供应链风险管理的两个优化模型，本文主要内容关键词为：供应链论文,风险管理论文,模型论文,两个论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、引言
当今供应链本质上倾向于全球化，在复杂的数以万计的全球各个国家和地区的公司和设施之间相互影响和流动，并在各行各业中运转，涉及整个链条各个环节的供应与需求，原材料与备品备件的采购、制造装配与物件的存放及库存查询、订单的录入与管理、渠道与分销及最终交付用户等。供应链上的各环节环环相扣、彼此依赖、相互影响，任何一个环节出现问题都可能波及其他环节，从而影响整个供应链的正常运作。
许多供应链故障的发生是因为供应和需求的中断。2005年初的“苏丹红”事件除了以“苏丹红”为食品添加剂的生产商损失惨重外，以其为纽带的原料供应商、产品分销商、零售商都遭受了不同程度的损失，如肯德基我国的1200家店在这一事件中4天至少损失2600万元；2001年，因dot.com的破灭，网络电子设备的销售大幅降低，导致其原材料和在制品库存大量堆积在合同制造商处，其中思科系统公司透露了一笔22.5亿美元的库存销账，这一期间它的股票价格下跌6％；2001年的美加边境因“911”恐怖袭击关闭，致使福特公司不能及时从其加拿大的供应商那里得到足够的零部件而不得不关闭它的5个工厂。这种多米诺骨牌效应即为供应链的“脆弱性”。上述事件说明，供应链的脆弱性对供应链的绩效产生巨大的负面作用，因此如何度量、转移、管理供应链的风险，成为供应链研究的一个重要领域。美国的先进制造全国理事会（NACFAM）2003年报告和Cranfield Management School 2002年报告都将供应链脆弱性问题视为重要的问题，而供应链的风险管理（SCRM）的研究相对较少，多集中在SCM中拓展现有的风险管理的理论和技术。
二、供应链风险的表现形式
国内外学者从多角度对供应链风险进行了定义，主要包括：Kraljic（1983）在供应链风险管理中考虑了不确定性和供应中断问题；Lonsdale（1999）提出供应链垂直关系的外包风险管理模型；Smelzer & Siferd（1998）研究了如何降低供应链风险的采购问题；Zanger（1997）研究了供应链网络中小企业和大企业各自面临的不同机会和风险；Akkermans（1999）研究了供应链中与共同目标和信息共享不足相关的问题；Sheffi（2001）、Zsidisin（2003）、Sunil Chopra（2004）和专门从事供应链管理或风险管理咨询的公司，如Protiviti（2004）、Deloitte（2004）也从企业内外环境、内生外生或是社会环境与自然环境等角度系统地研究供应链的风险因素；Cranfield（2002）将供应链风险因素归为需求、供应、经营、环境、制度、信息技术6大风险因素，且牛鞭效应使供应链风险放大，供应链中各环节之间相互依赖，任何一个环节出现问题都有可能波及和影响其他部分，影响整个供应链的正常运作，导致供应链的破裂和失败；Jukka（2002、2004）研究供应链网络环境下的风险分析和评估，以及如何在网络协作中进行风险管理问题；Kleindorfer（2003）分析了全球供应链中断风险的管理；Lee & Wolfe（2003）研究了改善供应链安全的战略方法；Subbakrishna & Martha（2002）提出了一个“just-in-case”的供应链策略来应对未来不可避免的灾难；Svensson（2000、2004）建立了供应链脆弱的概念框架并分析了以供应商和顾客察觉时间关系为基础的脆弱类型。
关于供应链风险类型的研究多集中于风险来源的分类，主要包括需求、供应、经营、环境、制度、信息等，Paulsson（2003）把供应链风险分为中断风险、恐怖主义风险和自然灾害风险等。
到目前为止，对供应链风险理论研究中，大多数学者强调供应链风险的来源及原因，无论哪一种风险对供应链中正常的运行和效率产生的影响广度和深度却有明显的差别。因此，本文根据风险对供应链的本质影响把风险的表现形式分为3种：一是偏差风险。风险因素仅影响供应链的效率，使其真实效率低于预期效率，如供给变化、需求变化、采购成本、生产成本和物流成本的变化、供应商数量变化导致供应链的总成本及成本的波动性超出了预计范围等，但其没有根本改变供应链结构；二是为中断风险。由于自然或人为因素引起的非预期风险却能够导致整个供应链的崩溃和中断，如生产的中断、供应中断、物流中断等；三是灾难性风险。这些风险是全球系统范围内的突发灾难导致供应链暂时无法避免的中断，如恐怖行动等。
一般情况下，对突如其来的偏差风险和中断风险都可以设计相应对策保证其持续性，但是，灾害风险则需要链条上每个环节的共同应对。因此，本文仅对前两种风险的表现形式进行研究。
三、供应链例外
在不确定性条件下，供应链风险发生的表现形式不可预测，尤其是前面提到的中断风险。通常供应链在发生偏差或中断后会采取一定的措施重新开始和恢复运作，如选择双重或多重的采购及制造链条，但是，由于成本提高将导致供应链效率降低。因此，更好的办法是考虑各种偏差和中断风险的具体表现形式和预期发生的概率，提出应对每种风险的紧急计划。
