Multiobjective optimisation of production,distribution and capacity planning of global supply chains in the process industry

The performance of a supply chain should usually be measured by multiple criteria. We address production, distribution and capacity planning of global supply chains considering cost, responsiveness and customer service level simultaneously. A multiobjective mixed-integer linear programming (MILP) approach is developed with total cost, total flow time and total lost sales as key objectives. Also, two strategies to expand the formulation plants’ capacities are considered in the model. The ε-constraint method and lexicographic minimax method are used as solution approaches to tackle the multiobjective problem. Finally, a numerical example is investigated to demonstrate the applicability of the proposed model and solution approaches.     

产能有限的供应商主导的双渠道分销策略研究

在供应商产能有限的背景下,研究供应商的最优分配策略和双渠道分销的问题。根据期望利润最大化建立供应商渠道分配模型,依据纳什均衡确定供应商的最优定价、最优产能和最优分销策略。结果表明,在双渠道策略的情况下,供应商应该优先满足销售企业的销售量。若供应链的销售量恰好得到满足,供应商应该按最优产能生产。供应商的渠道选择与供应商产能、供应链各节点的盈利能力和生产成本有关。     

新能源汽车闭环供应链的多级契约决策优化

随着环境问题的日益严峻,传统汽车工业面临巨大压力。虽然新能源汽车的绿色低碳为解决大气、水土污染提供了途径,但动力电池若回收不利也将对生态环境造成负面影响。文章着眼于构建新能源汽车销售及动力电池回收的多级供应链网络,在不同回收模式下对电池生产企业主导的闭环供应链进行契约协调。然后,针对动力电池回收体系不完善的社会问题,为政府找到促使销售和回收平衡的最优条件。研究发现:(1)当回收再制造利润空间满足一定条件,电池生产商倾向选择多回收渠道的模式,并且渠道竞争的加剧,对消费者和上游企业都有利;(2)当电池生产商同时参与正向销售、逆向回收上的收益共享时,"联合"共享契约可以实现供应链的协调、有效提高各企业利润;(3)电池的制造、再制造成本对回收价格和企业利润有很大影响,当技术革新、成本下降时,无论是企业还是消费者都可以获得更多的利润,进一步对单、双渠道回收模式进行选择,找出不同成本范围内的最优回收模式;(4)为了提高废旧电池回收率,政府通过征收环境保护税可以有效促进废旧电池的回收,并且最优税额随电池制造成本的增长而降低,随再制造成本的增长而增加。     

Coordinated Contract Decisions in a Make‐to‐Order Manufacturing Supply Chain: A Stochastic Programming Approach

One of the important objectives of supply chain S&OP (Sales and Operations Planning) is the profitable alignment of customer demand with supply chain capabilities through the coordinated planning of sales, production, distribution, and procurement. In the make‐to‐order manufacturing context considered in this paper, sales plans cover both contract and spot sales, and procurement plans require the selection of supplier contracts. S&OP decisions also involve the allocation of capacity to support sales plans. This article studies the coordinated contract selection and capacity allocation problem, in a three‐tier manufacturing supply chain, with the objective to maximize the manufacturer's profitability. Using a modeling approach based on stochastic programming with recourse, we show how these S&OP decisions can be made taking into account economic, market, supply, and system uncertainties. The research is based on a real business case in the Oriented Strand Board (OSB) industry. The computational results show that the proposed approach provides realistic and robust solutions. For the case considered, the planning method elaborated yields significant performance improvements over the solutions obtained from the mixed integer programming model previously suggested for S&OP.     

平台模式下农民合作社与供应链协调研究——以农户主导视角

针对众创平台模式下农民专业合作社与供应链协调问题。在农地流转背景下提出了一种农户主导供应链的多阶段斯坦科尔伯格博弈模型,设计了一种集中决策模式和四种分散决策模式,考虑了风险传递、决策优先权、边际成本和风险成本问题,构建了农场主、合作社、小农户和平台以农户数量（或合作比例）、土地流转收益、增产率和期望销售目标等共同影响的利润最大化模型,得到了最优土地流转收益和最大化利润所满足的方程;发现农户数量（或合作比例）、收益分配率、销售目标等因素都会对最优解产生影响。通过数值模拟,发现农场主（或合作社）优先权可以提高农场主（或合作社）利润;在一定条件下,合作社模式可以实现供应链协调;在农场主（或合作社）模式中平台和小农户利润通常是较低的;在供应链协调和小农户利润不降低的前提下,可以通过有效途径对平台利润差额进行补偿以保证合作社模式持续均衡。     

