混合供应链（共4篇）
混合供应链 篇1
播出优秀的电视剧是当前各级电视台争夺观众提高收视率的重要手段, “电视剧是收视之王”成为电视业的共识。有实力的电视台都不惜斥巨资来垄断性获取甚至独占优秀剧源, 因而形成了有限的几个优秀剧目在多个卫视频道同时播出的局面。目前, 央视和部分一线省级卫视在电视剧竞争上采取资源竞争策略, 加大购剧投入, 主打“独播+首播”的牌, 以期垄断一时之观众目光。
2011年年末, 广电总局下发“限娱令”、“限广令”, 要求省级卫视减少娱乐节目增加公益性节目, 并对电视剧插播广告进行了限制。这无异于在湖心投入巨石, “‘限娱令’催生周播剧”、“‘限娱令’来了, 电视剧笑了”、“电视剧损失广告200亿”等分析性、猜测性新闻, 透露出广电总局新规对电视剧市场将产生的影响。
在高度商业化的美国电视产业中, 电视剧生产是产品核心竞争力所在, 但再好的产品都要受到销售的制约, 发行是联结控制整个电视产业的枢纽, 节目的交易和发行极其重要。美国电视产业主要分为三个环节:生产制作 (电视节目制作公司) , 分销和发行 (联播网, 辛迪加等) , 零售 (地方电视台或有线网络服务商) 。目前, 中国电视剧市场的竞争主要还集中在节目资源的争抢方面, 大剧、独播剧、首播剧乃至自制剧, 都是在上游环节占据优势, 而供应的其他环节, 则因为央视、省级卫视主导的竞争格局被结构性地弱化。
据说, 在颁发两份文件之后, 总局还将针对电视剧题材选择颁布《省级卫视电视剧播出管理意见》。可以说, 从生产到播出, 中国的电视剧市场都将进行洗牌、迎来新变化, 甚或会促使中国电视剧市场发展模式发生转型。
一、电视剧内容制作环节的结构性变化将加剧
2011年, 中国电视剧产量超过1.7万集, 但电视台的电视剧播出时间并没有相应地调整和增加, 每12部电视剧中只有一部在电视上播出, 电视剧在生产环节呈现出数量规模的饱和。但另一方面, 各大电视台对于精品剧都“抢着要”, 视频网站的优质剧目需求也在攀升。2012年, 在数量与质量的非均衡状态下, 电视剧的市场竞争将进一步被激化, 内容制作领域的产业化程度受到更广泛的关注。
1. 文化产业基金对影视剧的导向性投入增加
此前, 国家出台《文化产业振兴规划》以及多项推进文化体制改革的政策, 推动大批国有文化企业进入股份制改造进程。特别是《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十二个五年规划的建议》和十七届六中全会的召开, 明确提出“推动文化产业成为国民经济支柱性产业”。国家的宏观政策为投资影视产业创造了良好环境, 许多创投机构都将文化产业作为重点关注的领域。2009年10月, “电影第一股”华谊兄弟成功登陆创业板;2010年, “电视第一股”华策影视上市。
在财富效应的刺激下, 更多的私募股权基金涌入影视产业。2011年4月, 由建设银行发起的中国首只以广播、影视、出版行业为重点投资方向的文化产业基金——建银国际文化产业股权投资基金正式启动, 规模20亿元;4月, 腾讯公司正式设立影视投资基金, 规模为5亿元人民币, 主要投资电影、电视剧的制作项目和有成长性的影视制作公司;5月, 由中央财政注资引导的中国文化产业投资基金, 获得国家发改委的正式批复, 首期募集规模60亿元;7月, 无锡广电集团与华映资本共同成立无锡华映文化产业基金, 首期投资2亿元, 最终募资规模达10亿元。截至2011年, 针对影视剧进行创投的基金就有一壹影视文化投资基金、“铁池”文化产业投资基金、汇力星影投资基金、大摩华莱坞基金、凤凰文化产业基金、云锋基金等十几家。可以预见, 在资本的推动下, 中国电视剧的内容生产将步入快速发展期。
相对于电视平台的有限, 网络平台成为电视剧播出一个很好的突破口。图为搜狐、乐视、腾讯几大视频网站页面。
2. 网络视频等新媒体平台成为新加入的强劲对手
2011年的影视剧市场与众不同, 大量的“非知名非专业的写作爱好者”提供了优秀的影视剧本, 新媒体写作群体性参与推动了影视剧本市场的繁荣。以电广传媒的东家湖南卫视为例, 2011年三季度后播出的三部主打电视剧清一色改编自网络小说, 包括《步步惊心》、《千山暮雪》。
2011年, 视频网站通过超募资金 (如乐视网) 、IPO (如土豆网) 、私募融资 (如PPTV) 拥有了购买影视版权的能力, 相对于电视台的有限数量, 网络成为电视剧播出一个很好的突破口。公开信息显示, 刚播出的电视剧《后宫·甄女擐传》也出自网络小说, 乐视网以超过2000万元的总价购得该剧的独家网络播放权。同样根据网络小说改编的电视剧《浮沉》还未上映, 即被媒体公司以超过3000万元的价格购得独家网络播放权。
事实上, 电视剧在网络上的传播效果真的让人瞠目结舌, 《宫锁心玉》点击率破亿、《高手如林》点击率过亿、《步步惊心》点击率破亿、《永不磨灭的番号》网播过亿、《男人帮》点击率4天破亿、《倾世皇妃》点击率过3亿、翻拍自热门经典剧作的《新还珠格格》在腾讯视频的总播放量甚至达到了9亿……这些数据足以让各大视频网站在影视剧版权购买上加大砝码。
随着视频网站观众数量的增长和客户对其广告价值认知的增加, 网络视频广告在2011年增长提速, 据艾瑞咨询发布的2011年第三季度在线视频核心数据显示, 第三季度中国在线视频市场规模环比上涨30.9%, 同比增长96.7%, 连续三个季度同比增长保持在100%左右。可以预见, 视频网站将继续成为电视剧播出的重要渠道和终端, 对传统电视台构成强劲竞争。
3. 总局政策将成为电视剧市场转变的导引
在中国, 电视台需要担负政治宣传功能, 这往往造成电视剧等节目政策的非连续性。如何在政策与生产规划之间寻求一个平衡点, 是当下电视剧生产方所面临的一大难题。与成熟的美国市场不同, 中国电视市场结构的形成主要依据行政区划和区域经济实力, 整体上是央视——省级卫视——地面频道 (包括省级台) , 省级电视是东部高西部低。美国主要是“联播网——加盟台”、“有线频道——有线网络运营商”, 联播网和有线频道是构成美国电视产业发行环节的基础。美国六个全国性的无线电视网, 又称六大联播网, 其功能就如中国的综合频道 (省级卫视) , 数十个有线电视频道绝大多数是专业频道, 类似于中国的地面频道。
美国电视剧的生产是流水线模式, 情节设计——编剧汇成脚本——制片人和导演作前期筹备与拍摄——后期制作——发行播出, 这种生产流程配以灵活的边拍边播制, 有效降低了制作播出风险, 并有利于形成品牌效应, 为后续产品的营销打下良好基础。而在我国, 电视剧生产和播出都需要审批, 电视剧在播出前就已经是成品了, 电视剧生产整体上是一拨一拨推进, 制播具有明显的封闭性, 由此出现阶段性的同质化, 电视剧成为“快速消费品”。在总局2011年文件的背景下, 为确保收视, 各省级卫视将在自制剧、定制剧方面加大力度, 这将有可能拉动整个产业的制播模式转型。
