基于系統(tǒng)動力學(xué)的不同需求模式下供應(yīng)鏈突發(fā)事件擴散機理研究

徐磊 朱科 彭金栓

中圖分類號：F252? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

內(nèi)容摘要：供應(yīng)鏈突發(fā)事件的破壞性極大，為考察突發(fā)事件在不同供應(yīng)鏈需求模式下的擴散影響程度，建立了由供應(yīng)商、制造商和銷售商組成的三級供應(yīng)鏈系統(tǒng)動力學(xué)模型，通過數(shù)值仿真對比不同需求模式下突發(fā)事件的擴散過程與擴散程度等特征，明確供應(yīng)鏈突發(fā)事件擴散的演化趨勢。研究表明：當(dāng)突發(fā)事件持續(xù)時間較短時，固定需求供應(yīng)鏈的擴散時間更長，而隨機需求供應(yīng)鏈的擴散強度更大;當(dāng)突發(fā)事件持續(xù)時間越長時，固定需求供應(yīng)鏈?zhǔn)軘U散影響更強烈。決策者在采取預(yù)防措施時，應(yīng)根據(jù)供應(yīng)鏈應(yīng)急條件的充分程度以及對擴散強度與擴散時間的優(yōu)先控制偏好，而選取不同的需求模式以減少供應(yīng)鏈損失。

關(guān)鍵詞：供應(yīng)鏈? ?突發(fā)事件? ?擴散機理? ?系統(tǒng)動力學(xué)

引言與文獻(xiàn)概述

突發(fā)事件的影響往往會沿著供應(yīng)鏈條擴散給其他成員進(jìn)而影響整個網(wǎng)絡(luò)，輕則擾亂供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)，重則使整個供應(yīng)鏈斷裂，甚至威脅到供應(yīng)鏈上各成員的生存與發(fā)展。如能明確突發(fā)事件的擴散機理，則可制定有效的預(yù)防措施，避免造成更大損失。

目前國內(nèi)對于供應(yīng)鏈突發(fā)事件的研究主要集中在應(yīng)急協(xié)調(diào)策略方面。于輝（2005、2006、2007）研究供應(yīng)鏈契約形式，分別研究了不同的契約模型下供應(yīng)鏈對突發(fā)事件的協(xié)調(diào)應(yīng)對策略。盛方正（2008）研究在二級供應(yīng)鏈中，供應(yīng)商遇到突發(fā)事件時， 如何運用風(fēng)險規(guī)避使用罰金合同協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈的問題。Zhang（2012）研究了由一個生產(chǎn)商和兩個競爭零售商組成的供應(yīng)鏈，在需求發(fā)生擾動時如何運用收益共享契約實現(xiàn)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)。Cao（2012）構(gòu)建了由一個生產(chǎn)商和n個零售商組成的供應(yīng)鏈，運用收益共享契約機制對生產(chǎn)成本和需求同時擾動時的供應(yīng)鏈進(jìn)行協(xié)調(diào)。國外學(xué)者對供應(yīng)鏈突發(fā)事件的研究大多以庫存管理、生產(chǎn)管理及供應(yīng)商的選擇為重點。

Ulko（1997）分析了復(fù)雜供應(yīng)鏈在供應(yīng)鏈突發(fā)事件時的庫存和生產(chǎn)管理策略，研究如何在兩個不確定的供應(yīng)商間確定訂貨量以及其對零售商庫存策略的影響。Abboud（2001）建立生產(chǎn)存儲系統(tǒng)模型，以機器故障的突發(fā)事件作為主要研究對象，分析供應(yīng)商的成本函數(shù)，為供應(yīng)鏈應(yīng)急協(xié)調(diào)提供有效策略。Li（2007）以是否信息共享為研究對象，分析突發(fā)事件對供應(yīng)鏈上各節(jié)點企業(yè)沖擊造成的時間損失和成本損失，證明了信息共享對于緩解供應(yīng)鏈突發(fā)事件影響具有的重要意義。Sawik（2014）分析供應(yīng)鏈存在單源供應(yīng)和多源供應(yīng)兩種情況時，對比分析了中斷出現(xiàn)時的供應(yīng)鏈成本與服務(wù)水平變化情況，為供應(yīng)鏈如何決策提供有效依據(jù)。

