供应链管理 doi:10.3969 ̄.issn.1005—152X.2018.08.024 物流技术2018年第37卷第8期(总第383期) 基于供应链核心企业成本控制的 供应链结构优化 于明华。李【摘弘。王建国 呼和浩特010051) (内蒙古工业大学,内蒙古要】供应链核心企业通常根据自己的成本控制,对上游供应商和下游销售商的数量有选择权,通过 Witness仿真软件,建立核心企业为生产企业的供应链仿真模型,以供应链核心企业的总库存成本为优化目标,以 上游供应商数量和下游销售商数量为约束条件,利用模拟退火算法,对供应链的结构进行优化,以实现在供应链 核心企业总库存成本最小时,选择最佳供应商数量和销售商数量。 【关键词】供应链结构;核心企业;成本控制;模拟退火算法 【中图分类号]F275.3;F274 【文献标识码】A 【文章编号11005—152X(2018)08—0112—05 Optimization of Supply Chain Structure Based on Cost Control of Core Enterprises Yu Minghua,Li Hang,Wang Jianguo (Inner Mongolia University ofTechnology,Hohhot 010051,China) Abstract:In view that the core enterprise of a supply chain usually has the option to choose a number of upstream suppliers and downstream retailers according to its own cost control scheme,we used the Witness simulation software to build the simulation model of a supply chain in which the core enterprise is a manufacturing enterprise,and with the total inventory cost of the core enterprise as the optimization objective and the number of the upstream suppliers and the downstream retailers as the constraint and using the simulated annealing algorithm,we optimized the structure of the supply chain so as to determine the optimal number of suppliers and retailers when the total inventory cost ofthe core enterprise is the minimum. . Keywords:supply chain structure;core enterprise;cost control;simulated annealing lgoraithm 直接影响到核心企业的采购成本、库存管理成本。 1 引言 供应链核心企业对生产出的产成品的销售环节管 如销售企业的数量、销售企业的进货方式及库存 21世纪的竞争不再是企业与企业之间的竞争, 理,从 而是供应链与供应链之间的竞争。就供应链的结构 管理等都会影响到生产企业对成品管理的成本,而言,一般是由一个主导企业(制造商、供应商或零 而影响到供应链核心企业的库存总成本。以供应链 合理调整供应 售商)充当企业群体的“原子核”(即核心企业),把其 核心企业的库存总成本最小为目标,是供应链管理中一个非 他“卫星”企业吸引在核心企业周围所构成的一个网 商的数量和销售商的数量, 链。实践证明,供应链运作效率及整个供应链竞争 常重要的问题。能力的大小,很大程度取决于供应链上核心企业的 很多学者对供应链结构问题进行了研究,并取 ock,et a1.(2000)调查了企业 影响力u 。供应链核心企业对供应商的不同选择会 得了一系列成果。如,St【收稿日期12018—06—26 【基金项目】内蒙古工业大学科学研究项目“中小型企业供应链绩效仿真优化研究”(X201602) 【作者简介】于明华(1978一),女,内蒙古赤峰人,硕士研究生,讲师,研究方向:信息管理。 —-112-- 于明华,等:基于供应链核心企业成本控制的供应链结构优化 供应链管理 物流与供应链结构的关系问题,指出物流是协调供 的库存保管费+原材料的缺货损失费 应链运作的必要手段嘲。Ernst和Kamrad(2000)基于 产成品库存总成本=产成品的库存保管费+产成 对核心企业库存总成本各项进行数学分析: 按月(按30天计算)订货,每月月初检查库存水 模块化和延迟特性,给出了评价四种供应链结构的 品的缺货损失费 概念框架嘲。李群明等(2001)对不同供应链体系结 构模型,包括供应链作业参考模型(SCOR)、供应链 开发模型(SCDM)和供应链管理软件等进行了对比 平,若库存量I低于下限L订货,高于下限不订货,设 分析 。陈剑学者(2002)从单级生产一库存系统、多 库存上限为s,订货量z为: 级生产一库存系统、供应链流程重组三方面对供应链 Z=S—lll< 结构问题进行了综述,并提出将来的供应链研究集 中于供应链重组和不确定性等问题 l。