复杂产品系统创新供应链伙伴组合选择研究

霍艳芳，刘亚茹

(天津大学 管理与经济学部,天津 300072)



复杂产品系统创新供应链伙伴组合选择研究

霍艳芳，刘亚茹

(天津大学 管理与经济学部,天津 300072)

摘要：在模块化复杂产品的创新中，各模块供应商的选择应注重多阶段资源的最佳匹配。基于复杂产品创新特点，建立了供应商评价指标体系，提出了由建立的评价指标体系求解供应商评价值的一般步骤，然后考虑模块权重，并结合动态规划的算法求解出最佳匹配组合，以期为复杂产品模块化供应链协同研究提供科学的方法支撑。

关键词：复杂产品创新；模块化；伙伴组合选择；动态规划算法

复杂产品系统是指包括大型通信系统、航空航天系统等具有研发成本高、规模大、技术含量高、单件或小批量定制化等特点的大型产品、系统或基础设施[1]。它与现代工业休戚相关，直接影响到一个国家的综合国力和核心竞争力。但现有的成熟知识、理论，大多是基于大规模制造产品，而与传统大规模制造产品相比，复杂产品系统具有不同的特性[2]。因此，开展复杂产品系统创新的研究，对于提高我国竞争力和国际影响力具有非常重要的现实意义。

复杂产品系统是由许多具有复杂界面、常以层次链方式集成及为用户定制的模块和模块子系统等组件组成[3]。复杂产品制造商在接到订单后，将整个研发任务划分为相互独立的各个模块，并分包给不同的供应商，各模块最终通过匹配、联合调试和仿真实验，集成为一个复杂产品系统[4]。由于复杂产品创新合作伙伴间存在匹配性差异，直接影响到复杂产品创新的绩效。因此，复杂产品制造商与供应商要采取供应链协同产品创新模式，以实现低成本、高质量、快速响应需求的目标。复杂产品系统各模块之间供应商的协调与合作影响着复杂产品系统创新的最终成败。因此，合作伙伴的选择成为开展复杂产品创新前需要考虑的首要问题。

目前，国内外对复杂产品创新供应链合作伙伴选择的研究相对较少，主要集中在对单个供应商两个方面的研究：一类集中在伙伴选择标准的研究，即指标评价体系的建立；另一类更注重供应链伙伴选择评价方法的改进。在评价指标研究方面，DICKSON于1966年最早开始系统地对供应商评价问题进行研究，并建立了以质量、交货期和价格等为主要考察要素的23项标准[5]。WEBER梳理统计文献确定了质量、交货期和价格为主要的评价标准[6]。之后的研究大多都是在其研究的基础上，根据具体研究问题建立相应的评价指标体系。而研究方法方面，常用的多属性决策方法有层次分析法[7-8]、网络分析法[9]、逼近理想点法[10]等；数学规划方法有线性规划[11]、混合整数规划[12]、多目标规划[13]等。上述研究为供应链协同产品创新伙伴选择奠定了基础，但多数集中在对单阶段伙伴选择问题，对供应链复杂产品创新过程中的多阶段资源匹配问题缺乏研究。

笔者基于复杂产品创新特点，建立了供应商评价指标体系；在此基础上，考虑复杂产品创新并结合动态规划的算法求解出最佳匹配组合，以期为复杂产品模块化供应链协同研究提供科学的方法支撑。

1模型建立

复杂产品创新需根据产品创新不同阶段的需求选择多个合作伙伴，体现伙伴企业基于产品创新过程的协同。此时合作伙伴的选择将不再按照单一伙伴选择标准的优劣次序，而更注重伙伴组合的整体优势。笔者结合供应链协同产品创新伙伴选择特点，对模块化复杂产品创新过程中研发阶段多模块间供应商的匹配选择进行研究，提出基于供应链协同产品创新的合作伙伴组合选择方法。如果复杂产品制造商确定一个模块由某个供应商提供，则下一个模块可能出现只能由某一个或某几个供应商提供的模块匹配的情况，针对这样的供应商组合问题，提出一个解决方案。

