物资采购统签统付流程一体化决策算法.pdf

云南师范大学学报(自然科学版),2 0 2 3,4 3(5):4 9-5 3 h t t p s:/q k g j.y n n u.e d u.c nJ o u r n a l o fY u n n a nN o r m a lU n i v e r s i t y(N a t u r a lS c i e n c e sE d i t i o n)D O I:1 0.7 6 9 9/j.y n n u.n s-2 0 2 3-0 6 7物资采购统签统付流程一体化决策算法*袁诗雪*,吴凯,杨瑞波,林景锋,赵冰鑫(南方电网供应链集团有限公司,广东 广州5 1 0 0 0 0)摘要:提出一种物资采购统签统付流程一体化决策算法;首先利用联盟链技术构建物资采购数据共享结构,并引入基于积分的共享激励机制,确保后续决策过程中采购数据的调用;然后将一体化决策问题转化为多目标规划问题,并建立以最低采购成本为目标的一体化决策模型;最后将变邻域搜索方法引入到遗传算法中生成混合遗传算法,基于此求出模型的最优解,得到合理的统签统付流程一体化决策方案.应用分析结果表明:应用所提算法得到的统签统付流程一体化决策可实现远低于采购预算的采购方案.关键词:物资采购;统签统付;一体化决策;变邻域搜索;混合遗传算法中图分类号:T P 3 0 1.6 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 7-9 7 9 3(2 0 2 3)0 5-0 0 4 9-0 5 企业集约化和规范化发展过程中,为了落实“大物流、大配送”管理战略1,开始形成以信息系统建设为支撑的物资采购统签统付模式2,综合各方面数据协同分析以生成合理的一体化采购决策,实现采购工作效率的提升并最大程度降低采购成本,但目前已有的一体化决策算法存在算法应用局限性大、算法复杂度高或一体化程度低等问题3-5,难以达到预期应用效果.本研究利用联盟链技术构建企业物资采购数据共享结构,通过共享激励机制推动各方主动共享数据,增加决策的数据可靠性和效率,降低算法应用局限性;将一体化决策问题转化为多目标规划问题,并将变邻域搜索方法引入到遗传算法中生成混合遗传算法,以获得更优的一体化决策和流程方案,并通过二次权衡和优化改进算法的计算复杂度.1 物资采购统签统付流程一体化决策算法设计1.1 物资采购数据共享设计了基于联盟链的数据共享模式,将每一个参与物资采购的供应商看作一个节点,组成一个联盟链.为了促使不同物资供应商将采购价格和服务内容完整共享,作为统签统付一体化决策分析的基础6,提出以共享积分为基础的共享数据激励机制,对联盟链内所有成员分别设置不同的初始积分和积分地址,对应的激励机制如图1所示.图1 基于共享积分的物资采购数据共享激励机制F i g.1 I n c e n t i v em e c h a n i s mo fm a t e r i a lp r o c u r e m e n td a t as h a r i n gb a s e do ns h a r i n gp o i n t s*收稿日期:2 0 2 3-0 8-1 5基金项目:南方电网供应链集团标准化建设资助项目(2 7 0 0 0 0 2 0 2 2 0 8 0 2 0 1 G Y 0 0 0 1).作者简介:袁诗雪(1 9 9 2-),女,湖北襄阳人,硕士,工程师、经济师,主要从事供应链管理方面研究.通信作者:袁诗雪.E-m a i l:y z w z 8 2q q.c o m.如图1所示,包含共享激励机制的联盟链进行物资采购数据共享时,先为每个参与节点提供一组固定的公钥私钥对,用来完成共享数据的加密解密处理;当某个节点提供共享数据时,需要先展示加密后的摘要信息并与自身积分地址一起发送给联盟链;联盟链利用智能合约,确定接收的众多物资采购共享数据的编号,并根据积分地址为发送节点增加积分奖励.节点想要查看某一编号的共享数据也需要依据联盟链中的智能合约,在提供联盟链所需积分后,将加密后的共享数据和数据公钥、私钥发送给节点,节点可以自行解密,得到所需的物资采购数据.1.2 跨链合作物资采购方案确定对于制造业产业集群来说,很多采购商提供的物资都具有可代替性,因此可以根据采购要求从不同供应链上选择合适的供应商,进行跨链合作采购7.