摘 要

在现代供应链管理中，采购管理和供应商管理作为供应链中的关键环节对企业的市场竞争力起着决定性的作用。如今，供应商内外部的不确定性因素不断增加，而随着企业的客户越来越个性化，企业的需求不确定性也随之增加，供应链不确定性管理越来越成为学术界关注的焦点之一。目前，有关供应链不确定性的研究大多从需求不确定的角度展开来探讨供应商选择和订单分配等方面的内容。

而本文将从供应与需求均不确定的视角，结合文献分析、随机整数规划模型等方法，在文献分析的基础上，提出供需不确定的情况下，企业面对多源供应商的订单分配决策模型。然后通过MATLAB优化工具箱对模型进行算例求解，得到了以采购成本最小为目的的模型最优解，对现实中的企业在面临订单分配鞠策问题时，提供了重要参考。同时本文还对模型中不同的参数进行敏感性分析，从而研究分析出在供应商-企业的两级供应链中，对企业采购环节具有较大影响的参数，为企业的战略与决策活动提供了一定的参考。

关键词：供需不确定；多源供应商；订单分配；随机整数规划

Abstract

In modern supply chain management, procurement management and supplier management, as the key linked in the supply chain, played a decisive role in enterprises' market competitiveness. Nowadays, the internal and external uncertainty factors of suppliers were increasing. With the increasingly personalized customers of enterprises, the demand uncertainty of enterprises was also increasing. The uncertainty management of supply chain had become one of the focuses of the academic circle. At present, most studies on supply chain uncertainty discussed supplier selection and order allocation from the perspective of demand uncertainty.

This paper will start from the perspective of uncertain supply and demand, combined with literature analysis, random integer programming model and other methods, and on the basis of literature analysis, put forward the order allocation decision model for enterprises facing multi-source suppliers under the situation of uncertain supply and demand. Then the model was solved by an example with the MATLAB optimization toolbox, and the optimal model solution with the purpose of minimizing the procurement cost was obtained, which provided an important reference for enterprises in reality when they face the problem of order allocation. At the same time, this paper also carried out sensitivity analysis of different parameters in the model, so as to study and analyze the parameters that had a great impact on the procurement link of the enterprise in the two-level supply chain of the supplier and the enterprise, which provided some reference for the strategy and decision-making activities of the enterprise.

Key words：Uncertainty of supply and demand; Multi-source supplier; Order allocation; Stochastic integer programming

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 论文研究背景与问题提出 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 问题提出 1

1.2国内外研究现状 2

1.2.1 供应不确定的订单分配研究 2

1.2.2 需求不确定的订单分配研究 3

1.2.3 订单分配的数学模型研究 3

1.2.4 文献述评 4

1.3 研究目的与意义 4

1.3.1 研究目的 4

1.3.2 研究意义 4

1.4 主要研究内容 5

1.5 研究方法与技术路线 6

1.5.1研究方法 6

1.5.2技术路线 6

第2章 供需不确定下多源供应商订单分配模型 8

2.1 引言 8

2.2 问题描述 8

2.3 符号定义与基本假设 8

2.3.1模型符号定义与参数说明 8

2.3.2模型基本假设 9

2.4 数学模型 9

2.5 模型求解 11

2.6 小结 11

第3章 算例分析 12

3.1 算例参数设置 12

3.2 算例结果 12

3.3 敏感性分析 13

3.4 小结 14

第4章 总结与展望 15

4.1 论文总结 15

4.2 研究展望 15

参考文献 16

致 谢 18

附录 模型求解代码 19

第1章 绪论

1.1 论文研究背景与问题提出

1.1.1 研究背景

随着互联网时代的进步，全球经济一体化的发展，当今社会的各个企业也面临着更大的机遇和挑战。在愈来愈激烈市场竞争中，因为激烈的市场竞争和愈来愈富有个性化的客户需求，企业只有及时最大化的满足客户的需求，适应市场的变化，才能在提高自身激烈的环境中的竞争力。而企业想要提高自身在市场的核心竞争能力，赢得一定的优势，往往都会考虑到企业的成本管理。而在企业的成本组成中，采购成本一般都占据了50%甚至以上的部分，采购管理是有效降低企业总成本、提高企业经营效益的关键。

