易逝性电子产品产销策略比较

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摘 要：基于易逝性电子产品的供应链生产-分销网络构建问题,以盈利最大化为目标函数,在充分考虑产品生产成本、运输成本、缺货成本、存储成本等条件的基础上,分别建立了带时间约束的四种不同生产-分销策略下的混合整数优化模型；并利用lingo9.0软件设计算法程序求解得到优化方案.通过数值仿真对四种生产-分销策略进行比较与分析,结果表明在市场需求量波动较大情况下,部分延迟生产-分销策略是易逝性电子产品最佳选择模式.

关 键 词：易逝性电子产品；生产-分销网络；协同优化；响应时间

中图分类号：F274文献标识码：A文章编号：1001-8409（2013）02-0036-05

1引言

近年来,日益加剧的全球化竞争、技术的快速发展和越来越高的客户需求期望,使企业所处的运营环境变得越来越复杂和不确定[1,2].为了响应客户需求的不确定性、保持供应链盈利水平,有必要在供应链中适当设置解耦点,以便为波动的市场提供产品或服务、而最小化整个供应链成本[3,4].解耦点定位的位置反映了不同的战略库存定位,根据解耦点的位置和延迟与否,可将供应链类型划分为“接单生产”模式、“库存生产”模式、“延迟生产”模式和“部分延迟生产”模式[5～10].

产品类型与需求特征的不同使其生产策略的选择也不尽相同,因此企业应对生产模式进行选择比较[11,12].文献[13]探讨了MTS和MTO的区别,分析了MTO模式在国际运作中的应用,为跨国公司经理在全球进行MTO模式运作提出了具体指导；文献[14]针对库存生产和订单生产两类供应链业务流程建立了Petri网模型并进行仿真,结果表明MTO模式的库存明显低于MTS,但MTS在订单响应时间和设备利用率方面均优于MTO；文献[15]采用EXCEL对美国3M公司制造供应链中的提前期和增加的收益率等离散事件进行模拟,结果表明MTS好于MTO；文献[16]在分析单次生产模式基础上引入两次生产模式,分析了在两次生产模式下供应商对库存的最优决策；文献[17]研究了一个小型钢厂从MTO向混合的MTS/MTO转变,文献[18]则认为在MTO供应网络下采用分布式制造是适合MTO环境的最优战略；文献[10]考察不同生产方式下物料需求的特点,对MTS、MTO和ATO等制造模式下的供应链和其物料需求的差异进行比较分析；文献[19]引入延迟策略解决液晶面板产业生产策略问题,并与MTS、MTO和ATO三种常见的生产控制策略进行对比研究.上述文献主要针对不同生产模式进行比较研究,目的在于通过生产决策使企业在现有条件下生产的产品尽可能满足市场需求,然而文献忽略了分销系统（如运输时间、运输成本）对生产策略选择的影响.生产-分销系统是供应网络设计的重要组成部分,决定了企业的供应链模式,对特定类型产品的生产-分销系统进行研究更具实际意义,而目前少有文献针对不同模式下带时间约束的生产-分销协同优化进行对比分析.

鉴于此,本文将不同策略下产品生产-分销系统进行协同优化,针对易逝性电子产品分别建立带时间约束的四种不同模式下的混合整数优化模型,并通过数值仿真对不同生产-分销策略进行比较、分析,确定最优生产-分销控制策略,使供应链整体的收益达到最大化.

2问题描述及说明

2.1问题描述

根据上述分析可知,企业生产可采用接单后生产-分销策略、延迟生产-分销策略、面向库存生产-分销策略和部分延迟生产-分销策略.为了实现盈利最大化,企业需要对不同生产-分销策略进行比较选择,并确定各生产-分销模式下产品生产数量、生产时间、运输方式及运输量.为此,本文将生产量及各条物流路径上的物流量设为连续决策变量,从而建立该问题的混合整数规划模型.

2.2参数确定

（1）上下标：I为产品销售市场集合,I等于{1,2,等i等a}；J为成品存储的分销中心集合,J等于{1,2等j等b}；K为生产工厂集合,K等于{1,2,等k等c}；W为半成品存储仓库集合,W等于{1,2,等w等d}；T为周期集合,T等于{1,2等t等n}.

（2）能力参数：CPkt为周期t工厂k最大生产能力；CDjt为周期t分销中心j储存能力；CSPwkt为周期t工厂仓库wk的储存能力.

（3）需求价格参数：Dit为周期t市场i产品最大需求量；Pcit为周期t市场i实际销售价格.

