應急供應鏈系統建模方法研究

張塽 陶梅

應急供應鏈的概念與基本特征

應急供應鏈是多類型主體參與的快速響應變化的動態供需網絡，作為一種復雜系統，其背景下的狀態變化趨勢與動向預判及對策響應研究就顯得日益重要，本文針對應急供應鏈這一復雜系統主要介紹了離散狀態下的簡要建模方法，嘗試就應急供應鏈系統建模工作提出初步的方法建議。

應急供應鏈的概念

應急供應鏈是指當大規模突發事件（各類較為嚴重的自然災害、安全事件、公共衛生事件等）發生時，對受影響的地區緊急提供資金、物資、救援、調度指揮、專業介入等保障的一種多維度、多層面的協同活動，其運營結構亦屬于系統的功能網鏈結構，其是由政府主導，若干供應方、需求方組建的，以時間效率為核心目標、能夠快速響應環境變化的動態供應鏈。

應急供應鏈的基本特征

1.主體多樣性。傳統供應鏈雖然結構復雜，但其構成主體主要仍為各種類型的企業組織，而應急供應鏈中各構成主體包括政府、企事業單位、社會團體甚至個人，相互之間構成復雜的供需關系以及管理關系，主體的性質多樣性也決定了其相互之間關系以及運營管理方式的多樣性。

2. 敏捷性。由于突發事件具有很強的不確定性，應急供應鏈在事件處置與善后工作中必須擁有足夠的敏捷性，應急反應體系的構建與運作必須快速且高效，才能滿足突發事件處置的基本要求。

3. 動態性。突發事件在處置過程中仍然會不斷發生變化并產生新的運作問題，這要求應急供應鏈面對事件變化時擁有足夠的反應能力，對其變化趨勢能夠進行相對準確的預判，并設置相應的資源與運作措施。

4. 協調性。在應急供應鏈運作管理中，因為經常存在缺乏反應時間與資源準備的情況，所以各環節的協調性要求將更高，比如要求各類性質、功能、規模、能力均有不同的運作環節能夠準確銜接，高度協調，以完成供應鏈運作目標。

5. 適應性。應急供應鏈是為應對突發事件存在的，要求其體系擁有較強的由平時轉戰時的能力，以保證在突發事件發生時及時采取相應的應對處置措施。

復雜系統的理論基礎與建模

復雜系統的基本內涵

客觀世界中存在很多復雜系統，而復雜系統一般是指具有中等數量規模、能夠基于局部信息作出行動或判斷的智能性、自適應性主體的系統。應急供應鏈的特性與內涵恰恰屬于復雜系統。復雜系統的特點一般指：

1. 其復雜性處于混沌邊緣，其既不是簡單系統，也不是單純的隨機系統，而是介于隨機和有序系統之間的狀態。

2. 其復雜性蘊含在系統之中，內部多層次的子系統相互協調、相互影響、相互制約。

3. 其復雜性在形式上是多種多樣的，主要表現為：結構上的復雜性、組織上的復雜性以及功能上的復雜性；算法上的復雜性、確定性與不確定性上的復雜性以及集成復雜性；理化復雜性、生物復雜性以及經濟社會復雜性等。

