基于双层规划模型的第四方物流合作伙伴选择研究

【摘要】随着经济全球化进程的加快，第四方物流逐渐成为当今信息社会物流行业的主流组织形式，选择第四方物流合作伙伴是确保第四方物流可持续发展的关键环节之一。在充分考虑第四方物流企业与客户满意度的情况下，设计了基于双层规划的模型和算法来选择第四方物流合作伙伴企业。算例仿真说明了模型和算法的有效性。

【关键词】第四方物流 双层规划 合作伙伴选择

第四方物流（Four Party logistics，简称4PL）是一种新的供应链组织形式。4PL通过整合最优秀的3PL供应商、技术供应商、管理咨询顾问以及其他增值服务商，为委托客户提供高效的决策方案。4PL合作伙伴的选择是4PL企业管理中极其重要的一环，合理有效的4PL合作伙伴选择能促使4PL企业在追求成本最小的同时，兼顾客户的满意水平。因此需要建立一套科学合理的4PL合作伙伴选择方法来选择合适的4PL合作伙伴来整合供应链资源，增进供应链效率。

研究物流合作伙伴选择的方法主要分为三类：第一类为定性分析法， 第二类为定量分析法， 第三类方法为定性和定量相结合法，本文建立了基于双层规划模型的4PL合作伙伴选择模型，其中上层反映了4PL企业的成本，下层反映了4PL合作伙伴服务质量对客户满意度的影响。最后采用分支定界法求解模型。

一、第四方物流合作伙伴选择模型

4PL企业作为整合最优秀的3PL供应商、技术供应商、管理咨询顾问以及其他增值服务商等合作伙伴的企业，由于4PL合作伙伴选择问题涉及到了两种具有不同目标函数的决策者：即4PL企业和4PL合作伙伴。因此，可以采用双层规划模型来解决这个问题。

为了便于建立模型，在这里假定：仅在给定的备选范围内考虑4PL合作伙伴；物流费用与客户的需求量成正比；客户的需求量为已知。

假设存在多个4PL合作伙伴供4PL企业选择。现在委托方客户A准备与4PL企业B签订合作合同。按照合同企业B要在一定时期定时为委托方客户A配送某种货物给多个接收方客户C。为了更加方便与快捷地为客户A配送货物，B企业根据配送地点的实际分布情况，通过制定高效的供应链解决方案为客户A选择合适的4PL合作伙伴企业专门负责特定的配送工作。

根据以上假设，建立以4PL企业为上层，4PL合作伙伴为下层的双层规划模型。其中上层规划（U）可以描述为4PL企业与候选合作伙伴合作产生的最小成本。而下层规划（L）则描述了在多个4PL合作伙伴企业存在的条件下，客户需求量在不同的4PL合作伙伴之间的分配模式，使得客户对于配送时间的满意度达到相对最大。模型如下：

这里是第j个4PL合作伙伴为第i个接收方客户提供服务的成本；是接收方客户的需求量；表示选择4PL合作伙伴的固定成本；B为总的预算费用。上层目标函数（1）中是总配送成本，是选择合作伙伴的固定成本；约束（2）表示总选择成本不超过给定的预算。

下层规划表示4PL企业选择最优的合作伙伴。各个接收方客户需求量在个4PL合作伙伴间的分配，以使其总费用最小，并保证客户的时间满意度达到最大，从而提高4PL企业的信誉度和竞争力。因此下层规划模型为：

其中f（tij是第i个接收方客户接受第j个4PL合作伙伴服务的等待时间。Li是货物配送地点客户对单位货物感到非常满意所能接受的最长等待时间，Ui是接收方客户对单位货物感到非常不满意的最短等待时间，其中Li≤Ui。f（tij）为接收方客户对第i个4PL企业的单位货物响应时间的满意度水平函数。

下层目标函数（3）是使总的配送时间满意度达到最大。约束条件（4）表示至少选择一个4PL合作伙伴。约束条件（5）表示4PL合作伙伴j能配送的货物量不超过它本身的供给能力，其中表示第j个4PL合作伙伴的最大供应能力。

分析模型，上层函数每给出一个客户需求量，下层配送部门就会根据给定的客户需求量制定一个最佳的配送方案，力求使客户的满意水平达到最大，反之，下层会把自己的配送能力反馈给上层，上层根据下层的反馈来调整配送方案。通过这种相互影响，最终能够使双方达到相对最优的状态。由于该模型含有有限的0-1变量，可以采用分支定界法来求解。

二、算例

用一个简单的例子来说明双层规划模型在4PL合作伙伴选择决策中的应用。其中数值都是假定的。，合作伙伴运输速度为80km∕h，假设系统中有三个接收方客户（C1，C2，C3），三个候选伙伴企业（D1，D2，D2），D1，D2，D2的选择成本分别为200元，100元和800元。预算要求不超过3千元。这3家接收方企业和3个候选伙伴企业的距离和委托方企业的需求量如表1所示：

三、结论

本文建立了基于双层规划模型的第四方物流合作伙伴选择模型，首次同时考虑第四方物流企业的物流配送成本和客户对时间的满意度的第四方物流企业合作伙伴选择模型，让第四方物流企业在追求成本最小的同时，兼顾到客户的满意水平。因此，本文所建立的双层规划模型对于第四方物流企业合作伙伴选择有很好的参考意义。

参考文献：

[1]马士华，林勇.供应链管理[M].高等教育出版社，2006，（2）.

[2]郭梅.第三方物流分包商选择双层规划模型[J].系统工程，2008，（03）.

[3]陈虎.基于QFD和双层规划的物流服务供应商选择研究[J].计算机工程与应用，2011.

[4]马云峰，杨超等.基于时间满意的最大覆盖选择问题[J].中国管理科学，2006，（2）.