基于时间消耗的供应链系统物流过程研究_供应链系统论文

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       随着经济全球化不断发展、科技进步日新月异，企业竞争压力越发明显。这种压力推动了企业管理模式的变革，与上下游相关联企业结成供应链，成为企业解除压力、提高自身竞争力的重要渠道。物流作为供应链上的一环，在链上各环节中起着重要的连接作用。供应链管理是在物流管理发展基础上提出并完善的，因而物流管理是供应链管理的重要组成部分，包括企业在运营过程中从原材料起点至终端消费者的所有商业环节。目前，国内外学者对供应链响应时间做了大量研究，主要侧重于供应链快速响应的重要性研究、快速响应对供应链整体绩效作用和时间压缩技术的应用，而对物流过程时间耗费的研究文献较少[1-2]。笔者在查阅大量文献的基础上，选取时间作为切入点，将供应链系统物流过程抽象为交互运作的直线链，建立产品物流过程模型，结合其马尔柯夫链特征，利用转移概率定量识别物流过程中的时间消耗。

       一、物流过程时间模型

       生产制造型企业的物流过程包含初始原材料进入企业供应链、物料在生产环节中时间与空间上的流转、产品传递给客户三个阶段。因此，企业供应链的物流过程可看做是一个受到外界作用，具有“投入—转换—产出”功能的自适应系统。根据每个阶段不同的作业内容，可分为供应物流、生产物流和销售物流。其中，供应物流是物流过程的初始阶段，能保证企业的顺利运营；生产物流是物流过程的核心阶段，是对进入企业物料进行转换的过程；销售物流是对企业产品进行输出的过程，是物流过程的关键节点[3-4]。

       (一)模型假设

       假设共有A个供应节点企业，每个供应节点企业包括采购、配装和运输三个物流过程；B个生产节点企业，每个生产节点企业包括物料库存、加工、在线库存、总装、线下库存和运输六个物流过程；C个销售节点企业，每个销售节点企业包括仓储和运输两个物流过程，并且将供应链上各节点企业按照一定顺序串联起来，用数字表示，形成一条直线链[5]。因此，产品在供应链上的流动过程可被看做是从环节1向终端环节3A+6B+2C+1流动的过程[6]。这种简化过程打破了传统企业阻碍集成化供应链管理的边界，借助系统化、一体化方法将各节点企业的运作流程体现出来。基于上述思想，可构建出产品的物流过程模型。

       设

表示直线链上第l个供应企业第a个节点环节，l∈[1，A]，a=1，2，3；

表示链上第g个生产企业第b个节点环节，g∈[1，B]，b=1，2，…，6；

表示链上第k个销售企业第c个节点环节，k∈[1，C]，c=1，2。当产品到达终端客户手中时，即认为产品被顾客成功消费，客户订单顺利完成。

       用X(t)表示物料时刻t在链上所处的环节状态，令X(t)=i，其中i=1，2，…，3A+6B+2C+1。由于供应链容易遭受诸多不确定因素影响，对于

t∈T，T∈N，X(t)是一个随机变量，并且是一个随时间变量t变化的函数。因此，物料在供应链上的流动过程可以用随机变量族｛X(t)，t∈T｝来描述，相应X(t)的取值即是产品在供应链上各环节物流过程的确切反应。

       记

=P｛X(t+1)=j｜X(t)=i｝，表示在t时刻物料处在i环节状态，而在t+1时刻物料转而处在j环节状态的状态转移概率。处于t时刻的物料状态有三个转移方向：(1)向i的上游环节转移，此时j≤i-1。物料以概率

向供应链的上游环节j进行转移，该移动过程发生的原因有多种，如质量问题、服务问题、流程问题等。(2)向i的下游环节转移，此时i＜j。物料以概率

向供应链的下游环节进行转移。(3)滞留在i环节，此时i=j。物料以概率

停留在i状态环节。

       分析上述物料在供应链上的流动过程可知，物料在将来所处的环节状态只与现在所处状态有关，与物料之前处于何种环节状态无关。即

      

       由此可见，产品物流过程

，t∈T}具有齐次马尔柯夫链特点。因此，运用马尔柯夫链描述物流在供应链系统的流动过程，能够揭示物流过程的内在规律[7]。

       (二)模型构建

       根据上述物流过程假设，物流过程的状态环节是可列的，因而是有限的马尔柯夫链，为了研究问题的需要，作如下假定：

       (1)当物流进入到供应链系统的某个企业环节

，则该时刻的状态记为

；

       (2)

