论文研究-基于稳定双边匹配的供应链产销合作研究.pdf

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供应链生产、分销环节的协同合作是高效供应链系统运营的重要保证。针对供应链产销环节中制造商和分销商的稳定合作伙伴选择问题,提出了基于历史交易信息的满意度评价方法,并在此基础上构建了基于稳定双边匹配的合作伙伴选择模型。通过满意度评价确定序值信息,引入稳定匹配约束,构建了整体满意度最大化的单目标0-1整数规划模型。算例仿真表明,稳定性和公平性能给供应链产销合作带来高效益和更具现实意义的结果。
262 016,52(23 Computer Engineering and Applications计算机工程与应用 于1,代表决策者重视远期的数据。时间权重采用时间与分销商标准满意度矩阵B=[Bxn 因了的指数形式,是为了增加时间因了的收敛速度,保 以双方标准满意度最大化建立优化模型。设σ;为 证了距评价时刻较遥远的数据对评价的影响较小。分0-1变量,若风(A)=B,则=1,否则a=0:建立以 销商B,对制造商A的综合满意度计算方法与上文中 制造商A对分销商B3的满意度计算步骤相同。这里 下优化模型: 不再赘述。 maxz=n∑∑a+n2∑∑B I i=1 注:若某一制造商和某一分销商之间无交易记录, 综合满意度的取值为0.5(根据多次综合满意度的计算, st.∑o,=1,=1,2, (8b 取值为0.5代表比较中性的评价)。 σ≤1 (8c) 4匹配方案的稳定性分析 0 (8d) 在供应链产销双边匹配中,若出现匹配成功的主体 ∑a+∑ 1,2 对当前匹配方案不满意,从而存在放弃当前匹配对象或 者退出当前匹配方案的可能性,这种现象称为不稳定 匹配。 式(8a)为目标函数,含义是使供应链产销双边匹配的总 根据文献[20],给出稳定匹配的定义 体标准满意度最大。n(p=1,2)表示参与匹配的双方 设P=[P2Jxn为制造商对分销商的序值矩阵,P2的重要程度,满足n+n2=1,0≤列,n2≤1:。7可由匹 表示制造商A把分销商B排在第P位;Q=qnn为配监管方确定。式(8c)和(8d)表示制造商A或者与分 分销商对制造商的序值矩阵,q表示分销商B把制造销商集合B中的某一个分销商匹配成功或者未匹配成 商A排在第q,位。 功,分销商B,至多与制造商集合A中的某一个制造商 定义3对于双边匹配u,若以下两种情况均未出现 成功匹配。式(8c)为稳定匹配的约束条件,其意义为确 (1)3AnAL∈A,B,B∈B,(A)=B,H(A)=B,满傑模型的结果是稳定匹配。 上述模型为0-1单目标整数优化模型,目标函数和 足 且4<9g (2)丑A,A,∈A,B∈B,(A)=BA(B)=B,,满足约束条件均为线性的,可采用线性规划方法求解。当问 题规模不大时(j≤50),可以使用ingo、 lindo等软件求 解;当问题规模铰大时(、j>50),可采用近些年研究较 则称μ为稳定匹配,即p为具有稳定性的匹配,否多的全局搜索优化算法求解。考虑目前的制造业供应 则称μ为不稳定匹配。 链规模,本文釆用linεo求解上述模型。 由上述定义可以看出,满足情况(1)和(2)的匹配主 体对(A,B),会使双边匹配g不稳定,因为主体A1和6算例仿真 B相互间都认为对方要优于目前所匹配的主体,此时称 为了更好地说明基于稳定双边匹配的产销合作的 主体对(A,B)为μ~阻碍稳定对。 实用性和有效性,本章针对不同规模的供应链产销体系 进行了模拟仿真。最常见的供应链产销体系出多个制 造商和多个销售商组成,且m≠n。从国际上看,日本的 5优化模型的构建 定义4设an为制造商A对分销商B的标准满意模式(m=n);德国制造业供应链拥有严格的备份供应商 度,B为分销商B对制造商A的标准满意度,则a和制度,使得产销体系为一对二的模式(2m=mn):而美国由 B1可分别表示为: 于资源卡富可供产销企业选择的合作对象较多,因此产 g(p1)=1,2 (5)销体系为一对多的模式(m≤m)。本章首先以最常见的 6 Bn=p(qn=1,2,…,m;j=1,2,…,n 多个制造商和多个销售商组成的产销体系 其中,g()为严格单调递诚函数满足o()>0,o(1)=1。 