突发性产出下的供应链协调应对策略

针对突发事件影响制造商产出的情形，研究了收益共享契约协调应对突发产出事件的有效性问题。首先论证了无突发产出事件时收益共享契约协调供应链的有效性，进而分析了突发产出事件对供应链最优生产计划、定价决策、绩效和协调性的影响。然后，建立了突发产出事件下的收益共享契约协调应对模型，并对原收益共享契约和修正后的收益共享契约进行了对比分析。研究表明：当突发产出事件导致产出扰动范围较小时，供应链的最优生产计划、批发价格和零售价格几乎保持不变，仅当产出扰动范围较大时，三者才需要同时调整，此时原供应链的协调性也将被打破，而修正后的收益共享契约具有良好的抗突发性。最后，通过算例进行了验证。     

Managing Production and Distribution for Supply Chains in the Processed Food Industry

We develop and evaluate a modeling approach for making periodic review production and distribution decisions for a supply chain in the processed food industry. The supply chain faces several factors, including multiple products, multiple warehouses, production constraints, high transportation costs, and limited storage at the production facility. This problem is motivated by the supply chain structure at Amy's Kitchen, one of the leading producers of natural and organic foods in the United States. We develop an enhanced myopic two‐stage approach for this problem. The first stage determines the production plan and uses a heuristic, and the second stage determines the warehouse allocation plan and uses a non‐linear optimization model. This two‐stage approach is repeated every period and incorporates look‐ahead features to improve its performance in future periods. We validate our model using actual data from one factory at Amy's Kitchen and compare the performance of our model to that of the actual operation. We find that our model significantly reduces both inventory levels and stockouts relative to those of the actual operation. In addition, we identify a lower bound on the total costs for all feasible solutions to the problem and measure the effectiveness of our model against this lower bound. We perform sensitivity analysis on some key parameters and assumptions of our modeling approach.     

基于GBOM的供应链网络及其有生产能力约束的集成生产计划模型

提出了基于通用物料单构建供应链网络的方法,并以此为基础建立了其有生产能力约束的集成生产计划模型。由于任一成员都有生产能力上限,且生产能力可相互转化,故总生产能力须进行标准化。模型的目标是供应链联盟整体收益最大化,模型解反映了优化的集成生产计划和生产合作关系。     

基于新产品的供应链最优生产策略

商业竞争与技术进步导致产品生命周期的缩短,要求企业能不断地推出新产品。而新产品的生产与需求是一个逐步适应和熟悉的过程,具有明显的学习效应。本文运用Bass模型来描述新产品的需求扩散效应,建立了新产品供、产、销三级供应链的生产存储优化模型,并通过算例,计算机模拟出最优生产批量。该研究改进了传统的一般产品的生产存储计划,对面向市场需求的供应链的新产品投产具有重要的指导意义。     

Manufacturer's pricing strategy for supply chain with warranty period-dependent demand

This article presents a review of the issues associated with a manufacturer's pricing strategies in a two-echelon supply chain that comprises one manufacturer and two competing retailers, with warranty period-dependent demands. The manufacturer, as a Stackelberg leader, specifies wholesale prices to two competing retailers who face warranty period-dependent demand and have different sales costs. The manufacturer considers three pricing options: (1) setting the same price for both retailers, while disregarding their difference with regard to sales cost; (2) setting a different price to each retailer on the basis of their sales cost; and (3) setting the same price to both retailers according to the average sales cost of the industry. In this article, the retailers' optimal warranty periods and their optimal profit, manufacturer's optimal wholesale price, and his/her optimal profit associated with different pricing strategies have been derived using the game theory. Our analysis shows that the results for retailers are the same with Strategy 1 or Strategy 3. In addition, we compared the effects of different pricing strategies of the manufacturer on supply chain decisions and profit. We conclude from the results that the manufacturer should either adopt Strategy 2 with symmetrical sales cost information or Strategy 3 if retailers' sales costs are asymmetrical.     