供应链中可能发生的一系列突发事件通常被称为供应链例外。每一个不良事件都应分析原因，制定治本的方法和手段，减少其发生的几率。可以采用两种方法来处理不良事件的发生：一是预防。找出供应链中可能发生的例外，估计其发生的概率，通过连锁和量化其影响制定立即和相应推迟的链条，减少不良偏差或中断发生的可能性；二是截断。通过不良事件发生后主动介入来控制损失（如链中某关键环节中断，可找另一个替代），这需要对备选环节的可获得性和它们对供应链的影响有详尽的了解，减少首发例外的冲击。
例外可以发生在供应链的各个环节，如供给、需求、运输、贮存、信用问题等环节都可能发生例外，本文仅研究供应商不履行义务事件，如供应商向制造商运送零件的彻底失败，或者供应商无法按照约定的价格交货。我们利用物流中经典的“Seven Rs”规则（确保有正确的产品、正确的数量、正确的条件、正确的地方、适当的时机、适当的成本、正确的顾客）来定义供应链中供应商不履行义务事件例外。当供应链违背Seven Rs中的任一条时，即供应商传递错误的产品、错误的数量、在错误的条件下、在错误的地方、错误的时间、以错误的成本、交付错误的制造商这6种情况发生任何一种，都认为例外发生。
事件树是可靠性分析中常用的工具，用于研究某一故障对整个系统的影响。基于供应链的配置，供应链中供应商不履行义务的事件树如图1所示。给定供应商不履行义务发起事件发生的概率，各种各样中间事件的发生，可以计算每个结束状态或结果的发生概率，并由此概率计算每种状态导致的成本和供应赤字。因此，给定各个末端状态的概率和每个末端状态供应赤字的概率，可以计算一个指定供应商不履行义务的赤字期望值或成本期望值。同样的分析重复到各个供应商，识别风险最小的供应商，作为不履行义务导致的供应中断最小期望或财务损失最小期望。
图1 供应链中供应商不履行义务的事件树
四、供应链风险优化模型
1、偏差风险管理模型
给定所有供应商成本期望值的和成本波动性，利用Markowitz投资组合模型，建立一个使整个供应链的预期成本和整个供应链的成本偏差最小化的模型。其中，定义偏差风险是供应链总成本和平均期望值之间的差值，给定所有供应商和制造者的期望成本和成本波动性，选择供应商和制造者，使整个供应链的期望成本减到最小，同时使供应链的总偏差风险减到最小。各个供应商不履行义务得概率及相关成本和成本波动性从历史数据中估计。数学模型如下：
模型的目标是如何选择制造商和他们的供应商，以及在他们之间分配权重，使得供应链的期望成本会及成本波动性减到最小。由于供应链本身的性质特点，选择的制造商数量必须能完成订货，满足第一个约束条件。为制造商选择的供应商群满足对所有产品的需求，满足第二个约束条件。供应商只是供应链的一部分，数量应该小于等于制造商，满足第三个约束条件。为了保证供应链的可靠性，一少部分制造商或供应商应参与在供应链的各个环节，满足第四和第五个等式。
本文仅对一个简单的两级供应链结构（关系如图2所示）进行偏差风险模型的算例分析。假设有5位制造商，每次同5个供应商交易，每个供应商的两种零件需要用在制造过程中，最少有两位制造商被选择去完成订货，风险厌恶系数为25，即M＝5，S＝5，u＝25，每个参与者的成本及成本波动性（由matlab随机生成）如表1所示。
由Matlab求解模型，获得的最佳方案如表2所示。
2、中断风险管理模型
利用信用风险最小化模型，给定各种例外情节的期望概率和各种例外情节下的供给下降，建立中断风险管理模型，其目标是选择供应商，使得供应链的期望赤字最小。模式如下：
模型目标是选择供应商，使供应中的期望供应赤字在供应商中断的情况下最小，第一个约束条件表示各种可能的供应状态赤字；第二个约束条件表示任何供应商的供给数量和是否将其纳入供应链网络。假设模型有1个制造商，5个供应商（假设在上海），考虑所有供应商（单独的或各种联盟的）供应中断的可能性，供应商的相关成本为5000元，制造商的需求数量为520个单位。每个供应商的地点、容量和面对的风险如表3所示。
从表3中可以看出，位于马来西亚的第三个供应商是不可靠的，位于印尼的第四个供应商是可靠的，这两个供应商都容易受到运输问题引起的风险。第五个供应商是一个本土供应商，同其他四个海外供应商相比，所需受到的风险相对不重要。根据上述各种各样的供应商特征，采用Matlab模拟数据，计算各种中断情况出现的概率，如表4所示。代入上述数据，求解模型，最优决策为选择供应商4和供应商5，其最小风险为10017。
五、结论
本文对供应链风险的6种类型一需求、供应、经营、环境、制度、信息一重新进行分析，按照其对供应链影响的广度和深度重新分类，具体表现形式为3种：偏差风险、中断风险和灾难性风险。同时，对前两种风险分别建立模型进行优化分析，最后利用计算机模拟数据进行模型检验，得到最优供应链的选择，为供应链风险管理者提供了两种可行的选择方法。由于模型本身的非线性，且最优决策的选择依赖原始参数值，因此，在选择模型进行分析时，需要准确的数据，这些可以借鉴金融工程的理论和方法。
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