张青山等 (2002)总结了不同行业中的供应链结构类型,并给 出了相应的供应链管理策略同。综上所述,之前学者 们基本都是从理论上研究供应链结构,而利用仿真 手段结合实例对供应链结构进行研究的较少。本文 对供应链核心企业为制造业的供应链结构进行仿真 优化,首先利用管理领域专业的Witness仿真软件建 立供应链仿真模型,再利用模拟退火算法,以核心企 业的总库存成本为优化目标,以提供各类原材料的 供应商数量和销售产成品的销售商数量为优化变 量,对供应链结构进行优化研究。 2供应链结构与供应链核心企业库存总 成本的关系 供应链核心企业在供应链中具有配置资源的权 利,比如对供应商的选择、对原材料和成品运输方式 的选择以及对原材料进货批次和安全库存的控制 等。因而,核心企业有能力对供应链资源进行调整, 进而优化供应链的结构,最终实现核心企业总库存 成本最小。某一种原材料从一个或多个供应商购买 会影响到这种原材料的采购成本,影响到原材料的 实时库存量,从而影响到原材料的库存保管费和缺 货损失费。同时,供应链核心企业选择销售产成品 的销售企业的数量会直接影响到核心企业产成品的 库存保管费和成品的缺货损失费。而供应链核心企 业的库存总成本构成如下: 核心企业的库存总成本=原材料库存总成本+成 品库存总成本 原材料库存总成本=原材料的采购成本+原材料 Z=O(,≥ 假设原材料的采购成本为c ,每件订货费为m, 订货附加费为K,则原材料采购成本计算公式为: C1= +mZ 假设库存保管费为c ,每件存货每天的保管费 为h,系统运行的天数为n,则库存保管费的计算公式 为: c =J。hI(t)dt(, >o) 假设原材料或产成品的缺货损失费为c,,每件 原材料或产成品每天的缺货损失费为p,则缺货损失 费计算公式为: C。=[oplI(t)ldt(, ≤0) 3模拟退火算法适合解决供应链结构优 化问题 模拟退火算法是一种通用、高效、健壮、可行的拟 物型随机近似算法,主要适合求解自然科学、管理科 学和工程技术等科技领域普遍存在的组合优化问题。 本文以供应链核心企业的总库存成本为优化目 标,以上游供应商数量和下游销售商数量为约束条 件,对供应链的结构进行优化,以实现在供应链核心 企业总库存成本最小时,选择最佳供应商数量和销售 商数量。这个问题属于典型的组合优化问题。所以, 本文采用模拟退火算法进行供应链结构优化研究。 4建立供应链结构优化模型 4.1供应链实例 以核心企业是生产制造业的供应链为例,供应 链核心企业的产品生产需要三种原材料,每月月初 --113-- 供应链管理 检查库存,库存量低于安全库存就发川;汀货清求 每种原材料可以从一家或多家供应商购买. 产HI 的产品卖给多家产品销售企业 销售企、l 也是月初 检查库存,库存量高于安全库存不订货,低于安伞库 存就发起订货请求。供应链运作流程及数据如下: 供应链核心企业(生产企业):生产企业依据产 成品库存数量决定是甭进行生产,产成品库存量小 于200 ft:n ̄进行生产,l_一种原材料按1:2:3配比生产 儿索稆称 gys1 gys2 鼬s:j ]llll("hin 丧I 厄素定义 炎型 IIIHCf1iI10 泌lJlj fJ0,"ZIf1; 供应商 供啦J{;i 产 ,Ik 1-, ‘流水线 xsl xs2 销僻 ql: 化食、i Xs:3 dy1 v ll iabl( if.’川 ,Ik-一 产 、【 购 胀fl料。的 j货费f¨运输《 dy2 dy:j v irj}l1]1} _v}【l-in c]II I-产{?==,Ik蚴 I-, fj利‘的|J货货取1运输 ,Ik哟买原材料 的|J货坍和运输f ¨{一件产成品,生产一件产成品的时 服从1—3天的 均匀分布, 种原材料在生产企业的库存_I 限分别 为200件、400件、600件,库存下限分圳为l00件、200 什、400件 每月初检企库存,小于库行下限向生产 企、J 订货,订货量为库存L限与现有库存艟的差 额 种原材料的缺货.f=5i失分别是2元/件/大,库存 保管成本分别是1.5元/件/天, 种 材料采呲勾成本 分别为l【)(】元/次、2007亡/次、300元/7欠 成品的缺货 损失为2元/件/天,库存保管成夺1.5元/件/天、 原材料供应商:各原材料供应商根据闩己的库存 量决定是否生产。达到最大库存最停fl:q-:产一 家原 材料供应商最大库存量分别为300件、500件、700件; 生产效率分别为l5件/天、40fl:/天、60 ̄ ̄/天. 产成品销售 业:… 家销售企业的J车存下限都是 80件,库存J二限部是100 每月 检查怍仔,小于库存 下限向生产企业汀货,汀货量为库存_JI 与现仃库存 量的差额 、各销售企业销售成品的效率为1—10件/天 4-2建立供应链仿真模型 4.2.1 定义元素、一Witness仿真软件是JIJ各类厄素米 构建仿真模型,如离散型元素、连续性元素、逻辑型 元素等:建立仿真模型的第一步就是定义所需要的 各类元素,本文所要建立的供嘘链仿真模型需要定 义的元素有30多个,存此不便一一列…,表1仪列f¨ 使用模拟退火算法优化时优化lj标币¨约束条件所用 到的元素 、 4.2.2建立并测试仿真模型。仿真模型可视化没置 如 l所示。根据供应链实例所建立的仿真模型,运 行大约600仿真时间,整个供应链仿真系统运行进入 常态化,所以将仿真模型的预热mlI' ̄1设置为700仿真 一1 14一 (f, C 、}I】iHb1l i 成 内 仔俅竹赞 gyscl v 】I i 】bh J-';if4料 I-J 、【k的J^ 仃f 箭 gysc2 、“1’ia}]1 L 昧村料 I-:J i=}==、Ik的J‘ 仃f 骨特 gysc;; v;-i1·iabll _卡j料 , 余,Ik的I 仃 竹册 qh1 v}u·j abl 原利科 n: , 食,Ik缺货造成f{fJ缺货撷 qh2 vii1 inblI 】蟓材制. , 氽,lk缺货造}戊的缺货拈j qh3 viiriab J L ln I 。