供应链绩效评价是供应链管理的重要内容,对于衡量供应链目标的实现程度及提供经营决策支持都具有十分重要的意义。
供应链企业绩效评价指标应该能够恰当地反映供应链整体运营状况以及上下节点企业之间的运营关系。评价供应链运行绩效的指标,要综合考虑节点企业的运营绩效及其对其上层节点企业和整个供应链的影响。
供应链绩效评价的内涵
随着全球制造(global manufacturing)发展,供应链管理(supply chain management,SCM)在制造业中普遍应用,成为一种新的管理模式。市场竞争不再是单个企业之间的竞争,而是供应链之间的竞争。因此,供应链管理绩效评价,对供应链运作和管理尤为重要。
供应链管理的绩效评价与单个企业绩效评价的有着很大的不同:评价供应链运行绩效的指标,不仅要评价该节点企业的运营绩效;而且还要考虑该节点企业的运营绩效对其上层节点企业或整个供应链的影响等。所以对供应链绩效的界定要求更多的强调企业和合作伙伴之间的沟通协作。
从价值角度给出供应链绩效的定义为:供应链各成员通过信息协调和共享,在供应链基础设施、人力资源和技术开发等内外资源的支持下,通过物流管理、生产操作、市场营销、顾客服务、信息开发等活动增加和创造的价值总和。
供应链绩效评价体系
(一)基于供应链运作参考模型的评价体系
供应链运作参考模型(Supply Chain Operation Reference model简称SCOR)是目前影响最大应用面最广的参考模型,它能测评和改善企业内、外部业务流程,使战略性的进行企业管理(Strategic Enterprise Management简称SEM)成为可能。
Bullinger等人用SCOR框架对供应链进行了“自底向上”的绩效评价。何忠伟等人选择SCOR模型的绩效衡量指标作为基准分析的基础,对供应链流程进行绩效评价。中国电子商务协会供应链管理委员会(简称CSCC)于2003年lO月颁发的《中国企业供应链管理绩效水平评价参考模型(SCPR1.O)构成方案》,包括5个一级指标,15个2级指标和45个3级指标,也与SCOR相似。
(二)基于供应链平衡记分卡的评价体系
Robert S·Kaplan等人提出了“平衡记分卡”(Balanced Scorecard简称BSC)评价体系。BSC不仅是一种评价体系而且是一种管理思想的体现,其最大的特点是集评价、管理、沟通于一体,即通过将短期目标和长期目标、财务指标和非财务指标、滞后型指标和超前型指标、内部绩效和外部绩效结合起来,使管理者的注意力从短期的目标实现转移到兼顾战略目标实现。
该体系分别从财务角度、顾客角度、内部过程角度、学习和创新角度建立评价体系。其中,财务角度指标显示企业的战略及其实施和执行是否正在为供应链的改善做出贡献;顾客角度指标显示顾客的需求和满意程度;内部过程角度指标显示企业的内部效率;学习和创新角度显示企业未来成功的基础。
唐国锋、王丰等(2006)利用平衡记分卡法,从供应链业务流程、财务、客户、学习及发展四个方面建立绩效评价指标体系。龙子泉、高伟(2004)在对平衡记分法与基准法分析的基础上,提出了供应链绩效评价的基准平衡记分法,克服了传统的单一财务评价的模式,把财务评价与非财务评价置于新的评估体系之下。
(三)sink and Tuttle(SaT)体系
建立在“供应商——投入——加工——产出——顾客——成果”模型基础上的sink and Tuttle(SaT)体系共包含七项评价指标,即效率(投入)、有效性(成果)、生产率(产出/投入)、盈利能力、质量(加工)、创新和工作环境质量。该体系的突出特点是将企业绩效的评价与战略计划过程紧密结合在一起。