面对激烈的市场竞争和高额的采购成本，现今众多企业选择了大量的减少供应商的数量，从而来减少交易过程中产生的交易成本，以期望获取更高的经济效益。甚至有部分企业选择从一个供应商处采购某一原材料的所有需求量。然而在当今世界上，自然灾害频频发生，国的政治经济环境无法稳定，甚至恐怖威胁事件也时常爆发，供应商在供应数量、供应提前期、供应质量、是否有可能毁约等诸多方面会出现太多的不确定性，单一供应商的选择就势必会导致采购风险的增加，甚至有可能会导致企业大额亏损的出现。2011年，汽车零部件的大额生产出口国家——泰国爆发了洪水灾害，工厂无法正常运营，从而导致了丰田、本田等一系列著名的日本车企无法获得足够的零部件供应，遭受到了巨大的经济损失。由此可见，在企业的采购环节，单纯的减少供应商数量来降低采购成本并不是一个好的选择。在多因素权衡的前提下，企业如何选择供应商并进行合理的订单分配，才能够既降低采购风险，又减少采购成本，已成为一个亟待解决的问题。

1.1.2 问题提出

针对当今社会的企业面临的采购订单分配问题，当今很多学者也针对不同的类型和情景进行了各式各样的深入探讨与研究，其中学者们多数都是研究了在需求不确定的情况下的订单分配问题，或者是在供应中断或是供应不确定的情况下的订单分配问题，对于企业提供了一定意义上的帮助与支持。但是，在供应或者需求不确定的大背景下，已知的大多研究都是在这两方面因素上，有一方面确定，另一方面不确定的情况，而同时讨论供应与需求均不确定的情况几乎没有。

基于以上的研究背景和实际的企业采购现状，本文基于实际的采购问题，以企业的采购成本为主要目标，同时兼顾企业的其他目标追求，探讨企业采购活动面对已知的多个供应商时，并且在需求不确定并且供应也不确定的情况下的订单分配问题。在理论研究的同时，对当今企业的订单分配问题有一定的建议和参考价值。

1.2国内外研究现状

结合本文的主要研究内容，在查阅分析了现今已有的相关文献研究之后，从以下几个方面对现有的相关文献研究了整理评述：一是在供应不确定的情况下的订单分配研究；二是在需求不确定的情况下的订单分配研究；三是构建订单分配数学模型的相关研究。

1.2.1 供应不确定的订单分配研究

M. Mahdi Tajbakhsh, Saeed Zolfaghari和Chi-Guhn Lee在2007年提出，供应不确定是指，因为供应商自己本身的原因或者遭受了无法避免自然地理灾害等情况，从而造成的不能按照合同约定的时间、地点来供应约定的数量、质量的产品，进而造成了采购方的损失的现象^[1]。而供应不确定性可以分为三种情况：

1）供应中断，是指由于供应商遭受了自然灾害等突发事件或者供应商内部出现重大问题时造成的供应产品部分或完全中断的情况 ^[2]；

2）供应数量不确定，是指供应商因为自身的经营状况、供应产品的特性等原因，引起的供应数量不确定的情况^[3]；

3）供应提前期不确定，是指随机的交货提前期。

Ravi Anupindi和Ram Akella早在1993年就对供应不确定的情况进行了分析，其分别以总采购成本、库存成本、惩罚成本的最小化为为目标函数建立数学模型，对两个不确定的供应商的订单分配问题以及给采购方的库存造成的影响进行了探讨 ^[4]。

