维普资讯 http://www.cqvip.com 第6卷第19期2006年10月 科学技术与工程 V01.6 No.19 0ct.20o6 1671—1819(2006)19—3153—05 Science Technology and Engineering @2006 Sci.Tech.Engng. 管理科学 供应链可靠性的随机模型 齐楠楠王笑坤 (西北工业大学理学院,西安710072;西北大学数学系。,西安710069) 摘要运用有向二部图和随机过程的方法,基于多供应商和多需求商供应链,综合考虑了时间及内外因素的影响,在供应 商和需求商身份惟一确定的情形下建立了一个可靠性随机模型。通过对模型的讨论,给出了计算供应商和需求商失效概率 的统一表达式,并将模型推广到供应商和需求商身份非惟一的情形。 关键词供应链 可靠性 有向二部图 失效概率 随机过程 中图法分类号F252.21;文献标识码A 2000年3月的菲利浦芯片事件不仅夯实了诺 不考虑时间因素的多个供应商对单个需求商的供 基亚作为手机制造业头号霸主的地位,同时也引发 应链模型下计算了需求商的失效概率 。在现实 了人们对供应链可靠性的高度关注。在商业竞争 生活中,一个供应链中往往是多个供应商同时对多 13益加剧的今天,供应链管理在企业活动中的地位 个需求商交叉供应货物。另外,在供应链中供应商 31益突出,已经成为企业竞争优势的重要组成部 对需求商的供应也不会是一成不变的,通常会受到 分,如何分析和提高企业供应链的可靠性也变得13 交通、自然灾害、政治环境以及其他内/外因素的影 益迫切。 响,因此其失效概率必然是一个随时间变化的随机 目前,还没有人对供应链的可靠性做出一个完 过程。本文运用有向二部图和随机过程给出了一 整、精确的定义。许多学者和企业领导者从不同的 个综合上述所有因素的供应链可靠性模型,并由此 角度对供应链可靠性做出了定义 _。j,但他们都只 给出了计算供应商、需求商的失效概率的统一表 是侧重了供应链某一方面的可靠性,或是货物交付 达式。 的可靠性,或是产品质量可靠性,或是库存的可靠 性。本文中把供应链的可靠性定义为:供应链系统 1 模型假设 在规定条件下和规定时间内,完成规定功能的能 力。若其中任何一个节点不能完成规定功能,则称 (1)有向二部图G=( , )中,V=AUB,且IAI 该节点失效。 =m,IBI=n。用集合A表示需求商的集合,集合B 供应链的复杂性、动态性、面向客户及交叉性 表示供应商的集合。有向边,ji( ∈B,i∈A)表示供 特征,在很大程度上增加了供应链可靠性研究的难 应商_,对需求商i的物资供应。 度。目前很多学者从不同角度对其可靠性做了较 (2)假定随机过程 (t)表示供应商 对需求商 为细致的研究 。其中,Thomas在一个简单的、 i供应, (£)表示需求商i对供应商 需求,Y (£)表 示需求商i总需求量,z (t)表示供应商 的总供 2006年5月29日收到 国家自然科学基金(10101021)资助 应量。 第一作者简介:齐楠楠,(1982一)女,河南洛阳人,硕士生,研究 (3)定义需求商的失效事件为需求商的需求无 方向:物流、图论及其应用。 法得到满足;供应商的失效事件为供应商的供不 维普资讯 http://www.cqvip.com 3l54 科学技术与工程 6卷 应求。 (4)假定供应链系统在一个周期内的失效概率 为偶然失效型,则可认为该系统的失效概率在一个 周期内是近似恒定的。 2供应链可靠性分析 Thomas所提出的模型仅适用于多对一的简单 情况,在此基础上我们提出了随机的多对多的推广 模型,见图1。 A B 图1多对多模型 定义示性函数W 为: 1,需求商i与供应商J之间存在 供需关系; 0,需求商i与供应商 之间不存 在供需关系。 则供应商对需求商i的总供应量为∑xij(£) ,由 (4)式知需求商i在t时刻的失效事件可表示为: ∑xij(t)w <Yi(£),i=1,2,…m。 同理,需求商对供应商 的总需求量为, ∑x—ij( ) ,则供应商 在t时刻的失效事件可表示 为: ∑Xij(t)w > (£), =1,2,…n。 性质1:假设 (t), :(t),…, (t)为n个相互 独立的随机过程,其对应的分布函数为F。(t, ), F2(£, ),…,Fn(t, ),则叼(£)=∑ (£)的分布函 数可表示为: G (£,y)= … F-(£,Y—Xn— 一,… z)× dF2(t, 2)…dF (t, ) (1) 证明:用数学归纳法证明。 当k=2时,则叼(t)= (t)+ :(t),其分布函 数用Stiehjes积分可表示为: G(£,Y)=IJ U F2(£,Y— )dF (£, ),结论成立; 当k=n一1时,叼 )=∑ (£), 假设有 G ,(£,y) 上…fo F (£,Y— 一 … z)× dF2(t, 2)…dF 一1(t, 一1); 当k=n时,有叼(t)=叼 (t)+ (t),因为 (t), :(t),… (t)相互独立,则叼 (t)与 (t)也 相互独立,那么 G (£,y) 上G ,(£,Y— n)dFn(£, n) 上…上F (£,Y— 一 一 … z)× dF2(t, 2)…dF (t, )。 由性质1,可以得到如下两个结论: (1)当 (t),&( ),…, (t)都是离散型随机 过程时,有 G (£,y)=∑…∑F (£,Y— 一 …一 2)P2(t, 2)…P (t, ) (2) (2)当 ,(t), :(t),…, (t)都是连续型随机 过程时,有 G (t,y)= … 仁“… (f’ × (t, 2)一 (t, )dx1dx2…dx (3) 针对具体模型,为了统一表达,引入了退化 分布: = 即P(,(t)=0)=1,Vt∈T。