另外,常良峰(2003)认为,供应链管理的绩效评价问题实质上是对供应链整体运行状况、供应链成员以及供应链上企业间合作关系的度量,一般涉及各企业内部的绩效度量、供应链上各企业间外部合作的绩效度量以及供应链整体绩效度量三个方面。Liu等从评价因素层、评价因素指标和具体评价指标3个层次构建了一个供应链综合绩效评价指标体系,对综合评价供应链绩效有一定参考价值。史丽萍等建立了供应链企业外部绩效评价指标体系,为正确度量供应链企业外部绩效提供了依据。
供应链绩效评价应遵循的原则
随着供应链管理理论的不断发展和供应链实践的不断深入,为了科学、客观地反映供应链的运营情况,应该考虑建立与之相适应的供应链绩效评价方法,并确定相应的绩效评价指标体系。反映供应链绩效的评价指标有其自身的特点,其内容比现行的企业评价指标更为广泛,它不仅仅代替会计数据,同时还提出一些方法来测定供应链的上游企业是否有能力及时满足下游企业或市场的需求。在实际操作上,为了建立能有效评价供应链绩效的指标体系,应遵循如下原则:
◇ 应突出重点,要对关键绩效指标进行重点分析。
◇ 应采用能反映供应链业务流程的绩效指标体系。
◇ 评价指标要能反映整个供应链的运营情况,而不是仅仅反映单个节点企业的运营情况。
◇ 应尽可能采用实时分析与评价的方法,要把绩效度量范围扩大到能反映供应链实时运营的信息上去,因为这要比仅做事后分析要有价值得多。
◇ 在衡量供应链绩效时,要采用能反映供应商、制造商及用户之间关系的绩效评价指标,把评价的对象扩大到供应链上的相关企业。
供应链绩效评价研究存在的主要问题
供应链管理是个新近出现的理念,供应链绩效评价也受到越来越多的重视。先前的研究者对供应链绩效评价理论进行了非常有益的探索,但是还有诸多问题尚待解决,概括起来主要有以下几点:
很多研究的注意力放在供应链绩效的单维度评价上(如财务评价),很少有考虑把供应链绩效作为一个跨企业的、复杂的、多维的、综合性系统来评价;
缺乏供应链整体绩效与各成员绩效关系的研究。供应链的整体绩效受到供应商、制造商、分销商、零售商等各子系统的影响和制约,各节点企业的收益与供应链的整体效益是非线性关系,因此各节点企业的利益如何协调将直接影响供应链的正常运行。但从现有的文献资料中还没有发现有谁对此作过深入的研究。而建立供应链绩效评价的层次结构模型,既要进行供应链整体绩效和各子系统绩效的评价,还要进行供应链绩效的综合评价,这是以后研究中要注意解决的问题。
一些研究主要集中于单个企业的绩效评价或买卖关系的绩效评价上,特别是供应商的选择与评价、顾客满意度的评价受到广泛的重视。这种评价思想,本质上还是从核心企业角度,而不是从供应链整体的角度来进行评价。
供应链绩效评价方法和绩效评价系统有待进一步开发。目前,对供应链绩效评价所使用的方法和手段比较少,有些还很不完善,如层次分析法有其局限性,主要表现在:它在很大程度上依赖于人们的经验,主观因素的影响很大。它至多只能排除思维过程中的严重非一致性,却无法排除决策者个人可能存在的严重片面性。比较、判断过程较为粗糙,不能用于精度要求较高的决策问题。
此外,现有的供应链绩效评价系统和工具很少能将供应链各节点企业异构数据库内的数据及时、准确的析取到评价系统的数据库中,无法实现实时的动态的绩效评价。如何开发出适合供应链绩效评价的新方法、新手段也是迫切需要解决的问题。
供应链绩效评价指标的选用
Lummus等从供应、过程管理、交货运送和需求管理4个方面列举了供应链绩效的主要考核指标。这些指标包括供应的可靠性、提前期、过程的可靠性、所需时间以及计划完成、完好订单完成率、补给提前期、运输天数、SC总库存成本、总周转时间。Beamon从定性和定量两个方面分析了供应链绩效评价指标。定性绩效评价指标包括顾客满意度、柔性、信息流与物流整合度、有效风险管理和供应商绩效。定量绩效评价指标又分为两类:一类是基于成本的指标,另一类是基于顾客响应的指标。Gunasekaran等开发了一个供应链评价战略、战术和运作层次绩效的框架,给出了关键绩效指标的一览表,强调供应链绩效指标要涉及供应商、递送绩效、顾客服务和库存与物流成本。