Agrawal Narendra和Nahmias Steven早先在需求确定、由供应商供应的产品产量随机的背景下，建立了一个由多源供应商来完成少量订单以减少随机不确定性和每个供应商的固定成本支出的决策模型，其中，目标函数定为最佳订货批量和供应商最优数量。最终结果解决了多源供应商的缺陷之间的权衡问题 ^[5]。马跃如、王子彦和万光羽研究了由多个零售商和一个供应商组成的供应链的问题中，建立随机混合整数规划模型，研究了在产能约束下，不同的交货前置期和产品单价对企业生产决策的影响问题 ^[6]。姜意扬、王勇和邓哲锋在物流服务供应链订单分配的研究中，以集成商的角度建立了在不同分销点有多个物流服务提供商且有多种分配订单的订单分配模型，还在该订单分配模型中同时考虑了物流能力的可获得性、缺损率、配送效率和成本因素 ^[7]。陈婷以提出供应不确定性的含义和其相关影响因素为基础，确立了以供需双方合同毁约率作为参考因素之一的供应商选择流程，构建了FANP-FCCP供点商选择模型^[8]。Park Se Joon, Ok Changsoo和Ha Chunghun也在此基础上提出了基于随机模拟的供应商选择DEA整体评价方法^[9]。

1.2.2 需求不确定的订单分配研究

袁长慧结合了层级分析法和灰色关联度法研究了供应商选择问题，在供应能力确定、需求服从正态分布的情况下建立了多目标随机规划模型求解^[10]。同样在需求不确定下的制造商订单分配中，徐辉和侯建明将完全信息与不完全信息引入到模型中，分析了两种情景下的订单分配情况，得出不完全信息的使用能够实现企业利润的最大化，同时还能够帮助企业对供应商进行评估与决策 ^[11]。李兴国和孟懂懂考虑了产品需求量不确定的情况，加入了供应商提出的价格批量折扣，由此提出了一个以总成本、产品质量和产品交货提前期为目标函数的多目标优化数学模型，并设计了基于NSGAII的优化算法，以搜索空间限定法来处理问题约束，成功了提高了模型求解的执行效率，最后还通过算例对模型与算法的可行性进行了验证 ^[12]。

1.2.3 订单分配的数学模型研究

Moghaddam和Kamran S在研究逆向物流的模糊供应商选择以及订单量分配中建立了一个模糊多目标函数，其优点是在此模型中考虑了影响制造商选择供应商的因素,并把这些因素带入到约束条件中，最后基于启发式算法得出最优解^[13]。高更君、黄宇和梁承姬也在逆向物流供应链的基础上，考虑了供应商选择风险，建立了以企业的收益最大化和供应商所供应的不合格零件数最小化为目标函数的的多目标数学模型，运用蒙特卡罗仿真模型把多目标函数重构成单目标函数，运用了自适应遗传算法求解模型，得到了供应商选择最佳选择和订单分配的最优解。最后还讨论了不同权重分配的情况下，不同结果的优劣性 ^[14]。

在求解算法方面，黄辉、纪玉娇、杨冬辉和严永将供应商产能约束纳入评价体系，量化部分评价指标及约束条件，建立模糊多目标规划模型并采用模拟退火算法求解，确定了订单最佳分配结果^[15]。沈小静在研究农产品供应链中农户选择以及订单分配决策文艺中，考虑了农产品的供应不确定性等因素，在建立数学优化模型的基础上，采用了遗传算法和粒子群算法对数学模型分别进行求解，然后从精确度和运算速度方面对传算法和粒子群算法进行了比较，最终通过相对较优的粒子群算法得出研究结果^[16]。郝丽、胡大伟和李晨采用数理统计理论和优化算法，提出了T-JIT环境下的供应链采购管理的两阶段分析法，其中，阶段1采用了AHP-EM和TOPSIS法，根据选定的参数对供应商进行了供应商排序选择过程，然后在阶段2中，通过阶段1的供应商权重，构建了多目标混合整数规划模型求解了订单分配问题 ^[17]。而Merzifonluoglu和Feng对多个不可靠供应商的报童问题进行了供应商选择研究，考虑固定的订货成本和供应商的生产能力限制建立分配模型，采用精确算法对求解模型进行优化，再用启发式算法高效求解模型，最终发现，在需求的高水平不确定情况下，企业应选择单源采购策略，但是，在高残值和高缺货成本的情况下，企业应选择多源供应商策略 ^[18]。薛军、薛红和纪尚峰为解决供应商选择与订单分配决策问题，建立了一个多目标协同决策模型，其特点在与考虑了供应商提出的增加价格折扣，然后运用了多目标共生型协同进化遗传算法，研究供应商系统中的Agent群体与配送中心的Agent群体之间的行为优化问题，最终提高了多目标协同决策的的精确性和智能性 ^[19]。

