基于Supply-hub的生产与配送协同决策研究

摘要：本文旨在从供应和供应商的角度出发，以基于Supply-hub的协同决策为研究对象，重点研究其生产和配送的协同决策模式，从理论上和实证上分析和比较两种典型的决策模式（即供应商和Supply-hub运营商分散决策模式、Supply-hub运营商整体决策模式），从成本和效率两个方面研究两种决策模式的优劣。 关键词：装配供应链；Supply-hub；供应链协同；协同决策 中图分类号：F253．9 文献标识码：A

Research on Assembly Supply Chain Collaborative

Decision-making Based on Supply-hub

Abstract: This papers focuses on the production and distribution mode of collaborative decision-making from supply and supplier, and analyses and compares the cost and efficiency of two kinds of typical decision models(i.e.suppliers and Supply-hub operator independent decision model and Supply-hub operator overall decision model)in theory and empirical.

Key words: Assembly Supply chain; Supply-hub; Supply chain coordination; Collaborative decision-making;

1 引言

供应链上信息共享程度的高低对供应商、Supply-hub运营商和制造商的协同运作方式起着十分重要的作用。根据信息共享程度的不同，其协同运作方式可以分为分散决策和整体决策两种。当信息共享程度一般时，供应商、Supply-hub运营商和制造商采用分散决策模式进行合作。在分散决策模型中，首先是供应商决策，其次是Supply-hub运营商决策。当信息共享程度较高时，供应商、Supply-hub运营商和制造商采用整体决策模式进行合作。在整体决策模型中，Supply-hub运营商作为供应链上游的决策主体，从整体上考虑生产和配送协同调度问题。

2 问题描述及符号定义

某制造企业采用Supply-hub模式实施采购和生产活动，假设其核心零部件有数个供应商供应，每个供应商都相隔一定时间生产一批零部件，然后配送到集配中心，再由Supply-hub运营商集中配送到制造厂商处。

模型中所需要的符号定义如下： N ：供应商个数；

i：供应商和其所提供的零部件的代码，i=1,…,N，以下同； di：制造商对零部件i的需求率；

pi: 供应商i生产零部件i的单位生产时间；

si：供应商i每次批量生产零部件i的调整准备时间；

Si：供应商i每次批量生产零部件i的调整准备成本；

hSi: 零部件i在供应商i的单位库存维持费用；

hHi：零部件i在Supply-hub运营商的单位库存维持费用； hMi：零部件i在制造厂商处的单位库存维持费用； Fi：零部件i从供应商运到Supply-hub的运输固定成本； Vi：零部件i从供应商运到Supply-hub的运输变动成本；

FH：Supply-hub运营商每次将各种零部件集中运到制造厂商处的运输成本； 决策变量： Ti：供应商i生产零部件i的生产间隔； Ri：从供应商i运送零部件i到Supply-hub的配送间隔； RH：从Supply-hub集中运送各种零部件到制造厂商的配送间隔。

3 数学模型

3.1 供应商与Supply-hub运营商分散决策模型

（1）供应商单独决策生产和配送间隔

MinTCiFVSi1hsipidi2Tiii (2-1) Ti2Ri

目标函数(4-1)中的第一项表示单位时间内供应商i的成本约束。 则供应商生产和物流最小成本为：

TCi(Ri)SiFiVi12hpdRi (2-2) siiiRi2（2）Supply-hub运营商单独决策

由于Supply-hub运营商是由制造商委托，因此前者在决策配送间隔时必须同时考虑自身的物流成本和制造商的物流成本，包括Supply-hub运营商单位时间

内平均的库存成本和运输成本，以及制造商单位时间内的平均库存成本。设其单位时间的平均总成本为TCH，则目标函数为：

F1N1NMinTCHhH idi(RiRH)(hM idiRH)H (2-2)