供应链咨询机构PRTM在SCOR(Supply Chain Operations Reference)模型中提出了度量SC绩效的11项指标,它们是:交货情况、订货满足情况(包括满足率和满足订货的提前期)、完好的订货满足情况、SC响应时间、生产柔性、物流管理总成本、附加价值生产率、担保成本、现金流周转时间、供应周转的库存天数和资产周转率。
供应链绩效评价指标的特点
根据供应链管理运行机制的基本特征和目标,供应链绩效评价指标应该能够恰当地反映供应链整体运营状况以及上下节点企业之间的运营关系,而不是孤独地评价某一供应商的运营情况。
例如,对于供应链上的某一供应商来说,该供应商所提供的某种原材料价格很低,如果孤立地对这一供应商进行评价,就会认为该供应商的运行绩效较好。若其下游节点企业仅仅考虑原材料价格这一指标,而不考虑原材料的加工性能,就会选择该供应商所提供的原材料,而该供应商提供的这种价格较低的原材料,其加工性能不能满足该节点企业生产工艺要求,势必增加生产成本,从而使这种低价格原材料所节约的成本被增加的生产成本所抵消。所以,评价供应链运行绩效的指标,不仅要评价该节点企业(或供应商)的运营绩效,而且还要考虑该节点企业(或供应商)的运营绩效对其上层节点企业或整个供应链的影响。
现行的企业绩效评价指标主要是基于部门职能的绩效评价指标,才适用于对供应链运营绩效的评价。供应链绩效评价指标是基于业务流程的绩效评价指标。
供应链绩效评价指标的作用
为了能评价供应链的实施给企业群体带来的效益,方法之一就是对供应链的运行状况进行必要的度量,并根据度量结果对供应链的运行绩效进行评价。因此,供应链绩效评价主要有以下4个方面的作用。
(1)用于对整个供应链的运行效果做出评价。主要考虑供应链与供应链间的竞争,为供应链在市场中的存在(生存)、组建、运行和撤消的决策提供必要的客观依据。目的是通过绩效评价而获得对整个供应链的运行状况的了解,找出供应链运作方面的不足,及时采取措施予以纠正。
(2)用于对供应链上各个成员企业做出评价。主要考虑供应链对其成员企业的激励,吸引企业加盟,剔除不良企业。
(3)用于对供应链内企业与企业之间的合作关系做出评价。主要考察供应链的上游企业(如供应商)对下游企业(如制造商)提供的产品和服务的质量,从用户满意度的角度评价上、下游企业之间的合作伙伴关系的好坏。
(4)除对供应链企业运作绩效的评价外,这些指标还可起到对企业的激励的作用,包括核心企业对非核心企业的激励,也包括供应商、制造商和销售商之间的相互激励。
用STM进行单原子操纵主要包括三个部分,即单原子的移动,提取和放置。使用STM进行单原子操纵的较为普遍的方法是在STM针尖和样品表面之间施加一适当幅值和宽度的电压脉冲,一般为数伏电压和数十毫秒宽度。由于针尖和样品表面之间的距离非常接近,仅为0.3-1.0nm。因此在电压脉冲的作用下,将会在针尖和样品之间产主一个强度在 109~1010V/m数量级的强大电场。这样,表面上的吸附原子将会在强电场的蒸发下被移动或提取,并在表面上留下原子空穴,实现单原子的移动和提取操纵。同样,吸附在STM针尖上的原子也有可能在强电场的蒸发下而沉积到样品的表面上,实现单原子的放置操纵。近代以来,由于人们的观察视野已经延伸到了纳米领域,而光束在成像时总会受到有限大小的有效光阑的限制,所以此时光的衍射作用就不容忽略了。对于显微镜来说,其发光物一般距物像很近,这时应考虑菲涅尔衍射,物点成像后在像面上应成为一菲涅尔圆斑,不过通常情况下,我们可以用夫琅禾费圆斑进行近似替代。那么光学显微镜的分辨率最佳只能达到阿贝极限:0.2μm。即便如德国科学家施特芬·黑尔等科学家制作出的借助脉冲激光突破阿贝极限的光学显微镜,分辨率也仅停留在20nm,依然难以满足人们进军微观领域的需要。而且此显微镜价格高昂,在80万欧元左右。事实上,当年白春礼教授仅仅借助从国外带来的几个重要零件并加以组装就得到了STM。一台普通的STM价格都在10万RMB以下。因此我们需要寻找更经济且性能更好的显微镜来替代光学显微镜。
