供應(yīng)鏈協(xié)同理論及研究方法綜述

陳 煒，田 原 CHEN Wei,TIAN Yuan

（1.上海海洋大學(xué) 工程學(xué)院，上海 201306；2.上海立信會(huì)計(jì)金融學(xué)院 金融學(xué)院，上海 201209）

1 供應(yīng)鏈協(xié)同概述

協(xié)同是指事物或系統(tǒng)在聯(lián)系和發(fā)展過程中，打破資源之間的各種壁壘和界線，使其內(nèi)部各要素之間有機(jī)的結(jié)合，共同協(xié)作，實(shí)現(xiàn)1+1＞2的效益目標(biāo)最大化[1]。供應(yīng)鏈協(xié)同（Supply Chain Collaboration，SCC）是基于協(xié)同學(xué)和供應(yīng)鏈管理理論，于20世紀(jì)90年代中期由學(xué)術(shù)界提出。兩大趨勢(shì)推動(dòng)了協(xié)同理論的發(fā)展：一是從擁有權(quán)集的大企業(yè)走向獨(dú)立專精的彈性組織；二是在個(gè)別或局部交易的基礎(chǔ)上邁向全方位整合[2]。供應(yīng)鏈協(xié)同融合了供應(yīng)商管理庫存、協(xié)同式供應(yīng)鏈庫存管理、連續(xù)補(bǔ)貨等一系列供應(yīng)鏈管理理論，是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)全球化下供應(yīng)鏈各方實(shí)現(xiàn)互利共贏、供應(yīng)鏈整體最優(yōu)、可持續(xù)發(fā)展的一種新型供應(yīng)鏈管理模式。供應(yīng)鏈管理大師Anderson和Lee曾明確提出協(xié)同供應(yīng)鏈?zhǔn)切滦拖冗M(jìn)供應(yīng)鏈的特征[3]。

供應(yīng)鏈協(xié)同的動(dòng)因可概括為三個(gè)方面：一是對(duì)客戶需求作出快速響應(yīng)的需要，依靠供應(yīng)鏈局部提升產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和信息共享程度是有限的，通過供應(yīng)鏈的整體協(xié)同才能縮短周期、全面提升柔性制造能力，進(jìn)而不斷提高快速響應(yīng)的反應(yīng)速度；二是降低供應(yīng)鏈成員間交易成本的需要，通過供應(yīng)鏈協(xié)同機(jī)制促進(jìn)成員的主動(dòng)協(xié)同意愿和協(xié)同程度的提升，不斷降低供應(yīng)鏈伙伴間的交易成本，增強(qiáng)供應(yīng)鏈整體的比較成本優(yōu)勢(shì)；三是供應(yīng)鏈成員企業(yè)分工合作，提高專業(yè)化程度的需求，通過供應(yīng)鏈伙伴間的分工協(xié)作，節(jié)點(diǎn)企業(yè)可以將資金、人力和精力專注于優(yōu)勢(shì)業(yè)務(wù)上，創(chuàng)造更為專業(yè)化的產(chǎn)品和服務(wù)，同時(shí)又可以通過協(xié)同管理保證外協(xié)加工產(chǎn)品的質(zhì)量和交期。

供應(yīng)鏈協(xié)同是供應(yīng)鏈的高度整合，可以促進(jìn)和提升供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)企業(yè)間的戰(zhàn)略伙伴關(guān)系，降低成本和庫存，縮短提前期，從而提高市場(chǎng)占有率和服務(wù)水平。Stadtler和Kilgera[4]按照供應(yīng)鏈上的不同客體（對(duì)象、關(guān)系），將協(xié)同分為物料與服務(wù)的協(xié)同、關(guān)系的協(xié)同。雖然之后有學(xué)者在Anderson和Stadtler等人的基礎(chǔ)上，將供應(yīng)鏈協(xié)同管理按照協(xié)同針對(duì)的主體、管理職能、關(guān)系、效用、能力等進(jìn)行劃分，但供應(yīng)鏈協(xié)同管理的核心問題仍是節(jié)點(diǎn)企業(yè)間協(xié)同問題，以期達(dá)到供應(yīng)鏈伙伴之間的多贏[5]。Arshinder[6]等對(duì)供應(yīng)鏈協(xié)同的不同研究觀點(diǎn)、機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)的綜述，總結(jié)了供應(yīng)鏈協(xié)同現(xiàn)有研究的分類（圖1）。在激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，通過供應(yīng)鏈協(xié)同管理可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)企業(yè)外部或內(nèi)部成員之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，完成個(gè)體單獨(dú)無法達(dá)到的目標(biāo)或任務(wù)[7]。