4. 电视剧制作机构的非均衡状态将加剧
与大剧时代相对应, 电视剧制作机构呈现出比较严重的非均衡状态。中国电视剧制作机构2009年已经超过3000家, 但它们的生存方式不一。一些实力雄厚的制作机构如小马奔腾、鑫宝源, 与强势的央视、省台在剧目生产方面形成了越来越紧密的联盟关系, 大剧、独播剧多是为强势电视台定制的。大部分中小制作企业各自为政、分散独立, 难以成为强势台的合作目标, 又忽视或无法争取足够多的独立的城市台。总体看, 电视剧生产领域出现产能过剩、题材重复、投资泡沫、出口不力等问题。
此外, 有关统计数据表明, 目前, 影视制作机构获利平均仅有6%左右, 少数电视剧能达到40%的获利水平, 电视台仅以占制作成本20%左右的资金买进电视剧, 最后获利可达70%以上, 垄断的播出平台往往使电视剧制作方陷于被动。这直接导致了剧本创作乏力, 精品剧作难求, 原创力不足, 剧本粗制滥造, 电视剧产业的整体产能下降。
二、电视剧生产制作模式将更加多样化
作为中国电视隘口性、结构性的力量, 省级卫视一直是电视剧播出的主要平台。应对总局政策, 卫视将不得不改变电视剧的播出方式。2012年, 要立于不败之地, 卫视就必须强化自身品牌、开发新产业增长点, 提高剧目质量, 由各大卫视主导的自制剧、定制剧之争必将进一步升级。一线卫视在电视剧生产方面采取的措施, 将牵一发而动电视剧市场之全身, 对二三线省级卫视电视剧市场形成更大压力, 也将改变社会制作机构的生存发展方式, 把生产制作推到了比较激荡的变局之中。
1. 电视台向上游拓展为专业内容生产商
很长时期内, 参与电视剧生产的主要是央视, 央视拥有国际总公司、电视剧制作中心, 生产大剧也主要供应自己播出以获得比较优势。除湖南台在上世纪末就投入电视剧制作外, 省级台主要是购买社会机构生产的剧目。近几年来, 江苏台等实力派省台或参与投资大剧, 或成立公司专攻电视剧的生产和供应, 加大了掌控电视剧供应链的力度。江苏广电总台成立的幸福蓝海公司、湖南广电的电视剧制作中心、河南台的电影电视制作集团公司, 在电视剧生产播出方面表现突出, 如投资建立影视基地以增加吸引优秀剧目的机会, 电视台与制作机构联合投入电视剧生产以获得首播权, 加大自制剧的生产, 等等。
电视产业发达的美国却不同, 由于资本运作成熟, 电视市场结构相对稳固, 几大电视网和有线网占据了电视剧产业链的主要环节, 每家电视播出机构都有自己主创并生产的剧目, 这些自制剧首先和主要用来自己播出。比如, CBS有《犯罪现场》, FOX有《24小时》、《X档案》、《越狱》, ABC有《绝望的主妇》、《迷失》, NBC有《老友记》、《白宫群英》, 付费的有线电视网HBO有《六英尺下》、《欲望都市》, 特纳电视网有《THE CLOSER》。韩国又有所不同, 电视台KBS自己制作电视剧, 但社会制作机构也十分活跃, 有金钟鹤制作公司、CHOROKBAEM MEDIA公司、Eight集团等, 为电视台供应剧目。
目前, 我国参与电视剧生产的主要是湖南、江苏、浙江、安徽等少数几家省台, 由于中国电视尚未形成美国“联播网”和“有线台”这种结构, 省级卫视主要采取的是自制剧方式, 自己生产自己播出。2011年, 一线卫视纷纷在自制剧上加大投入, 欲使其成为本频道的拳头产品, 缩短了供应链的相关环节, 把产品开发、市场研究、营销推广连结起来, 在产业链上进行垂直整合。
电视台涉足自制剧市场, 除了看到自制剧“性价比超高”的商机, 版权、营销权和品牌及衍生经济利润都属于电视台, 还在于通过“观众参与编剧”、“主角海选”等模式, 拉动与观众互动。这种方式实际上是在打造核心竞争力, 强调以资源为基础从供应链上游进行控制。
其中值得一提的是江苏台, 2011年制作的《断刺》并非用于自己独播, 而是创历史之先河, 首播之后售卖给多家兄弟台联袂播出, 创造出强势的联合播出平台, 北京卫视更是将《断刺》作为三轮黄金档的主打剧, 并由此启动了一系列宣传类访谈及网络互动活动。另外, 《断刺》的网络播出情况也异常优秀, 截至11月在土豆网的播出总量已超过1亿3百多万, 稳居男性题材第一名。
2. 独立生产和代工定制将成为社会制作机构的生产方向
独立制作依然是社会制作机构的主要生存发展方式, 但各大电视台把重心越来越多地放在自制剧方面, 将逼使各大制作发行机构适度转型, 更多的将会成为一个和电视台更紧密的合作方, 或是直接成为电视台定制剧的“代工方”, 承包制作, 直接从制作环节挣钱。另一方面, 文化产业基金蜂拥进入影视剧生产领域, 对具有潜力的剧目和机构无疑是利好, 一旦获得基金资助, 社会制作机构在上游的议价能力将增强。
2012年, 为应对总局关于电视剧管理的规定, 各大省级卫视纷纷调整播出策略。湖南卫视开辟新的“730”剧场, 晚间的十点档剧场以独播剧和自制剧为主, 电视剧购买量增加30%到40%。江苏卫视将投入10亿元购买电视剧, 并将黄金档的电视剧播放量增加30%, 其中以打造独播剧为主。
独播剧这块蛋糕是社会制作机构可以切分的。在独播剧领域, 社会机构可以获得一定的比较优势, 制作方拥有较为丰富的内部资源基础, 对外部市场需求的把握也比较到位, 如果与电视台合作播出, 将在供应链管理方面占据一定的优势资源, 供应链各方之间可以形成可持续的合作关系, 拥有较大主动性和广阔的发展空间。
3. 次级省级电视台需要专注发展内容采购联盟
相比于央视和强势省级卫视主导的“大台+大剧”模式, 单个二三线省级卫视不易建立生产型组织机构以掌控电视剧上游资源, 又往往忽视与具有潜质的电视剧制作机构进行供应合作, 并且常常各自为政。面对强势卫视剧目投入加大的趋势, 二三线卫视及城市台的当务之急是化零为整, 成立采购联盟之类的组织, 聚合众家之力在优质剧目资源的购买上获取优势, 又可以在播出平台上形成合力。
前几年, 南京台牵头成立了江苏城市联合电视传媒有限公司, 构建了一个以公司制方式运作的联合购片实体。联合购片是将数家甚至十余家电视台的购片资金整合, 达到足以与省级台竞争的资本规模, 有效地保证了城市台对优质电视剧资源的获取, 如《仁者无敌》、《还君明珠》和《雪在烧》等剧目都为城市台创造了不错的收视成绩。但即使是购片联盟, 成员之间往往也因为主观认识不一、客观条件不齐等原因, 在利益分配上出现矛盾, 发生联盟成员拖欠款项的行为, 导致联盟解体。早年的润德剧场, 联合全国中心城市台形成联播网, 并在剧目生产环节投入雄厚资金, 但在播出《早春二月》等几部电视剧后, 因主体太多“官多发乱”而夭折。