闭环供应链中制造商与销售商合作创新模型研究

对废旧产品回收再利用既减少环境污染,又能节约社会有用资源,闭环供应链的研究受到学术界的广泛重视。利用生产函数,在稳定型和风险型市场背景下构造了六类非博弈型创新研究和广告合作的二级闭环供应链模型,并采用多种数学方法给出了模型最优解的存在性与求解方法。信息不对称是供应链的重要特点,提高信息共享程度是未来供应链发展的根本趋势。本文首先根据如下假设进行建模,即创新投入能使再制品单位成本降低,广告投入带来废旧产品回收率提高和再制品销售量的增加;其次,模型求最优解过程中强调合作,提出了应制定内部利润分配规则和联合对外行动决策两套契约的供应链管理思想。各成员放弃（至少是减少）内部“斗智斗勇”,按照保证供应链整体利润最大化的原则确定各方的最佳投资额;最后,对模型进行了仿真分析,应用实例说明了在同样市场背景和创新条件下合作比博弈通常能给供应链带来大得多的利润。另外,无论在稳定型还是风险型市场背景下,平等合作与主从合作供应链总利润相同。因此,主企业要尽量对较弱企业进行扶持,提高供应链整体对外竞争能力。     

收益流风险视角下双渠道供应链的囚徒困境问题分析

双渠道模式加剧了制造商和零售商之间的渠道冲突,而整体利润与个体利益的不一致导致了供应链的“囚徒困境”。考虑到消费者的渠道偏好以及厂商风险偏好对供应链生产决策的影响,运用收益流风险构造多阶段供应链效用函数,比较分析制造商和零售商之间的四种竞合策略组合对其利润以及效用水平的影响,进而研究制造商与零售商在收益流风险视角下对竞合策略的选择问题。结果表明：供应链的利润与消费者的渠道偏好呈U型关系,消费者对渠道不敏感时,供应链利润达到最低水平;比较四种策略选择发现,集中决策情境下供应链整体利润达到最优,而出于自利动机,制造商与零售商会选择单独定价作为占优策略,导致分散决策成为供应链“囚徒困境”中的纳什均衡解;从收益流风险视角发现,供应链的效用水平与厂商的风险偏好态度呈负相关关系,基于动态序贯的策略选择能够有效阻止决策者的短视行为,多期的策略选择中双方合作集中决策为供应链最优的均衡策略。基于以上分析结果,提出制造商提高线上渠道服务水平、零售商搭建与制造商的合作模式、政府健全外部市场信用评级制度,从收益流风险视角考量供应链管理的长期效用水平,以期为提高供应链合作提供有益参考。     

战略性转移定价承诺策略下的供应商选择柔性研究

在上游供应商的战略性转移定价承诺策略与下游制造商投资创新决策之间存在着交互作用,笔者将静态环境下的这种交互作用与不同柔性层次下的动态供应网络架构相结合,以供应链路径柔性为切入点,基于承诺的交货提前期、投资创新、产量与供应链收益等供应链绩效维度来探讨战略性转移定价承诺策略下的供应链合作模式相关话题。考虑到AM_j在不同CS_#em/em#之间进行选择的柔性化特征,笔者至少得到如下三个方面的结论:首先,供应网络架构柔性是供应链整体及其各节点企业获取绩效改善的重要途径,与没有柔性相比,完全柔性和部分柔性情形下的供应链绩效均能得到明显改善,而其中又以完全柔性优势最为突出;其次,虽然部分柔性是供应网络架构中较为可行的柔性层次选择,但是,其与完全柔性一样,容易产生供应网络资源的供给与需求失衡现象;第三,不确定性情境下的一体化决策与确定性情境下的转移定价承诺决策对供应链利润绩效所产生的影响取决于供应网络柔性层次以及供应网络节点企业各自的能力特点,进而对供应链整体及其各节点的合作模式和行为取向起着主导作用。     

供应链渠道协调的收入共享契约模型

研究了委托销售条件下的供应链收入共享契约协调问题。在该契约下,零售商决定收入共享比例,供应商决定产品零售价格和生产数量,并保留产品所有权,双方所有关于需求、成本等信息都是对称的。综合考虑了产品残值收益和缺货损失情况,建立了以零售商为主方、供应商为从方的Stackelberg主从对策模型,分析了委托销售下分散供应链决策同集中供应链决策的关系,探讨了系统参数对供应链及其成员利润的影响,并进行了数值计算。研究表明,供应链及其成员绩效受两个系统参数,即需求价格弹性和零售商成本分摊比例的影响,从而为契约双方针对不同产品和各自成本结构签订最优契约提供决策依据。     