为方便说明问题，不失一般性，假设图1表示一个复杂产品系统中的3个模块M1、M2、M3的匹配情况。其中，M1可选供应商有A1、A2、A3，M2可选供应商有B1、B2、B3。箭头表示供应商A1生产的M1模块只能与下一阶段供应商B1、B2生产的M2模块匹配。这是因为尽管模块化设计具有可组合性和可互换性的特征，在现实中模块接口并不能完全做到通用化、标准化和规格化，仍然存在模块不能有效组合的问题。

图1　复杂产品模块间供应商匹配示意图

2模块供应商胜任力评价及供应商最优组合求解算法

2.1模块供应商胜任力评价

复杂产品模块供应商胜任力评价包括技术、开发、经营能力，以及信用等诸多方面的能力评价。文献[14-18]建立的复杂产品系统创新模块供应商评价指标体系主要包括以下3个要素：①模块供应商技术能力；②经营能力；③模块供应商信用。

结合一般产品的供应商评选标准及复杂产品系统自身的特点，笔者提出了以下模块供应商评价的指标要素：①复杂产品与一般产品相比，需要更多的研发投入和技术性活动，因此生产控制能力是比较重要的指标；②复杂产品系统的模块外包之后，任何阶段供应商的任何延迟将影响整个复杂产品系统的集成，因此供应商必须具备较强的质量服务能力；③复杂产品制造商与供应商要保持实时沟通与交流，并建立一致的文化、语言和战略；④由于复杂产品系统各组件的高成本特点，供应商的市场竞争力也是值得重点考察的一个因素；⑤要有良好的企业信誉；⑥企业外部环境状况也是影响企业竞争力的重要因素。

综上，同时参考并综合文献[15]、文献[17]和文献[19]中的指标体系，建立了适合复杂产品创新协调过程的供应商评价指标体系，如表1所示，以便更好地评价选择最佳供应商。

表1　供应商评选指标体系

供应商综合评价选择的一般步骤为：①复杂产品制造企业建立一个以来自采购、质量、生产、工程等与供应商合作关系密切的部门为主的人员组成小组，以控制和实施供应商评价。②根据建立的供应商评价标准，对已合作过的或未合作过的供应商进行预评估。③与通过预评估的供应商取得联系，确认其是否愿意与企业建立供应链合作关系。④对有意愿的供应商评价，主要是调查、收集有关供应商生产运作、历史表现等全方面的信息。在此基础上运用一定的工具和技术方法对供应商进行评价。

评价方法的一般思路是建立评价目标(胜任力)、一级指标、二级指标3个评价层次。由主观赋权与客观赋权相结合的方法确定权重并结合两个层次指标之间的联系，得出一个评价值。

2.2动态规划算法求解阶段最优组合

假定对单个供应商的胜任力评价值为v，在图1基础上添加首末两个节点，该问题可以看作交通路径求解问题。图2中标出的v(A1)等数值为对各供应商胜任力的评价值。

图2　增加虚拟起始点的供应商胜任力评价值示意图

现实中，产品的每个模块具有不同的重要性。因此，应赋予每个模块相应的权重。假设每个模块的权重分别为ωM1、ωM2、ωM3。供应商评价路网图如图3所示，定义每个供应商的评价值为：

图3　供应商评价值路网图

则研究问题简化为求解供应商组合评价值之和最大问题。

令V={v0,v1,…,v9,vt}

E={(v0,v1),(v0,v2),…,(v9,vt)}

Pre(i)={vk|∀vk∈V，eki∈E}

Post(i)={vk|∀vk∈V，eik∈E}

maxSUM(i,j)为经过eij由选择的起点至j点各路径供应商评价值之和的最大值，maxSUM(i)为由选择的起点至j点各路径供应商评价值之和的最大值，Path(j)为由选定起点至vj各路径供应商评价值之和最大路径上vj连接的上一点，相应的定义式分别如下所示：

Path(j)=i∀i s.t.maxSUM(i,j)=maxSUM(j)

求解具有最大评价值的供应商组合算法如下：

Input:G={V,E}

for all k∈Post(m) do %m为某一模块选定某一供应商%

maxSUM(m,k)←Vm+Vk

maxSUM(k)←Vm+Vk

Path(k)←m

end for

S1={vi|vi为选定供应商}

S2={vi|vi∈Post(vi∈S1)}

S3={vi|vi∈Post(vi∈S2)}

S={S1,S2,S3}

for vi∈S do

Vi=Count Vi() %计算权值%

end for

for i∈S1to S3do

for all j∈Post(i) do

maxSUM(i,j)←maxSUM(i)+Vj

end formaxSUM(j)←max{maxSUM(i,j)},i∈Pre(j)