于是, ,(t)W 可 表示为: 设 (£)wij和一Yi(£)的分布函数分别为F (t, 维普资讯 http://www.cqvip.com 19期 齐楠楠,等:供应链可靠性的随机模型 3155 ),G (t,Y),则利用性质1可得, 时刻需求商i的 失效概率为: rO f 2+(Cll+Cl2一 ) 3。 因为 ,, , ,服从正态分布,则由正态分布的 r1 P。(f) J …上F ,(f,一Xn—Xn-1…一 z—y) _・—、,-_一 再生性可得 l(t)一叭(口ll+口l2一d1)t +(bll+ 6l2一e1)t+(cll+cl2一 ,口ll+口l2一d1) t4 + n dF (t, 2)…dF (t, )dG (t。Y)(4) 同理,设一 (t)W 的分布函数为 (t, ), (t)的分布函数为 (t, ),则t时刻供应商 的失 效概率为: r1 r1—— (£) F ,一 一Xm-1…一 z— )× _・—、,-_一 m d (f, z)…dF面(f, )d (f, ) (5) 3 例题演示 在实际情况中,一般以满足需求商为目的,因 此只计算需求商的失效概率,供应商的失效概率可 以由式(5)类似得出。 例:设由两个供应商与两个需求商组成的供应 链系统,其供求关系如图2所示。 1 2 图2两供应商与两需求商的供求关系 假定两个供应商均以一周为周期向两个需求 商供货,由供应商1到需求商i的供应满足随机 过程 l(t)。=口 lf l+bn蟮2+c l 3, =1,2; 由供应商2到需求商 的供应满足, (t)=口口t 。 +6 蟮 +c ,, =1,2。同时,需求商 的总需求满 足随机过程Y (t)=dit +e 蟮 + ,, =1,2。其 中 ~Ⅳ( , ),i=1,2,3。由图2显然可得, Wll W12 W21 1,W22 0。设 2 (f)=∑ J=1 ) 一Y (f)= (口11+口12一d1)f l+(bll+bl2一e1)× (bll+bl2一e1) t2 +(cll+cl2一 ) ;]。 那么,t时刻需求商1的失效概率为: Pl(t)= (一[(口ll+口l2一dI)t +(bll+bl2一 e1)t+(cll+cl2一 )][(口ll+口l2一d1)× t40- +(bll+bl2一e1) t20- +(cll+cl2一 ) ;] ) (6) 同理。设 2 (1)=∑ (f) 一Yz(f)= J 1 (口2l—d2)f l+(b2l—e2)蟮2+ (c , ) ,。 则 2(t)一 ^,[(口2l—d2)t +(b2l—e2)t+(c2l一 ], [(口2l—d2) t40- +(b2l—e2) t20-;+(c2l一 ) ;] 所以,t时刻需求商2的失效概率为: P2(t)= (一[(口2l—d2)t +(b2l—e2)t+ (c2l一 )][(口2l—d2)t40- + (b2l—e2) t2 +(c2l一 ) ;] ) (7) 假设在实际供应过程中, ll(t)=3t l+2蟮2+ 3, 2l(t)=4蟮2+3 3, l2(t)=6t l+2蟮2。 而需求商1的需求满足 Yl(t)=11f l+6 3。 需求商2的需求满足 Y2(t)=5t l+3f 。 其中 。一N(o,1), 一N(O,0.8), ,一N(O,0.6)。 则由式(6)、式(7)可得表1。 由表1可以看出,需求商1的失效概率随时间t 基本呈增高趋势,而需求商2的失效概率随时间t 维普资讯 http://www.cqvip.com 3156 科学技术与工程 6卷 在不断降低,也就是说在此供应情况下,需求商2的 可靠性比需求商1要高。 表1失效概率与时间关系 4模型推广 本文所提供的模型和统一表达式对大多数分 布都适用,但限于篇幅,仅对正态分布作了具体分 析。此外,所考虑的模型为供应商和需求商身份惟 一确定的情况,对本模型稍加改动就可以推广为供 应商和需求商均可同时兼任两个角色的模型。 对任意连通图G(V,E),只需增加示性函数: f1,u对 有需求关系; Wuv 10,u对 无需求关系。 f1,u对 有供应关系; wuv 10,u对 无供应关系。 则t时刻各供应商或需求商的失效事件为: ∑X=l uv(£) +y (£)<∑X=1 —uv(£) + (£) ≠u ≠ (11) 如果t时刻,供应商所供应的物资其本身也需 要且能满足自身需求时,可以认为, x (t)=Y (t), (t)= (t)。 由此,(11)式可以统一记为: ∑Xu=l v(t)w Y (£)<∑X=1 —uv(£) +Zu(£) (12) 5 结论 本文对供应链可靠性的研究模型不仅考虑了多 个供应商、多个需求商交叉供需的情况,而且引入了 时间t,考虑了随机因素,更符合市场需求波动较大的 实际情况。供应商/需求商在掌握一定数据资料的基 础上,可以通过比较需求商/供应商的可靠性,从而 作出对自己更有利的选择。而供应商、需求商身份不 惟一情况的推广,在以成本最小化、顾客服务高水准 为目标的供应链构建及可靠性研究中,也具有较强的 实用价值。本文的研究不论是对供应链可靠性的理论 研究还是实际应用都是一次有益的探索。 