还有一类做法, 是机构代理。如苏州的“联合媒体”, 采取公司化的运营策略, 经过多次协商、讨论、推荐、筛选, 授权专业的媒介广告公司苏州博瀚文化传媒有限公司作为联合媒体的运营实体, 其主要职能分为节目资源整合与广告经营两部分。这种方式, 也是二三线省级卫视可以考虑发展的。
三、围绕分销环节增强供应链管理
现代商业领域“掌握核心, 其余外包”的理念已发展到极致, 最终在信息技术的支持下, 催生出供应链管理的概念。供应链管理, 实际是企业之间的商务活动管理与企业内部商业流程的一体化管理, 在企业内部形成步调一致的价值观, 在企业之间建立一种同呼吸、共命运的战略合作同盟关系, 是一个长期的艰苦卓绝的工作。依靠自身, 只能赢得局部战争的胜利;依靠供应链, 才可能赢得全局的胜利。没有整个供应链上的胜利, 任何链条上的企业都不能持久获得成功。
在电视剧内容生产上, 美国几大电视机构都注重品质, 形成了品牌效应, 在中下游环节已经形成“联播网——加盟台”和“有线频道——有线网络运营商”并行的分销零售渠道, 发行零售已成为整个电视剧产业的枢纽。由节目制作公司组成的销售发行联盟“辛迪加”, 是又一重要的分销组织。辛迪加开始是由多个节目制作公司为避免恶意竞争而建立的节目销售和发行联盟, 是一种合作性的制片商联盟组织。随着美国电视节目市场扩张, 辛迪加成为联结整个分销体系的纽带、介于节目制作公司和电视播出机构之间一个新的分销系统。通过它交易的主要是播映权而不是版权, 版权仍由各节目制作公司所有, 辛迪加在美国电视节目交易的产业链中集分销人、集成商和谈判平台为一体。对于市场化、产业化程度加深的中国电视剧来说, 其做法不无启迪意义。
1.在电视台环境中健全电视剧供应与采购联盟机制
虽然制播分离日益推进, 但我国电视剧的制作、交易和播出市场尚未成熟和理性, 面对“大台+大制作机构”这样的运作模式, 处于供应链管理上游环节的中小型电视剧制作机构, 难以获得独立而持久的销售优势, 又不易形成供应联盟, 难以发挥集合资源的作用。作为播出平台, 一线卫视的自制剧、独播剧往往播出一次就入库, 没有充分挖掘价值, 二三线省级卫视和城市台则不易在下游获得强势和持续的购买优势。因此, 当前在剧目生产方面阶段性地出现比较严重的翻拍、克隆、跟风现象, 同质化的内容限制了资源创新, 也不利于细分和培育目标观众。
下一阶段, 电视剧供应链关系应该逐步完善, 这个过程不能忽略供应联盟与采购联盟的重要作用。从生产方看, 供应联盟有点类似于欧美发达国家的节目辛迪加。电视剧供应联盟可以由电视剧生产商结盟而成, 也可以由专业的代理公司负责, 有利于将电视剧节目集中起来, 然后同时向多家省级卫视或城市台售出某个剧目的播放权, 借此分摊制作成本, 这有利于独立的二三线省级卫视和城市电视台获得优秀的节目资源。
美国的电视产业发达, 每家电视播出机构都有自己主创的热门剧目, 如《豪斯医生》、《六英尺下》、《白宫群英》等。
需要指出的是, 当前中国电视剧产业整体弱小的一个重要原因在于, 电视台占据了利润的大部分, 中小制作企业与电视台的议价能力偏低。而在韩国, 政府规定电视台必须把电视剧广告4O%以上的收益用来投资电视剧, 我国每年电视剧广告总收益为300亿元左右, 可用来投入电视剧的经费却不到30亿元。由金钟鹤制作公司等31家连续剧制作公司组成了连续剧制作协会, 与电视台进行议价, 争取良好的制作环境, 在剧目供应方面也有所作为。在中国电视剧制作机构之间, 建立供应联盟也十分必要。
从播出方看, 采购联盟是目前弱势卫视需要大力发展的。不论是卫视之间的购剧联盟, 还是授权的专业公司, 在供应链采购时, 都需要执行“专家采购, 项目管理”的原则。在重视前期工作的前提下, 由专家对供应商的能力、竞争对手和市场的变化进行数据分析。在决策时采取项目管理的方法, 邀请专家、观众和内部高层人员, 形成跨部门团队, 对电视剧购买进行过程管理。
2. 着力建设科学合理的电视剧分销体系
以美国“联播网”为例, 一部受欢迎的电视剧进入“联播网”, 标准流程大约是这样:它们中的大多数首先在每年的9月至第二年的4月的映季中, 以每周固定时间播出一集的方式与观众见面, 每个映季的播出量在25集上下;比较受欢迎的节目还会在5月至8月的非映季期间, 在同一“联播网”上重播一次。一部戏如果能维持大约四个映季, 累积到100集左右, 就会成为辛迪加的复播节目, 被节目制作商以比首播低得多的价格、每周5集连续播放的方式卖给地方电视台和其他有需要的电视经营机构。之后, 一些节目还会打包销售到国外。这是一个很清晰的全国——地方——国外的流程, 极大限度地提高了电视剧的利用率。
我国电视剧的分销发行是薄弱环节。强势卫视斥巨资购买的独播剧或自制剧 (包括定制剧) , 为了获取垄断性收视, 基本上只在本台播出, 很少或较慢进入其他播出平台。一些规模较大的制作公司采用“自主发行”方式, 但因市场空间有限, 往往只能销售给强势卫视 (这也是一剧多台播放的因由) , 而后再无处发行, 或者低价卖给次级台作为二轮、三轮甚至多轮剧目。中小型的制作机构则是委托专业发行公司以买断或代理方式销售电视剧, 但因市场未成熟而停留在小规模、低效率的运营水平上。就单个主体而言, 二三线省级卫视和多数地市台无力支付独播剧、首播剧、热门剧的购买, 它们播出的是二轮、三轮甚至多轮剧目, 一些优秀剧目甚至被高层级电视台完全垄断。
幸而, 时代把视频网站历史性地推到了电视剧分销市场面前。技术的发展使得网络能够存储大量的影视剧, 播出流畅、点播收看、下载方便, 对年轻用户的粘性强, 潜在的广告市场价值巨大, 成为电视剧播出的又一重要渠道。目前, 搜狐、优酷等几家主要的视频网站, 通过购买正版影视剧播出获取广告收入。有的还拿独家网络播放权, 或自己播出, 或再向其他网络媒体分销 (同样通过贴片广告而不是内容收费) , 如搜狐视频2011年以3000万价格购得《新环珠格格》, 通过分销其视频点播共达4亿次。优酷2012年将推出22部独播剧及200部热播剧。此外, 网络在自制剧生产方面也进行了尝试, 《乌托邦办公室》、《泡芙小姐的钥匙》等来源于现实生活的故事, 引入了美剧的制作和播出模式——拍摄、制作、播出、营销等环节同步进行, 根据网友的反馈实时调整剧情走向。
在独播剧模式的带动下, 整个视频行业形成了一个良性发展循环:内容有竞争力, 吸引更多的观众, 观众再创造广告价值。艾瑞咨询认为, 优质内容是促进中国在线视频行业发展的基础, 未来随着内容的多元化发展, 中国在线视频行业的增长还将继续加快。这对于电视剧的分销来说, 无疑是一个利好。当然, 我们也需要警惕, 视频网站发展成为又一个中国电视结构体系, 避免体制性、结构性的电视剧资源流动的非均衡在视频网站身上重演。