供應(yīng)鏈管理中有關(guān)擴散的研究主要集中于供應(yīng)鏈風(fēng)險擴散方面，突發(fā)事件擴散的研究較少。杜守梅（2008）將突發(fā)事件的擴散研究引入供應(yīng)鏈領(lǐng)域，指出網(wǎng)狀供應(yīng)鏈擴散遵循最短路徑原則，擴散時間與對企業(yè)各節(jié)點的最短影響時間有關(guān)，而鏈狀供應(yīng)鏈中的突發(fā)事件擴散則會導(dǎo)致原材料供給持續(xù)減少和需求持續(xù)增加、供應(yīng)價格突然持續(xù)上升的情況。Acuna-Agost（2011）運用SAPI統(tǒng)計分析方法研究供應(yīng)鏈風(fēng)險傳導(dǎo)的復(fù)雜性。Wierczek（2014）認(rèn)為生產(chǎn)中斷將給供應(yīng)鏈造成如“滾雪球”般的影響，但是中斷風(fēng)險傳導(dǎo)的強度可以被集成維度所減弱。

問題描述與模型假設(shè)

問題描述。供應(yīng)鏈各節(jié)點企業(yè)之間通過復(fù)雜的網(wǎng)鏈相連接，突發(fā)事件的影響將通過網(wǎng)鏈擴散給供應(yīng)鏈中的其他節(jié)點企業(yè)，破壞供應(yīng)鏈系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)的正常運作。本文選取供應(yīng)鏈各節(jié)點企業(yè)中普遍存在的庫存和訂單積壓兩個環(huán)節(jié)，作為分析供應(yīng)鏈突發(fā)事件擴散模型的子系統(tǒng)。庫存和訂單積壓兩個子系統(tǒng)由于其敏感性較高能有效反映供應(yīng)鏈突發(fā)事件的變化情況，通過供應(yīng)鏈庫存子系統(tǒng)和訂單積壓子系統(tǒng)的變化情況揭示供應(yīng)鏈突發(fā)事件擴散的規(guī)律及特征。市場需求根據(jù)不同商品的特點分為兩種模式：一種為固定需求，市場需求變動甚微，需求量可視為常量，銷售商每一期以固定批量出貨，銷售量根據(jù)穩(wěn)定的市場需求長期處于均衡狀態(tài);另一種為隨機需求，市場需求量呈現(xiàn)出隨機變動的趨勢，銷售商每一期發(fā)貨數(shù)量都有所不同，銷售商的銷售數(shù)量具有不確定性。本文通過對市場的不同需求模式下供應(yīng)鏈突發(fā)事件擴散影響行為的模擬仿真，研究突發(fā)事件的擴散強度和擴散時間等關(guān)鍵因素，為供應(yīng)鏈突發(fā)事件應(yīng)急決策提供依據(jù)。

模型假設(shè)。為了更好地再現(xiàn)供應(yīng)鏈系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的相互關(guān)系以及運作流程的相關(guān)行為模式，本文提出的模型基本假設(shè)條件如下：一是供應(yīng)鏈為簡單三級供應(yīng)鏈，包括供應(yīng)商、制造商和銷售商，且供應(yīng)鏈中上一級庫存量的確定依賴于對下一級訂單的預(yù)測;二是假設(shè)突發(fā)事件發(fā)生在供應(yīng)鏈上游的供應(yīng)商處，由于某種突發(fā)狀態(tài)導(dǎo)致供應(yīng)商生產(chǎn)中斷，中斷時間分別設(shè)定為持續(xù)10周、15周、20周;三是供應(yīng)鏈每一級節(jié)點為保證服務(wù)質(zhì)量，設(shè)有一定的安全庫存。

仿真分析

本文模擬供應(yīng)商生產(chǎn)遭受突發(fā)事件，導(dǎo)致無法向制造商供貨時，在供應(yīng)商恢復(fù)時間分別為短期、中期和長期三種情景下，突發(fā)事件的影響向供應(yīng)鏈下游擴散的情況。為比較不同需求模式的供應(yīng)鏈?zhǔn)芡话l(fā)事件的影響程度，進(jìn)行兩組仿真實驗：第一組模擬銷售市場以每次50件商品的固定需求量向銷售商訂貨的固定需求模式;第二組模擬銷售市場根據(jù)實際需求情況變動以每次不同的訂貨量向銷售商訂貨的隨機需求模式。模擬供應(yīng)商受突發(fā)事件影響無法供貨的時間分別持續(xù)10周、15周和20周時，兩種需求模式下突發(fā)事件對供應(yīng)鏈各級節(jié)點的庫存和訂單積壓影響情況。模型中各主要變量的初始值如表3所示。