（4）费用参数：cvpkt为周期t工厂k单位产品生产成本；cvlkt为周期t工厂k单位半成品生产成本；cvrwkt为周期t对工厂仓库wk单位半成品再加工成本；cvvwkt为周期t仓库wk单位半成品运行成本；chpwkt为周期t末工厂仓库wk单位半成品存储成本；cvsjt为周期t分销中心j单位产品运行成本；chjt为周期t末分销中心j单位产品存储成本；cvtkit为周期t单位产品由工厂k到市场i运输成本；cvtkjt为周期t单位产品由工厂k到分销中心j的运输成本；cvtjit为周期t单位产品由分销中心j到市场i的运输成本；csit为周期t在市场i单位产品缺货成本.

（5）时间参数：ptkt为周期t工厂k单位产品生产时间；tpkt为周期t工厂k单位半成品生产时间；trpwkt为周期t工厂k对工厂仓库w单位半成品再加工时间；takit为周期t产品由工厂k到市场i运输时间；tbkjt为周期t产品由工厂k到分销中心j所需运输时间；tcjit为周期t产品由分销中心j到市场i所需运输时间；tmi（t,t+1）为相邻周期t、t+1市场i订货时间间隔；trit为周期t市场i对产品要求的交货时间；rtk1为第一周期工厂k前置时间.

（6）决策变量：xkt为周期t工厂k产品实际生产量；xtkt为周期t工厂k产品生产时间,xtkt等于ptktxkt；xpkt为周期t工厂k半成品生产量；xtpkt为周期t工厂k半成品生产时间,xtpnkt等于tpnktxpnkt；xpwkt为周期t在工厂仓库wk半成品的入库量；xrpwkt为周期t对工厂仓库wk半成品出库再加工量；xvpkt为周期t对工厂k半成品的再加工时间,xvpkt等于w∈Wtrpwktxrpwkt；wpwkt为周期t末半成品在工厂仓库wk存储量；ujt为周期t末分销中心j产品存储量；ζit为周期t市场i的缺货量；ykit为周期t工厂k到市场的运量；zkjt为周期t工厂k到分销中心j运输量；fjit为周期t分销中心j到市场i的运量.3模型建立与求解

3.1接单后生产-分销策略

接单后生产-分销策略是根据用户提出的具体订货要求后,才开始组织生产,进行采购、制造、运输等工作,因而不会造成产品过剩而导致的存货成本,但可能会因产能不足引起缺货损失.采用此策略最大盈利可表示为：

Max等于1213t∈T1213i∈IPcit（Dit-ζit）-1213t∈T1213i∈Icsitζit

-1213t∈T1213k∈Kcvpktxkt-1213t∈T1213k∈K1213i∈Icvtkitykit（1）

（1）产品响应时间满足市场要求

xtkt+takit≤tritk,i,t（2）

（2）产品生产、运输量守恒

1213i∈Iykit等于xktk,t（3）

1213k∈Kykit等于Dit-ζiti,t（4）

（3）生产能力限制约束

xkt≤CPktk,t（5）

（4）规定各个变量取值范围

xkt,ykit,ζit≥0k,i,t（6）

3.2延迟生产-分销策略

延迟生产-分销策略是指工厂按照模块化设计组织生产,最终装配只在接到订单时才进行；工厂中只有可选模块零部件库,没有成品库.因此,可能存在半产品存储费用及因产能不足引起缺货损失.采用此策略最大盈利可表示为：

Max等于1213t∈T1213i∈IPcit（Dit-ζit）-1213t∈T1213i∈Icsitζit

-1213t∈T1213k∈Kcvlktxpkt-1213t∈T1213k∈K1213w∈Wxpwktcvvwkt-1213t∈T1213k∈K1213w∈Wcvrwktxrpwkt-1213t∈T1213k∈K1213w∈Wchpwktwpwkt-1213t∈T1213k∈K1213i∈Icvtkitykit（7）

（1）产品响应时间满足市场要求

xvpkt+takit≤tritk,i,t（8）

xtpk1≤rti1k,i；t等于1（9）

xtpkt≤tmi（t-1,t）-xvpk（t-1）k,i；t>1（10）

（2）产品生产、运输、需求量守恒

xpkt等于w∈Wxpwktk,t（11）

w∈Wxrpwkt等于i∈Iykitk,t（12）

1213k∈Kykit等于Dit-ζiti,t（13）

（3）半成品存储量守恒

wpwkt等于xpwkt-xrpwkt+wpwk（t-1）w,k,t（14）

（4）工厂仓库初始库存及最后一个周期末库存为0

wpwk1等于0,wpwkn等于0w,k（15）

（5）各种设施的能力约束

xpkt≤CPktk,t（16）

w∈Wxrpwkt≤CPktk,t（17）

xpwkt+wpwk（t-1）≤CSPwktk,w,t（18）

（6）规定各个变量取值范围

xkt,xpkt,xpwkt,xrpwkt,wpwkt,ykit,ζit≥0k,i,w,t（19）

3.3面向库存生产-分销策略

面向库存生产-分销策略是在对市场需要量进行预测的基础上,有计划地进行生产、运输,产品有一定的库存.由于预测误差,可能会出现存货小于市场需求产生缺货损失和存货大于市场需求产生库存成本,采用此策略最大盈利可表示为：