进行仿真,然后针对国际制造业供应链常见的产销体系 的规模分别进行了仿真。 根据文献[201,考虑函数的形式为 )常见产销体系仿真(a g(x)=1/x 根据公式(7),可将序值p与4转化为标准满意 (1)匹配稳定性验证过程及讨论 根据本文第2章所定义的满意度评价方法,制造商 度a与B,进而构建制造商标准满意度矩阵A-[mxn对分销商的评价矩阵为 单晓红,王非,何喜军,等:基于稳定双边匹配的供应链产销合作研究 2016,52(23)263 B B B 述模型去掉稳定匹配约束,模犁的结果为 A,0.4650.6950.5360.3780.5760.465 00010 A,0.6340.5960.6150.3910.5740.486 00000 30.4910.6030.5130.5760.3970.483 A40.5930.5730.4590.6040.3840487 0000 分销商对销售商的评价矩阵为 目标函数值z′=2.955,匹配方案为={A1,B4 (A2,B1)(A3,B2)(A4,B6),(B3B3)(BB},即制造商A1 A10.3860.5360.5280.62503670.482 42A34分别与分销商B4、B1、B2、B6合作,分销商B3 A,0.4940.4510.6340.4240.4850.518 A,0.5850.6060.4180.4980.3990.406 和B未匹配成功。但是,于p14=6>3=p3,同时p14= A40.4620.4020.3690.5210.6380.631 6>2=p5,即制造商A1对分销商B3和B3的满意度要 把满意度矩阵转化为序值矩阵。记P=[p为高于对分销商B的满意度,而分销商B和B。末匹配 制造商对分销商给出的序值矩阵,Q=[9l46为分销商成功,所以制造商A可能会对当前的匹配方案不满总, 对制造商给出的序值矩阵,=1,2,3,4,j=1,2,3,存在放弃当前的合作对象B转而与B3或者B3合作的 4.5.6 可能性,増加∫模型的不稳定性。稳定匹配方案的H B R, B3 B. B, Be 标函数值z虽然比不考虑稳定匹配约束的匹配方案p 的目标函数值z′要低,但是方案使得合作关系更加 132645 43413265 稳定。 A1235164 为不失一般性,按照上述算例步骤分别进行了另外 B,B,B2B1B、B 10次仿真实验,得出的结果如表1。 A1422 从表1和图1中可得到以下结论: Q=42231422 ①在供应链产销双边匹配中,添加稳定性约束的目 A,1133 4 标函数值比不添加稳定性约束的H标函数值小。 A.344211 ②在供应链产销双边匹配中,如果不添加稳定性约 依据序值转化标准满意度公式,序值矩阵P和Q束,阻碍稳定对不一定出现。 可分别转化为标准满意度矩阵A和B 0.210.330.170.50.2 日标函数值(存在稳定性约束) 0.330.50.170.250.2 一日标函数值(不存在稳定性约束) 0.2510.330.50.170.2 0.50.330.210.170.25 0.250.50.510.250.33 2 B 0.50.3310.250.50.5 10.330.330.330.25 血20 0.330.250.250.5 依据标准满意度矩阵A和B,使用 lingo l1.0求解 第4章建立的优化模型,结果为 实验次序 00000 图1稳定性仿真实验结果 100000 6010000 从数学的角度来解释结论①,在单目标0-1整数规 000010 划中,约東条件越多,目标函数值越小。因此,在供应链 目标函数值z=2.75,匹配方案为={(4,B产销双边合作中,追求合作的稳定性必然要牺性一部分 (2,B1)(3,B2)、(4,B)(B4,B(B,B6},即制造商 利益,造成总体的综合满意度偏低。结论②则反映出供 A2、A3、A4分别与分销商B3、B1、B2、B3合作,分销商B4应链产销双边匹配中,即使不添加稳定性约束,配结 和B未匹配成功。 果也有可能是稳定的匹配方案。