（一）固定需求模式下突發(fā)事件擴散情況

在其它參數(shù)不變的條件下，市場以固定需求下達(dá)訂單，模擬斷貨時間分別為0周、10周、15周和20周時供應(yīng)鏈?zhǔn)芡话l(fā)事件影響的擴散情況。如圖2-圖5所示。從圖2和圖3看，受突發(fā)事件影響，供應(yīng)中斷時間持續(xù)10周時，上游庫存有小幅波動，下游庫存波動幅度不大。中斷15周時，上游庫存波動幅度變大，波動時間增長，下游庫存波動幅度明顯增大，受影響時間長于供應(yīng)中斷時間。中斷20周的情況與15周相比，上游庫存雖有更大變動但不及下游庫存變化顯著，下游庫存波動持續(xù)時間和變波動幅度與15周相比要劇烈得多。從圖4和圖5看，中斷持續(xù)10周時，上游訂單積壓有明顯的波動，下游訂單積壓變動幅度不大。中斷15周時，上游訂單積壓變動幅度增大，持續(xù)時間增長，下游訂單積壓變動幅度變大，但持續(xù)時間較短。中斷20周時，上游訂單積壓變動幅度更大，持續(xù)時間更長，下游訂單積壓變動幅度急速增大，持續(xù)時間也更長。庫存和訂單積壓變動情況說明，供應(yīng)中斷時間較短時，上游受突發(fā)事件影響較大，下游受擴散影響較小;當(dāng)中斷時間越長時，擴散到下游的影響更大。

（二）隨機需求模式下突發(fā)事件擴散情況

在其它參數(shù)不變的條件下，市場以隨機需求下達(dá)訂單，模擬斷貨時間分別為0周、10周、15周和20周時突發(fā)事件影響的擴散情況。如圖6-圖9所示。從圖6和圖7看，供應(yīng)中斷10周時，上游庫存出現(xiàn)明顯波動，持續(xù)時間較長，下游庫存波動幅度不大。中斷15周時，上游庫存波動持續(xù)時間增長，而下游庫存波動幅度增大。中斷20周時，下游庫存的波動幅度和波動持續(xù)時間急劇擴大。從圖8和圖9看，兩種模式的訂單積壓變動情況都反映出突發(fā)事件影響持續(xù)時間越長，對下游訂單影響越大，擴散對下游的影響時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于供應(yīng)中斷的時間。說明不論哪種供應(yīng)鏈模式，突發(fā)事件產(chǎn)生的破壞時間越長對供應(yīng)鏈形成的擴散效應(yīng)都越劇烈。雖然兩種需求模式都會受突發(fā)事件擴散效應(yīng)的影響，但不同的需求模式下庫存與訂單積壓所受影響的擴散強度和擴散時間各有不同。對比分析兩種需求模式受到擴散影響的差異性，為尋求高效、高信度的供應(yīng)鏈恢復(fù)性的方案提供依據(jù)。

（三）兩種需求模式對比分析

短期對比。對比隨機需求與固定需求兩種模式，在突發(fā)事件導(dǎo)致的供應(yīng)中斷時間較短時，從訂單積壓變動情況看，影響在由供應(yīng)商向制造商傳遞的一級擴散過程中，固定需求的供應(yīng)鏈擴散強度大于隨機需求，二者的擴散時間相當(dāng);突發(fā)事件的影響在從制造商繼續(xù)向下游銷售商遷移的二級擴散過程中，隨機需求的擴散強度逐漸增強，而固定需求的擴散強度減弱，隨機需求的擴散時間相對于固定需求有一個減弱的過程。從庫存變動情況看，在突發(fā)事件影響由供應(yīng)鏈上游的一級擴散向下游的二級擴散過程中，隨機需求的擴散強度始終大于固定需求，而擴散時間方面隨機需求卻有一個弱化的過程?？傮w來看，在一級擴散過程中，隨機需求與固定需求的擴散強度不確定，但擴散時間呈現(xiàn)出隨機需求大于固定需求的狀態(tài);在二級擴散過程中，隨機需求的擴散強度大于固定需求，而固定需求的擴散時間大于隨機需求。說明當(dāng)突發(fā)事件影響時間較短時，隨機需求的擴散時間會逐漸縮短，固定需求的擴散強度會逐漸弱化，因此供應(yīng)鏈可針對不同的影響結(jié)果選擇對應(yīng)的預(yù)防措施。