电视台涉足自制剧市场, 除了看到自制剧“性价比超高”的商机, 版权、营销权和品牌及衍生经济利润都属于电视台, 还在于通过“观众参与编剧”、“主角海选”等模式, 拉动与观众互动。这种方式实际上是在打造核心竞争力, 强调以资源为基础从供应链上游进行控制。
电视剧供应联盟可以由电视剧生产商结盟而成, 也可以由专业的代理公司负责, 有利于将电视剧节目集中起来, 然后同时向多家省级卫视或城市台售出某个剧目的播放权, 借此分摊制作成本, 这有利于独立的二三线省级卫视和城市电视台获得优秀的节目资源。
电视剧在网络上的传播效果真的让人瞠目结舌, 足以让各大视频网站在影视剧版权购买上加大砝码。
混合供应链 篇2
近年来, 随着人们环保意识的增强和自然资源的日益枯竭, 许多国家纷纷加大环境保护方面的立法力度, 制定了一系列相关法律、法规, 要求制造业提高原材料的重复利用率, 进行绿色生产、绿色管理, 对废旧产品进行回收重新利用。在废旧产品进行回收处理方面, 目前, 日本采用的政策是废弃者付费制度, 即丢弃废弃物, 其所有人要支付相应的费用;美国和欧盟采用的是生产者责任制, 由生产企业负责产品的回收。我国从2003年开始要求电器制造企业必须负责废弃的电器产品的回收处理。同时, 许多著名的跨国公司如施乐、惠普、柯达等对废旧产品进行回收再造问题进行积极地探索, 将闭环供应链管理引入并且已经取得了不错的效果, 成功地提高资源的重复利用率和减少对环境的影响, 开辟了企业另一个利润源并且进一步提高企业形象。因此闭环供应链管理获得了政府、企业界和学术界的关注, 许多企业开始将闭环供应链管理纳入企业的战略管理中。
闭环供应链就是在传统的正向供应链上加入逆向反馈过程 (即逆向供应链) 而形成的完整的环状供应链体系 (Closed Loop Supply Chain, 简称CLSC[1,2]) 。虽然闭环供应链的研究起步比较晚, 但近几年来许多国内外学者都投入到闭环供应链研究, 使得这方面的研究取得了丰盛的成果。这些成果大致可以分为两类: (1) 闭环供应链结构的设计, 这方面主要是考虑产品销售中心、回收中心、处理中心等网络的布局问题, 一般运用混合整数规划、遗传算法等来求解问题。 (2) 闭环供应链契约协调问题, 由于闭环供应链面临的管理问题更加困难, 因此更加需要各个节点的有效衔接和协调。Savaskan[3]等人研究了在线性需求情况下, 一个制造商和一个零售商在闭环供应链中如何决策以及制造商如何选择回收渠道的问题。Savaska[4]等在以上研究的基础上研究了一个制造商与两个竞争零售商的闭环供应链回收渠道的决策问题。姚卫新[5]等人研究了在五种类型的回收渠道模式下供应链中各成员的最优利润和商品的价格, 并且对各种渠道模式进行了对比, 为各成员选择合适的回收渠道提供了理论依据。郭亚军[6]等人研究了零售商负责销售、第三方负责回收情况下, 节点企业在分散化决策情况下如何确定产品的批发价格、零售价格、回收价格, 最后提出通过收入—费用分享契约的协调机制来对闭环供应链进行协调定价。李新军[7]等研究了一个制造商为主、一个零售商为从的Stackelberg模型, 分析了分散决策下系统参数对供应链及成员利润的影响, 并引入收入共享契约来对闭环供应链进行协调定价。张克勇[8]研究了一个制造商和两个零售商构建的闭环供应链系统在分散决策和集中决策的定价模型, 得到了系统各成员的最优定价策略和利润, 并提出一种基于收益共享的协调定价机制, 实现闭环供应链系统的协调。
以上文献大都是从零售商回收、制造商回收或第三方回收的单一回收渠道角度来对闭环供应链的定价和协调进行研究, 没有考虑混合回收渠道的问题。生活上对于废旧产品的回收大多数是零售商和第三方同时负责, 因此本文旨在应用博弈论理论, 研究基于零售商和第三方同时负责回收的混合回收渠道的闭环供应链的定价和协调模型。
2 问题描述和符号说明
本文研究零售商和第三方同时负责回收的混合回收渠道的闭环供应链, 其结构如图1所示。
假设在该供应链中制造商生产一种产品并销售给零售商, 零售商再将产品销售给消费者;另一方面制造商以一定的回购价格对废旧产品进行回收, 之后对废旧产品进行处理形成再造品, 继续投入到市场进行销售。零售商一方面承担销售产品的角色, 另一方面也负责废旧产品从消费者回收的任务。第三方回收商对废旧产品进行回收并转售给制造商进行加工处理。模型假设如下:
(1) 假设制造商、零售商、第三方回收商都是完全理性的, 均以最大化自己的利润为目标。
(2) 假设市场是完全开放的, 制造商、零售商、第三方回收商都是基于完全信息、信息对称的情况作出决策, 即彼此清楚对方的成本、定价等信息。
(3) 假设再造品在质量上和新产品没有差异, 并且以同样的价格进行出售。
(4) 假设市场对产品的需求为零售价格的线性递减函数, 废旧产品的供给受到零售商回收价格和第三方回收价格的双重影响, 假设零售商和第三方回收商在回收市场表现为Coumot竞争[8]。
(5) 假设不考虑零售商销售产品和回收废旧产品过程产生的成本, 也不考虑第三方在回收废旧产品过程产生的成本。
符号说明如下:
cm, cr, cb:分别为制造商生产新产品、再产品的单位成本和处理单位回收废弃产品的成本;
α, β:分别为回收产品的再利用率、废弃率
w, pm:分别为制造商产品的批发价格和回购价格;
p, pr:分别为零售商的零售商价格和回收价格;
pd:第三方回收商回收价格, 并且pr, pd
Q:市场对产品的需求量, Q=ϕ-θp, 其中ϕ为市场最大的可能需求量, θ>0为零售价格敏感系数;
C1:零售商回收废旧产品的数量, C1=k+hpr-spd, h>s>0, k>0, 其中k为消费者自愿返还废旧品的数量, h表示消费者对回收价格的敏感系数, s为零售商和第三方之间的回收竞争系数;
C2:第三方回收废旧产品的数量, C2=k+hpd-spr。
由上述假设可得到制造商 (ΓM) 、零售商 (ΓR) 、第三方 (Γ3P) 以及整个供应链的利润 (Γ) :
ΓM= (w-cm) Q+α (cm-cr) (C1+C2) -βcb (C1+C2) -pm (C1+C2) (1)
ΓR= (p-w) Q+ (pm-pr) C1 (2)
Γ3P= (pm-pd) C2 (3)
Γ= (p-cm) Q+α (cm-cr) (C1+C2) -βcb (C1+C2) -prC1-pdC2 (4)
3 集中决策情况