2i1RH2i1则Supply-hub及制造厂商的最小物流成本为：

F1N (2-4) TCH(R)hHidiRiRHH2i1RHH3.2 Supply-hub运营商整体决策模型

作为供应链上游的整体决策主体，Supply-hub运营商考虑供应商的生产能力限制，通过协调供应商的生产间隔，供应商到Supply-hub以及Supply-hub到制造商的配送间隔，使得成本最小化。设供应链系统单位时间的平均总成本为TC，则目标函数为

NFVFSi1N1N1N2MinTC(hsipidiRi)hHidi(RiRH)(hMidiRH)iiH (2-5)

2i12i1RiRHi1Tii12i1N1N1令aidi(hsipidihHi)，(hMihHi)di，假定MHi固定时，可

22i1对(4-18)式的RH求偏导，

*QMHFHRMax(,) (2-6) ***MH(MH)MH*H4 Supply-hub的生产与配送协同决策案例研究

4.1案例参数设置

案例研究某制造企业核心零部件的供应情况，因此供应商数量设置为2-6个。M的取值范围为1-12之间的正整数。制造商对零部件i的需求率分别为di[40 10 15 10 20 15]，供应商i每次生产的调整准备成本Si100和调整准备。此外，供应商i的生产能力必须满足制造商的需求，则pi*di1，

P0.02P20.07PP40.08，P50.04，P60.06。其中Pi取值分别为1，，30.05，

hhs0.2零部件i在供应商i的单位库存持有成本si，在Supply-hub处的单

hhH1hs位库存持有成本Hi，其中r10.8，在制造商处的单位库存持有成本时间

hMihMr2hHr21.1VDISiF0，。供应商到Supply-hub的运输变动成本i，

si1假设Supply-hub服务半径为1，供应商i到Supply-hub的距离DIS[0.5,1]，供

应商运输固定成本4.2结果分析

Fie*F0F020,e0.01,。

本文运用LINGO11.0求解软件，分别计算了2-6个供应商时的生产和配送协同决策模型，得出了在不同决策模式下，供应商、Supply-hub运营商成本以及供应链上游系统总成本的变化情况，如表4-1所示；同时也分析了分散决策和Supply-hub整体决策下供应商配送间隔Ri 和Supply-hub运营商配送间隔RH的变化情况，如表4-2所示。

表4-1 与分散决策相比，Supply-hub整体决策模式下各种成本的变化 比较项 两个供应商 三个供应商 四个供应商 五个供应商 0.35% 40.23% -23.18% -3.09% 0.52% 11.87% 22.52% -26.17% -4.82% 0.43% 11.39% 21.84% 8.00% -26.74% -3.79% 1.09% 14.28% 4.51% 10.43% 12.92% -27.51% -3.36% 六个供应商 1.21% 14.72% 26.50% 10.81% 13.35% 0.15% -27.41% -0.01% 供应商成本TCS的变化 TCH的 变化 TC的变化 注：“—”表示减少，否则表示增加，以下表中正负号意思与之相同。

表4-2 与分散决策相比，Supply-hub整体决策模式下

供应商、Supply-hub运营商配送间隔的变化

比较项 供应商i 供应商配送间隔Ri的变化 RH的变化 1 2 3 4 5 6 两个供应三个供应四个供应五个供应商 商 商 商 -8.00% -9.70% -8.82% -13.73% -58.08% -38.28% -37.67% -41.03% -48.27% -47.77% -25.87% -32.80% -36.42% -39.53% -22.96% -13.79% -6.47% -0.42% 六个供应商 -14.42% -41.50% -50.97% -36.93% -40.01% -21.10% 0.0% 通过对表4-1，表4-2分析，可得：

（1）当Supply-hub运营商进行整体决策时，供应链上游系统单位时间内的生产成本和物流总成本有不同程度的下降。

（2）在Supply-hub整体决策模式下，Supply-hub运营商和制造商单位时间的物流成本有大幅度降低，但供应商单位时间的生产和物流成本却有不同程度的增加。

（3）在整体决策模式下，各供应商的配送间隔都有较大幅度地缩短，而Supply-hub运营商的配送间隔有不同的变化情况。

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