هماهنگی در زنجیره تامین - بررسی مقاله ششم

موضوع: کنترل تغییرات زمان تحویل با استفاده از تجهیزات حمل و نقل معتبر: یک طرح انگیزشی برای هماهنگی زنجیره تامین

مقدمه:

با توجه به تعاملات گسترده بین اعضای زنجیره تامین، تصمیمات هر عضو بر دیگر اعضا تاثیر می گذارد. سود آوری هر عضو نیز به عملکرد همه اعضای زنجیره بستگی دارد. مدل های زنجیره تامین هماهنگ راه کارهایی برای بهینه سازی تصمیمات در کل زنجیره تامین ارائه می دهد. تصمیمات بازپرسازی را می توان به دو گروه تقسیم کرد، تصمیمات مقدار سفارش و تصمیمات مربوط به نقطه سفارش مجدد. خرده فروش ها معمولا با عدم قطعیت در تقاضای بازار  و زمان تحویل مواجه هستند.  این عدم قطعیت باعث می شود تا کمبود افزایش پیدا کند و سطح پایینی از خدمت ارائه شود. برای جلوگیری از کمبود، نیاز به تعیین نقطه سفارش مجدد بهینه است. افزایش نقطه سفارش مجدد باعث کاهش احتمال کمبود و افزایش هزینه های نگهداری موجودی می شود و برعکس.

سطح خدمت بهینه (از نظر خرده فروش) باعث افزایش سودآوری خرده فروش می شود ولی لزوما باعث افزایش سودآوری کل زنجیره تامین نمی شود. در زنجیره تامین غیر متمرکز و صرف نظر از تامین کننده، خرده فروش سطح خدمت زنجیره تامین را مشخص می کند. در این مقاله از روش هایی برای تشویق خرده فروش جهت مشارکت در زنجیره تامین استفاده شده است.

از جمله عواملی که باعث متغیر شدن زمان تحویل می شوند می توان به عدم اطمینان به تسهیلات حمل و نقل یا استفاده از حمل و نقل کند اشاره کرد. اگر چه حمل و نقل سریع بیشتر از حمل و نقل منظم هزینه دارد اما می تواند باعث افزایش کیفیت خدمات در زنجیره تامین شود.

سیستم های تحویل به موقع باعث کاهش ضایعات می شوند. اگر مواد اولیه با زمان تحویل متغیر به دست تامین کننده برسد، روند تولید با تاخیر روبه رو می شود که با تحویل به موقع می توان این مشکل را رفع کرد. همچنین اگر زمان تحویل کالا به خرده فروش دارای واریانس بالا باشد، خرده فروش با کمبود مواجه می شود. در اینجا تامین کننده می تواند از کامیون های کوچک استفاده کند تا واریانس زمان بارگیری، ارسال و تخلیه را کاهش دهد. در این مقاله یک زنجیره تامین دو سطحی شامل تامین کننده و خرده فروش در نظر گرفته شده است. بازار زنجیره تامین محدود است. تقاضا برای خرده فروش ثابت است اما زمان تحویل تصادفی است و از توزیع نرمال با میانگین و واریانس مشخص پیروی می کند. کمبود به صورت فروش از دست رفته می باشد بنابراین سطح خدمت پایین می تواند سود بالادستی را تحت تاثیر قرار بدهد. مقدار سفارش خریدار با توجه به محدودیت در بار کامیون ها، مسائل بسته بندی و ذخیره سازی، ثابت فرض شده است. تامین کننده از استراتژی lot-for-lot برای بازپرسازی استفاده می کند و ضریبی ثابت و از پیش تعیین شده برای سفارش خرده فروش تعیین کرده است. انتخاب سطح پایین خدمات از طرف خرده فروش بر سود تامین کننده تاثیر گذاشته و باعث کاهش حجم فروش محصولات در زنجیره تامین می شود. تامین کننده می تواند با پرداخت بیشتر و استفاده از تجهیزات معتبر و سریعتر، زمان تحویل را کنترل کند.

نوآوری:

نوآوری اصلی این مقاله استفاده از یک اهرم جهت کنترل زمان تحویل برای هماهنگ سازی زنجیره تامین است. در ادبیات، کنترل زمان تحویل عاملی برای ایجاد انگیزه در هماهنگ سازی زنجیره تامین نبوده است. همچنین در این مقاله سعی شده است تا سطح خدمت نیز در نظر گرفته شود.

