基于社会责任的可持续供应链网络设计

许 良，滕燕强

（燕山大学 经济管理学院，河北 秦皇岛 066004）

基于社会责任的可持续供应链网络设计

许 良，滕燕强

（燕山大学 经济管理学院，河北 秦皇岛 066004）

讨论了多目标闭环可持续供应链网络设计问题，寻求总成本和环境影响最小化以及社会责任最大化的目标。基于此，利用改进的约束法求得有效解，验证模型的有效性，得出最优网络规划。

可持续性；供应链网络设计；社会责任；ε约束法

1 引言

当前的市场竞争环境日益激烈，一个显著特征就是由原来的单独企业竞争扩大到供应链之间的竞争，而在传统的供应链网络设计中考虑经济因素的居多；而随着可持续理念的产生，社会因素也应该被考虑进来并应扩展到整个供应链中。但是很多企业由于社会责任的缺失，造成了很大的经济损失和严重的社会影响；例如2008年三鹿奶粉事件等；2007年保洁捐赠事件等，这些事件表明国内外的一些企业在社会责任方面做的还不够。

目前关于可持续供应链网络设计的研究文献较多，国外的Pishvaee研究了在不确定条件下关于社会责任的供应链网络设计问题[1]。Razmi在不确定条件下研究可持续性医疗供应链网络设计问题[2]。Mota也考虑相同的因素，不同之处是在社会指标中考虑了社会和政治方面对公司可能造成的影响[3]。Kogg通过对全球价值链和供应链管理的研究分析了企业责任的实践，研究了各自领域的环境和社会问题[4]。国内的研究方面，韩水华等在传统的供应链网络设计中考虑了碳排放并进行分析[5]。周鲜成等根据利益相关者理论，分析探讨了协同推进可持续供应链企业社会责任的三大因素[6]。杨玉香等研究了企业不仅要追求利润最大化还需要承担环境保护方面的社会责任[7]。通过前人的研究，可以发现很多学者对可持续性供应链网络设计做了很深的研究，但是在有些目标函数中只考虑了单方面的因素；还有在求解多目标函数规划时，经常会碰到有效解和弱有效解的问题。

基于以上的研究分析，在前人的研究基础上，首先，本文考虑的社会责任因素增多并将其量化，建立基于社会责任的多目标规划模型；其次，在环境影响目标函数中，本文考虑的不仅仅是碳排放，还考虑产生的废弃产品数量；最后本文采用改进的ε约束法对模型求解，保证求得的结果是有效解。

2 模型建立

2.1 模型描述

2.1.1 社会责任指标的确定。由于社会问题的广泛性和复杂性，在某种程度上不可能衡量社会责任的所有方面，这是关于很多利益相关者的多学科的问题。然而，由于企业社会责任理念的重要性以及在商业领域的不断增长，许多标准比如ISO 26000[8]，SA8000[9]已经开始研究以支持许多公司和企业去设计和实施企业社会责任，具体见表1。

表1 研究问题的社会影响和措施

作为国际上认可的两个标准，本文参考两个标准的共同之处来确定社会责任指标。根据我国的实际情况，选取以下四个指标：（1）潜在危险产品的数量；（2）由于工作条件不好所造成的损失天数；（3）所创造出工作机会的数量；（4）发展慈善和公益的金额。

2.1.2 模型假设与说明。本文考虑的是多目标、多层级的可持续供应链网络设计，具体的网络结构如图1所示。

图1 可持续供应链网络示意图

在模型建立之前，本文有以下一些假设：（1）满足所有消费者的需求；（2）给定每一级中的备选设施数量；（3）在同一级之间没有物流；（4）假设从消费者区域返回到收集（检查）中心的最终产品的数量是消费者需求数量的一小部分，是一个确定值；运输到再利用市场的产品也是各自中心的一部分（20%）。

2.1.3 变量定义。集合定义：在这里各个层级的集合依次用i,j,k,l,m,n,p,r,s表示；生产技术集合，t∈{1,2,…,T} ；所有层级集合，e,e′∈{i,j,k,l,m,n,p,r,s} ；层级 e上的设施集合，

二进制变量：①Yfe：若设施建立取1，否则取0；②Yjt：若制造中心 j使用技术t则取1，否则取0；③Zkl：若将消费区域l指派给分销中心k则取1，否则取0；④Zlm同上。