圖1 供應(yīng)鏈協(xié)同研究分類概覽

2 供應(yīng)鏈協(xié)同相關(guān)研究方法

供應(yīng)鏈協(xié)同的研究方法主要有協(xié)同學(xué)、博弈論、數(shù)學(xué)建模和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)[8]，此外契約協(xié)調(diào)也是供應(yīng)鏈協(xié)同的有效方法[9]。其中協(xié)同學(xué)的應(yīng)用多用于定性研究，定量和實(shí)證研究較少。而博弈論多用于解決供應(yīng)鏈各伙伴之間的利益這一特定問題。數(shù)學(xué)建模方法以定量的方式構(gòu)建模型，可解決現(xiàn)實(shí)問題，并提供直觀的數(shù)據(jù)參考，相關(guān)研究頗為豐富。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)對(duì)于解決復(fù)雜動(dòng)態(tài)的問題具有優(yōu)勢(shì)。契約協(xié)調(diào)也是一種十分有效的管理方法，這方面一直以來是研究熱點(diǎn)。以下重點(diǎn)闡述數(shù)學(xué)建模、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)和契約協(xié)調(diào)三種研究方法與理論。

2.1 數(shù)學(xué)建模方法

數(shù)學(xué)建模方法最常見的是從成本效益角度出發(fā)，應(yīng)用微積分和數(shù)學(xué)規(guī)劃構(gòu)建模型，并可以看成為供應(yīng)鏈的優(yōu)化決策問題。較為常用的數(shù)學(xué)方法還包括：模糊數(shù)學(xué)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模擬退火算法等。

數(shù)學(xué)規(guī)劃的一般形式可由下述表達(dá)式刻畫[10]。

目標(biāo)的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則：

約束條件：

其中，xi為可控變量，yj為已知參數(shù)，ξk為隨機(jī)因素。

目標(biāo)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則一般以最優(yōu)（最大化或最小化）、滿意、適中為標(biāo)準(zhǔn)，并可以設(shè)置單一或多個(gè)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。約束條件可以空缺，也可以是多個(gè)。若式（2）為等式，則約束為平衡條件。當(dāng)可控變量xi的取值連續(xù)時(shí)，稱之為連續(xù)模型；反之若取值離散，則稱之為離散模型。而當(dāng)模型中存在隨機(jī)因素ξk，則可稱之為隨機(jī)模型，反之屬于確定性模型。隨機(jī)模型的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則一般以期望值函數(shù)表示，也可以用方差或某種概率分布表達(dá)。數(shù)學(xué)規(guī)劃求解時(shí)，一般要使用合適的求解軟件和若干搜索算法及一些相關(guān)假設(shè)以簡(jiǎn)化模型。