مفروضات:

زمان تحویل را با پرداخت بیشتر می توان کنترل کرد. استفاده بیشتر از حمل و نقل معتبر که هزینه بیشتری در پی دارد نیز می تواند زمان تحویل را کاهش دهد. تامین کننده از روش مرور پیوسته برای بازپرسازی موجودی استفاده می کند. تامین کننده به عنوان رهبر، تمامی تصمیمات بهینه زنجیره تامین را اتخاذ می کند. تقاضای زمان تحویل یعنی تقاضایی که در زمان تحویل دریافت می شود. در این مقاله زمان تحویل تصادفی است و تقاضای زمان تحویل از توزیع نرمال پیروی می کند. کمبود باعث فروش از دست رفته می شود. مقدار تقاضای خرده فروش ثابت است. همچنین فرض می شود که هر دو عضو بر اساس مدل های ریاضی برای تصمیمات بازپرسازی استفاده می کنند. تقاضا قطعی است. زمان تحویل برای بازپرسازی موجودی تامین کننده صفر می باشد.      

مدل سازی:

در این مقاله یک زنجیره تامین دو سطحی شامل خرده فروش و تامین کننده بررسی می شود. خرده فروش از سیستم مرور پیوسته برای بازنگری موجودی استفاده می کند. زمانی که تقاضای بازار مشخص و ثابت است، زمان تحویل احتمالی است. تامین کننده سفارش را دریافت می کند و سفارش را در یک زمان تعیین شده برای خرده فروش می فرستند. زمان حمل و نقل از توزیع نرمال با میانگین و واریانس مشخص استفاده می کند. تنها متغیر تصمیم برای خرده فروش، سطح خدمت بوده که بر اساس نقطه سفارش مجدد انتخاب می شود.

تصمیم گیری در حالت غیرمتمرکز:

در این حالت خرده فروش بدون در نظر گرفتن تامین کننده تلاش می کند تا هزینه های خود را کمینه کند. در واقع در حالت غیرمتمرکز، تمامی اعضا تلاش می کنند تا هزینه های خود را کمینه کنند. در این مقاله سطح خدمت متغیر اصلی تصمیم گیری است که توسط خرده فروش تعیین می شود. در این حالت خرده فروش به عنوان رهبر، تصمیم گیری می کند و تامین کننده از او تبعیت می کند. تابع سود خرده فروش به صورت زیر است:

جمله اول بیانگر درآمد خرده فروش، جمله دوم و سوم بیانگر هزینه سفارش و نگهداری بوده و جمله آخر بیانگر هزینه فروش از دست رفته می باشد. به کمک مشتق دوم از تابع سود می توان به راحتی اثبات کرد که این تابع مقعر است. و به کمک مشتق اول می توان مقادیر بهینه سفارش مجدد و ضریب اطمینان را بدست آورد:

سود تامین کننده به مقدار فروش وابسته است. زمانی که خرده فروش سطح خدمت پایین را انتخاب کند به تامین کننده ضرر می رساند و باعث کاهش مقدار فروش در زنجیره تامین می شود. چون در مدل فروش از دست رفته، بازار محدود فرض شده است بنابراین مقدار کل سفارشات برای تامین کننده کمتر از تقاضای سالیانه مشتری است. تابع سود تامین کننده به صورت زیر است:

جمله اول بیانگر درآمد تامین کننده، جمله دوم بیانگر هزینه تامین سفارش خرده فروش و جمله آخر بیانگر هزینه نگهداری می باشد. وجود کمبود در تابع سود تامین کننده نشان می دهد که سطح خدمت خرده فروش بر سود تامین کننده اثرگذار است. با این وجود تامین کننده در حالت غیرمتمرکز هیچ دخالتی برای بهینه کردن سطح خدمت نمی کند.

