供应链周期的时间价值探讨及优化模型

　　摘要：文章基于供应链的多阶段响应周期，探讨供应链周期的时间价值和效益。以缩短产品的市场响应周期和增大物流量为总体目标，建立了供应链运作基于时间、流量的最大物流量-最小时间周期模型，并通过C语言编程实现了算法的求解。结果表明该模型算法在供应链时间价值评价中的可行性，能够为供应链时间优化提供参考方案。
　　关键词：供应链周期；时间价值；最大物流量-最小时间周期；C语言
　　
　　随着供应链理论的实践和发展，在快速、敏捷响应市场需求的研究方面，从过去单纯地强调某一节点企业的响应周期问题，到研究企业间的集成对响应周期的影响、公共策略对响应时间的影响问题等。目前已经开始注意从供应链整体角度考虑供应链响应周期模型的问题。近年来对供应链时间周期模型研究的成果有：潭炜、马士华等对供应链时间瓶颈及其价值评价进行了研究，建立了时间瓶颈的价值评价模型；杨文胜对基于响应时间的供应链协同决策与优化模型研究，建立了供应链多周期的协同计划模；龚国华、汪卉等对物流速度与物流时间管理物流技术进行了研究；李院生、叶飞帆等还对柔性供应链的优化及供应商响应时间进行了分析研究，建立了多目标优化模型等等。本文则是基于供应链的多阶段响应周期，从供应链整体上对响应周期中各个结点企业的响应子周期以及企业内生产周期与物流周期的时间价值进行研讨，建立供应链多阶段响应的最大物流量—最小时间周期模型，并通过C语言编程实现了算法的求解。
　　
　　一、供应链的多阶段响应周期
　　
　　产品的生产流通过程通常可以描绘为一个多阶系统。多阶系统的各个阶段分别履行产品的加工、装配及其他价值增值活动，而且，每一阶段的输出可以作为后一阶段的输入。所以，供应链是在相互关联的部门或业务间发生的物流、资金流、信息流和价值流，它覆盖了产品（或服务）的设计、原材料的采购、制造、包装、到交付给最终用户的全过程。因而，就产品生产从原材料到最终用户的整个供应链全过程看，供应链是一个多阶段响应的生产供应过程。其周期简化模型如图1所示：
　　从图1可以看出，供应链周期的时间构成指供应链全过程中所发生的不同性质的时间消耗。多阶段响应周期是供应链全过程的累积效应，由供应链上下不同阶段企业响应的子周期构成。物流周期时间具体包括：外部途中运输时间、内部移动时间、加工时间、库存时间、线内等待时间、交接等待时间、原材料库存时间、在制品库存时间、商品库存时间等，此分类法是分析供应链时间价值构成的基本工具。研究供应链周期时间构成的意义在于弄清楚发生物流行为的原因与消耗时间的数量，为改善流程提供第一手资料。
　　
　　二、供应链周期的时间价值
　　
　　从形式上看，时间价值就是把握时机所形成的效益。从构成实质上看，时间价值的内涵主要包括资金使用效率的提高和更好地把握商机形成的增量收益。如果将上述两层关系结合起来理解，时间价值的内涵则可以理解为由于时间的把握带来的相关输入的增加、资源占用及资源消耗成本的减少。鉴于通常把供应链周期分为物流周期和生产周期，供应链周期的时间价值就等于物流周期的时间价值和生产周期的时间价值。
　　（一）物流周期的时间价值
　　物流过程中有物流对象的空间位置移动，必然有时间消耗，同时还有费用的发生。物流时间价值分析是要指出哪些物流行为投资增值，哪些投资不增值。根据劳动价值理论，形成使用价值的劳动都会创造价值，反之不创造价值。因此，物流周期中能够创造出使用价值的时间都有价值，即物流周期的时间价值。物流时间价值的最基本的特征是把握最佳的物流时机实现最佳的整体效益。常见挖掘时间效益的途径有：缩短时间创造的效益、延长时间创造的效益、错位时间创造的效益、JIT效益等。但无论基于那种途径来挖掘时间效益，物流活动发生的时间都会影响供应链周期的时间价值的变化。物流周期越短，则物流速度越快，货物周转的次数越多，所获得的利润就越多，实现的增值额越大，因为企业可以把节省的资金用于投入后扩大再生产。
　　（二）生产周期的时间价值
　　实际调查和理论研究得出，制造和装配等生产周期的时间只占整个供应链周期时间的一小部分，尤其是真正的增值时间只有整个供应链周期的0.05-5%，根据图1中价值流的流向分析，当原材料流入供应链开始，其价值一直不停地增长，所以，生产周期的时间价值的贡献是不可忽视的。正是由于供应链周期的大部分时间都花费在部分业务和信息数据的处理、运输以及等待上，要提高生产周期的时间价值就是要缩短这些时间，提高增殖时间的占有率。
　　
　　三、供应链时间周期的优化
　　
　　供应链的时间周期的优化问题，是一个随着用户需求的变化，供应链主体如何合理地进行响应时间的分配和调整决策的问题。因为供应链基于时间的竞争要求考虑系统整体的时间周期，对整个供应链进行时间优化，而整体时间优化也取决于少数薄弱环节，即供应链上的“流量瓶颈”，因此，优化供应链的时间必须从最薄弱环节入手，才能得到显著改善。
　　（一）流量瓶颈