表示物流到达了终端顾客；

       (3)

表示处于i状态环节的物流在下一时刻向j状态环节转移的概率，且在一个单位时间内仅转移一次；

       (4)物流的状态转移方向包括向前、向后或者停留在原来状态；

       (5)物流在供应链系统各运作环节所耗费的时间是相互独立的。

       由(2)可知，物流过程｛

，i∈T｝是马尔柯夫链，该过程将物流看作在有界的直线链上作随机游动。状态环节1是弹射壁，处在该状态的物料以概率

向环节2移动或者以概率

停留在状态1；终端环节3A+6B+2C+1是吸收壁，处于该状态的物料以概率1停在终端环节，亦表示物流的终点。由此可得到状态转移概率

及一步转移概率矩阵P分别为

      

      

       对应的一步转移概率矩阵P具有以下几点性质：

       (1)

均为非负数，i∈｛1，2，…，3A+6B+2C｝；

       (2)

；

       (3)

，i∈｛2，…，3A+6B+2C｝；

       (4)

。

       结合Markov Chain理论可以得出前3A+6B+2C阶方阵Q的基础矩阵Q′计算公式为[6]

      

       记物流过程｛X(t)，t∈T｝在i状态环节停留时间为

，该时间属于离散型随机变量。假设物料由i状态转移到其他状态的概率是p，有

      

       上述公式表明，

是一个随机变量，TICT与

的变化规律可由相应的概率特性进行定量表示。

       此外，物流自供应链系统i环节状态出发，在到达终端客户之前，进入j环节的平均耗费时间为基础矩阵Q′中的对应元素

。依据有限理论可计算出供应链系统物流总时间的均值为

      

       由此可见，物流自进入i状态环节至到达终端客户前所耗费的时间即为Q′对应i行元素之和，且开始于链上第一个环节。

       二、实证分析

       本文选取A公司作为分析对象，A公司是生产制造型企业，该企业所生产的B产品有供应商、中间商以及终端客户。B产品供应链的物流过程包括采购、供应、存储、运输等环节。从收益的角度来看，A企业供应链系统物流过程的主要目的是盈利，而B产品物流系统的主要目的则是保证客户服务成本；从时间效益角度来看，供应链系统的时间耗费与供应链的结构有关，这与前述的直线链结构相似。因而建立的模型对于A公司产品的供应链系统物流过程同样适用。

       (一)物流过程分析

       结合供应链管理思想，B产品的物流过程依据产品输送流程，可看作是由供应链上多个节点企业构成的供应链子系统。各节点企业之间在相互协作的基础上，通过相关约束协议使整个物流过程处于平衡状态。每个节点企业又可划分为多个状态环节，并且按照物流流程构成串联型直线链。从供应链视角来看，B产品物流过程具备如下特点：

       1.服务方式多样化

       随着信息化技术的不断发展，B产品的物流服务方式多样化趋势愈加明显。面对激烈的全球化竞争局面，A企业呈现出新的物流运作模式，如国际物流、第三方物流企业、联合库存管理、供应商管理库存等，这些运作模式使物流服务变得更为高效、便捷，迎合了个人、企业、社会不断增长的物流需求。

       2.信息共享

       在供应链管理中，B产品供应链上各节点企业间具有共同利益的战略合作关系。一方面，企业之间的信息交流突破了时间和空间的障碍，减轻了信息孤岛和牛鞭效应；另一方面，成熟的物流网络规划可以帮助企业利用第三方、第四方物流系统以及代理运输等手段进行物流流程运作，优化企业内外关系资源、缓解库存压力。

       3.物流过程实时控制

       在以往物流过程运作中，A企业缺乏对信息共享和信息反馈机制方面的重视。企业虽然注重对企业内部物流过程的跟踪，但对企业之外物流过程的跟踪显得经验匮乏。现阶段，A企业在B产品的物流运作过程中，注重提升对信息的跟踪能力，增加供应链物流过程的透明度，这为实时监控物流过程提供了一定条件。