تصمیم گیری در حالت متمرکز:

در این حالت فرض می شود که یک عضو به عنوان تصمیم گیرنده در زنجیره تامین تصمیمات بهینه را اتخاذ می کند. در این حالت باید سود زنجیره تامین بیشینه شود. سود زنجیره تامین در حالت متمرکز برابر با جمع سود تامین کننده و خرده فروش در حالت غیرمتمرکز می باشد:

تنها متغیر تصمیم در تابع سود زنجیره تامین، ضریب اطمینان (K) است. مشتق دوم تابع سود منفی است بنابراین تابع سود زنجیره تامین مقعر است. مقادیر بهینه تابع سود زنجیره تامین به صورت زیر است:

برای آنکه خرده فروش همکاری کند باید توسط دیگر اعضا تشویق شود. در این مقاله از یک روش برای کنترل تغییرات زمان تحویل استفاده می شود تا خرده فروش حاضر به همکاری شود. به همین دلیل تامین کننده از تسهیلات حمل و نقل معتبر استفاده می کند. اگرچه استفاده از تجهیزات جدید باعث افزایش هزینه برای تامین کننده می شود، اما این کار باعث کاهش عدم قطعیت در زمان تحویل شده و روشی برای تشویق خرده فروش به همکاری می باشد.

حالت هماهنگ:

در حالت مشارکت باید سود بیشتری به اعضای زنجیره نسبت به حالت غیرمتمرکز تعلق گیرد در غیر این صورت اعضا مشارکت نخواهند کرد. در این مقاله از روش کنترل زمان تحویل برای ایجاد زنجیره تامین هماهنگ استفاده شده است. فرض شده است که کنترل زمان تحویل توسط تامین کننده انجام می شود. تامین کننده می تواند با پرداخت بیشتر، تغییرات زمان تحویل را کاهش دهد. تامین کننده این کار را به کمک تجهیزات حمل و نقل معتبر، بسته بندی های معتبر و تحویل به موقع انجام می دهد. عموما تغییرات زمان تحویل، هزینه هایی برای خرده فروش ایجاد می کند. با نگهداری موجودی اطمینان بیشتر و پرداخت بیشتر، خرده فروش سطح خدمات خود را حفظ کرده تا در مقابل تغییرات زمان تحویل کاهش نیابد. اگر تغییرات زمان تحویل کاهش یابد نیازی به نگهداری موجودی اطمینان بیشتر نیست. تغییرات زمان تحویل خیلی بیشتر از میانگین زمان تحویل طولانی، آسیب می زند. برای اطمینان از مشارکت تامین کننده، هزینه های او برای کاهش تغییرات زمان تحویل باید همیشه کمتر از سود او باشد. تابع سود خرده فروش در حالت هماهنگ به صورت زیر است:

R پارامتر هماهنگی و (1-R) درصد کاهش تغییرات زمان تحویل می باشند. همچنین R مقداری بین صفر و یک اختیار می کند. اگر R به صفر نزدیک تر باشد یعنی کنترل بیشتری روی زمان تحویل وجود دارد و بیشتر به نفع خرده فروش است. اگر R به مقدار 1 نزدیکتر باشد یعنی میزان کمی از تغییرات زمان تحویل کاهش یافته است. مقدار R برابر با صفر یعنی تامین کننده ضمانت می کند که سفارش خرده فروش را به موقع تحول دهد.

تابع سود تامین کننده به صورت زیر است:

آخرین جمله بیانگر هزینه کنترل زمان تحویل است. برای کنترل کامل تغییرات در هر دوره بازپرسازی (تحویل به موقع)، تامین کننده باید هزینه ای برابر با Cs پرداخت کند و این هزینه وابسته به میزان کاهش در تغییرات زمان تحویل است. فرض می شود که تامین کننده قادر است تا هر میزان که می خواهد، تغییرات زمان تحویل را کاهش دهد. همچنین هزینه کاهش زمان تحویل تابعی خطی و وابسته به مقدار کاهش است. در ادامه به بررسی شرایط تامین کننده و خرده فروش برای مشارکت پرداخته شده است.

شرایط خرده فروش برای مشارکت:

خرده فروش تنها در صورتی همکاری می کند که سود او از حالت غیرمتمرکز بیشتر شود. بنابراین شرایط خرده فروش به صورت زیر است:

به کمک شرط بالا می توان گفت خرده فروش فقط زمانی همکاری می کند که تغییرات زمان تحویل به صورت منطقی کاهش یابد. بیشینه مقدار قابل قبول R برای خرده فروش به صورت زیر است:

شرایط تامین کننده برای مشارکت:

هرچه تغییرات زمان تحویل بیشتر کاهش یابد هزینه بیشتری برای تامین کننده بوجود می آید. به همین دلیل تامین کننده هر مقداری برای کاهش را قبول نمی کند. تامین کننده تنها در صورتی حاضر به همکاری می شود که سود او نسبت به حالت غیرمتمرکز کاهش نیابد. شرایط همکاری تامین کننده به صورت زیر است:

مقدار کمینه R با توجه به شرایط تامین کننده به صورت زیر است:

بر اساس شرط بالا مقدار کمینه R به Cs بستگی دارد. اگر Cs کمتر از LB باشد یعنی تحویل به موقع صورت می گیرد و تغییرات زمان تحویل صفر است. انتخاب هر مقداری از R در فاصله معین شده می تواند باعث سودآوری اعضای زنجیره تامین شود. مقدار R به قدرت چانه زنی اعضای زنجیره تامین بستگی دارد. اگر R به مقدار بیشینه اش نزدیک شود سود بیشتری برای تامین کننده حاصل شده و اگر به مقدار کمینه اش نزدیک شود سود بیشتری برای خرده فروش حاصل می شود.

مثال عددی:

برای نشان دادن عملکرد مدل پیشنهادی مجموعه ای از آزمایش های انجام شده ارائه می شود. فرآیند تصمیم گیری برای اعضای زنجیره تامین در سه حالت غیرمتمرکز، متمرکز و هماهنگ انجام شده است. جدول1 داده های مربوط به سه حالت تصمیم گیری را نشان می دهد. بر اساس مدل پیشنهادی، سود زنجیره تامین از حالت متمرکز بیشتر است. اگر هزینه کنترل زمان تحویل کمتر از LB باشد، تامین کننده قبول می کند که زمان تحویل قطعی باشد. نتایج نشان می دهد که به کمک مدل پیشنهادی می توان برای مقادیر بالای Cs هم یک زنجیره تامین هماهنگ تشکیل داد (جدول 2 مشاهده شود).

جدول 2 نشان دهنده نتایج مدل به ازای هزینه های مختلف کنترل می باشد. با توجه به جدول 2 می توان مشاهده کرد که مقدار سودآوری در حالت متمرکز بیشتر از حالت غیرمتمرکز است. سود خرده فروش در حالت متمرکز کاهش یافته است. با تسهیم سود اضافی، در حالت هماهنگ سود هر دو عضو زنجیره افزایش می یابد. درصد بهبود سودآوری مدل در حالت هماهنگ نسبت به حالت های متمرکز (IC%) و غیرمتمرکز (ID%) در جدول 2 نشان داده شده است. با افزایش مقدار Cs، سودآوری طبق مدل پیشنهادی کاهش می یابد. اگر Cs از یک مقدار مشخص بیشتر شود، Rmin بیشتر از Rmax می شود و نمی توان حالت هماهنگ را ایجاد کرد.

آنالیز حساسیت:

برای نشان دادن عملکرد مدل پیشنهادی، مجموعه ای از تحلیل حساسیت با توجه به تغییرات زمان تحویل بررسی شده است. آزمون 2 برای انجام تحلیل حساسیت روی مقدار n انتخاب می شود. شکل 1 روند Rmax و Rmin را با توجه به افزایش انحراف استاندارد زمان تحویل نشان می دهد. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، فاصله بین Rmax و Rmin با افزایش تغییرات زمان تحویل، زیاد می شود. زمانی که تغییرات زمان تحویل خیلی کم است، هزینه تحمیل شده به تامین کننده بسیار پایین است و تامین کننده هزینه بیشتری برای کاهش تغییرات زمان تحویل نمی پردازد. بر اساس شکل 1، مدل پیشنهادی زمانی که زنجیره تامین با عدم قطعیت بالایی در زمان تحویل مواجه باشد، مدلی مناسب می باشد. 

شکل 2 درصد بهبود سودآوری زنجیره تامین در مدل پیشنهادی نسبت به حالت غیرمتمرکز (ID%) و حالت متمرکز (IC) را با افزایش n نشان می دهد. بر اساس شکل 2، سودآوری مدل از حالت های متمرکز و غیرمتمرکز بیشتر است. 

 

شکل 3 تغییرات LB نسبت به افزایش تغییرات LT  را نشان می دهد. با افزایش n مقدار LB نیز با شیب خطی مثبت افزایش می یابد. مقدار بیشتر LB نشان دهنده کاربرد بیشتر مدل پیشنهادی است. شکل 3 نشان می دهد که مدل پیشنهادی برای زمانی که عدم قطعیت زمان تحویل زیاد است مناسب می باشد. با افزایش تغییرات زمان تحویل، طبق شکل 3، مشاهده می شود که تامین کننده حاضر است هزینه بیشتری بپردازد. 