Max等于1213t∈T1213i∈IPcit（Dit-ζit）-1213t∈T1213i∈Icsitζit

-1213t∈T1213k∈Kcvpktxkt-1213t∈T1213k∈K1213j∈Jcvtkjtzkjt-1213t∈T1213j∈J1213k等于Kzkjtcvsjt

-1213t∈T1213j∈Jchjtujt-1213t∈T1213j∈J1213i∈Icvtjitfjit（20）

（1）产品响应时间满足市场要求

tcjit≤tritj,i,t（21）

xtk1+tbkj1≤rti1k,j,i；t等于1（22）

xtkt+tbkjt≤tmi（t-1,t）+t-11213t等于2（tmi（t-1）,t-xtkt）+（rtkI-xtk1）k,j,i；t>1（23）

（2）产品生产、运输、存储及需求量守恒

xkt等于j∈Jzkjtk,t（24）

ujt等于k∈Kzkjt-i∈Ifjit+uj,（t-1）j,t（25）

j∈Jfjit等于Dit-ζiti,t（26）

（3）分销中心初始库存及最后一个周期末库存为0

uj1等于0,ujn等于0j（27）

（4）各种设施的能力限制

xkt≤CPktk,t（28）

k∈Kzkjt+uj,（t-1）≤CDjtj,t（29）

（5）规定各个变量取值范围

xkt,zkjt,fjit,ujt,ζit≥0k,j,i,t（30）

3.4部分延迟生产-分销策略

部分延迟生产-分销策略指将订单分离点分别设在工厂仓库和分销中心,这样既可以为顾客提供化产品和服务,又可实现规模经济,提高供应链的整体竞争力.此时,可能存在生产数量小于市场需求而产生的缺货损失成本,也可能存在半产品、成品产量大于需求产生的存储成本.因此,采用此策略最大盈利可表示为：3.5优化模型求解

该模型是混合整数非线性规划模型,可利用传统的求解非线性规划的方法如分枝定界法、格朗日算子法求解.LINGO是美国LINDO系统公司开发的一套专门用于求解最优化问题的软件包,包括线性规划、非线性规划以及二次规划问题等,具有执行速度快、易于求解和分析等特点,是求解组合优化的理想软件.本文以LINGO90软件为基础,在CPUCeleron（R）240GHz、内存1GB运行环境下运行,针对模型设计程序求解.

4数值仿真

触摸屏主要应用于智能手机、平板电脑,预计2015年触摸屏手机、电脑的量将超过8亿部,而车载、GPS导航仪、门禁、安防、医疗设备、教育电子和家用电器等行业都是潜在的应用领域,其市场前景广阔.某触摸屏制造商对其生产分销策略进行比较选择.已知生产-分销集成网络由2个生产工厂、3个分销中心和3个消费市场组成,每

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4.2优化结果比较

就各周期利润比较而言,在第一、二周期产品需求量不大且提前期较长的情况下,四种策略利润值相差不大；但随着需求量的增加、响应时间缩短,如第三、四、五周期,部分延迟生产-分销策略和面向库存生产-分销策略利润远大于接单后生产-分销策略和延迟生产-分销策略,而延迟生产-分销策略利润值也高于接单式生产-分销策略,这主要是由于接单后生产-分销策略很难在较短的响应时间内生产出大量产品,因而造成较大的缺货损失成本,这一点也在图3得到了印证.由图2可以看出,部分延迟生产-分销策略的总销售利润在四者中最高,且总缺货成本也在四者中最低；而接单后生产-分销由于无法在较短响应时间内满足订单需求,造成销售利润低、缺货成本高,其净利润值最低.通过以上四种不同策略下利润最大化模型的构建、求解和分析,可以得到结论：在市场需求量波动较大情况下,部分延迟生产-分销策略是最佳选择模式.

5结束语

论文针对易逝性电子产品可供采用的四种不同生产-分销策略,对带时间约束的生产-运输问题进行协同优化,在充分考虑产品生产成本、运输成本、缺货成本、存储成本等条件的基础上,分别建立以盈利最大化为优化目标的混合整数优化模型,并选择触摸屏生产商生产-分销模式为例,通过对四种策略求解结果比较分析,得出最佳生产-分销策略.下一步的研究将考虑由于市场需求波动造成的产品剩余所带来的损失.