張道海 ,盛昭瀚 ,杜建國
(1.南京大學(xué) 工程管理學(xué)院,江蘇 南京 210093;2.江蘇大學(xué) 社會(huì)科學(xué)計(jì)算實(shí)驗(yàn)中心,江蘇 鎮(zhèn)江 212013)
近些年來,供應(yīng)鏈管理方式的采用產(chǎn)生了很多具有網(wǎng)絡(luò)關(guān)系的相互依賴的組織和企業(yè),這給他們帶來巨大利潤的同時(shí),也導(dǎo)致了供應(yīng)鏈嚴(yán)重脆弱性[1]。雖然突發(fā)事件發(fā)生概率小,但影響很大,往往給脆弱性的供應(yīng)鏈組織造成嚴(yán)重影響[2-3],因此突發(fā)事件下的供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)管理已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界和企業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)問題。
自從Clausen等[4](2001)提出突變管理(Disruption Management)概念以來,國內(nèi)外學(xué)者將突變管理的思想引入到供應(yīng)鏈中,從不同角度對供應(yīng)鏈需求突變下的風(fēng)險(xiǎn)管理進(jìn)行了研究。Xu等[5](2003)假設(shè)市場需求是零售價(jià)格的非線形函數(shù),研究了一個(gè)供應(yīng)商和一個(gè)零售商在集中決策和分散決策下如何有效處理需求不確定問題,以更好協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈。比較早對需求突變進(jìn)行研究的是Qi等[6](2004)在Omega上發(fā)表的一篇文章“Supply chain coordination with demand dis?ruptions”,考慮由一家制造商和一家零售商組成的供應(yīng)鏈,研究需求突變對供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)機(jī)制的影響,后來很多研究成果都基于這一研究進(jìn)行深化和擴(kuò)展。Xiao等[7](2005)將其推廣到有兩家零售商的情形,零售價(jià)格不變,兩零售商進(jìn)行產(chǎn)品促銷投資博弈。
于輝等[8](2005)研究了突發(fā)事件對于經(jīng)典的利用數(shù)量折扣協(xié)約協(xié)調(diào)的供應(yīng)鏈所造成的影響,給出了供應(yīng)鏈對突發(fā)事件的最優(yōu)應(yīng)對策略,建議了新的具有抗突事件的數(shù)量折扣協(xié)約。Xiao等[9](2007)進(jìn)一步研究了需求突變下一個(gè)制造商和兩個(gè)競爭零售商供應(yīng)鏈的數(shù)量折扣契約設(shè)計(jì)。滕春賢等[10](2009)建立了零售商處面臨隨機(jī)需求的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)均衡模型,設(shè)計(jì)了具有抗突發(fā)事件性的數(shù)量折扣契約,并指出由于突發(fā)事件的發(fā)生使得需求規(guī)模突然變化時(shí),供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中各成員的決策就不再是最優(yōu)的,在制造商和零售商交易之前,建立關(guān)于二次訂購數(shù)量折扣契約可以協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò),增強(qiáng)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的抗突發(fā)事件性。
除了使用數(shù)量折扣契約來應(yīng)對突發(fā)事件,還有使用收益共享契約。曹二保等[11](2010)分析一個(gè)供應(yīng)商和兩個(gè)Cournot競爭零售商組成的供應(yīng)鏈系統(tǒng)的協(xié)調(diào)問題,首先證明收益共享合約在穩(wěn)定條件下能實(shí)現(xiàn)該供應(yīng)鏈協(xié)調(diào);當(dāng)突發(fā)事件導(dǎo)致零售商面臨的需求規(guī)模和供應(yīng)商的生產(chǎn)成本同時(shí)與其預(yù)測值發(fā)生偏差時(shí),為使供應(yīng)鏈?zhǔn)找孀畲?,提出了調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃和零售價(jià)格的協(xié)調(diào)策略,進(jìn)一步證明了改進(jìn)的收益共享合約可協(xié)調(diào)需求和成本偏差的分權(quán)供應(yīng)鏈。龐慶華等[12](2010)在隨機(jī)市場需求下,收益共享契約可以實(shí)現(xiàn)由制造商、分銷商、零售商組成的三級供應(yīng)鏈系統(tǒng)的協(xié)調(diào),當(dāng)突發(fā)事件導(dǎo)致市場需求分布發(fā)生變化時(shí),原有的協(xié)調(diào)將被打破,改進(jìn)了收益共享契約,使其能協(xié)調(diào)應(yīng)對突發(fā)事件,即建改進(jìn)后的收益共享契約具有抗突發(fā)事件性,并討論了系統(tǒng)利潤在供應(yīng)鏈成員之間分配的情況。