以上两种结果可以给 若不考虑供应链产销双边匹配的稳定匹配条件,即供应链决策者提供几点启示: 表1稳定性仿真实验结果 实验次序 H标函数值(存在稳定性约束)2.752683.172.843.172.6602.330 2.650 2.705 目标函数值(不存在稳定性约束)2.9553.1253.303.0003.3303.3753.3753.3753.1253.125 是否存在阻倡稳定对 存在存在存在存在存在不存在不存在不存在不存在不存在 264 016,52(23 Computer Engineering and Applications计算机工程与应用 表2决策优先权仿舆实验结果 实验次序1 公平匹配 752.683.172.843.172.662.332.002662.705 制造商优先2602493272.743.272.461.931.402462.530 售商优先2.632563.102.793.10 42.680 表3匹配方法对比结果 实验次序 本文方法4458443345824.5274.58247548964.8754.5244.594 随机匹配方法3.31442143.4963.5714.0753.0242986345837864.048 ①若决策者注重供应链产销合作的稳定性,兼顾供满意度比本文方法低,验证了本文所提出匹配方法在供 应链整体效益和个体满意度,那么在匹配过程中可以先应链产销双边匹配中的有效性。 不使用稳定性约東,如果检测出阻碍稳定对,再添加稳 定性约束进行匹配。 上本文方法“-随机匹配方法 ②若决策者追求的是绝对稳定的匹配结果,则可直 接使用稳定性约束进行匹配 ③若决策者注重供应链利益最大化而忽视稳定性, 不注重个体的满意度,则可以直接不使用稳定性约東进 行匹配。 678910 (2)决策优先权对模型的影响 实验次序 参与匹配的某一方若拥有决策优先权,可能会对匹 图3匹配方法对比结果 配结果产生一定影响。为探讨这种影响,分别设置公平 2)国际常见的供应链产销体系仿真 匹配、制造商优先匹配(1=0.8,2=0.2)和销售商优先 山于篇幅限制,本部分对国际上常见的三种产销体 匹配(1=03,72=07)进行了10次仿真实验结果如表系的仿真只给出仿真结果,仿真步骤与1)的步骤相同。 2和图2 如图4~9,一对一产销模式参数取值为m=n=3,一对二 产销模式参数取值为2m=n=6,一对多产销模式参数 公平匹配■制造商优先==销售商优先 取值为m=3,n=10 3.8 3.3 -月标函数值(存在稳定性约束) 2.8 日标函数值(不存在稳定性约束) 长2.3 2.9 ※ 5678 实验次序 图2决策优先权仿真实验结果 .9 1.7 2345678910 从表2和图2中可以看出,决策优先权的变化对匹 实验次序 配结果产生了一定影响,而且绝大多数情况下公平匹配 图4一对一模式稳定性彷真实验结果 方案要比制造商优先和销售商优先的匹配方案的目标 公屮匹氈·制造商优先〓销售商优先 函数值高。所以,在没有特殊需求的情况下尽可能保持 参与死配双方的公平性对双边匹配有较大的意义。 (3)模型的有效性验证及讨论 为验证本文所提出的供应链产销合作模型中匹配 方法的有效性,使川本文给出的供应链产销双边匹配方 法与供应链匹配中传统的随机匹配方法对比,进行10 1.7 次计算,得到匹配成功主体的满意度总和如表3和图3 实验次厅 图5一对一模式决策优先杈仿真实验结果 从表3和图3中可以看出,在供应链匹配的两种方 法中,采用本文所提出的匹配方法,得到的成功匹配主 由以上三种常见的供应链产销体系仿真结果可以看 体的总体满意度较高,传统的随杋匹配方法得到的总体出,1)中匹配的稳定性和决策优先权的结论同样适用 单晓红,王非,何喜军,等:基于稳定双边匹配的供应链产销合作研究 2016,52(23)265 〓且标函数值(存在稳定性约束 m≠n时,出现了阻塞稳定对,1)中的相应结论可以继续 —月标函数值(不存在稳定性约束 适用 7结東语 本文提出了一种基于稳定双边匹配的供应链产销 Ⅲ2.0 合作方法,为双边匹配中序值的产生提供了一种客观评 价机制,并对匹配方案的稳定性、决策优先权和有效性 实验次序 进行了探讨。