　　约束理论（TOC）认为，任何系统可以想象成由一连串的环构成，环与环相扣，这个系统的强度就取决于最弱的一环，而不是最强的一环。可以借鉴约束理论的思想研究供应链系统周期时间价值问题。在供应链系统中，不同功能的结点都有许多可以实现其功能（加工、运输等）的企业，构成了供应链网络。本文给出供应链时间周期几个相关定义。流量：在市场快速响应的时间要求下，通过各结点企业的物流量，可以取数量单位，也可以取重量单位。流量瓶颈：任何一个环节只要阻碍了企业以更多的流量、更快的速度响应顾客，那么它就是一个流量瓶颈。容量：由于各企业内部也有其资源瓶颈，允许通过的最大物流量也不同（即容量不同），此情况下，可以把最大物流量定义为容量。因为资源瓶颈的存在必然导致响应速度的降低，因此资源瓶颈往往就是一种容量的瓶颈。
　　（二）优化模型
　　供应链是一个存在价值流、物流、时间流的网络，根据网络的特性，在上下游企业之间存在一系列的物流活动。因此，供应链周期的时间优化目标是试图优化和缩短产品的市场响应时间和增大产品流量，是供应链网络流量的优化和供应链时间的优化。供应链网络流量的优化的目标很显然是求最大化的问题，而供应链时间的优化就是要使供应链的周期最短问题。具体可以应用最大流、最小费用的算法求解原理，求解供应链的最大物流量-最小正周期来实现。
　　1、模型假设
　　D=（V，A）：所构建的多阶段响应供应链网络。
　　vi：网络中的结点，具体指供应链上下游的各个结点企业（i=1.2……n）。
　　V：vi的集合（i=1.2……n）。
　　 （vi，vj）：vi和vj之间的弧，i企业和j企业间的物流活动，其中（i=1.2……n；j=1.2……n）。
　　A：（vi，vj）的集合，其中（i=1.2……n；j=1.2……n）。
　　cij：结点企业i和企业j之间的容量，其中（vi，vj）∈A。
　　C[ ][ ]：cij集合的数组，其中（i=1.2……n；j=1.2……）n。
　　tij：i企业和j企业之间的单位物流量进行物流活动需要的时间；其中（i=1.2……n；j=1.2……n）。
　　T[ ][ ]：集合的数组，其中（i=1.2……；n；j=1.2……n）。
　　Vs：发点即原材料供应企业的集合。
　　
　　Vt：收点即最终用户的集合。
　　t（f）：流量为f的可行流的时间周期。
　　2、模型求解算法
　　模型目标是寻找从发点Vs到收点Vt的最大流量f，并使得其时间周期t（f）为最小。若f是流值为W的所有可行流中时间周期最小者，而P是关于f的所有可扩充链中时间周期最小的可扩充链，则沿P以ε调整f所得到的可行流为f '，是流值为W+ε的所有可行流中时间周期最小的可行流，故当是所求的最大物流量-最小时间周期。根据这个结论，如果欲知f是流值为W的最小时间周期流，则关键是要求出关于f的最小时间可扩充链。为此，需要在原网络D的基础上构造一个新的赋权有向图E（f），使其顶点与D的顶点相同，且将D中每条弧（vi，vj）均变成两个相反方向的弧（vi，vj）和(vj，vi），得到的新图为记为E（f），图E（f）中各弧的权值定义为：
　　ωij=dij 当fij　　ωij=dij 当fij　　为了使E（f）比较清楚，一般将长度为∞的弧从图E（f）中略去。由可扩充链费用的概念及图E（f）中权的定义可知，在网络D中寻求关于可行流f的最小时间周期可扩充链，等价于在图E（f）中寻求从发点到收点的最短路。
　　3、最大物流量-最小时间周期的算法步骤
　　第一，确定初始可行流f0=0，令k=0。第二，记fk为经k次调整得到的最小时间周期流，构造赋权有向图E（fk）。E（fk）的构造要考虑E（fk）中各弧的权值与fk关系，见式①。第三，在E（fk）中寻找从发点到收点的最短路（调用Floyd算法）。若不存在最短路，即最短路长为∞，则fk就是最大物流量—最小时间周期流，计算终止；若存在最短路，则此最短路即为原网络D中相应的可扩充链P，转入第四步。第四，在P上对fk按式②进行调整，构造新的可行流fk+1，使流值增大，令k=k+1，返回第二步。
　　ε1=mincij-fij，ε2=minfijk
　　 ε=minε1，ε2
　　 fijk+1=fijk+ε对于P上的前向弧fijk+1=fijk-ε对于P上的后向弧fijk+1=fijk不在P上的弧②
　　
　　四、结论
　　
　　基于供应链多阶段周期响应的供应链最大物流量-最小时间周期的优化，能很好地实现快速响应的问题。当输入各个结点企业的容量和流至各结点单位流量所需要的时间，就可以通过C语言程序运行出时间优化的最优方案和供应链周期时间。通过对各结点企业分配合理的物流量，不仅可以使有“流量瓶颈”的企业恰到好处的分配资源、使有闲置资源的节点企业转移闲置资源提高资源的使用效率，还可以使整个多阶段响应供应链的周期最短。通过实践证明最大物流量-最小时间周期算法在供应链时间价值评价中的可行性。
　　
　　参考文献：
　　1、MA shi