供應(yīng)鏈固有可靠性和運(yùn)作可靠性研究

1、供應(yīng)鏈固有可靠性和運(yùn)作可靠性研究責(zé)任編輯：崔新升作者：來自網(wǎng)絡(luò)   2008-11-14   文本Tag： SCM實(shí)施     引言    可靠性、效率和速度是供應(yīng)鏈競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵，其中可靠性綜合反映了供應(yīng)鏈完成物流任務(wù)的能力，是供應(yīng)鏈效率和速度的基礎(chǔ)，是供應(yīng)鏈質(zhì)量。供應(yīng)鏈可靠性可定義為：在外界因素的干擾下，供應(yīng)鏈在規(guī)定時(shí)間和條件下，完成訂單需求功能的能力，完成這種功能的概率為可靠度。對(duì)供應(yīng)鏈來說規(guī)定的條件一般表現(xiàn)為供應(yīng)鏈的可達(dá)性和最低可接受服務(wù)水平。供應(yīng)鏈可靠性具有對(duì)象性、總體性和階段性。其對(duì)象性

2、反映供應(yīng)鏈集成方案不同，可靠性不同，供應(yīng)鏈完成的訂單任務(wù)不同，可靠性也會(huì)不同；總體性體現(xiàn)在供應(yīng)鏈的可靠性屬于末端可靠性，反映的是供應(yīng)鏈整體的可靠性，其部分可靠性最優(yōu)不是供應(yīng)鏈所追求的目標(biāo)；階段性表現(xiàn)出供應(yīng)鏈在設(shè)計(jì)、集成（相當(dāng)于供應(yīng)鏈的生產(chǎn)階段）和供應(yīng)鏈的運(yùn)作（相當(dāng)于供應(yīng)鏈的使用階段）由于內(nèi)外條件、環(huán)境不同，可靠性也不同。    從產(chǎn)品工程學(xué)的角度劃分，產(chǎn)品可靠性分為固有可靠性和使用可靠性。固有可靠性是指在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工藝、制造及材料、零件的選擇等因素所確定的。固有可靠性決定著產(chǎn)品質(zhì)量，是產(chǎn)品內(nèi)在因素的可靠性。生產(chǎn)商生產(chǎn)出來的具有一定固有可靠性

3、產(chǎn)品在使用過程中，受到諸如環(huán)境、操作技能、維修方式等因素的影響，這些因素所確定的可靠性稱為使用可靠性。    供應(yīng)鏈固有可靠性和運(yùn)作可靠性概念    從戰(zhàn)略角度來說，供應(yīng)鏈也是一種產(chǎn)品，而且是可增值的產(chǎn)品。因此，供應(yīng)鏈也有固有可靠性和使用可靠性之分。由于供應(yīng)鏈的使用過程就是供應(yīng)鏈的運(yùn)作過程，因此將其使用可靠性稱之為供應(yīng)鏈運(yùn)作可靠性更為恰當(dāng)。    供應(yīng)鏈固有可靠性反映了供應(yīng)鏈在設(shè)計(jì)和集成（即供應(yīng)鏈的生產(chǎn)）過程中在組織、結(jié)構(gòu)、設(shè)備和功能方面是否達(dá)到其質(zhì)量（技術(shù)）要求，它既體現(xiàn)供應(yīng)鏈的初始質(zhì)量，也是對(duì)供應(yīng)鏈提

4、供者的能力、水平和質(zhì)量的考量。供應(yīng)鏈設(shè)計(jì)和集成階段所涉及的各種要素均成為供應(yīng)鏈固有可靠性的影響因素。定義供應(yīng)鏈固有可靠性是指供應(yīng)鏈在設(shè)計(jì)和集成階段，要求供應(yīng)鏈在規(guī)定時(shí)間和規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的能力，其概率表示為供應(yīng)鏈固有可靠度。供應(yīng)鏈固有可靠性的一個(gè)重要特點(diǎn)是靜態(tài)性，是對(duì)供應(yīng)鏈設(shè)計(jì)和集成中內(nèi)在的固有要素質(zhì)量的綜合反映。通過供應(yīng)鏈固有可靠性分析，可以對(duì)供應(yīng)鏈的設(shè)計(jì)和集成方式（即供應(yīng)鏈的組織形式）進(jìn)行運(yùn)作前的評(píng)價(jià)和調(diào)整，確保供應(yīng)鏈運(yùn)行前在組織、結(jié)構(gòu)、設(shè)備和功能上達(dá)到合格狀態(tài)。    供應(yīng)鏈運(yùn)作可靠性是指供應(yīng)鏈在運(yùn)作過程中達(dá)到質(zhì)量（技術(shù)）要求，以及滿足客戶要求的情