这种情况下,单链的采购成本可以表示为 Ck=C1k+C2k+C3k+mo=1V+o kQ+k oD+o k+mo=1V-o kQ-k oD-o k;(1)其中,C表示单链采购成本,k表示物资采购链,o表示单类采购物资,m表示采购物资总类型,C1表示采购商的总采购成本,C2表示供应商的单位成本,C3表示机会成本,V+和V-表示跨链采购决策变量,Q+和Q-表示采购数量决策变量,D+和D-表示跨链采购单位费用.以单链采购成本计算公式为基础,确定大型集团物资跨链合作采购总成本C-=k=1m i nCk;(2)式中,表示物资采购供应链数量,C-表示采购总成本.在跨链合作物资采购模式下,对采购物资量较大的情况可以考虑与供应商协调采购量和采购周期,沟通设置仓储上限,超出上限的成本由供应商负责,形成有限超储契约,用来辅助跨链合作物资采购,以便在最短时间、最小成本条件下得到所需的物资.1.3 统签统付流程一体化决策模型构建实际物资采购统签统付流程一体化决策行为可以表示为约束条件8,从众多企业物资采购合同中同时筛选出符合要求的采购合同,统一完成合同签约和付款的过程,需要将该问题转化为多目标模糊指派问题9.在确定决策方案时,需要以提升企业经济效益为目的,并定义采购任务时限要求和采购成本预算要求等约束条件,最终得到统签统付流程一体化决策模型为m i nF l=Uu=1Pp=1elu pxu p;(3)其中,l表示一体化决策目标,F表示物资采购成本,u表示供应商,U表示供应商数量,p表示物资,P表示物资数量,x表示变量,e表示目标属性值.且Pp=1xu p=1;Uu=1Pp=1xu p=U;xu p=0,1;u=1,2,U;p=1,2,P.由于企业物资采购中预期达到的目标不同会造成统签统付流程一体化决策目标函数的取值出现差异,为了保证算法得出的决策方案更加科学,针对属性值越大目标越优的属性,定义模糊相对隶属度为rlu p=E(elu p)-E(elm i n)E(elm a x)-E(elm i n),(4)而属性值越小目标越优的属性的模糊相对隶属度为rlu p=E(elm a x)-E(elu p)E(elm a x)-E(elm i n);(5)式中,r表示模糊相对隶属度,E表示属性期望矩阵,E(elm a x)和E(elm i n)分别表示最大期望值和最小期望值.基于模糊相对隶属度计算结果,合成一个效益矩阵R,并考虑统签统付流程一体化决策分析过程中涉及的约束条件,建立约束矩阵S.R=r1 1r1 2r1Pr2 1r2 2r2PrU1rU2rU P,(6)S=1 11 21P2 12 22PU1U2U P;(7)05云南师范大学学报(自然科学版)第4 3卷 其中,表示约束条件.结合式(6)和(7),对最初的统签统付流程一体化决策模型进行优化,得到m i nF=Uu=1Pp=1ru pu pxu p.(8)对上述一体化决策模型进行求解,即可得到科学的企业物资采购统签统付流程一体化决策方案.1.4 一体化决策求解算法设计应用常规算法对一体化决策模型进行求解时可能陷入局部最优问题,本研究向遗传算法中引入变邻域搜索方法1 0增强算法的全局搜索能力,形成一个可以搜索得到最优解的一体化决策求解算法.实际求解过程中,将每个阶段需要采购的物资数量看作决策变量,并应用十进制整数编码的策略,在解空间中将决策变量映射为编码串,而每个编码串即可作为一条染色体,其具体结构如图2所示.图2 染色体结构图F i g.2 C h r o m o s o m es t r u c t u r ed i a g r a m多次进行随机数向下取整后,构建一个基因组,在判断基因组内所有数据都满足约束条件后,定义染色体的适应度=1+z;(9)式中,表示大于0的常数,z表示目标函数值.为了避免应用上述适应度函数进行计算时,某些拥有高适应度的染色体可能总是处于优势地点,最终引起种群早熟,在采购统签统付流程一体化决策求解过程中,采用格式变换方法对适应度设置取值范围限制条件,得出修正后的适应度值=-m i nm a x-m i n;(1 0)式中,m a x和m i n分别表示最大适应度值和最小适应度值.本文采用的遗传算法是通过旋转轮盘原理,依托于交叉选择策略和变异选择策略完成的.其中交叉选择可以采用双点交叉方式,在交叉处理后可以得到进化后的种群.再应用变异算子,向初始种群中添加新个体,其变异概率即为染色体的适应度.交叉和变异处理后,应用变邻域搜索方法深度搜索整个求解范围,找到多个局部最优解,再综合分析形成最终的一体化决策求解结果.