(yùn)算批次的不斷推進(jìn)逐漸出現(xiàn)，所以會(huì)出現(xiàn)少部分螞蟻選擇咨詢個(gè)體1的現(xiàn)象。圖1(b)為B類型螞蟻的仿真示意圖，考慮到能力約束方面，3PL個(gè)體2獨(dú)立完成任務(wù)能力最好，3PL個(gè)體1和3PL個(gè)體3均不能獨(dú)立完成要求的任務(wù)，考慮到3PL個(gè)體2的整合成本太高，因此B類型的螞蟻?zhàn)罱K會(huì)選擇3PL個(gè)體1和3PL個(gè)體3。由此可以說(shuō)明，算法在資源整合活動(dòng)過(guò)程中的靈活性較好。

圖1 不同類型螞蟻的仿真結(jié)果收斂趨勢(shì)示意圖

(2)時(shí)限性是供應(yīng)鏈資源整合決策優(yōu)化過(guò)程中相對(duì)偏重主要考慮的問(wèn)題，此時(shí)螞蟻的單批數(shù)量依舊設(shè)定為100，相應(yīng)的運(yùn)算參數(shù)為ξ=0.11、α=0.29、β=0.49、γ=0.21。仿真模擬方式與(1)相同，在此條件下測(cè)定了A類型和B類型螞蟻的仿真示意圖。自建咨詢組織、咨詢個(gè)體1及咨詢個(gè)體2是A和B類螞蟻的可行域節(jié)點(diǎn)，因?yàn)椴煌瑫r(shí)進(jìn)行其他的任務(wù)，因此不用考慮擁塞等問(wèn)題，隨著運(yùn)行批次的推進(jìn)，蟻流逐漸達(dá)到一種穩(wěn)定的狀態(tài)。

圖2(a)為A類型螞蟻的仿真模擬示意圖，通過(guò)自建咨詢組織的A類螞蟻的數(shù)目先升高后降低，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是在蟻群的推進(jìn)過(guò)程中，大多數(shù)螞蟻會(huì)被具有整合成本優(yōu)勢(shì)的個(gè)體所吸引而轉(zhuǎn)向更加傾向被時(shí)限性容忍性控制，因此A類螞蟻在通過(guò)自建咨詢組織時(shí)，整體上會(huì)呈現(xiàn)先升高后降低的現(xiàn)象。同時(shí)我們還可以觀察到，幾乎所有的A類螞蟻會(huì)選擇咨詢個(gè)體2，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是該個(gè)體的時(shí)限性容忍量能夠滿足該活動(dòng)所需的要求。雖然整合后的成本相對(duì)較高，但時(shí)限性容忍量可以彌補(bǔ)成本造成的缺陷，這對(duì)海爾的家電企業(yè)率先占領(lǐng)市場(chǎng)有著重要的戰(zhàn)略意義，同時(shí)可以說(shuō)明在復(fù)雜的多目標(biāo)資源整合過(guò)程中螞蟻算法的靈活性較強(qiáng)。

圖2(b)為B類型的螞蟻的仿真結(jié)果示意圖，少部分的B類型螞蟻選擇了3PL2個(gè)體3，絕大多數(shù)選擇了3PL個(gè)體2，這是因?yàn)榇藭r(shí)3PL2個(gè)體3的時(shí)限性優(yōu)勢(shì)很顯著，因此B類螞蟻絕大多數(shù)會(huì)選擇3PL2個(gè)體2，但是，3PL2個(gè)體3的整合成本優(yōu)勢(shì)和3PL2個(gè)體2的整合成本優(yōu)勢(shì)相比，前者的成本優(yōu)勢(shì)較為突出，因此還是會(huì)出現(xiàn)少數(shù)B型螞蟻選擇3PL2個(gè)體3的現(xiàn)象出現(xiàn)。因此，在對(duì)物流模式下供應(yīng)鏈資源整合決策優(yōu)化過(guò)程中，不同目標(biāo)間的均衡作用和協(xié)調(diào)作用是必須考慮的一個(gè)問(wèn)題。

圖2 不同類型螞蟻的仿真結(jié)果收斂趨勢(shì)示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文通過(guò)建立第四方物流模式下供應(yīng)鏈資源整合決策模型，借用蟻群算法對(duì)其進(jìn)行求解，有效解決了第四方物流模式下供應(yīng)鏈資源整合決策優(yōu)化問(wèn)題。在對(duì)第四方物流模式下供應(yīng)鏈資源整合決策優(yōu)化過(guò)程中，必須考慮不同目標(biāo)間的均衡作用和協(xié)調(diào)作用。蟻群算法在復(fù)雜的多目標(biāo)資源整合過(guò)程中具有較強(qiáng)的靈活性，適當(dāng)?shù)貙?duì)第四方物流模式下供應(yīng)鏈資源整合決策中的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，可以得到非常好的收斂效果。