参数：①成本：pci表示购买原材料的成本；fcfe表示建立设施的固定成本；fcjt表示制造中心建立成本；mcjt表示制造中心生产单位产品的成本；vcfe表示设施处理单位产品的成本；tcfefe'

表示运输单位产品的成本；ackl表示消费区域l到分销中心k的单位成本；cclm表示从消费区域l收集单位最终产品并运输到收集（检查）中心的成本。

②环境影响：eojt表示建立制造中心的环境影响；eofe表示建立设施的环境影响；emjt表示制造中心生产单位产品的环境影响表示设施上处理单位产品的环境影响表示运输单位材料的环境影响；eds表示在处理中心s处理单位产品的环境影响。

③社会影响：fjjt表示制造中心建立时创造的固定工作机会数量（例如管理岗位）；表示建立设施所创造的固定工作机会数量；vjjt表示制造中心建立时创造的变动工作机会最大数量（例如操作岗位）；表示设施处于工作时所创造的变动工作机会最大数量；fljt表示制造中心建立期间由于工作条件所损失的天数；flf表示建立设施期间由于工作条件所损失的天数；vljt表示制造中心进行生产时由于工作条件所损失最多的天数；表示设施处理产品时由于工作条件所损失最多的天数；dajt表示制造中心进行生产时用于慈善和公益的最大金额（捐赠金额与生产量成正比）；表示设施用于慈善和公益的最大金额。

④其他参数：pjt表示制造中心的能力；pfe表示设施的能力；maxe表示每一层级上最多的选址数量；dl表示消费区域l的需求；dmgjt表示制造中心生产的对消费者有危害的产品的比例；bjt表示制造中心生产的残次品的比例；αl表示从消费区域l回收的使用过的产品比例；γn,γp和γr分别表示从再回收，再制造和再循环中心运输到再利用市场的产品比例；scd,scm和scr分别表示通过使用再回收，再制造和再循环利用的最终产品所节省的单位货币；scu表示再利用市场上每单位最终产品的销售价格；sed,sem和ser分别表示通过使用从再回收，再制造和再循环利用的最终产品中所获得环境效益；ωem和ωgw表示给出的环境影响目标中元素的权重：（1）运输和运作过程中的排放量；（2）产生的废弃的产品数量；ξjo,ξld,ξhp和ξpc分别表示给出的社会影响目标中元素的权重：（1）创造的工作机会数量；（2）工人损失的天数；（3）潜在的危险品数量；（4）发展慈善和公益的金额。

2.2 基于社会责任的可持续供应链网络设计模型建立

目标函数如式（1）-式（3）所示：

第一个目标函数是将供应链网络的总成本最小化；第二个目标函数是将供应链网络的环境影响最小化；第三个目标函数是将供应链网络的社会影响最大化。

约束条件如式（4）-式（21）所示：

约束（4）至约束（10）是产品流量平衡；约束（11）表示生产技术约束；约束（12）表示每个消费区域只可以分派给一个分销中心和一个收集（检查）中心；约束（13）至约束（17）表示能力约束；约束（18）和约束（19）表示每一层级上设施数目的约束；约束（20）至约束（21）表示变量约束。

3 算法设计

本文建立了三个目标函数，属于多目标数学规划问题，本文在这里采用改进的ε约束法进行求解。具体如下所示：

4 算例分析

某一地区玻璃业供应链中供应商、制造中心等具体参数和数据见表2，表3是消费区域的数据。ωem和ωgw、ξjo，ξld，ξhp和ξpc分别为0.6、0.4，0.2、0.2、0.2和0.4。在这里需要指出的是，由于篇幅的限制，还有一些参数的具体数值就不一一列出了。

表2 玻璃行业具体数值

本文的三个目标函数中，有求最大化和最小化的，为了更好地应用ε约束算法进行求解，在第一个和第二个目标函数前加负号将求最小化转化为求解最大化的问题。首先，计算三个目标函数的结算表，见表4；本文中将第二个和第三个目标函数转变为约束，然后根据结算表求得每个函数的结点值见表5。