Path(j)←i

end for

算法中：m表示某一模块选定的供应商；S1表示选定的供应商集合；S2表示选定的供应商下一模块与之匹配的供应商集合；S3表示与S2中供应商匹配的下一模块供应商。由这一算法即可求出选定某一阶段某一供应商时，其后各阶段的最佳匹配组合。

3算例

假设某复杂产品研发阶段存在3个模块间的匹配问题，如图1所示。若某一模块选定了某一供应商，则对其后阶段相继匹配的供应商进行评价，得出评价值，再运用动态规划算法求解。假设各供应商的评价值如表2所示。

表2给出所有供应商评价值，实际操作时只需对算法中集合S包含的供应商进行评价即可。例如若模块1选定A1作为该复杂产品供应商，运用所提出算法及程序，得出之后阶段各供应商评价值为V(B1)=0.38，V(B2)=0.20，V(B3)=0.35，V(C1)=0.26，V(C2)=0.21，V(C3)=0.19。可得A1-B1-C2为最佳匹配组合。

表2　供应商评价值表

若模块2选定B1作为该复杂产品供应商，得出匹配供应商评价值V(C2)=0.21，V(C3)=0.19。可得B1-C2为最佳匹配组合。

该算例中，任一模块选定某一供应商时，之后的最佳匹配路径如图4所示，其中粗线部分即为算法得到的最佳路径。

图4　最佳匹配组合

下面验证算法的正确性，为研究方便，假设每个阶段有3个分包商，借助VC++6.0及MatlabR2010a工具，随机生成100个、200个、300个、400个，以及500个阶段的满足一定条件(保证每阶段都有一个供应商入选)的权值矩阵，从而构造网络图，矩阵元素为0～1之间的随机数或无穷大inf，首先对这几个实例用深度优先搜索算法求出最优结果，然后用笔者设计的方法对网络图求解，实验结果与深度优先搜索算法完全一致，表明笔者设计方法的可靠性及准确性。实验结果如表3所示(由于最优路径规模较大，不再列出，仅列出由虚拟起点到虚拟终点的最优组合评价值总和)。另外，对于非实时问题，动态规划的效率在可接受范围内。可知所设计方法是正确有效的。

表3　供应商最优组合评价值表

4结论

复杂产品创新是企业与其众多供应商共同参与的协同开发过程。笔者以协同产品创新模式供应链为背景，首先对供应商选择研究现状进行了归纳总结；然后对模块化复杂产品创新过程中，各模块之间创新合作伙伴的资源匹配问题进行了研究，建立了适合复杂产品创新特点的指标评价体系，并归纳出根据该体系求解供应商评价值的一般步骤，提出了一种解决复杂产品合作伙伴匹配问题的算法，以期为复杂产品创新伙伴选择提供科学的方法支撑。

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[19]焦雨潇.汽车行业零配件伙伴型供应商评价与选择研究[D].杭州：浙江大学，2007.

HUO Yanfang:Assoc.Prof.; Department of Management and Economics,Tianjin University,Tianjin 300072,China.

[编辑：王志全]

文章编号：2095-3852(2016)01-0075-05

文献标志码:A

收稿日期：2015-06-14.

作者简介：霍艳芳(1972-)，女，河北承德人，天津大学管理与经济学部副教授.

基金项目：科技部科技创新专项基金资助项目(2012IM040500)；教育部高等学校博士点基金资助项目(20120032110035).

中图分类号：F273

DOI：10.3963/j.issn.2095-3852.2016.01.016

Research on Partner Selection in Supply Chain for CoPS Innovation

HUO Yanfang,LIU Yaru

Abstract：In the innovation of modular complex product,the choosing of suppliers of each module should pay attention to the best match of multi-stage resources.Therefore,the article sets up the supplier evaluation index system based on the characteristics of complex product innovation,and points out the general steps of solving the supplier evaluation results based on the evaluation index system.Then the article takes weight of each module into consideration,and gets the best matching combination with dynamic programming algorithm.Hope to provide scientific method for the supply chain collaborative research of modular complex product.

Key words：complex product innovation; modular; partner portfolio selection; dynamic programming algorithm