集中决策是指供应链中制造商、零售商、第三方回收商以最大化整个供应链的总利润为目标, 协商来确定各自的决策变量。建立模型如下:
MaxΓC= (p-cm) Q+α (cm-cr) (C1+C2) -βcb (C1+C2) -prC1-pdC2 (5)
通过联立求解一阶偏导条件:
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可以得到以下结论:
结论1:集中决策情况下的最优定价策略为:
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结论2:通过采取最优定价策略CLSC的利润为:
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4 分散决策情况
在分散决策情况下, 假设制造商、零售商和第三方回收商博弈为Stackelberg博弈, 并且制造商处于领导者地位, 其他成员为跟从者。博弈的顺序为:
(1) 制造商首先根据市场需求来确定生产计划和回收计划, 决定批发价格和回购价格。
(2) 零售商和第三方回收商根据制造商的价格分别来决定零售价格、各自的回收价格。
因此可以采取归纳法来进行博弈求解:
首先求解零售价格、零售商回收价格、第三方回收价格的最优值, 即:
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对联合方程式分别进行求解Γundefined关于p和pr一阶偏导, 求解Γundefined关于pd一阶偏导, 并令其为零, 联合解得:
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接着把表达式 (10) 代入方程式 (1) 得到下面的方程式:
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分别进行求解Γundefined关于w、pm一阶偏导, 并令其为零解得:
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再将表达式 (12) 代入表达式 (10) 可以得到:
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结论3:将表达式 (12) 、 (13) 代入 (4) 式可以得到分散决策情况下CLSC的利润:
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结论4: (1) p**>p*; (2) pundefined=pundefined< p*r=p*d; (3) ΓC>ΓM.
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由假设条件h>s, 可以得到ΓC>ΓM成立。
通过结论4表明, 分散决策情况下零售商价格大于集中决策下的价格, 同时分散决策下零售商回收价格和第三方回收价格都小于集中决策下的价格, 而且分散决策下的CLSC利润小于集中决策下的CLSC利润, 因此说明分散决策下存在双重边际化, 造成CLSC的效率损失, 废旧产品的回收效果不理想, 也说明集中决策对消费者有利。
5 闭环供应链协调模型
从上面的结论我们知道, 集中决策情况下的闭环供应链的利润水平大于分散决策情况下的利润水平, 说明分散决策情况下的CLSC系统存在效率损失, 因此必须通过有效地衔接、协调来使得闭环供应链系统的利益最大化。在研究供应链的协调问题方面, Giannoccaro[9]提出收入共享契约机制来协调供应链的利益分配, 使得闭环供应链系统总利润达到集中决策的水平, 并且使得各成员的利润水平都比分散决策情况下有所改善。但是闭环供应链还要产生回收费用问题, 所以仅仅依靠收入共享契约很难达到理想的协调效果, 因此本文引入收入—费用分享契约机制来协调各成员的利益分配[10]。假设制造商、零售商、第三方分别以1-Φ1-Φ2、Φ1、Φ2比例来共享销售收入和回收费用, 因此可以建立如下模型:
Γundefined=Φ1pQ-wQ+pmC1-Φ1 (prC1+pdC2) (15)
Γundefined=Φ2pQ+pmC2-Φ2 (prC1+pdC2) (16)
Γundefined= (w-cm) Q+[α (cm-cr) -βcb-pm] (C1+C2) + (1-Φ1-Φ2) pQ- (1-Φ1-Φ2) prC1- (1-Φ1-Φ2) pdC2 (17)
ΓRS= (p-cm) Q+α (cm-cr) (C1+C2) -βcb (C1+C2) -prC1-pdC2 (18)
对 (15) 、 (16) 分别求Γundefined关于p、pr一阶偏导, 求解Γundefined关于pd一阶偏导, 并令其为零, 联合解得:
undefined
想使得协调机制下的供应链利润水平和集中决策的供应链利润水平一致, 那么协调机制下的零售价格、回收价格和集中决策下的价格相等, 即:pRS=p*, pundefined=p*r, pundefined=p*d, 得到:
undefined
结论5:当undefined时, 闭环供应链系统到达协调状态, 使得分散决策的利润达到集中决策的水平。
结论6:要保证闭环供应链系统达到协调还必须保证协调后零售商、第三方、制造商的利润都大于分散决策时各自的利润。制造商为了系统达到协调, 有时还必须降低批发价格甚至低于成本, 但制造商通过大幅度节约生产成本来盈利。
6 总结
本文研究了零售商和第三方回收是同时负责回收的混合回收渠道的闭环供应链的定价和协调问题, 结论表明, 在分散决策情况下系统存在“双重边际化”, 造成系统效率的损失, 因此通过引入收入费用共享契约机制来对闭环供应链中各成员利益进行分配, 使得系统的利润水平达到集中决策的水平, 最终实现了闭环供应链的协调。
摘要：在零售商和第三方同时负责废旧品回收情况下, 以博弈论为研究方法, 对闭环供应链系统在分散决策和集中决策下的定价模型进行分析, 得到两种情况下各成员的最优利润策略, 发现分散决策情况下存在双重边际化, 造成系统效率的损失。因此引入收入费用共享契约协调机制, 来对系统中各成员进行协调, 使得闭环供应链系统总利润达到集中决策的水平。
关键词：闭环供应链,stackelberg模型,供应链协调,收入费用分享契约
参考文献
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混合供应链 篇3