4. 復雜系統在其進化過程中與其所處的環境相互作用，表現出復雜的動態行為特點和結果上的整體特性，難以測度。

復雜系統的基本研究方法

復雜系統的基本研究方法取決于其研究對象與特點，其明顯區別于簡單系統的研究方法，其主要包括以下幾種研究方法：

1. 隱喻方法。在復雜系統的研究中，隱喻和類比的作用同樣重要，其意義和作用甚至更為突出。

2. 模型方法。該方法綜合還原和整體的兩種特性，一般在隱喻類比的基礎上構建起復雜系統的模型。

3. 數值方法。對系統模型進行計算求解，進而逐漸把握系統的構成與運作規律。使用該方法可以發現在復雜系統中的新現象與新規律，例如“蝴蝶效應”。

4. 計算方法。首先探求該問題是否可以進行計算，再進一步研究計算與分析應如何進行，并對其算法進行描述，從而找到解決方案或路徑，

5. 虛擬方法。在計算機技術的基礎上，對復雜系統的數學模型進行模擬試驗，以達成對復雜系統的研究。

6. 集成方法。綜合運用以上方法，采用人機結合的方式，綜合運用不同層次、不同領域的知識與信息，對復雜系統進行整體研究。

復雜系統的建模

1. 復雜系統建模的基本特性。（1）普遍性。一個模型的建立與運用可以適用于多個類似的復雜系統的研究。（2）相對精度。該模型的精度應該具有限度和合理邊界。過于粗糙的模型對研究無用，過于精確的模型則會導致模型的過度復雜，甚至最終導致其無法求解。（3）通過性。該模型可以形成“黑箱”，即可以利用輸入/輸出的試驗數據對結構和參數進行解讀。（4）異構性。同一個系統，其模型可以具有不同的結構或形式。（5）可信度。該模型應進行相應的校核、驗證和功能確認。

2. 復雜系統建模的基本步驟。（1）觀察分析實際運作中的復雜系統。（2）提出需要解讀的核心問題。（3）給出假設。（4）描述復雜系統。（5）構建模型。（6）對模型實施求解。（7）對模型進行校核、驗證和功能確認。（8）模型修正。（9）模型的確認。

離散事件系統建模方法

離散事件系統的基本內涵

離散系統中的狀態一般在離散的時間點與空間點上發生變化，其發生及發生的點位均具有不確定性，如果系統狀態是離散變量，其引發的狀態變化事件是隨機事件，那么該模型單純采用數學方程的形式很難加以描述，而應引入流程圖的方式加以解讀。應急供應鏈由于其自身的特點，其狀態較為符合離散事件系統，亦可以采用相關的研究方法。

1. 實體

在該系統中可以進行單獨辨別刻畫的構成要素，系統中的實體相互之間存在一定的關系，這些實體之間的聯系與作用產生較為特殊的狀態與行為。其又可以劃分為臨時性實體與永久性實體兩大類。

2. 屬性

一般是指系統的一部分特征，可以使用一定的參數或變量表示，是對實體特征的描述。

3. 活動

實體在一定的時間段內的持續進行的特定過程。

4. 狀態

對于實體活動的特征進行相關的分類，不同的類別可以稱之為狀態變量。除此以外，離散時間系統還有諸如事件、進程、隊列、仿真鐘、統計計數器等概念內涵。

離散事件系統的建模方法

使用實體流程圖的具體建模思路：

1. 確定構成系統的實體，解讀并描述其屬性（隊列作為一種特殊實體）。

2. 分析各類實體的活動及其狀態，研究描述其相互之間的作用與影響。

3. 分析何種事件導致活動的開始及結束，即解讀活動開始或結束的標志，以確定引起實體狀態變化的事件。

4. 分析各種事件發生時導致實體狀態變化的規律。

5. 在一定的流程下分析與隊列實體有關的特殊運作。

6. 通過一系列分析，以實體活動變化為主線，使用規范的圖示符號描繪出研究對象系統的實體流程圖。

7. 提出模型參數的取值、參變量的計算方法及屬性描述變量的取值方法，屬性描述變量可以是固定值，也可以是給出其分布函數的隨機變量。

8. 給出隊列的派對規則。

在以上實體流程圖的繪制過程中，如果實體的活動模式在幾種有限的狀態中周而復始地變化進而呈現出一定的生命周期模式，則可以使用活動周期圖法進行描述。除了離散事件系統建模方法以外，由于應急供應鏈的運作中存在較為常見的信息不完全性或不對稱性特征，還可以使用基于灰色系統理論的建模方法，作為介于“白盒”和“黑盒”之間的灰色系統，其主要通過對于已獲取的部分信息的開發，進一步獲取有價值的信息，以實現對于類似于應急供應鏈這樣的復雜系統的運作行為的正確認識與有效調控。在此不再贅述。

[本文系基金項目：本文為佛山市2020年度社科規劃項目“佛山市應急供應鏈管理體系建設研究”（項目編號：2020-GJ032）；廣州工商學院2020年度院級科研課題項目“廣東省供應鏈聯盟應急管理能力提升路徑研究”（項目編號：KA202023）的研究成果。]

（廣州工商學院）