Li和Dai[11]采用數(shù)據(jù)包絡(luò)法，結(jié)合變量的敏感性分析對(duì)供應(yīng)鏈的協(xié)同績(jī)效進(jìn)行評(píng)估，評(píng)價(jià)得到的最優(yōu)企業(yè)可供協(xié)同成員作為標(biāo)桿企業(yè)參考。Tu和Yang[12]構(gòu)建了單一供應(yīng)商和多個(gè)零售商兩級(jí)供應(yīng)鏈下的供應(yīng)鏈庫存模型，并通過算例分析，定量研究供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)企業(yè)間庫存成本影響因素和協(xié)同管理模式。Papakiriakopoulos和Pramatari[13]通過案例和實(shí)證研究，分析由供應(yīng)商和零售商構(gòu)成的協(xié)同網(wǎng)絡(luò)下一種新型的零售訂貨模型和補(bǔ)貨業(yè)務(wù)流程，并設(shè)定指標(biāo)評(píng)價(jià)了供應(yīng)鏈的協(xié)同績(jī)效。謝天保等[14]構(gòu)建了供應(yīng)鏈物流協(xié)同模型，以此降低整個(gè)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的物流總成本，并采用改進(jìn)的病毒進(jìn)化遺傳算法尋求模型的最優(yōu)解。Li等[15]針對(duì)供應(yīng)鏈各方需求等信息不完全條件下協(xié)同生產(chǎn)和訂貨計(jì)劃問題，通過協(xié)商模式的協(xié)調(diào)機(jī)制進(jìn)行買賣雙方的供銷計(jì)劃決策，期望以協(xié)調(diào)機(jī)制節(jié)約供應(yīng)鏈成本，并通過算例分析得出，該協(xié)調(diào)機(jī)制的優(yōu)化效果良好，在實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈整體最優(yōu)的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了個(gè)體最優(yōu)。Zhang等[16]以需求和價(jià)格不確定為條件，通過建立一個(gè)包括供應(yīng)商、制造商和零售商三方的多目標(biāo)規(guī)劃模型，模擬協(xié)同生產(chǎn)計(jì)劃問題。黃焜和馬士華等[17]針對(duì)客戶訂單不確定條件下，制造商何時(shí)向供應(yīng)商下達(dá)零部件采購訂單為最佳以及供應(yīng)商的最優(yōu)生產(chǎn)決策這一問題，構(gòu)建了數(shù)學(xué)模型，并通過算例分析證明該模型的協(xié)同優(yōu)化效果顯著。Lu和Jing[18]以上海通用汽車和廣汽本田與其經(jīng)銷商采用的協(xié)同預(yù)測(cè)和生產(chǎn)規(guī)劃問題為背景，將這一模式命名為“生產(chǎn)計(jì)劃延遲”，進(jìn)而構(gòu)建線性規(guī)劃模型，評(píng)估生產(chǎn)計(jì)劃延遲的期望成本以及需求預(yù)測(cè)對(duì)其績(jī)效的影響。

2.2 契約協(xié)調(diào)

除了通過構(gòu)建成本效益協(xié)同分析模型外，契約協(xié)調(diào)也是平衡供應(yīng)鏈各方的利益和決策機(jī)制，激勵(lì)相關(guān)節(jié)點(diǎn)企業(yè)，使整體目標(biāo)趨于一致，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈協(xié)同的有效方式之一。

供應(yīng)鏈自身不能自發(fā)克服諸如雙重邊際和牛鞭效應(yīng)[19]等問題，為了實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)，研究者提出并探索各種形式的供應(yīng)鏈契約。楊德禮等[20]將供應(yīng)鏈契約分為批發(fā)價(jià)格契約（whole sale price contrac）t、回購契約（buy back contrac）t、收入共享契約（revenue sharing contrac）t、數(shù)量彈性契約（quantity flexibility contrac）t等四種類型，其中批發(fā)價(jià)格契約與回購契約是最早研究的也是最為常見的契約類型，而收入共享契約與數(shù)量彈性契約則分別研究了供應(yīng)鏈中的核心內(nèi)容：成員收益和產(chǎn)品數(shù)量。供應(yīng)鏈契約還有一些其他類型，但基本上都是以上述四種契約模型衍化或混合而成。如曹軍武[21]認(rèn)為，在外部需求隨機(jī)條件下，除了上述四種典型供應(yīng)鏈契約類型外，還包括銷售回扣契約、數(shù)量折扣契約、期權(quán)數(shù)量柔性契約（預(yù)購契約）、數(shù)量承諾契約、供應(yīng)商管理庫存契約等。而期權(quán)數(shù)量柔性契約實(shí)質(zhì)上是數(shù)量彈性契約的一種衍生。綜上，供應(yīng)鏈契約研究一直是學(xué)術(shù)界非常熱門的研究領(lǐng)域，且多集中于價(jià)格、回購和銷售回扣契約研究。

2.3 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是系統(tǒng)科學(xué)理論與計(jì)算機(jī)仿真及系統(tǒng)分析實(shí)驗(yàn)法的緊密結(jié)合，它利用系統(tǒng)思考的觀點(diǎn)界定系統(tǒng)的組織邊界、運(yùn)作流程和信息傳遞路徑，通過因果反饋刻畫系統(tǒng)的復(fù)雜性及變量間關(guān)系，進(jìn)而構(gòu)建量化模型，并通過相關(guān)專業(yè)軟件模擬仿真不同政策或條件下系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為模式，最后通過改變模型結(jié)構(gòu)，揭示系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的結(jié)構(gòu)性原因，通過分析進(jìn)一步設(shè)計(jì)出解決動(dòng)態(tài)復(fù)雜問題和改善系統(tǒng)績(jī)效的高杠桿解決方案，即以最小的投入獲取最大的績(jī)效[22]。