在这种情况下,扫描探针、光导镊子、高解析度电镜就应运而生。其中,运用探针进行进场操作的扫描探针显微技术无疑引起了人们最为广泛的关注。
扫描探针显微术SPM
扫描探针显微技术主要是利用顶端约1-10Å的探针来3D解析固体表面纳米尺度上的局部性质。扫描探针显微镜SPMs就是一系列的基于扫描探针显微术而发展起来的显微镜,它包括STM、AFM、LFM、MFM等等。其中STM和AFM的发明使得各种扫描探针显微技术有了长足的发展,下面我们先来看一下迄今为止衍生出来的主要的扫描探针分析仪:
电子结构:扫描隧道电流镜STS
STS用来在低温情况下测定电子结构;
光学性质:近场扫描光学显微镜NSOM
NSOM打破了衍射限制,允许光进入亚微米波长范围(50-100nm),用于弹性和非弹性的光学扫描测定,也可以用于光刻技术;
温度:热扫描显微镜STHM
STHM用温度传感器绘制出电子/光电子纳米器件的温度场,测定纳米结构的热物理性质;
介电常数:扫描电容显微镜SCM
SCM主要应用在半导体上。由于半导体电容依赖于载流子的浓度,因此研究者可以用SCM绘制出掺杂剂在半导体中的分布图。它优越之处在于纳米尺度上的立体分辨能力;
磁性:磁力共振显微镜MFM
MFM可以给磁域成像作为磁存储介质的综合性表征,MFM测定核与电子的自旋共振并具有亚微米级的解析力,这可能使它成为化学分析的基础;
电荷传递和亥姆霍兹层:扫描电化学SECM
生物分子折叠/识别:纳米机械显微镜
以前只能停留在总体的平均测定,现在可以更深入的测定生物系统的分子现象。
扫描隧道显微镜STM
不过,以上各种仪器只是对STM和AFM的补充和发展。其中STM作为“主角”,意义尤为重大,被国际科学界公认为20世纪80年代世界十大科技成就之一。甚至有人将STM的发明的当年作为纳米科技元年。那么我们不妨具体看一下STM和AFM。
扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope)STM,也称作扫描穿隧式显微镜、隧道扫描显微镜。第一台STM诞生于瑞士的苏黎世研究所。STM可以让科学家观察和定位单个原子,它具有AFM更高的分辨率。STM平行方向的分辨率为0.04nm,垂直方向的分辨率达到0.01nm。此外STM在低温(4K)可以利用探针尖端精确操纵原子。因此STM不仅仅是探测工具,更是加工工具。
如图所示,STM主要构成有:顶部直径约为50-100nm的极细金属针尖(通常是金属钨),用于三维扫描的三个相互垂直的压电陶瓷(Px、Py、Pz),以及用于扫描和电流反馈的控制器。
STM的基本原理是量子的隧道效应。它利用金属针尖在样品的表面上进行扫描,并根据量子隧道效应来获得样品表面的图像。通常STM的针尖与样品的距离非常接近(大约为0.5-1.0nm),所以它们之间的电子云互相重叠。当在它们之间施加一偏值电压V(通常为2mV-2V)时,电子就可以因量子隧道效应实现针尖与样品之间的转移,从而在针尖与样品表面之间形成隧道电流。
其中,K是常数,在真空条件下约等于1,φ为针尖与样品的平均功函数,s为针尖和样品表面之间的距离,一般为0.3-1.0nm。