1.2.4 文献述评

在近几年有关订单分配的研究中，各位学者针对多方面的关键因素，如供应提前期、产品单价、产品缺损率、合同毁约率、批量折扣等，分别运用了混合整数规划模型、多目标随机规划模型、蒙特卡罗仿真模型等进行建模，求解方面也有多种算法为我们提供了参考，例如基于NSGAⅡ的求解算法、启发式算法、自适应遗传算法、模拟退火算法、粒子群算法、Agent群体间行为优化算法等。在上述文献中，学者们最终都确定了在某一实际案例下的最优订单分配计划。但是，在供应能力或者需求量随机的大背景下，上述文献，大多都是在这两方面因素上，有一方面确定，另一方面不确定的情况，而同时讨论需求能力和供应能力均不确定的情况几乎没有，这是目前已知有关订单分配决策研究中的一个较大的不足之处，也是本研究的创新点、着重点。另外，在上述文献中，也有学者将逆向物流网络结合到供应链网络中，提出了更加优化的订单分配方案，这也给本研究带来了一定的参考。

1.3 研究目的与意义

1.3.1 研究目的

如今的企业在采购过程中，面对着竞争性的多个供应商是一个非常普遍的现象，而本文的研究目的主要就是在已有的文献研究的基础之上，探讨研究在供应和需求均不确定的情况下，如何针对已知的竞争性多源供应商进行订单分配问题，从而降低各方面的不确定因素对企业成本的影响，在一定程度上提高企业的经营效益。

1.3.2 研究意义

本文针对实际情况中常会出现的供应和需求均不确定的现象，对企业面对多供应商的订单分配决策问题进行研究，具有重要的理论和现实意义。

1）理论意义

现有对订单分配的相关研究反映了企业在采购过程中供应商方面不确定性较高的现象，在供应商方面，可供应的产品数量、供应的提前期、产品的质量、合同的毁约率等，均会对企业的采购活动造成一定的影响，但是大多数的相关研究考虑不确定性方面时却几乎没有同时考虑过供应商的供应不确定性以及企业自身的需求不确定性。本文从一个制造企业的角度来探讨如何通过合理的分配采购订单，来尽量规避供应和需求均不确定的风险，弥补了现有文献研究的不足，对促进供应链管理中订单分配的理论发展具有着重要的作用。

2）现实意义

本文的探讨研究从制造企业的利益出发，从企业决策者的角度来看待和考虑采购订单分配问题，一方面可以在一定程度上减少因不确定性因素导致的企业经济损失，另一方面，企业自身考虑双方的不确定因素来进行订单分配问题，也有助于促进企业和上游供应商的合作关系，进一步的提高了供应的稳定性，进而有利于提高企业的整体发展效益。

1.4 主要研究内容

本文以制造型企业为主题，以成本最小化为主要目标，以其他考察因素为辅助，在供应商的供应不确定性和企业自身的需求不确定性的环境下，为企业的订单分配提供参考思路和解决方案。深入了解并分析采购订单分配对于采购成本的影响，探讨如何通过合理有效的订单分配方式来降低企业的采购成本，从而提升企业的经济效益与行业竞争力。本文根据已有的订单分配模型理论的研究，深入了解供应链风险理论、订单分配理论、采购成本管理理论对企业经营与发展的影响，在此基础之上，结合制造企业实际所处的环境，深入考虑不同环境下的订单分配问题，确定影响因素，构建符合实际问题的订单分配数学模型，然后通过对模型的求解与分析，研究出在供需均不确定的情况下的订单分配方案，为企业提供具有实际意义的问题解决思路。