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供應鏈優化技術
更新時間:2003-12-19 9:47:32　 文章來源:中國農資網 瀏覽次數:3906
供應鏈優化簡介

    供應鏈優化即“在有約束條件或資源有限的情況下的決策方案”，它主要有整體優化和局部優化兩種類型。整體優化是從大量方案中找出最優方案，然而，實際情況下可能沒有最優方案或者沒有方法來檢測所得方案是否最優，因此有必要進行局部優化；局部優化是在大量類似方案中找出最優方案，此法取決于方案的最初解，最初方案不同，優化結果也不同。

    優化問題由決策變量、目標函數和約束條件組成。決策變量是需要作的決策，物流中有如下決策變量：何時、何地從供應商中訂購原材料；何時生產；何時把產品交給客戶、交多少。目標函數是經濟上或其它方面所要達到的目標，物流中有如下目標函數：利潤最大；供應鏈成本最低、生命周期最短；客戶服務質量最高；延誤最短；產量最大；滿足所有客戶需求等。約束條件是變量必須滿足的條件，物流中有下列約束條件：供應商生產材料、零件的能力；生產線每天工作的時間、負荷；配送中心的處理收據等能力。

    供應鏈優化的必要性

    隨著現代物流和技術的發展，生產和供應鏈規劃日益復雜。供應鏈的發展趨勢：

    客戶要求生命周期更短、并對特定配送有需求

    大規模產品定制

    生產線和在庫產品增加

    經營全球化－包括采購、生產、銷售和市場

    制造外包
 
    第三方物流提供者增加

    與供應商、客戶共同管理庫存，如VMI和持續補充計劃

    實施敏捷制造

    實施供應鏈集成理念

    公司兼并、收購和重組

    由于供應鏈發展日益復雜，公司必須運用軟件來優化它們的計劃流程。

    供應鏈優化目標

    一般來說，優化目標是從私營企業和公共組織兩種完全不同的角度來考慮。

    私營企業的目標

    供應鏈管理系統中的優化目標的定義有很多種形式，如“優化是ROI（投資回報率）達到最高的關鍵，它的目標包括成本最低、顧客服務水平最高、生產周期最短”；然而，在討論庫存鏈優化時，有人認為最大ROI的目標是“在增加利潤的同時，提高顧客服務水平、減少總成本、減少工作負荷、減少庫存”；“ROE（資產回報率）最大或競爭力提高”；“公司盈利最大，市場份額最大”等。

    然而，如果把這些目標用于決策模型中，這些目標必須轉換成明確的、可以衡量的目標。更具體的目標通常是利潤及其衍生物－成本和收入，其中成本包括資本、生產運營成本、倉儲和運輸、庫存持有成本、行政管理成本、IT成本和包裝成本；收入受公司可提供服務質量的影響，包括準時性、產品可得性等。

    成本因素（最低）和客戶服務質量（最大）通常是矛盾的，為了能相互比較，必須轉換成同一量綱，把所有的目標轉成一個總目標。成本最低包含許多不同的成本因素。客戶服務通常用收入來表達，這樣它可以和成本一起用利潤最大來衡量。如果不是所有目標都能轉換成和金錢有關的因素，必須使用權重，權重反映了不同目標的相對重要程度，這樣問題就成為一個單目標規劃。目前，可以用一些復雜的方法得出權重，也可以運用一些軟件提供可視化的權重設置。另一種方法是先定義這些目標的優先級，然后再優化。

    公共組織的目標

    前面討論了所追求的商業利潤，同時，我們也應該注重公共利益。最近幾年已經提出了一些基本目標，1987年世界環境與發展委員會提出“發展要滿足當前的需要，但不能以犧牲后代需求為代價”。如果要有相關實施政策，必須要明確、詳細地解釋這些目標。公共目標主要有3方面的因素：經濟、環境和社會。每一方面都能對供應鏈設計產生影響。私營企業目標是設施和運輸成本最低，而公共組織的目標不同。

    環境

    設施建設、交通運輸會對環境造成影響，環境對人類身體和下一代有影響，主要包括：當地空氣質量（對人有影響，威脅健康）；區域空氣質量（對莊稼、樹木不利）；噪音；長期危害（能量危機、臭氧層變薄、溫室效應）等。

    經濟

    主要和經濟系統的改進有關，包括：提高國家競爭力（包括減少工業運輸成本）；支援不發達地區；增強區域聯系，擴大外延；市場標準化（標準的、開放的）；提高就業、改革和出口的經濟績效。