       B产品的物流过程可分为供应子系统、生产子系统和销售子系统，各个子系统之间按照约定物流流程相连接。从供应链管理视角来看，这三个子系统可看作是供应链的各个环节按照物流流程呈串联型连接模式，各子系统处于共赢的状态。每个子系统又可细分为多个子环节，共同构成供应链系统物流过程的直线链。

       把复杂的产品物流过程简化为包括供应商、生产商、销售商和终端客户的直线链结构。B产品物流过程时间耗费主要是指从产品最初供应商到终端客户的物流周期消耗时间，这一时间多花费在产品加工和运输上。节点企业环节i对相邻下游环节i+1的物流时间响应过程是：产品按流程依次从上游节点企业环节1，2，…，i-1到达本环节时等待物料处理，经过处理、存储、运输等过程，到达下一个节点环节等待物流处理，这就是环节i对环节i+1的物流响应过程。用

表示环节i对环节i+1的物流响应时间，

表示环节i对处于环节i-1的产品进行物流处理过程所花费的时间。按照上述理论，有如下关系表达式

      

       B产品物流过程可以描述为：根据订单对产品进行抽取、加工、存储，针对终端顾客需求进行产品输送，并进行存储、加工、分拣、配送等过程，最终交由终端客户。

       (二)物流过程时间计算模型

       B产品供应链是由供应商、中间企业、终端顾客所组成的多阶结构，其物流流程应经历最初产品供应商、多家中间企业，最终到达终端顾客。其中，供应企业有一家，中间企业包括一家生产企业和两家销售企业。同上述模型假设，供应企业包括三个环节、生产企业包括六个环节、销售企业包括两个环节。当物流进入产品供应链系统中的某个环节

时，则将物流在供应链系统中的状态记为“

”。因此，产品从最初供应商到终端顾客的物流过程需要在企业供应链上经历13个环节，这13个环节按照物流流动方向依次进行编号

，外加终端顾客

。

       结合前述分析可知，该物流流动过程满足马尔柯夫性质，由此可得到一步转移概率

如下

      

       对应的一步转移概率矩阵P满足以下几点性质：

      

       通过对A企业产品物流流动过程的统计分析发现，物流流动状态的变化与起始时刻无关，其一步转移概率矩阵为

      

       由Q′=(I-Q)[-1]可以计算出Q′，其中I是14阶单位矩阵，借助Matlab软件求解得到[8]2-36

      

       上述Q′中的第一行分别表示

各状态环节时间消耗的均值。各节点环节消耗时间的均值即为所包含状态环节时间消耗均值的累加，供应企业时间消耗均值为50.47，生产企业时间消耗均值为123.28，销售企业1与销售企业2的时间消耗均值分别为30.31、36.11。

       上述λ、γ、μ计算中涉及三个变量，因而可以通过假设其中一个变量给定，分析其余两个变量的波动对物流过程时间消耗的影响。以λ为例进行分析，γ和μ的分析过程同理可得。假定λ等于常数0.002，运用Matlab软件计算出γ和μ的变化对物流过程时间消耗的影响[8]，见表1。

      

       从表1容易看出，对于一定的λ，物流过程时间消耗均值与γ呈现同样的增减趋势，因而γ越大对物流过程时间的消耗也越多，A企业应把控制重点放在γ值较大的状态环节。从表1可看出环节1、5、13对物流过程时间影响最大，2、6、9、10环节次之，即对于B产品目前物流过程来说，采购、加工处理以及销售企业2的运输环节在物流过程中的时间消耗有极大改善空间；原材料配装、生产过程的在线库存和运输、销售企业1中仓储的时间消耗也有很大改善空间。因此，A企业可借助物流过程时间消耗量化模型结果，适时采取控制物流过程时间方法，优化物流流程，提升供应链运作效率。

       三、结束语

       对供应链系统物流过程中时间消耗的研究，有利于优化企业供应链环节，特别是对产品生产开发时间的优化具有显著的参照作用。经研究发现，供应链系统中增值的物流过程所耗费的时间仅占物流总时间的5％，因而合理规划物流过程时间能有效缩短产品上市时间、提高产品周转效率。据调查，日本企业对新产品的开发尤为重视，他们推出新产品的速度处于世界前列；而美国企业则重视对资金投入的结构，尤其在新产品开发方面投资力度特别大。我国制造业应向日美企业吸取经验，加强供应链系统中薄弱环节的管理，优化配比物流过程时间，以增强企业供应链整体运营水平。

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