中期對比。隨著突發(fā)事件影響的持續(xù)時間延長，從訂單積壓變動情況看，一級擴散過程中，固定需求的供應(yīng)鏈擴散強度大于隨機需求，隨機需求的擴散時間大于固定需求;到了二級擴散過程，固定需求擴散強度依舊保持強勢，但在擴散時間方面，隨機需求的擴散時間相對于固定需求有明顯縮短。從庫存變動情況看，從供應(yīng)鏈上游到下游，無論擴散強度還是擴散時間庫存變動情況均與訂單積壓相同?？傮w來看，在一級擴散過程中，擴散強度方面是固定需求大于隨機需求，擴散時間方面是隨機需求大于固定需求;在二級擴散過程中，固定需求的擴散強度始終大于隨機需求，而隨機需求的擴散時間則有一個收斂過程。說明突發(fā)事件影響由上游向下游擴散的過程中固定需求的擴散程度增強了，當(dāng)突發(fā)事件影響時間增長時，固定需求模式的供應(yīng)鏈?zhǔn)芡话l(fā)事件影響更強烈。

長期對比。當(dāng)突發(fā)事件影響的持續(xù)時間更長時，從訂單積壓變動情況看，一級擴散過程中，固定需求模式的供應(yīng)鏈擴散時間長于隨機需求，兩者的擴散強度相當(dāng);到了二級擴散過程，不論是擴散強度還是擴散時間，固定需求都大于隨機需求。從庫存變動情況看，一級擴散過程中，隨機需求下的擴散時間長于固定需求，兩者的擴散強度相當(dāng);到了二級擴散過程，固定需求的擴散時間長于隨機需求，擴散強度不變?？傮w來看，在一級擴散過程中，兩種需求模式的擴散強度差異不大，擴散時間方面，訂單積壓與庫存在兩種模式中各不相同;在二級擴散過程中，固定需求的擴散強度與擴散時間都明顯強于隨機需求。說明在由上游向下游的擴散過程中，固定需求模式的供應(yīng)鏈?zhǔn)芡话l(fā)事件影響更大。

結(jié)論

固定需求與隨機需求的供應(yīng)鏈，遭受突發(fā)事件影響的時間從短期到長期的過程中，其影響由供應(yīng)商向制造商的一級擴散再到下游銷售商的二級擴散過程都存在明顯差異。短期內(nèi)固定需求模式下的供應(yīng)鏈?zhǔn)苡绊懙臅r間更長，而隨機需求模式下的供應(yīng)鏈?zhǔn)艿降挠绊憦姸雀?隨著上游供應(yīng)中斷時間的不斷延長，固定需求的供應(yīng)鏈遭受突發(fā)事件影響的擴散強度和擴散時間都大于隨機需求，說明固定需求供應(yīng)鏈更易受突發(fā)事件擴散效應(yīng)的影響。所以，在采取預(yù)防措施時，供應(yīng)鏈可根據(jù)自身應(yīng)急條件選擇受擴散效應(yīng)影響更小的需求模式進(jìn)行發(fā)貨以減少損失。如果上游企業(yè)應(yīng)急條件優(yōu)越能及時控制導(dǎo)致供應(yīng)中斷的突發(fā)事件，則應(yīng)考慮供應(yīng)鏈?zhǔn)瞧乜刂茢U散強度還是擴散時間，如果重點在于減緩擴散強度則應(yīng)采用固定需求模式，如果重點在于縮短擴散時間就應(yīng)采用隨機需求模式。如果應(yīng)急條件不夠充分導(dǎo)致突發(fā)事件影響時間較長時，為抑制其在供應(yīng)鏈上的擴散效應(yīng)可以選擇隨機需求模式。

參考文獻(xiàn)：

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