5、況。它受其運(yùn)作中的一些不確定性、組成要素的時(shí)效性和供應(yīng)鏈運(yùn)作者的管理能力以及運(yùn)作方案等方面的影響。定義供應(yīng)鏈運(yùn)作可靠性是指供應(yīng)鏈在實(shí)際運(yùn)作過程中，在規(guī)定時(shí)間和規(guī)定條件下，完成訂單的能力，其概率表示為供應(yīng)鏈運(yùn)作可靠度。定義中規(guī)定的時(shí)間、條件和功能是運(yùn)作中實(shí)際需要達(dá)到的。在完全沒有意外的情況下，與固有可靠性中的規(guī)定時(shí)間、條件和預(yù)計(jì)功能是一致的。然而在現(xiàn)實(shí)中這種前提幾乎是不存在的，由于受到供應(yīng)鏈內(nèi)外不確定性因素的影響，規(guī)定的時(shí)間、條件是不斷變化的，需要的功能必須隨之變化，這就需要供應(yīng)鏈進(jìn)行即時(shí)調(diào)整，完成訂單任務(wù)。因此，供應(yīng)鏈運(yùn)作可靠性反映了供應(yīng)鏈的“時(shí)間質(zhì)量”。供應(yīng)鏈運(yùn)作可靠性的大小是供應(yīng)鏈最終質(zhì)量

6、的反映，它關(guān)系到供應(yīng)鏈的成敗，是供應(yīng)鏈固有可靠性的延續(xù)和目的。    供應(yīng)鏈固有可靠性的主要目標(biāo)是確保設(shè)計(jì)和集成得到的供應(yīng)鏈系統(tǒng)的連通性。供應(yīng)鏈運(yùn)作可靠性的主要目標(biāo)是物流任務(wù)的完成性?？梢哉f供應(yīng)鏈固有可靠性是運(yùn)作可靠性的基礎(chǔ)、前提和保證，運(yùn)作可靠性是固有可靠性的延續(xù)、實(shí)踐和目的。    本文使用符號(hào)的含義    ：表示第條最小路徑中基本單元的集合；    ：供應(yīng)鏈最小路徑數(shù)；    ：表示第條最小割集中基本單元的集合；  &#

7、160; ：表示供應(yīng)鏈最小割集數(shù)；    ：供應(yīng)鏈的起始節(jié)點(diǎn)的集合；    ：供應(yīng)鏈的終訖節(jié)點(diǎn)的集合；    ：表示一個(gè)起始節(jié)點(diǎn)， ；    ：表示一個(gè)終訖節(jié)點(diǎn)，；    ：表示起始節(jié)點(diǎn)與鄰接終訖節(jié)點(diǎn)之間的邊；：表示起始節(jié)點(diǎn)和鄰接終訖節(jié)點(diǎn)的邊組成供應(yīng)鏈的基本單元；    ：表示節(jié)點(diǎn)的可靠度；    ：表示邊的可靠度；    ：供應(yīng)鏈基本單元可靠度； 

8、;   ：供應(yīng)鏈整體可靠度；    表示 路徑上的運(yùn)行時(shí)間；    為路徑的時(shí)間要求；    表示路徑上流經(jīng)的流量；    為路徑的流量需求；    為運(yùn)行路徑上所發(fā)生的成本；    為路徑上客戶可以接受的成本；    ：滿足所有約束條件的最小路徑的集合。    供應(yīng)鏈的基本單元及可靠度    供應(yīng)鏈的基本單