分布决策环境下生产-分销协同计划研究

针对分布决策环境下因信息不对称使得供应链协同计划求解困难及难以达到全局最优的问题,本文利用多层规划理论和方法构建一个供应链生产-分销协同计划模型,采用模糊交互式协商和遗传算法的优化求解方法对协同计划模型进行求解。该方法求解的结果是一组满足约束条件的满意解,各节点企业根据自身偏好和约束信息决定是否接受该满意解,或者修正各自目标满意度隶属函数重新求解。决策过程具有一定的柔性。最后通过算例给出供应链生产-分销协同计划满意解的求解过程,对文中所建立的模型和算法进行了有效地说明和验证。求解结果说明该模型和协商方法能够有效地解决非对称信息条件下供应链生产-分销协同计划的求解和冲突问题。     

A hybrid inventory management system responding to regular demand and surge demand

This paper proposes a hybrid policy for a stochastic inventory system facing regular demand and surge demand. The combination of two different demand patterns can be observed in many areas, such as healthcare inventory and humanitarian supply chain management. The surge demand has a lower arrival rate but higher demand volume per arrival. The solution approach proposed in this paper incorporates the level crossing method and mixed integer programming technique to optimize the hybrid inventory policy with both regular orders and emergency orders. The level crossing method is applied to obtain the equilibrium distributions of inventory levels under a given policy. The model is further transformed into a mixed integer program to identify an optimal hybrid policy. A sensitivity analysis is conducted to investigate the impact of parameters on the optimal inventory policy and minimum cost. Numerical results clearly show the benefit of using the proposed hybrid inventory model. The model and solution approach could help healthcare providers or humanitarian logistics providers in managing their emergency supplies in responding to surge demands.     

考虑不同经营模式的零售商纵向整合策略选择:前向,后向还是不整合？

随着互联网的发展,"新零售"表现形式之一的纵向整合成为零售商转型升级的重要策略。考虑了产品之间竞争性,分别研究了分销模式、平台模式和混合模式下,零售商采取不进行纵向整合、前向整合和后向整合的利润,通过对比给出零售商最优的纵向整合策略选择条件。最后,分析了不同经营模式对零售商纵向整合策略选择的影响。研究发现：第一,随着潜在需求的增加,在三种经营模式下零售商的最优策略都从不进行纵向整合变为后向整合、前向整合;第二,随着产品之间竞争程度增加,在分销模式和平台模式下,零售商的最优策略从后向整合变为不进行纵向整合、前向整合,在混合模式下,零售商的最优策略从后向整合或不进行纵向整合变为前向整合;第三,随着佣金费率增加,在平台模式下,零售商的最优策略从前向整合变为后向整合、不进行纵向整合,在混合模式下,零售商的最优策略从前向整合或后向整合制造商2变为不进行纵向整合、后向整合制造商1。     

信息不对称下价格随机的应急数量折扣契约研究

以市场需求和市场价格随机波动的二级供应链为研究对象，寻找其在信息不对称条件下绩效优化的路径。通过显示原理分别构建生产成本和销售成本信息不对称时应急供应链的数量折扣契约模型，得到最优订货量与最佳批发价策略。通过具体的算例加以验证，分析了信息不对称程度对供应链上成员及整个供应链绩效的影响。研究结果表明：当突发事件造成市场价格随机波动和市场需求变化时，供应链上的跟随者能从隐瞒私人信息中获利。但当市场需求增大时，整个供应链绩效受损，反之则反是。这与以往研究在市场需求随机、市场价格固定和信息不对称条件下的结论迥异。     

考虑鉴真服务和消费者偏好的混合E-供应链决策研究

鉴真服务平台通过提供鉴真服务,为线上商品的出售提供了质量保障,切实提高了消费满意度,降低了线上产品退货率。对此,本文构建了由鉴真服务E-供应链和传统E-供应链组成的混合E-供应链系统;运用Stackelberg博弈,求解集中式和分散式决策下的最优定价策略及利润;分析鉴真努力程度对各模型运作的影响,并对不同模型的最优决策进行比较;最后通过数值分析,对模型结论进行验证。研究表明：1)无论是集中式决策还是分散式决策,两个渠道的产品销售价格均随鉴真努力程度的增大而增加,而混合E-供应链总利润随鉴真努力程度的增大先减小后增大;2)分散式决策模式中,鉴真渠道的产品销售价格在销售商主导模型下更高,而销售商总利润和鉴真平台利润在鉴真平台主导模型下更高,且鉴真平台所获取的佣金及鉴真平台的利润均随鉴真努力程度的增大而增加,销售商总利润随鉴真努力程度的增加先减小后增大;3)集中式决策模式中混合E-供应链的总利润最高,且此时主要利润为销售商所得。本文的研究进一步丰富和发展了混合E-供应链决策理论,而且为鉴真服务平台和线上销售商的经营决策提供参考。