由于隧道电流I与针尖和样品表面之间的距离s成指数关系,所以,电流I对s的变化非常敏感。一般来说,如果s减小0.1nm,隧道电流I就会减小10倍。
既然STM是靠隧道电流I和距离s进行工作的,那么自然,STM有两种工作模式:恒电流工作模式和恒高度工作模式。恒电流模式就是在STM图像扫描时始终保持隧道电流恒定,它可以利用反馈回路控制针尖和样品之间距离的不断变化来实现。当压电陶瓷Px、Py控制针尖在样品表面上扫描时,从反馈回路中取出针尖在样品表面扫描过程中他们之间距离变化的信息(该信息用来反映样品表面的起伏),就可以得到样品表面的原子图像。由于恒电流模式时,STM的针尖是随着样品表面形貌的起伏而上下移动,针尖不会因为表面形貌起伏太大而碰撞到样品的表面,所以恒电流模式可以用于观察表面形貌起伏较大的样品。恒电流模式也是一种最常用的扫描模式。
恒高度模式则是始终控制针尖的高度不变,并取出扫描过程中针尖和样品之间电流变化的信息(该信息也反映样品表面的起伏),来绘制样品表面的原子图像。由于在恒高度模式的扫描过程中,针尖的高度恒定不变,当表面形貌起伏较大时,针尖就很容易碰撞到样品。所以恒高度模式只能用于观察表面形貌起伏不大的样品。
扫描隧道显微镜具有以下显著的特点:一是STM可以直接观测到材料表面的单个原子和原子在表面上的三维结构图像;二是STM在观测材料表面原子结构的同时得到材料表面的扫描隧道谱STS,从而可以研究材料表面的化学结构和电子状态。
此外,上面我们提到过STM不仅仅是探测工具,更是加工工具。也就是说,STM的针尖不仅可以成像,还可以用于操纵表面上的原子或分子。
用STM进行单原子操纵主要包括三个部分,即单原子的移动,提取和放置。使用STM进行单原子操纵的较为普遍的方法是在STM针尖和样品表面之间施加一适当幅值和宽度的电压脉冲,一般为数伏电压和数十毫秒宽度。由于针尖和样品表面之间的距离非常接近,仅为0.3-1.0nm。因此在电压脉冲的作用下,将会在针尖和样品之间产主一个强度在 109~1010V/m数量级的强大电场。这样,表面上的吸附原子将会在强电场的蒸发下被移动或提取,并在表面上留下原子空穴,实现单原子的移动和提取操纵。同样,吸附在STM针尖上的原子也有可能在强电场的蒸发下而沉积到样品的表面上,实现单原子的放置操纵。
STM的优越性还体现在STM实验还可以在多种环境中进行:大气、惰性气体、超高真空或液体。工作温度可以从绝对零度附近到上千摄氏度。这些都是以前任何一种显微技术都不能同时做到的。
不过在每一种显微电镜中,基础物理学都限制了其测定的范围。STM基于电子隧道,它的成像就受到隧道物理学或入射低能电子影响的弛豫过程限制。而且,STM所观察的样品一定要有一定程度的导电性,否则效果会很差。
原子力显微镜AFM
相比之下,AFM具有更广泛的功能范围,可以响应探针与基质之间更多的力,如磁力、库伦力、色散力、摩擦力和核斥力等,也不会受到材料到点性质的影响。
在AFM中,使用对微弱力非常敏感的弹性悬臂上的针尖对样品表面作光栅式扫描。当针尖和样品表面的距离非常接近时,针尖尖端的原子与样品表面的原子之间存在极微弱的作用力,微悬臂就会发生微小的弹性形变。针尖与样品之间的力F与微悬臂的形变之间遵循胡克定律:F=-k*x。其中,k为微悬臂的力常数。所以,只要测出微悬臂形变量的大小,就可以获得针尖与样品之间作用力的大小。针尖与样品之间的作用力与距离有强烈的依赖关系,所以在扫描过程中利用反馈回路保持针尖与样品之间的作用力恒定,即保持为悬臂的形变量不变,针尖就会随样品表面的起伏上下移动,记录针尖上下运动的轨迹即可得到样品表面形貌的信息。这种工作模式被称为“恒力”模式,是使用最广泛的扫描方式。