9、元    供應(yīng)鏈由節(jié)點(diǎn)和邊組成，節(jié)點(diǎn)與邊緊鄰，兩者之間形成串聯(lián)關(guān)系。節(jié)點(diǎn)一般表示成員企業(yè)內(nèi)部的活動(dòng)，邊一般代表物料在成員企業(yè)之間的位移，即運(yùn)輸過程。供應(yīng)鏈可靠度由節(jié)點(diǎn)可靠度和邊可靠度構(gòu)成，這就需要對(duì)供應(yīng)鏈中所有節(jié)點(diǎn)和邊的可靠度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和計(jì)算，這個(gè)工作量與節(jié)點(diǎn)和邊的數(shù)量成正比，對(duì)于一個(gè)稍具規(guī)模的供應(yīng)鏈來說，工作量都是相當(dāng)大的。在實(shí)際工作中，一些節(jié)點(diǎn)與后鄰接邊的關(guān)聯(lián)性很大，活動(dòng)的主體往往是同一個(gè)企業(yè)，而且兩者所進(jìn)行的部分活動(dòng)相互嵌套，難于嚴(yán)格區(qū)分它們，給分別計(jì)算它們的可靠性帶來一定困難，增加了工作量?；谏鲜隹紤]，我們將起始節(jié)點(diǎn)與鄰接邊組合起來，構(gòu)成供應(yīng)鏈的基本單

10、元，記為。對(duì)于沒有后續(xù)邊緊鄰的最終節(jié)點(diǎn)，我們假設(shè)最終節(jié)點(diǎn)的后續(xù)邊存在，且條數(shù)為，可靠度為。    若起始節(jié)點(diǎn)引出條鄰接邊，則起始節(jié)點(diǎn)與其后鄰接邊形成個(gè)基本單元，整個(gè)供應(yīng)鏈中基本單元的個(gè)數(shù)為，后面的表示最終節(jié)點(diǎn)形成的基本單元數(shù)。    供應(yīng)鏈基本單元可靠度    由于供應(yīng)鏈可靠性分為固有可靠性和運(yùn)作可靠性，因此，基本單元的可靠性也有固有和運(yùn)作兩種可靠性之分。    由于供應(yīng)鏈基本單元中的節(jié)點(diǎn)和邊是串聯(lián)關(guān)系，所以基本單元的可靠度表達(dá)式為：    &#

11、160;   顯然，供應(yīng)鏈基本單元的不可靠度為：    （）（）（）（）     基本單元之間的活動(dòng)相對(duì)來說較為清晰和獨(dú)立，在節(jié)點(diǎn)及邊的可靠度難以估計(jì)的情況下，可以近似地直接估計(jì)基本單元的可靠度，為其可靠度的統(tǒng)計(jì)分析帶來方便。同時(shí)由于基本單元的數(shù)量僅為節(jié)點(diǎn)和邊的總數(shù)的一半，因此減少了對(duì)可靠性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)估計(jì)的工作量。    供應(yīng)鏈固有可靠度分析    供應(yīng)鏈固有可靠性是供應(yīng)鏈在設(shè)計(jì)和集成階段需要達(dá)到得技術(shù)可靠性要求或標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)出供應(yīng)鏈起訖點(diǎn)對(duì)在結(jié)構(gòu)、組織、設(shè)備

12、和功能方面的連通性，是供應(yīng)鏈設(shè)計(jì)和集成質(zhì)量的綜合體現(xiàn)，反映供應(yīng)鏈初始的客觀狀態(tài)，是供應(yīng)鏈的初始質(zhì)量。供應(yīng)鏈固有可靠性成為供應(yīng)鏈集成方案選擇和評(píng)價(jià)時(shí)的重要指標(biāo)，是供應(yīng)鏈在具體運(yùn)行之前可行性分析的重要環(huán)節(jié)。    對(duì)于供應(yīng)鏈固有可靠度的計(jì)算，首先構(gòu)造供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)函數(shù)。設(shè)布爾變量表示供應(yīng)鏈基本單元的連通狀態(tài)，有：    （）    則有：    表示基本單元）暢通的概率    表示基本單元）發(fā)生斷裂的概率    由于供應(yīng)鏈基