il==,Ik缺货造成的缺货损 qh't vIJj iahl【 _产成-1^缺货拟_凡 ruliet i011 。 食、ll,14 仃}IJ怀喃敏 l ̄,jl;i】 图1 供应链可视化仿真模型 4.3基于模拟退火算法的优化设计 4.3.1优化Ij标设 优化I I标址供应链 心 、Il, 存成小kt.11111最小,优化f1标表达』 F: Min ktlcm]--dvI+dy2+(I 3+qhl+qh2+qh3+qlI .gysc l+gysc2+g),s(。3+(‘l ‘ 优化¨ 存仿 模, II1的设 为: 仍 系统rf1打lJ十L二定义女f的兀素“kl lid”. j 2所,J , 击“ qions”按钳{,设 优化 数的丧达 “RE I'llHN dy 1+(1y2+d) 3+ql1 l+qh2+qh3+ql14+gys ̄’ gvst 2+gys ̄·3+(·I1t ”,&[】f矧3 J ,J 4.3.2优化约束条什t设计及优化 它参数 置 化约朱条件设置 表2 I冬14足仿真模 rf1优化模块的 细没 界 , 化约束条什 仿真模型IfI的设 如 4『fl“Va ables”栏所 :在“()I)jef(·tive Fum·lion”『Il选择优化 标 数“kl 111”并选择最小解“MhiinuIII”; “Al 图2 目标函数“kucun”细节设置页面一 图3 目标函数“kucun”细节设置页面二 2优化变与}取 坚艟 取ffI范 【 僻 村 :}供晦 的数艟( J.Qtm ̄']ti』1) l剑:{ l 销僻B;i+-t利 ̄fJU,"Z崩的数f ( ), Ⅲ, 7“},) I剑:{ l t肖僻味材州- } 南的数 (J ̄D'sJ. 『『J,J『 1) I剑3 l J 伦 J 。流水线数{ l .Qu,'mf“1) l刊2 l 销 1 数砖{xsI.Otliin[ t.I,) l刘: I 销 、i,I.数:l}(xs2 7fif ) 1刮2 l 销化 、l 数 (Y . 川 f九 ) 1划2 I r.Il1m”算法 lI_1选扦模拟 火算法“Adaptiv Tl -一 mostatislical SA”;根据仿真模型蒯试数据,将模型预 热时川I“Wal’lilt- 没 为700天, 常优化运行时间 “RIII1”没 为365天(1年)从 4可以看ftI, ̄IJ>H模 供应链管理 拟退火算法求供应链库存成本最小, 有432种资源 力‘案.然后点i{ 运行按锕“()l}timize”运行优化算 法米扶得最优解 图4优化设置界面 4.4利用模拟退火算法进行优化及优化结果 分析 从 5I『以行…,模拟越火算法运行完432个资 源 方‘案 .僻到的供J 链库仃成冬最小值“()l卜 Ii、 r Besl” :2 g32 652 己 优化结果—.维 ( I 5所示)横^J^标是优化方案数,纵坐标足优化门标 值,折线 求J 同优f12 ‘案所得到的日标fff,下疗 白:线址最优¨标值nn线. 6 观的 示j 某个优化 疗案的优化『l 仳 丧3是优化结果明细丧.rI『按表 3的第2 到5 的数据州帑供心商的数0 干¨销售商 的数 }I-,从 ×l『供应链结构进行有效优化 图5优化运行界面 图6供应链库存成本优化目标值 一ll5一 供应链管理 表3最优目标值及优化变量配置 销售原 销售原 销售原 生产企 材料一 材料二 材料三 销售企 销售企 销售企 业生产 优化目标 供应商 供应商 供应商 业一数 业二数 业三数 流水线 (kucun) 的数量 的数量 的数量 量(XS1. 量(xs2. 量(xs3. 数量 (元) (gys1. (gys2. (gys3. Quantit Quantlt Quantit LsC. Quantit Quantit Quantit y)(个) y)(个) y)(个) Quantit y)(个) y)(个) y)(个) y)(条) 2 832 652 2 832 652 2 2 1 1 1 1 2 1 l 1 2 2 1 l 物流技术2018年第37卷第8期(总第383期) 济,2009,(6):50-52. 【2]Stock G N,N P Greis,J D Kasarda.Enterprise logistics and supply chain structure:The role of fitj[].Journal of Operations Management,2000,18(3):531—547. 【3]Ernst R,B Kamrad.Evaluation of supply chain structures through modularization and postponement[J].European Journal of Opera-fional Research,2000,124(41l:495-510. 2 832 652 2 832 652 3 3 1 l 1 1 2 1 1 l 2 2 1 1 [4]李群明,张士廉,王成恩,等.供应链体系结构的比较研究[J]. 计算机集成制造系统,2001,7(6):15—19. 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