精益供应链和敏捷供应链是供应链理论发展过程中出现的两种先进的供应链模式。精益供应链把降低成本作为首要目标, 强调消除浪费, 以最少的投入创造最多的产出;而敏捷供应链则是把提高服务水平视为重中之重, 强调应需而变, 以最快的速度对顾客的需求做出响应, 是实现大规模定制的最佳方案。精益供应链和敏捷供应链既相互联系, 同时又有不同的适用范围。虽然在很多情况下, 采用单纯的精益供应链或敏捷供应链战略可以产生非常好的效果, 但是, 在有些情况下, 针对不同产品的特性采用精益和敏捷混合式的供应链战略——在此权且称之为混合战略的效果更佳。本文以生产所需的零备件为对象, 对精益供应链和敏捷供应链混合战略进行研究。
二、零备件分类及其供应链管理战略
长期以来, 对零备件物流管理的研究大都是围绕着库存问题进行的。零备件库存管理的特点是需求批量小, 预测难度大, 其管理目标和其他库存管理一样:以尽可能低的库存成本实现既定的服务水平。为了这个目标, 众多的专家学者提出了各种各样的库存优化配置量化模型。但是在实际的工作中, 为了更好的对零备件物流进行管理, 仅有量化模型是不够的, 还必须对各种零备件实行分类管理, 即根据零备件的主要属性参数, 对零备件物流特点进行分类, 针对不同性质和特点的零备件采取不同的物流战略和与之相匹配的供应链模式。
零备件最重要的属性有四个方面:重要性、标准性、需求模式和价值。
零备件的重要性分两种情况, 一种是系统中至关重要的备件, 另一种是相对比较重要的零备件。对于前者来说, 服务水平的重要性远远大于成本, 必须百分之百保证零备件的可得性和可靠性;而对于后者来说, 虽然也是很重要的零备件, 但却可以允许有一定的缓冲时间, 可以在成本和服务水平的平衡中, 寻求一个更为优化的方案。
零备件的标准性, 分为标准件和特殊件两种形式。标准件是指使用者众多, 市场上到处都能够买到, 许多供应商都可以提供的零备件。而特制件, 是只有某个特定的使用者需要, 市场上罕有销售, 只有某个或者某些供应商才能提供的零备件。
对零备件其余的两个属性——需求模式和价值, 为了简化问题, 在定性研究中, 我们可以大致地将其分别分为两类:需求稳定/需求不稳定 (需求可预测/需求不可预测) 和高价值/低价值。
若以零备件的四种属性作为分类标准, 可将零备件分为以下四种类型:
第一类, 价值较低的标准零备件。根据供求原理可以判断这种低价值的标准零备件一般不会具有非常高的重要性。虽然价值不高, 也不重要, 但是不能忽视这种零备件, 根据帕雷托法则可以推测, 供应链中80%以上的零备件都属于这种类型。虽然备件的需求总是具有一定的偶然性, 但是这类零备件的需求相对比较稳定。因此, 可以将这类零备件的特点归纳为:标准、价值低、数量大, 需求相对稳定, 或者说比较容易预测。
在需求相对稳定的情况下, 对供应链快速反应能力的要求并不是很高, 而且相对于单价较低的流体而言, 提高响应能力的高额投资会增加单位物流成本。因此, 在这种条件下, 实行精益供应链应是最佳的战略选择。
第二类, 是比较重要, 价值较高的标准零备件。零备件价值的高低和它的使用数量是相关联的。根据帕雷托法则可以知道, 价值高的零备件在零备件总数中的比例应该在10%左右。同时, 价值高的零备件通常生命周期都比较长, 而且因为数量少, 应用概率论对其平均的生命周期进行计算也不具有参考意义, 因此可以说需求比较难以预测。另一方面, 这种备件的价值高, 不是因为它的稀缺性 (标准件) , 也不是因为它的重要性 (非关键件) , 而是因为其原材料的珍贵性, 因此, 如果企业的仓库中持有这类零备件, 不仅因大量占压资金增加成本, 而且库存管理成本也会大幅度增加。
虽然说精益供应链在降低库存方面有着得天独厚的优势, 但是在需求极其不稳定的情况下, 精益供应链就很难“精益”了, 因为, 在本质上, 精益供应链仍然是一种预测性的供应链管理模式, 而应对需求不稳定的最好的方法, 就是建立一条快速响应的供应链, 这就是敏捷供应链。
第三类, 是非常重要、价值较高、需求不稳定的标准零备件。标准零备件的情况和特殊件截然相反, 由于有多家企业生产相同的标准零备件, 所以标准件的可得性很高, 前置时间比较短, 而且供应商也愿意承担一定的库存。相对于特殊件而言, 标准件有更多的物流战略可供选择。在选择过程中, 最重要的选择标准是标准件的重要程度。对于非常重要的标准零备件, 企业通常需要建立一定的安全库存以保证较高的可得性。同时, 零备件如果是标准件, 可以同时供多家企业使用, 供应商通常会愿意承担库存, 并保证提供相关的增值服务, 这在很大程度上可以降低企业的库存成本, 尤其是那些价值高, 需求不稳定的标准零备件的库存成本。
第四类, 具有高特殊性的零备件。通常这种零备件都是在按单制造中定制的, 所以它的前置时间比较长。同时, 这种零备件的价格普遍相对较高, 需求数量比较小而且可预测性不强, 供应商不愿意为其承担高额的库存成本, 所以对于使用者来说, 要么承担缺少此类零备件而带来的风险, 要么就必须自己持有价值不菲的安全库存。
这两种类型的零备件, 其共同的特点是高价值、关键性和需求随机性。如果按照前面的分析, 高价值、需求难以预测的零备件应该采用敏捷供应链, 但是如果该零备件具备关键性, 那么响应时间上的要求将会异常严格。敏捷供应链的核心目标是以服务水平为主, 其最大的优势体现在大批量定制方面, 也就是个性化的服务。但是对于可得性, 由于响应型策略所决定的供应点和需求点的时间差异和空间差异, 敏捷供应链要实现几近100%的即时响应是非常困难的。当然, 单独采用精益供应链也是不足取的, 精益供应链可以通过库存配置达到100%的即时响应率, 但是由于需求的不可预测性和零备件的高昂价格, 要实现这个目标必然会产生巨大的库存成本。因此, 在这种情况下, 采用精益和敏捷的混合战略则是一种最好的选择。
三、精敏供应链混合战略实施的基本原则
混合战略的目标是使供应链既具有精益性又具有敏捷性, 但是这并不是一项简单的工程。因为精益和敏捷不仅本质不同, 而且在具体的实施方面存在很多相互矛盾的方面, 比如说, 在精益供应链中, 各个节点上的库存配置比较均衡, 都保持在最低的库存状态, 而在敏捷供应链中, 库存配置非常不均衡, 在某个节点可能需要建立中央库存, 而在另外一些节点上可能不需要配置库存;精益供应链对系统的响应能力并没有过高的要求, 是依靠精密的计划和组织来顺畅供应链, 而敏捷供应链则对运输系统、配送能力的要求非常高。因此, 在混合战略中, 如何能够使两种目标相互矛盾的战略完美的结合, 实现优势互补, 相辅相成, 这是实施此战略所要解决的最重要的问题。