AFM的图像也可以使用“恒高”模式来获得,也就是在X,Y扫描过程中,不使用反馈回路,保持针尖与样品之间的距离恒定,通过测量微悬臂Z方向的形变量来成像。这种方式不使用反馈回路,可以采用更高的扫描速度,通常在观察原子、分子像时用得比较多,而对于表面起伏比较大的样品不适用。
微观形貌检测技术
当然,任何一种发明都不是凭空产生的,都是在前人工作的基础上的改进。SPMs也不例外。在STM之前,就有几种微观形貌检测技术了,只不过它们的性能没有这么优越。
光学显微镜
投射电子显微镜TEM
TEM和光学显微镜的原理极为相似,只是用波长极短的电子束代替了可见光现,用静电或磁透镜代替光学玻璃透镜,最后在荧光屏上成像。TEM的放大倍数极高,点分辨率可达0.3nm,线分辨率可达0.144nm,已达原子级分辨率。用TEM观察物体内部显微结构时,可看到原子排列的晶格图像,并已观察到某些重金属原子的投影图像。只是用TEM检测时,试件需在真空室内。
TEM是通过电子束投过试件而放大成像的,电子束在材料中的衰减系数极大,故试件必须加工的很薄,因此限制了TEM的使用范围。
表面轮廓仪
表面轮廓仪是用探针对试件表面形貌进行接触测量,这与SPM的工作原理极为相似,只是后者使用了更尖锐的探针和灵敏的探针位移检测方法。
扫描电子显微镜SEM
SEM利用高能量、细聚焦的电子束在试件表面扫描,激发二次放电,利用二次放电信息对试件表面的组织或形貌进行检测、分析和成像的一种电子光学仪器。SEM的放大倍率在10—150000之间且连续可调,试件在真空室内还可按需要进行升降、平移、旋转或倾斜。
SEM在普通热钨丝电子枪条件下,分辨率为5-6nm,如果用场发射电子枪,分辨率可达2-3nm,不过分辨率还没有达到原子级别。
场发射形貌描绘仪
场发射原理在1956年由R.young提出,但直到1971年R.young和J.Ward才提出了应用场发射原理的形貌描绘仪。它在基本原理和操作上,是最接近STM的仪器。探针尖装在顶块上,可由X向和Y向压电陶瓷驱动,做X向和Y向扫描运动。试件装在下面的Z向压电陶瓷元件上,由反馈电路控制,保持针尖和试件间的距离。R.young使用的针尖曲率半径为几十纳米,针尖和试件间的距离为100nm。在试件上加正高压后,针尖与试件间产生场发射电流。探针在试件表面扫描,可根据场发射电流的大小,检测出试件表面的形貌。R.young用形貌描绘仪继续进行研究,发现当探针尖与试件间距离很近时,较小的外加偏压V即可产生隧道电流,并且隧道电流I对距离s极为敏感。他们观察到的I和V为线性关系,后人估计针尖与试件间的距离为1.2nm。可惜他们的研究到此为止,未在检测试件形貌时利用隧道电流效应,因而与STM的发明失之交臂。假如他能及时想到缩小针尖与试件表面间的距离,那么STM公布发表时的发明人名字就是R.Young了。可惜他没有意识到这一点,更没有去缩短那一点的该死的微小距离。
附:TEM与SEM的比较
比较项目 显微镜类型 TEM SEM
镜身长度 长,要能让电子加速 短,只需要保证与样品间的距离
分辨率 高,能达到原子级别 低,停留在纳米级别
投影图像 平面图形,无立体感 有极强的立体感
图像背景 背景亮,试样处暗 背景暗,试样处亮
工作原理 与光学显微镜类似 利用光电效应产生的电子获得立体图像
收集器位置 在镜身底部 在镜身上部
适用范围 5-500nm的薄片 可以比较厚
能否区分晶体 能,可看到晶格图像 不包含结构信息,无法区分单晶多晶非晶
能否收集到样品内部信息 可收集到样品内部信息 只能收集到样品表层信息
能否动态观察 不能,样品固定 样品位置可以调节,可进行动态观察
能否连续观察 开始工作后倍率相对固定 开始工作后可进行从低倍到高倍的连续观察
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