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《上海交通大学》 2007年
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供应网络弹性研究

刘希龙  
【摘要】: 随着科学技术的发展和经济的全球化,社会分工日益精细,供应网络上的企业越来越多,且地域分布更加宽泛。供应网络变成了一个由全球分布的供应商、供应商的供应商、制造商、分销商、物流提供商、OEM厂商、批发商和零售商组成的复杂网络系统。众多的网络参与者和它们之间的相互依赖关系使得网络更加复杂,而且运营环境也更加不确定。 供应网络在失效事件面前往往表现的十分脆弱,任何节点和连接上发生的失效会很快影响到网络上的其它企业,对整个供应网络的正常运营产生严重的影响,这样的例子在近几年时有发生。因此,在设计和运营策略上考虑失效事件的存在,使供应网络具备在失效事件发生后,能快速恢复到正常运作状态的能力无疑具有重要的价值和意义。 本文定量和定性地对供应网络弹性进行研究,提出了供应网络弹性研究的理论框架,重点建立了基于弹性的供应网络战略设计模型并进行了分析。全文分为四个部分,主要研究内容与结论如下: 第一部分是绪论和文献评述。 本部分介绍了本文的研究背景、选题意义、研究内容和创新点,从四个方面对相关研究文献进行了总结回顾,并进行了评述,指出了本文的立足点。 本文提出供应网络弹性研究对于供应链理论发展和实践运作均有重要的意义。当前供应链理论研究侧重于正常运营状态下的企业间协调和生产运作,而对于供应网络在失效事件发生后的恢复研究涉猎不多。更重要的是,现在的一些运作理念过分地注重成本效率,不仅提高了供应网络运作风险,而且使得供应网络发生失效时难以快速恢复。当今市场竞争特别激烈,供应链理论研究多专注于顾客的个性化需求,强调利用供应链的柔性来应对需求的波动。本文不是从需求方进行研究,而是从供应的角度展开研究,分析研究使供应网络在失效发生时具备快速恢复的能力。 第二部分是供应网络弹性的理论研究部分。 本部分在分析了大量相关案例的基础上,给出了供应网络弹性研究的理论框架。回答了什么是供应网络弹性,为什么研究供应网络弹性和如何提高供应网络弹性的问题。本部分研究为后续的数学建模提供了理论依据。 本文把供应网络弹性定义为供应网络系统在失效冲击下偏离均衡但能快速恢复到正常状态的能力。失效事件限定在发生概率较低且影响较大的失效,弹性不是抗冲击性,也不是适应冲击的能力,而是从冲击影响下快速恢复的能力,这是与鲁棒性和柔性的区别。本文提出从发生概率和失效影响两个维度研究供应网络的脆弱性,并从这两个角度对失效事件进行了分类。本文还对引起供应网络脆弱的因素进行了分析。 本文认为提高供应网络弹性最重要的方法是要把弹性根植于供应网络设计中。在供应网络设计时,首先要讲求效率与冗余的平衡,包括建立战略应急库存,设计冗余能力,采用期权供应;其次提出多源供应的供应策略;再次提出了分销网络和分销渠道设计时考虑弹性的思想;最后,提出信息系统设计时对弹性的要求。对于单个生产企业来说,本文认为可以通过获取制造柔性来提高企业弹性。本文还分析了从JIT到JIC运作理念的转变,在供应网络关系管理上重视困难情况下的互助和建立融入风险管理的企业文化对提高供应网络弹性的重要性。 第三部分是数学建模部分,分别从入向供应网络和出向供应网络进行建模分析。 入向供应网络模型包括多源供应模型和应急供应模型。多源供应模型通过设置供应量限制参数实现了多源供应,考虑了供应商的可靠性,提出了期望容忍服务水平的概念。结果表明基于多源供应的弹性供应网络设计模型能提高供应网络的弹性,而且,期望容忍服务水平的高低决定了弹性和成本的平衡。为了能更好地提高供应网络弹性,在多源供应模型的基础上提出了应急供应模型。模型提出战略应急库存和期权供应相互补充作为应急供应方式,把供应网络可靠性引入模型中。计算结果表明应急供应模型能从根本上提高网络弹性,显著地减少恢复后的失效损失,但也较大程度地提高了网络运营的成本。本文指出进行入向供应网络设计时,需要根据当前产品能够忍受的成本和可以接受的供应网络弹性来选择适合的模型并调整到合适的模型参数值,设计出符合要求的既有成本效率又有弹性效率的供应网络。 本文在PMM和UFLM的基础上,分别建立了包含制造商、分销中心和零售商的弹性出向供应网络模型。模型首先考虑了单个分销中心失效的情况,又进一步研究了多个分销中心同时失效的情形。建模思想在于出向供应网络设计时不仅要为零售商指派主分销中心用于日常供应,而且指派后备分销中心应用主分销中心失效时的供应。模型提出了最大容忍失效成本的概念并据此建立了弹性约束。本文通过决策曲线的方法说明了模型的作用和应用价值。决策曲线可以告诉我们:只要确定了自己的最大容忍失效成本,就能找到最优的出向供应网络设计,从而可以确定网络系统的日常运营成本。因此,决策者只需根据个人的风险偏好和设计分销网络的目的确定最大容忍失效成本,利用本文提出的模型,就可以设计出符合弹性要求的最优出向供应网络。 第四部分是全文的总结与展望。 本部分对全文进行了内容总结,给出了研究结论,对下一步研究提出了展望。 本文定量和定性地研究了供应网络弹性问题,论文创新点如下: 1.当前文献缺乏对供应网络在失效发生后恢复性能的研究,本文立足于此。本文提出在供应网络设计时要考虑供应网络弹性,这是对当前在供应网络设计上过分注重成本效率思想的挑战。不同于一般文献从需求入手研究供应链,本文从供应的角度研究供应失效问题,这也是不同于以往的一个新的研究视角。 2.本文提出了供应网络弹性的理论研究框架,为弹性研究打下了一定的基础。首先,本文把弹性界定为发生低概率大影响的失效事件时,供应网络能快速恢复到正常供应状态的性能,并同柔性和鲁棒性进行了区别比较,澄清了个别文献对三种性能的混淆。本文还提出了从概率和影响两个维度对脆弱性进行研究的思想并系统地从五个角度提出了提高供应网络弹性的设计理念和运营思想。 3.本文建立了弹性入向供应网络模型,弥补了弹性研究缺乏定量化研究的缺限。首先,本文提出采用多源供应的方法来提高入向供应网络的弹性。在认识到多源供应的局限性后,进一步提出用战略应急库存和期权供应这两种应急供应方法作为多源供应的补充,三者相互配合共同提高供应网络弹性的思想。模型分析表明,这三种设计思想相结合能很好地提高供应网络弹性。本章特别强调提出弹性的提高不是无限制的,必须在设计时考虑系统成本和弹性的平衡,算例也对此进行了比较分析。 4.本文建立了出向供应网络弹性模型。文献中对失效的研究一般只针对供应商失效的情况,对出向供应网络(分销网络)进行弹性研究非常少,本文是很好的补充。本文提出了在出向供应网络设计进行设计指派时不仅要为顾客指派主分销中心,还要指派后备分销中心用于主分销中心失效时提供供应的设计思想,这与传统上只进行单一指派仅考虑成本因素的设计理念有很大的不同。本文模型中决策曲线的提出使得供应网络设计者们可以根据现实情况设计模型参数,更好地利用本文模型。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:F274;F224

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