为了更好的集成精益和敏捷两种战略, 在这里需要引入机械工程学中的TRIZ理论。TRIZ理论最重要的一个贡献是对解决矛盾性问题提出了非常好的概念模型。其作者Altshuller经过研究发现, 任何一种矛盾, 只要精确的定义出矛盾的两个方面, 都可以通过“分离原则”进行很好的权衡。其中最重要的有四条分离原则:将相互矛盾的两方面在空间上进行分离;将相互矛盾的两方面在时间上进行分离;将整体和部分相分离;根据限制条件进行分离。
1. 精益和敏捷在空间上分离
对于关键性的零备件而言, 其供应链的不同环节对系统有着不同的要求。由于在这种零件出现问题, 而备件又没有及时提供的时候, 其结果将会使整个系统停止运转, 或者说造成损失巨大。所以, 关键性零备件所允许的补货时间很短。因此, 需求点只能通过建立库存进行保护, 在此可根据精益的思想对库存进行管理。但是, 随着距离需求点越来越远, 如果都是建立保护性库存, 势必会产生很高的库存成本;同时, 既然需求点的保护性库存已经能够对可能发生的即时性需求产生一定的缓冲作用, 那么在其上游便可采用敏捷供应链策略。
2. 精益和敏捷在时间上分离
在这样一个混合战略中, 在最靠近需求点的地方是通过建立保护性库存保证供应链的正常运转。一旦有需求发生, 需要立即调用备件;而当保护性库存失去的时候, 其上游必须立即进行补货, 但是响应时间的要求相比较要宽松一些。由此可见, 敏捷供应总是在精益过程之后。
3. 整体和部分分离
精益供应链的特点是库存分散化, 其库存中的流体、流向是相对固定的, 具有针对性, 而敏捷供应链的特点是库存集中化, 将库存后移, 其流体、流向并不具备针对性, 可以同时为更多的目标提供保护。因此, 如果流体有多个组成部分, 较便宜的部分可实行分散化库存, 靠近需求点, 而较昂贵的部分应该实行集中化库存, 这样不仅可以扩大服务区域, 也可以降低库存成本。
4. 根据限制条件进行分离
这一条原则相对抽象一些, 因为限制条件有很多, 如资源限制、能力限制、系统目标限制等等。例如, 前文中所分析的第四种零备件类型, 它和第三种类型零备件的不同点在于它的特殊性。因此, 在制定物流战略时, 其混合战略和第三种类型零备件的战略也应有所不同。由于特殊件缺少流通性, 一般都是按单制造, 供应商不愿意持有这类库存。因此, 作为战略的补充或者调整, 企业在选择供应链伙伴的时候应该着重考察其敏捷制造能力, 或者愿意和企业共同承担风险的意愿。当然, 从长期的战略考虑, 企业应该逐渐实现零备件的标准化。
四、结论
混合供应链 篇4
关键词：供应链,高级计划与排程,提前/拖期,混合整数规划
0 引言
生产计划与排程是制造企业生产运作的核心内容。当前,许多制造企业都采用企业资源计划(enterprise resource planning,ERP)进行生产管理,但是ERP无论在计划技术或功能方面都不具备协调多个企业资源的能力,它仍旧是面向企业内部的事务处理系统[1,2]。在市场竞争日益激烈、供应链上各企业间合作日趋紧密的环境中,ERP已不能满足现代制造企业的生产需求,寻找一种替代ERP的生产运作管理系统势在必行。面向供应链的高级计划与排程(advanced planning and scheduling,APS)的出现正迎合了这一趋势,是生产计划与排程技术的一个飞跃[3]。
随着APS的重要性的日益凸显,越来越多的学者开始对其进行研究[4,5]。但是,对于APS模型的研究仍然较少,并且多是采用启发式方法进行求解,未能给出模型的最优解。文献[6]研究了制造-装配两阶供应链中的APS问题,以最小化存储和准备成本为目标,给出了混合整数规划模型以及基于两阶段逆向求解的启发式方法。文献[7]考虑了具有柔性加工顺序、机器可选等主要特征的供应链生产系统,以最小化流程时间为目标,建立了面向供应链的APS模型,通过算例验证了遗传算法在求解这一模型上的有效性。文献[8]考察了每个客户订单有确定交付期且外包可用情形下的APS问题,以最小化总制造时间为目标,提出了APS数学模型,并采用遗传算法进行了求解。
在日益重视合作生产的同时,现代制造企业也越来越强调准时交货的重要性。因此,最小化提前/拖期惩罚已成为排程研究的又一热点[9,10]。文献[11]分析了并行机提前/拖期排程问题,论证了该问题最优加工顺序的特点。文献[12]针对提前/拖期Job Shop排程问题,建立了相应的数学模型,提出了约束满足与禁忌搜索相结合的混合求解算法。然而,在APS问题中考虑提前/拖期惩罚,尚没有受到足够重视。
本文在考虑供应链物理约束、机器能力约束、工件加工顺序约束、可选机器、订单交付期的基础上,以最小化提前/拖期惩罚为目标,建立了面向供应链的高级计划与排程的混合整数规划模型,应用LINGO软件对算例进行了求解,得到了最优生产排程,验证了模型的有效性。
1 模型构建
1.1 基本假设
(1)工件的加工时间是预知的,辅助时间包含在加工时间内;
(2)工件必须连续加工,一旦开始加工就不能中断;
(3)每台机器一次只能加工一个工件;
(4)一个工件不能同时在两台机器上加工;
(5)产品的加工批量、运输批量等于产品的订货量。
1.2 问题描述
考虑一个具有多个工厂的供应链网络,在每个工厂中,有多台不同功能的机器,每台机器都受到一定的能力约束。供应链系统能够生产多种产品,不同的产品具有不同的物料清单、工件加工顺序,每一工件有一台或多台不同工厂的机器可供选择加工。在供应链系统中,有多份待加工的订单,不同的订单所需的产品不同、订货量不同、交付期不同。
面向供应链的高级计划与排程的目标是:在充分考虑供应链物理约束、机器能力约束、工件加工顺序约束的基础上,找到满足客户订单要求的、跨越整个供应链的、可行且最优的生产方案,使得提前/拖期惩罚最小。
1.3 参数定义
本文所涉及的参数定义如下:n为订单数;f为供应链网络中的工厂数;mk为工厂k的机器数,k=1,2,…,f;Oi为订单编号,i=1,2,…,n;TQi为订单Oi的订货量;Qip为订单Oi的工件p的数量;Pi为订单Oi的最终产品;tipkl为订单Oi的工件p在工厂k的机器l上的单件加工时间;Tipkl为订单Oi的工件p在工厂k的机器l上的批量加工时间;A(p)为工件p的子工件集;B为工件p的集合,即A(p)=Ø;Np q为工件q需要的子工件p的数量,p∈A(q);TRu v为工厂u与工厂v之间的运输时间,当u=v时,TRu v=0 (u,v=1,2,…,f);tt为机器每天的加工时间,即机器的加工能力;M为一个足够大的整数;DDi为订单Oi的交付期;ECi为订单Oi的提前惩罚系数;TCi为订单Oi的拖期惩罚系数。
1.4 变量定义