یکی از پارامترهای مهم این مدل عبارت است از هزینه کنترل زمان تحویل (Cs). برای انجام تجزیه و تحلیل حساسیت روی Cs، از مثال 3 استفاده شده است. شکل 4 نشان دهنده کاربرد مدل پیشنهادی برای مقادیر مختلف Cs می باشد. شکل 4 روند Rmax و Rmin با افزایش Cs از 100 تا 4000 را نشان می دهد. در شکل 4 با افزایش هزینه کنترل زمان تحویل، مقدار Rmin به Rmax نزدیک می شود. تا زمانی که Rmin کوچکتر از Rmax است از این مدل می توان استفاده کرد.  بر اساس شکل 4 در Cs=3366 مقدار Rmin از Rmax بیشتر می شود یعنی تامین کننده تا مقداری معین می تواند هزینه را افزایش دهد. 

در شکل 5 سود آوری در حالت هماهنگ با حالت های متمرکز و غیرمتمرکز مقایسه شده است. در شکل 5 با افزایش Cs، سودآوری کاهش می یابد. اگر مقدار Cs کمتر از 3366 و بیشتر از 1556 باشد آنگاه سودآوری مدل پیشنهادی از حالت های متمرکز و غیرمتمرکز بیشتر است. 

مدل در حالت عدم قطعیت در تقاضا:

در این حالت، مدل بر اساس زمان تحویل و عدم قطعیت در تقاضا بررسی می شود. فرض کنید که تقاضا و زمان تحویل از توزیع نرمال با واریانس و میانگین مشخص پیروی کنند. بنابراین تابع نقطه سفارش مجدد و تابع کمبود در هر دوره بازپرسازی به صورت زیر است:

تابع سود خرده فروش و مقادیر بهینه تابع، به صورت زیر است:

مقادیر بهینه سود در کل زنجیره تامین عبارتند از:

تابع سود خرده فروش در حالت هماهنگ به صورت زیر است:

تابع سود تامین کننده در حالت هماهنگ به صورت زیر است:

بیشینه مقدار R برای خرده فروش در حالت عدم قطعیت در تقاضا و زمان تحویل به صورت زیر است:

حداقل مقدار R برای تامین کننده به صورت زیر است:

که در آن مقدار R- از رابطه زیر بدست می آید:

برای نشان دادن عملکرد مدل پیشنهاد شده از داده هایی استفاده شده است که در جدول 1 نشان داده شده اند: در مثال های 1 و 2 و 3، مقادیر انحراف استاندارد تقاضا به ترتیب عبارتند از: 3000 و 5000 و 2000. در جدول 3 نتایج حاصل از اجرای مدل با مقادیر مختلف Cs نشان داده شده است. با توجه به جدول 3، مدل زمانی کاربرد دارد که Cs به اندازه کافی کوچک باشد. 

از دیدگاه مدیریتی، مدل پیشنهادی دارای ویژگی های زیر است:

1- اگر تامین کننده بتواند از سرویس معتبر حمل و نقل استفاده کند، او می تواند از این توانایی برای ایجاد تعادل با خرده فروش در کل زنجیره تامین استفاده کند.

2- تامین کننده می تواند از این مدل در شرایط عدم قطعیت در زمان تحویل استفاده کند و هزینه های خود را کاهش دهد.

3- اگر یک تصمیم گیرنده در حالت زنجیره تامین متمرکز وجود داشته باشد در زمانی که هزینه کنترل زمان تحویل به اندازه کافی کم است می توان با استفاده از مدل پیشنهادی، سودآوری زنجیره را افزایش داد.

نتیجه گیری:

هماهنگی باعث می شود تا سودآوری و حجم فروش در کل زنجیره تامین افزایش پیدا کند. با پرداخت هزینه بیشتر از طرف تامین کننده می توان تغییرات زمان تحویل را کنترل کرد. تغییرات زیاد زمان تحویل باعث می شود تا خرده فروش هزینه بیشتری برای نگهداری موجودی اطمینان بپردازد. اگر خرده فروش حاضر به همکاری گردد تامین کننده با کنترل زمان تحویل می تواند هزینه موجودی خرده فروش را کاهش داده و یک استراتژی برد-برد حاصل شود. این مدل در شرایط بالا بودن عدم قطعیت در تقاضا و تغییرات زمان تحویل، کاربرد دارد.