在供应链产销环节中引入匹配机制,可优 图6一对二模式稳定性仿真实验结果 化决策流程,得到最优化的决策结果。在匹配中考虑稳 公平匹配·制造商优先==销售商优先 定性约東,可防止供应链产销系统中出现个体不稳定因 素。双边公平四配可以带来更大的整体效益,更具有现 25 实意义。本文为不同风格的供应链决策者提供了相应的 决策建议,可以得到产销双方都较满意的决策方案,为 工1.9 解决供应链产销稳定合作问题提供了一种可行的思路。 实验次序 参孝文献 图7一对二模式决策优先权仿真实验結果 []陈虎基于QFD和双层规划的物流服务供应商选择研究[ 〓目标函数值(存在稳定性约束) 计算机工程与应用,2012,48(27):200-205 目标函数值(不存在稳定性约束 [2]王磊,叶军,张鸿莉.一种基于粗糙集和层次分析法的供应 商选择方法[J计算机科学,2014,41(3):80-84. [3]伍星华,姚珣,李思寰低碳物流服务供应商达择的 GST-ANP 2.7 模型硏究门科技管理硏究,2015(20):253-258 监 [4]郭了雪,姜红新,齐美然基于区间直觉模糊集的供应商选 择方法[计算机工程与应用,2011,47(33):216-218 5 Wan S P, Wang F, Lin LL, et al. An intuitionistic fuzzy 实验次序 linear programming method for logistics outsourcing 图8一对多模式稳定性仿真实验结果 provider selection[J]. Knowledge-Based Systems, 2015, 82 公平匹配■制造商优先〓销售商优先 80-94 [6 Ebrahimnejad S, Hashemi H, Mousavi S M, et al.A new 〓3.0 interval-valued intuitionistic furzy model to group deci 图2.5 sion making for the selection of outsourcing providers J Economic Computation Economic Cybernetics Studics [7 Filali F Z. Yagoubi b A general trust management frame 实验次厅 work for provider sclcction in cloud cnvironment[C]/ 图9一对多模式决策优先权仿真实验结果 East European Conference on Advances in Databases 由表4的统计结果可以看出:当m=n时,阻塞稳定 nd Information Systems, 2015 对没有出现,当m≠n时,出现阻塞稳定对。可得到如下8]羊英钟力炜,王斌稳定匹配:起源、定义和进展[]重庆师 范大学学报:自然科学版,2015(4):23-30. 结论 [9 Schwarz M, Yenmc7 M B Median stablc matching for (1)当供应链产销系统是严格的一对一模式时,阻 markets with wages[.Journal of Economic Theory, 2011 塞稳定对没有出现,说明一对一的模式可以不使用稳定 46(2):619-637 性约束进行匹配。 [10 Ishida Y, Sato T Asymmetry in diagrams of stable mar- (2)当供应链产销系统为一对二和一对多模式,即 riage problems: stable manifolds mapped from stable 表410次实验阻塞稳定对出现次教比较 matchings[J]. Procedia Computer Science, 2014, 35: 1379 1387 产销系统模式 常见模式一对 对二一对多 阻塞稳定对出现次数 0 6 (下转270页)

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