本文所涉及的变量定义如下:STipkl为订单Oi的工件p在工厂k的机器l上的开始加工时间;FTipkl为订单Oi的工件p在工厂k的机器l上的结束加工时间;当订单Oi的工件p先于订单Oj的工件q在工厂k的机器l上加工时,Xipjqkl=1,其他情况下Xipjqkl=0;当订单Oi的工件p在工厂k的机器l上加工时,Yipkl=1,其他情况下Yipkl=0;Ci为订单Oi的完工时间;Li为订单Oi的拖后时间(实数值);Ei为订单Oi的提前时间(实数值);LIi为订单Oi的拖后时间(整数值);EIi为订单Oi的提前时间(整数值)。
1.5 数学模型
(1)工件加工约束如下:
STipkl≥0 p∈B ∀i,k,l (1)
Tipkl=tipklQip ∀i,p,k,l (3)
FTipkl=STipkl+YipklTipkl ∀i,p,k,l (4)
FTiPikl=Ci ∀i,k,l (5)
STipkl≥FTjqkl-M(1-Xjqipkl) ∀i,p,j,q,k,l (7)
STipkl≥FTiquv+TRuk (8)
A(p)≠ϕ;q∈A(p);∀i,k,l,u,v
式(1)确保各个零件的开始加工时间大于或等于0。式(2)表明,订单Oi的最终产品的数量等于订货量,订单Oi的其他工件的数量等于该工件的上级工件需要该工件的数量乘以其上级工件的数量。式(3)表明,订单Oi的工件p在工厂k的机器l上的批量加工时间等于工件p在工厂k的机器l上的单件加工时间乘以订单Oi对工件p的总需求量。式(4)表明:当Yipkl=1时,即当订单Oi的工件p在工厂k的机器l上加工时,其结束加工时间等于该工件在工厂k的机器l上的开始加工时间加上批量加工时间;当Yipkl=0时,即当订单Oi的工件p不在工厂k的机器l上加工时,其在工厂k的机器l上的结束加工时间等于开始加工时间,即该工件在工厂k的机器l上的加工时间为0。式(5)表明,各订单的完工时间等于该订单的最终产品的结束加工时间。式(6)和式(7)确保同一机器在同一时刻只加工一个工件。式(6)表明,当订单Oi的工件p和订单Oj的工件q都在工厂k的机器l上加工(Yipkl=Yjqkl=1)时,工件p和q必须按照一定的先后顺序进行加工,工厂k的机器l不得同时对二者进行加工,即Xipjqkl+Xjqipkl=1。式(7)表明,当订单Oi的工件p后于订单Oj的工件q在工厂k的机器l上加工(Xipjqkl=0,Xjqipkl=1)时,订单Oi的工件p的开始加工时间不得小于订单Oj的工件q的结束加工时间;当Xjqipkl=0时,式(7)恒成立。式(8)表明,订单Oi的工件p在工厂k的机器l上的开始加工时间大等于其子工件的结束加工时间,若其子工件在其他工厂加工,则订单Oi的工件p在工厂k的机器l上的开始加工时间大等于其子工件在工厂u的机器v上的结束加工时间加上工厂u与工厂k之间的运输时间。式(9)确保各个工件都能得到加工,并且一个工件只在一台机器上加工。
(2)提前/拖期约束如下:
LIi≥Li ∀i (12)
EIi≥Ei-0.99 ∀i (13)
式(10)和式(11)分别定义了订单的提前时间和拖后时间。由于设定机器每天工作t t小时,在约束式(10)和式(11)中将订单的完工时间除以t t,实现了将“小时(h)”换算成“天(d)”。当提前/拖期惩罚以天为单位时,式(12)和式(13)将各订单的提前时间和拖后时间转换成整数。也就是说,如果一个订单在交付期前0.5d完工,则认为该订单提前期为0d;反之,如果一个订单在交付期后0.5d完工,则认为其拖期为1d。为了保证计算的精确性,引入0.99来实现转换。
(3)变量约束如下:
Ci≥0 ∀i (14)
Li,Ei,LIi,EIi≥0 LIi,EIi∈Z,∀i (15)
Xipjqkl∈{0,1} ∀i,p,j,q,k,l (16)
Yipkl∈{0,1} ∀i,p,k,l (17)
(4)目标函数如下:
ECi和TCi分别为订单Oi的提前、拖期惩罚系数,一般情况下ECi<TCi。目标函数式(18)表明,模型的优化目标是最小化提前/拖期惩罚,即尽量使各订单准时完工。
2 算例分析
为了验证模型的有效性,现参考文献[13]中的算例进行测试。
考虑如图1所示的产品结构,最终产品F1由组件S1、S2、S3与零件C1、C2、C3、C4、C5组成。在所有工件中,C4与C6是通用件,其中C4是F1与S1的通用件,C6是S1与S3的通用件。零件C1、C2、C4与C5需要通过两道工序(P1、P2)加工,因此它们可进一步分解为CiP1与CiP2(i=1,2,4,5);零件C10需要通过三道工序(P1、P2、P3)加工,因此它可进一步分解为C10P1、C10P2、C10P3。
供应链中有两个工厂(记为FAi,i=1,2),每个工厂各有三台机器(记为Mik,i=1,2,k=1,2,3)。每台机器每天的加工能力为8h。从工厂FA1到工厂FA2的单向运输时间为8h,并且产品的运输批量、加工批量等于产品的订货量。
表1中,工件(列)与机器(行)的对应数字表示的是该工件在此机器上的加工时间,均以“小时”为单位,“-”表示该工件不能在此机器上进行加工。
现有一个客户订单:订购2个产品F1,交付期为25d。提前惩罚系数为0.15/d,拖期惩罚系数为0.75/d。
h
将建立的混合整数规划模型,运用LINGO软件进行求解,关键代码如下所示:
对于上述算例,混合整数规划模型共有7702个约束条件,3892个变量,其中3600个整数变量。在Pentium(R)Dual-Core E5500 2.8GHz处理器、2GB内存、Windows XP系统下,算例通过软件LINGO进行求解用时为18min29s,主要结果归纳于表2中。根据求解结果绘制出甘特图,如图2所示。其中,通用件表示为“通用件上级工件编号+通用件自身编号”。例如,S1C6表示用于装配S1的C6部件,而S3C6表示用于装配S3的C6部件。由图2可以看出,算例订单的最优完工时间为200h,即25个工作日,订单准时完工,提前/拖期惩罚为0。
上述结果说明,本文所建立的模型能在满足供应链物理约束、机器能力约束、工件加工顺序约束的基础上,得出使订单提前/拖期惩罚最小化的最优排程。
3 结语
以ERP为代表的传统生产计划排程系统多局限于单个企业内部,并且多以最小化流程时间为目标,难以适应现今面向供应链的准时生产模式。本文在考虑供应链物理约束、机器能力约束、工件加工顺序约束、可选机器、订单交付期的基础上,以最小化提前/拖期惩罚为目标,建立了面向供应链的高级计划与排程的混合整数规划模型。构建的APS模型突破了ERP的局限,针对供应链范围内的合作生产问题,优化了不同节点企业的生产排程,更加符合现实的需要,为进一步研究供应链优化问题提供了重要的参考。