    社會

    主要和居民、員工有關，包括：工作場地和運輸中的活動安全；經營工作條件；關注殘疾人；社會資產的改變（收入分配的影響）。

    私營企業在決策中不一定要考慮以上因素，然而政府必須要考慮。現在多方已經達成共識：必須制訂相關環境標準。當然，單個組織在決策過程中也盡量要考慮這些標準。

    另一方面是通過支援低收入地區和不發達地區來增強它們的凝聚力。例如，歐洲社會基金會實行假期培訓和就業援助，區域發展組織通過鼓勵投資、基礎設施和小商業等形式來實施這些標準。這些政策的實施導致投資減少或勞動力素質高。因此，私營企業認為這些政策反映了市場地位和產品、服務的價格。

    運輸行業的定價機制也是如此，它的目標是確保運輸決策包含所有的成本。當前，外部成本在價格體制中沒有體現，然而通過稅收，價格體制就能夠完全反映外部成本。這樣，從私營企業的角度來考慮，公司對環境的關注會集成到目標成本和利潤中。如果公司沒有把環境成本考慮到外部成本中，公司決策時依然可以按照原計劃實施。
優化方法優化方法有很多，但并不是每種方法都要采用一定的技術。在規定時間內不能得到最優方案的情況下，可以采用遺傳算法。遺傳算法容易實施、計算簡單，但得出的方案不一定最優，有時甚至不存在。優化時運用遺傳算法的原理會得到較優的方案。下面是一些常用的優化方法：

    l 基于規則的系統：它不是優化工具，但是廣泛應用于控制系統中。基于規則的系統能控制幾百甚至幾千個規則。規則系統與規則之間的相互關系非常復雜。如果系統改變而規則沒有改變，系統不能保證所求出的解最優。基于規則的系統有神經元、ILOG等。

    線性規劃：這種方法最好，是應用最廣泛的優化工具，通常用于資源分配問題中。任何有決策變量、線性目標函數和線性約束條件的問題都屬于線性規劃。

    約束傳播：受約束條件的影響，每一約束都有一定的變量范圍。變量域的減少會引起與約束條件相關的變量數目減少。此法在大網絡約束條件時尤其有效。

    遺傳算法：通過改進已有的解找出最優解。盡管為了得到最優解遺傳算法要做很多次疊代，然而它求解過程簡單，運行速度很快。此類優化方法特別適合那些約束條件和目標函數比較復雜的問題，如非線性函數。
以上是只是一些常用優化方法，并未包括所有的優化方法。

    供應鏈中的不同優化層次

    對規劃過程中的不同程度的優化作了比較分析之后，可以得出，供應鏈有3種優化層次：

    戰略層，即高層規劃，周期通常為長期；

    戰術層，即中層規劃，周期通常為一季或一月；

    經營層，即底層規劃（規劃、再次規劃和實施），周期通常為1周、1天或1班。

    同理，優化問題也分為如下幾類：

    戰略分析：用于分析獲取資源和其它決策，如新設施的建立，新產品供應鏈的設計；

    長期戰術分析：決策公司一年內的整個供應鏈的供應/制造/配送/庫存計劃；

    短期戰術分析：包括物流優化、生產計劃優化系統；

    經營分析：包括生產規劃優化系統、配送優化系統。
盡管上面描述了不同的計劃層次，然而它們沒有完全解釋不同決策對其它決策的影響，如戰略決策優化必須假定戰術和經營規劃最優。下面將詳細描述各種不同層次的優化問題。

    戰略

    供應鏈管理戰略決策主要根據鏈的網絡設計來決定車間、配送中心和供應商的地點、規模和數目，如“每一車間、配送中心和客戶的采購和部署計劃”。戰略決策檢測網絡設計，同時也考慮供應鏈中的物流。一般認為，庫存管理是戰術決策，然而，倉庫選址屬于戰略決策。
戰術

    戰術優化是“給定供應鏈結構的供應計劃、物流設施優化”：

    供應鏈網絡已經有如下實體：供應商、車間、配送中心和運輸路線；

    供應計劃基于時間緩沖理念（供應鏈計劃一般是1月或1周）；

    供應計劃集成考慮車間生產計劃和產品原料計劃；

    考慮開工和改建周期，但不是制造設施的影響；

    經營

    經營層供應鏈規劃可以理解如下：

    生產規劃，包括人員、設備和材料的分配；

    運輸路線和規劃；

    此類規劃實施頻率高，需要定期規劃以適應機器失效、物料庫存、其它延誤等。

    作者：曾鐘鐘  上海艾爾特智能物流技術有限公司咨詢顧問
 
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