具体搜索过程中,可以从给定的染色体中选择任意一组基因组进行破坏和重组,形成新的染色体,并对比新旧两个染色体的适应度值;倘若新染色体的适应度较高,可以直接进行染色体替换,反之则需要应用模拟退火算法,计算当前种群对新个体的接收概率 y()=m i n1,e x p(-y-y);(1 1)式中,表示原染色体,y表示新染色体,表示温度,表示种群对新染色体的接收概率,表示退火系数.按照上述操作流程,完成混合遗传算法的整体求解,得到最优统签统付流程一体化决策方案.2 应用分析将提出的一体化决策算法应用到某电网供应链集团企业中,并与文献3 和4 的方法进行对比,验证所提决策算法的有效性.2.1 一体化决策算法求解效率分析以目标企业某次采购任务为例,其为了进行演习任务,需要紧急采购A、B和C三种物资,分别需要6 5套、3 0套和5 5套,而本次采购过程中各个供应商提供的报价和送达时间如表1所示.15 第5期 袁诗雪,等:物资采购统签统付流程一体化决策算法表1 供应商提供的物资报价和物资的运输耗时T a b l e1 Q u o t a t i o na n dd e l i v e r yt i m eo fm a t e r i a l sp r o v i d e db ys u p p l i e r s供应商 物资报价/(万元/套)物资运输耗时/h 物资A物资B物资C物资A物资B物资C供应商11.35.51.71 81 24 9供应商21.65.33.81 91 41 9供应商32.75.93.51 61 82 1供应商41.76.82.82 52 34 1供应商52.35.52.62 01 35 0 考虑本次采购任务限时为4 8h,并且采购预算为5 0 0万元.以满足时间要求条件下选择最低报价的原则选择供货商,可以得出本次采购最终签订的供货商为1、2、4.为了验证本文方法的准确性及效率,应用所提算法,实现采购统签统付的一体化决策.本次求解过程中,设置种群规模和最大遗传代数均为5 0,分析在降低计算复杂度情况下的决策速度和准确性.结果如图3所示.图3 混合遗传算法求解示意图F i g.3 S c h e m a t i cd i a g r a mo f t h eh y b r i dg e n e t i c a l g o-r i t h ms o l u t i o n根据图3可知,与其他求解过程相比,在迭代次数为5次时,所提方法就得到了最优解,表明其计算复杂度较低,可以应对较大数据量,求解效率较高;将本文方法的求解结果代入公式(3)中,可以得到最小采购成本的一体化决策结果,即A、B、C三种物资的采购合同分别与供货商1、2、4签订,本文方法的求解结果与实际结果相同,可靠性得到保证.2.2 一体化决策算法应用结果对比本次应用分析,只考虑批发价和订货量,选择采购成本作为评估指标,三种方法的采购成本结果见图4.图4 不同算法产生决策的采购成本F i g.4 P r o c u r e m e n t c o s to fd i f f e r e n t a l g o r i t h m s根据图4可知,本文设计算法产生的决策实施后,物资采购总成本为3 9 7.5万元,明显低于采购预算,而文献3 和4 的算法得出决策的采购成本,分别为4 6 8.7万元、4 5 8.3万元,所提一体化决策算法应用后使得企业物资采购成本降低了1 5.1 9%、1 3.2 7%.25云南师范大学学报(自然科学版)第4 3卷 3 结语在企业不断发展过程中,其产生的物资采购合同越来越多,为了保证企业物资采购成本更低,文中提出新型决策算法,对企业物资采购统签统付流程进行一体化决策,实现物资合同的高质量集中管理,间接促进企业经济效益的提升.本文实验选择供货商的原则只是在满足时间要求下选择最低报价,在未来的研究中需要考虑将供货商的信誉度、质量保证和售后服务等作为约束条件,以确保采购决策更加全面、准确和符合实际需求.参考文献:1 唐璐瑶.企业纵向一体化决策选择探究 基于演化博弈模型J.财会通讯,2 0 2 1,(4):1 2 4-1 2 8.2 孙浩,张瑞.合同管理视角下物资采购服务供应链业务流程优化研究J.商业经济研究,2 0 2 2,(2 2):3 1-3 5.3 李胃胜,陈杰,陈志祥.多重随机环境下跨国采购和定价联合决策模型J.中国管理科学,2 0 2 2,3 0(6):4 5-5 5.4 石雪飞,王海燕.库存容量有限的产品选择及联合采购决策研究J.系统工程学报,2 0 2 1,3 6(2):2 6 4-2 7 8.5 孔云,资芸,郑磊,等.