基于系統動力學的不同需求模式下供應鏈突發事件擴散機理研究

徐磊 朱科 彭金栓

中圖分類號：F252? ?文獻標識碼：A

內容摘要：供應鏈突發事件的破壞性極大，為考察突發事件在不同供應鏈需求模式下的擴散影響程度，建立了由供應商、制造商和銷售商組成的三級供應鏈系統動力學模型，通過數值仿真對比不同需求模式下突發事件的擴散過程與擴散程度等特征，明確供應鏈突發事件擴散的演化趨勢。研究表明：當突發事件持續時間較短時，固定需求供應鏈的擴散時間更長，而隨機需求供應鏈的擴散強度更大;當突發事件持續時間越長時，固定需求供應鏈受擴散影響更強烈。決策者在采取預防措施時，應根據供應鏈應急條件的充分程度以及對擴散強度與擴散時間的優先控制偏好，而選取不同的需求模式以減少供應鏈損失。

關鍵詞：供應鏈? ?突發事件? ?擴散機理? ?系統動力學

引言與文獻概述

突發事件的影響往往會沿著供應鏈條擴散給其他成員進而影響整個網絡，輕則擾亂供應鏈的協調，重則使整個供應鏈斷裂，甚至威脅到供應鏈上各成員的生存與發展。如能明確突發事件的擴散機理，則可制定有效的預防措施，避免造成更大損失。

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

Ulko（1997）分析了復雜供應鏈在供應鏈突發事件時的庫存和生產管理策略，研究如何在兩個不確定的供應商間確定訂貨量以及其對零售商庫存策略的影響。Abboud（2001）建立生產存儲系統模型，以機器故障的突發事件作為主要研究對象，分析供應商的成本函數，為供應鏈應急協調提供有效策略。Li（2007）以是否信息共享為研究對象，分析突發事件對供應鏈上各節點企業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鏈突發事件影響具有的重要意義。Sawik（2014）分析供應鏈存在單源供應和多源供應兩種情況時，對比分析了中斷出現時的供應鏈成本與服務水平變化情況，為供應鏈如何決策提供有效依據。

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

問題描述與模型假設

問題描述。供應鏈各節點企業之間通過復雜的網鏈相連接，突發事件的影響將通過網鏈擴散給供應鏈中的其他節點企業，破壞供應鏈系統中的各個子系統的正常運作。本文選取供應鏈各節點企業中普遍存在的庫存和訂單積壓兩個環節，作為分析供應鏈突發事件擴散模型的子系統。庫存和訂單積壓兩個子系統由于其敏感性較高能有效反映供應鏈突發事件的變化情況，通過供應鏈庫存子系統和訂單積壓子系統的變化情況揭示供應鏈突發事件擴散的規律及特征。市場需求根據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，銷售量根據穩定的市場需求長期處于均衡狀態;另一種為隨機需求，市場需求量呈現出隨機變動的趨勢，銷售商每一期發貨數量都有所不同，銷售商的銷售數量具有不確定性。本文通過對市場的不同需求模式下供應鏈突發事件擴散影響行為的模擬仿真，研究突發事件的擴散強度和擴散時間等關鍵因素，為供應鏈突發事件應急決策提供依據。

模型假設。為了更好地再現供應鏈系統內部結構之間的相互關系以及運作流程的相關行為模式，本文提出的模型基本假設條件如下：一是供應鏈為簡單三級供應鏈，包括供應商、制造商和銷售商，且供應鏈中上一級庫存量的確定依賴于對下一級訂單的預測;二是假設突發事件發生在供應鏈上游的供應商處，由于某種突發狀態導致供應商生產中斷，中斷時間分別設定為持續10周、15周、20周;三是供應鏈每一級節點為保證服務質量，設有一定的安全庫存。

仿真分析

本文模擬供應商生產遭受突發事件，導致無法向制造商供貨時，在供應商恢復時間分別為短期、中期和長期三種情景下，突發事件的影響向供應鏈下游擴散的情況。為比較不同需求模式的供應鏈受突發事件的影響程度，進行兩組仿真實驗：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。模擬供應商受突發事件影響無法供貨的時間分別持續10周、15周和20周時，兩種需求模式下突發事件對供應鏈各級節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事件擴散情況

在其它參數不變的條件下，市場以固定需求下達訂單，模擬斷貨時間分別為0周、10周、15周和20周時供應鏈受突發事件影響的擴散情況。如圖2-圖5所示。從圖2和圖3看，受突發事件影響，供應中斷時間持續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，持續時間增長，下游訂單積壓變動幅度變大，但持續時間較短。中斷20周時，上游訂單積壓變動幅度更大，持續時間更長，下游訂單積壓變動幅度急速增大，持續時間也更長。庫存和訂單積壓變動情況說明，供應中斷時間較短時，上游受突發事件影響較大，下游受擴散影響較小;當中斷時間越長時，擴散到下游的影響更大。

（二）隨機需求模式下突發事件擴散情況

在其它參數不變的條件下，市場以隨機需求下達訂單，模擬斷貨時間分別為0周、10周、15周和20周時突發事件影響的擴散情況。如圖6-圖9所示。從圖6和圖7看，供應中斷10周時，上游庫存出現明顯波動，持續時間較長，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事件影響持續時間越長，對下游訂單影響越大，擴散對下游的影響時間遠遠大于供應中斷的時間。說明不論哪種供應鏈模式，突發事件產生的破壞時間越長對供應鏈形成的擴散效應都越劇烈。雖然兩種需求模式都會受突發事件擴散效應的影響，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、高信度的供應鏈恢復性的方案提供依據。

（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，在突發事件導致的供應中斷時間較短時，從訂單積壓變動情況看，影響在由供應商向制造商傳遞的一級擴散過程中，固定需求的供應鏈擴散強度大于隨機需求，二者的擴散時間相當;突發事件的影響在從制造商繼續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，在突發事件影響由供應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。總體來看，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，但擴散時間呈現出隨機需求大于固定需求的狀態;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。說明當突發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，因此供應鏈可針對不同的影響結果選擇對應的預防措施。

中期對比。隨著突發事件影響的持續時間延長，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。總體來看，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，當突發事件影響時間增長時，固定需求模式的供應鏈受突發事件影響更強烈。

長期對比。當突發事件影響的持續時間更長時，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鏈擴散時間長于隨機需求，兩者的擴散強度相當;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;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。總體來看，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鏈受突發事件影響更大。

結論

固定需求與隨機需求的供應鏈，遭受突發事件影響的時間從短期到長期的過程中，其影響由供應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。短期內固定需求模式下的供應鏈受影響的時間更長，而隨機需求模式下的供應鏈受到的影響強度更大;隨著上游供應中斷時間的不斷延長，固定需求的供應鏈遭受突發事件影響的擴散強度和擴散時間都大于隨機需求，說明固定需求供應鏈更易受突發事件擴散效應的影響。所以，在采取預防措施時，供應鏈可根據自身應急條件選擇受擴散效應影響更小的需求模式進行發貨以減少損失。如果上游企業應急條件優越能及時控制導致供應中斷的突發事件，則應考慮供應鏈是偏重控制擴散強度還是擴散時間，如果重點在于減緩擴散強度則應采用固定需求模式，如果重點在于縮短擴散時間就應采用隨機需求模式。如果應急條件不夠充分導致突發事件影響時間較長時，為抑制其在供應鏈上的擴散效應可以選擇隨機需求模式。

參考文獻：

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