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)綜合了系統(tǒng)理論、信息反饋理論、決策理論、系統(tǒng)力學(xué)以及計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)等，在諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。與其他方法相對(duì)比，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)可概括為5點(diǎn)[23]：善于處理周期性問題，善于處理長(zhǎng)期性問題，適用數(shù)據(jù)缺少條件下的研究，善于處理高階、非線性、時(shí)變問題，常被用于情景分析。

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)在庫存管理和供應(yīng)鏈協(xié)同的研究中發(fā)揮了很大的作用。Kamath和Roy[24]為了應(yīng)對(duì)更短的產(chǎn)品生命周期條件下供應(yīng)鏈如何進(jìn)行能力擴(kuò)充決策，建立由一個(gè)制造商與一個(gè)零售商構(gòu)成的面向庫存兩級(jí)供應(yīng)鏈系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，并利用回路優(yōu)勢(shì)分析方法，找出決定能力增長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的一組優(yōu)勢(shì)回路。Goncalves等[25]以九階非線性微分方程描述推—拉生產(chǎn)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，并以Intel公司為案例對(duì)象，研究了供應(yīng)鏈不確定性與客戶響應(yīng)之間的交互作用、制造商能力中的波動(dòng)行為的誘因以及內(nèi)生客戶需求對(duì)企業(yè)制造和服務(wù)水平方面的影響。Kim和Springer[26]利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型框架，構(gòu)建了描述供應(yīng)鏈中任意一個(gè)單級(jí)相連的二維微分方程系統(tǒng)模型，模型將客戶需求設(shè)為內(nèi)生變量，憑借相空間解析分析，證明了即使需求不是周期或隨機(jī)的，系統(tǒng)還是會(huì)產(chǎn)生內(nèi)在的振蕩行為。Choi K等[27]基于汽車業(yè)的全球供應(yīng)鏈分銷系統(tǒng)，分析延遲策略對(duì)生產(chǎn)和物流總成本效率的影響。Wang[28]采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建立了面向供應(yīng)鏈協(xié)同的自組織演化模型，該模型解釋了供應(yīng)鏈協(xié)同的衍化過程和屬性，為供應(yīng)鏈企業(yè)的發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)。

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)和其他供應(yīng)鏈研究方法相比，存在優(yōu)勢(shì)的同時(shí)也必然有些局限性：系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)要求先前確定系統(tǒng)模型的準(zhǔn)確結(jié)構(gòu)，各變量間的準(zhǔn)確反饋關(guān)系和相互作用的數(shù)學(xué)表達(dá)式；系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建立的模型結(jié)構(gòu)相對(duì)固定，不能解決供應(yīng)鏈的形成和進(jìn)化以及不同的供應(yīng)鏈組合的區(qū)別問題；企業(yè)在實(shí)踐中運(yùn)用某些系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究結(jié)論可能存在難點(diǎn)。

3 小結(jié)

現(xiàn)代企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)基于的是供應(yīng)鏈環(huán)境，而當(dāng)前供應(yīng)鏈的研究聚焦于供應(yīng)鏈協(xié)同管理領(lǐng)域，通過供應(yīng)鏈協(xié)同可以促進(jìn)供應(yīng)鏈伙伴間的緊密協(xié)作，為供應(yīng)鏈的高效運(yùn)作提供便利條件，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的整體最優(yōu)。綜合前人的研究成果，供應(yīng)鏈協(xié)同的定量研究主要從用數(shù)學(xué)建模、契約協(xié)調(diào)、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)等方面展開。其中數(shù)學(xué)建模方法以定量方式構(gòu)建模型，相關(guān)研究頗為豐富；契約協(xié)調(diào)也是供應(yīng)鏈協(xié)同的有效方法，實(shí)際應(yīng)用頗為廣泛；而系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)則擅長(zhǎng)處理復(fù)雜、時(shí)變、周期性的供應(yīng)鏈協(xié)同問題。