参 考 文 献 1 Cooke J A.Measure for measure.Logistics,1999;2(7):l1l—ll3 2 Sohn S Y,Choi I S.Fuzzy QFD for supply chain management with reliability consideration.Reliability Engineering and System Safety.2001;72:327—-334 3 Sohn S Y.Supply chain reliability.Chain Store Age,2004; 8o(7):6l—缶2 4 Niioka S,Yokoyama R.Supply reliability cost assessment in a generation market.Electrical Power and Energy Systems,2004; 26:317—-323 5 Daganzo C F.On the stability of supply chains.Operations Research,2004;52(6):909--921 6 Brian F,Chris V, Seande B.The impact of supply chain relationship quality on quality performance.Int J Production Economics,2005;96:339--354 7 Gopal K K,Alfred W.Business excellence model for supply chain management.Totla Quality Management,1999;10(8):ll47一l168’ 8 Hau L L.Aligning supply chain strategies with product uncertianties. 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Proceedings Annual Reliability and Maintainability Symposium, 2002.61—_67 维普资讯 http://www.cqvip.com 19期 齐楠楠,等:供应链可靠性的随机模型 3157 A Stochastic Model of the Reliability of Supply Chain QI Nannan,WANG Xiaokun‘ (Science School of Northwestern Polytechnic University,Xi’an 710072;Mathematic Department of Northwestern University ,Xi’an 710069) [Abstract]Through directed bipartite graph and the method of stochastic process,based on the supply chain for many suppliers and demanders,a reliable stochastic model is set up under the comprehensive consideration of the effects of time as well as internal and external factors,meanwhile,the case of the unique identity of suppliers and demanders is also confirmed.Moreover,through the discussion of the model,a unified formula for calculating the failure probability of the suppliers and demanders is also given,and the model is popularized in other cases,namely,when the identity of suppliers and demanders is not uniquely confirmed. [Key words] supply chain process .reliability directed bipartite graph failure probability stochastic I止.I止.I止.I止.‘‘.‘‘.址.I止.‘‘.‘‘.‘‘.址.址.址.址.址.址.址.址.址.址.址.址.址.址.‘‘ .址.‘‘.‘‘.工 .‘‘.‘‘.‘‘ .‘‘.‘‘.‘‘.‘屯.‘‘.‘‘.‘‘.‘‘.‘‘.‘‘ (上接第3152页) Optimized Designing for Common Scan Structure in Space YE Wei,WANG Peigang,YUAN Jie (Shanghai Institute of Technical Physics,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200083) [Abstract]The disadvantages of the exiting scanning mirror structure design is pointed out,for purpose of long life including static balance and dynamic balance the scanning structure is redesigned and optimized. Finally,using MSC.ADAMS of MSC,software to simulate and optimize the new structure,the performance of the new structure is better than the old one as a result. [Key word] scanning structure optimized designing MSC.ADAMS