13、本單元相互獨(dú)立，所以：    （）××     可見，供應(yīng)鏈基本單元暢通的概率，即可靠度就是它的期望值。結(jié)合參考文獻(xiàn)，得到供應(yīng)鏈固有可靠度的最小路集表示形式為：        最小割集表示形式為：        由（）式性質(zhì)及參考文獻(xiàn)得知，公式（）和（）等同于以下形式：            供應(yīng)鏈運(yùn)作可靠度

14、分析    供應(yīng)鏈?zhǔn)菫橥瓿梢欢ǖ奈锪魅蝿?wù)而存在的，面對(duì)訂單，它必然要滿足具體客戶的服務(wù)要求，這種要求體現(xiàn)在時(shí)間、流量和成本等方面對(duì)供應(yīng)鏈要求上。供應(yīng)鏈運(yùn)作可靠度是供應(yīng)鏈實(shí)際連通度，是供應(yīng)鏈的實(shí)際質(zhì)量，供應(yīng)鏈運(yùn)作可靠性研究的目的就是在滿足時(shí)間、流量和成本要求下，供應(yīng)鏈運(yùn)作可靠性計(jì)算和優(yōu)化問題。    供應(yīng)鏈運(yùn)作可靠性的計(jì)算    將時(shí)間、流量和成本要求在布爾變量的取值條件中加以考慮，即將（）式調(diào)整為：    （）    然后利用公式（）或（）進(jìn)行計(jì)

15、算。    供應(yīng)鏈運(yùn)作可靠性優(yōu)化    構(gòu)建供應(yīng)鏈運(yùn)作可靠性的數(shù)學(xué)規(guī)劃，將供應(yīng)鏈的可靠度作為目標(biāo)函數(shù)，時(shí)間、流量和成本要求作為約束，形式如下：     （）    ×（）（）    ×（）（）    （）（）    ，    或    （）      

16、;  式（）和（）中，起著加權(quán)的作用，表明在第條最小路徑中，只要有一個(gè)基本單元故障，將導(dǎo)致含有該基本單元的整條路徑失效，使得和失去意義。    規(guī)劃（）中約束的個(gè)數(shù)最多為（不包括非負(fù)約束）。若供應(yīng)鏈較為簡(jiǎn)單，約束的個(gè)數(shù)不多時(shí)，可以采用枚舉的方法求解，具體步驟如下：    ，對(duì)給定結(jié)構(gòu)的供應(yīng)鏈系統(tǒng)，根據(jù)圖論理論尋找起訖點(diǎn)正確對(duì)的所有最小路徑集（，）。    ，計(jì)算運(yùn)行所有最小路徑集所用時(shí)間，確定滿足時(shí)間要求的最小路徑集。若，轉(zhuǎn)入。    ，計(jì)算所有最小路徑的流量，確定

17、滿足流量要求的最小路徑集。若，轉(zhuǎn)入。    ，計(jì)算所有最小路徑集的成本，確定滿足成本限制的最小路徑集，若，轉(zhuǎn)入。    ，令，將中所有路徑代入目標(biāo)函數(shù)中，則 為供應(yīng)鏈在滿足時(shí)間、流量、成本前提下供應(yīng)鏈的可靠度， 所對(duì)應(yīng)的路徑是滿足時(shí)間、流量、成本要求且可靠度的路徑為最佳路徑，得到最優(yōu)結(jié)果，退出計(jì)算過程。若，轉(zhuǎn)入。    ：說明滿足所有約束的供應(yīng)鏈方案不存在，需要調(diào)整供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)，即形成新的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)，各成員單位形成新的關(guān)聯(lián)，或?qū)r(shí)間、流量和成本限制進(jìn)行調(diào)整。然后轉(zhuǎn)入，進(jìn)行新一輪的計(jì)算。    若（）式為最小割集形式，方法相同。    結(jié)束語