基于遗传智能的数字资源采购决策支 持 模 型 与 实 证 研 究 J.情 报 探 索,2 0 2 2,(1 0):1 1 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e c h n o l o g yw a su s e dt oc o n s t r u c tam a t e r i a lp r o c u r e m e n td a t as h a r i n gs t r u c t u r e,a n di n t r o d u c eap o i n tb a s e ds h a r i n gi n c e n t i v em e c h a n i s mt oe n-s u r e t h e i n v o c a t i o no f p r o c u r e m e n t d a t a i n t h e s u b s e q u e n t d e c i s i o n-m a k i n gp r o c e s s.T h e n,t h e i n t e g r a t-e dd e c i s i o n-m a k i n gp r o b l e mw a s t r a n s f o r m e d i n t oam u l t i-o b j e c t i v ep r o g r a mm i n gp r o b l e m,a n da n i n-t e g r a t e dd e c i s i o n-m a k i n gm o d e lw i t ht h eg o a l o fm i n i m i z i n gp r o c u r e m e n t c o s t sw a se s t a b l i s h e d.F i n a l-l y,t h ev a r i a b l en e i g h b o r h o o ds e a r c hm e t h o dw a s i n t r o d u c e di n t ot h eg e n e t i ca l g o r i t h mt og e n e r a t eah y b r i dg e n e t i ca l g o r i t h m.B a s e do n t h i s,t h eo p t i m a l s o l u t i o no f t h em o d e l a n da r e a s o n a b l e i n t e g r a t e dd e c i s i o n-m a k i n gp l a n f o r t h eu n i f i e ds i g n i n ga n dp a y m e n tp r o c e s sw e r eo b t a i n e d.T h ea p p l i c a t i o na n a l-y s i sr e s u l t s s h o w e d t h a t t h e i n t e g r a t e dd e c i s i o n-m a k i n go f t h eu n i f i e ds i g n i n ga n dp a y m e n t p r o c e s so b-t a i n e db ya p p l y i n g t h ep r o p o s e da l g o r i t h mc o u l da c h i e v e ap r o c u r e m e n t p l a n t h a tw a sm u c h l o w e r t h a nt h ep r o c u r e m e n tb u d g e t.K e y w o r d s:M a t e r i a lp r o c u r e m e n t;U n i f i e ds i g n i n ga n dp a y m e n t;I n t e g r a t e dd e c i s i o n-m a k i n g;V a r i a b l en e i g h b o r h o o ds e a r c h;H y b r i dg e n e t i ca l g o r i t h m35 第5期 袁诗雪,等:物资采购统签统付流程一体化决策算法