表3 消费者区域具体数值

表4 目标函数结算表

表5 目标函数结点数值

根据上表的结点值，应用改进的ε约束算法进行求解，得到的最优规划如图 2所示，最优结果为 f1=37 843，f2=55 684，f3=658。

图2 最优网络规划

图2中的制造中心2-2表示制造中心2使用生产技术2，在正向中，从各个层级之间的流量可以发现供应商1和制造中心1-1都是在最大能力下进行生产的；而在逆向中，从收集检查中心回收的最终产品进入下一级；在这里需要注意的是，回收中心2的产品除了进入再利用市场的一部分外，剩下的只能进入分销中心2，即使分销中心3有更低的成本和环境效益也不能进入，因为此时分销中心3在正向物流中已经处于饱和状态，发挥了最大生产能力；类似情况还有再制造中心1和再循环利用中心1。

通过ε约束算法求解得出的有效解可以发现：有效解中的经济成本（37 843）与其最优结果（36 582）相比，经济成本变大了，环境影响也变大了，社会影响变小了。由于约束条件和目标函数增多，最终的结果是综合考虑了三个目标函数的整体最优而求得的有效解，而不是针对其中的某一个函数，但最终的解是有效解（帕累托最优解），而这与实际情况是相符的，这也说明了本模型的有效性。

5 结论

综上所述，寻求在可持续供应链中经济效益、环境效益和社会效益之间的平衡，是可持续供应链网络设计的焦点问题之一，而这恰恰是可持续供应链网络设计的难点。在算法设计的过程中，通过改进的ε约束算法将多目标规划转化为单目标规划，通过ε取值的不同求得模型的有效解，最终得到可持续供应链的最优网络规划。通过有效解可以发现：⑴经济成本和环境影响都变大了，但这对于决策者的长期考虑是有意义的，有利于企业的未来发展；⑵决策者可以根据社会效益值的大小来合理设置各个中心的数量和位置。

本文在以下方面还可以做进一步的研究：可以将社会责任的指标更加细化；在约束条件中增加交叉运输是否可以减少总成本和环境影响；还有就是考虑周期问题。

[1]Pishvaee M S,Razmi J,Torabi S A.Robust possibilistic programming for socially responsible supply chain network design:A new approach[J]. Fuzzy sets and systems,2012,206:1-20.

[2]Razmi J,Pishvaee M S,Torabi S A.An accelerated Benders decomposition algorithm for sustainable supply chain network design under uncertainty:A case study of medical needle and syringe supply chain[J]. Transportation Research Part E:Logistics and Transportation Review, 2014,67:14-38.

[3]Mota B,Gomes M I,Carvalho A,et al.Towards supply chain sustainability:economic,environmental and social design and planning[J].Journal of Cleaner Production,2014,105:14-27.

[4]Kogg B,Mont O.Environmental and social responsibility in supply chains:The practise of choice and inter-organizational management[J]. Ecological Economics,2012,83:154-163.

[5]韩水华,姜跃,董梦媛.基于碳交易的可持续供应链网络设计[J].管理现代化,2014,(5):105-107.

[6]周鲜成,贺彩虹.可持续供应链企业社会责任协同推进机制研究[J].财经理论与实践,2014,(2):128-131.

[7]杨玉香,张宝友,孟丽君,等.基于环境责任的闭环供应链网络多准则决策均衡问题[J].系统管理学报,2014,(1):13-20.

[8]ISO.Final Draft International Standard ISO/FDIS 26000:2010(E)[S]. Guidance on social responsibility,2010.

[9]SAI.Social Accountability 8000 International Standards[S].SAI,New York,2001.

[10]George Mavrotas.Effective implementation of the ε-constraint method in Multi-Objective Mathematical Programming problems[J].Applied Mathematics and Computation,2009,213:455-465.

Design of Sustainable Supply Chain Network Based on Social Responsibility

Xu Liang,Teng Yanqiang
(School of Economics&Management,Yanshan University,Qinhuangdao 066004,China)

In this paper,we discussed the design of a closed-loop sustainable supply chain whose target was the minimization of the total cost and environmental impact and the maximization of its social responsibility,then on such basis,used the improved constraint process to get the valid solutions and verify the model,and at the end,obtained the optimal planning of the supply chain network.

sustainability;supply chain network design;social responsibility;εconstraint process

F274

A

1005-152X(2015)11-0155-04

10.3969/j.issn.1005-152X.2015.11.042

2015-09-01

河北省科技计划项目“减排降霾目标下河北省钢铁绿色供应链优化及对策研究”（15457627D）

许良（1975-），男，博士，燕山大学经济管理学院副教授，研究方向：物流与供应链管理；滕燕强（1990-），男，燕山大学经济管理学院硕士研究生，研究方向：可持续供应链管理。