這些研究成果豐富了供應(yīng)鏈突發(fā)事件風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急管理研究內(nèi)容,總體來說,在定量研究方面大多采用基于一定的契約機(jī)制來協(xié)調(diào)優(yōu)化供應(yīng)鏈,使其具有一定的彈性,達(dá)到整體的抗風(fēng)險(xiǎn)能力,但大多是基于一定簡化基礎(chǔ)上展開的理論研究,這些簡化可能使得研究成果與現(xiàn)實(shí)之間有較大距離,影響了方案的現(xiàn)實(shí)可操作性[13]。供應(yīng)鏈突發(fā)事件風(fēng)險(xiǎn)是典型的不確定型風(fēng)險(xiǎn),發(fā)生具有很大的偶然性。在第一時(shí)間內(nèi)如何進(jìn)行評估識別,并能夠正確應(yīng)急,在應(yīng)急后能實(shí)時(shí)評價(jià)并及時(shí)調(diào)整應(yīng)急策略尤為重要。采用計(jì)算機(jī)模擬便于采用多學(xué)科綜合方法,可以以更快的計(jì)算速度有效地再現(xiàn)典型的干擾情景,統(tǒng)計(jì)出大批的運(yùn)營績效指標(biāo),為風(fēng)險(xiǎn)管理和應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃提供必要的工具,而鮮有文獻(xiàn)采用多主體演化建模的計(jì)算實(shí)驗(yàn)方法來研究這些問題?;诖耍疚年P(guān)注于供應(yīng)鏈中突發(fā)事件造成的市場需求突變,嘗試采用計(jì)算實(shí)驗(yàn)方法,結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)管理的研究范式,進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估、識別、控制和評價(jià)研究。
本文以案例推理為基礎(chǔ),基于計(jì)算實(shí)驗(yàn)方法,對供應(yīng)鏈中需求環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測,提出基于案例推理的應(yīng)急管理總體框架、模型和算法,為供應(yīng)鏈企業(yè)應(yīng)對突發(fā)事件風(fēng)險(xiǎn)提供新的思路和方法?;诎咐评矸椒ǖ暮诵乃枷胧峭ㄟ^訪問案例庫中過去的同類案例的最優(yōu)解決方案而獲得當(dāng)前問題的最優(yōu)應(yīng)對策略。它充分利用案例中隱含的隱性知識和信息,即通過對關(guān)鍵指標(biāo)的監(jiān)測,從案例庫中查找相似案例,從而在第一時(shí)間對可能存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估和判斷,進(jìn)而得到最優(yōu)的應(yīng)急策略,并通過事后評價(jià)將案例庫不斷更新,使得應(yīng)急策略不斷優(yōu)化,為后續(xù)可能發(fā)生的相似突發(fā)事件風(fēng)險(xiǎn)提供更優(yōu)解決方案。
考慮具有n個(gè)時(shí)間步長的銷售期,供應(yīng)鏈主體可以每一期對當(dāng)期需求、現(xiàn)有庫存和銷售價(jià)格進(jìn)行監(jiān)測;然后對監(jiān)測的結(jié)果采用相似案例檢索算法從案例庫中找到最相似案例,根據(jù)歷史案例的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估,以識別是常規(guī)風(fēng)險(xiǎn)還是突發(fā)風(fēng)險(xiǎn);再次根據(jù)歷史案例應(yīng)急處理的評價(jià)結(jié)果,調(diào)整本次應(yīng)急策略,應(yīng)急策略包括接收風(fēng)險(xiǎn)策略、訂貨量調(diào)整策略、價(jià)格調(diào)整策略、供應(yīng)商選擇策略;最后對本次應(yīng)急處理的運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì),根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果對本次應(yīng)急處理效果進(jìn)行評價(jià),并將案例庫進(jìn)行更新??傮w研究框架如圖1所示。
我們對模型做了一些基本假設(shè)。
(1)由市場和零售商、制造商和供應(yīng)商組成的供應(yīng)鏈,各層主體默認(rèn)按訂單預(yù)測方式生產(chǎn);
(2)以耐用性產(chǎn)品為對象,假設(shè)正常的市場需求服從均勻分布;
圖1 需求突變下的供應(yīng)鏈應(yīng)急管理研究框架
(3)供應(yīng)鏈中提供一種產(chǎn)品,庫存策略采用(S,s)策略,每周期的剩余產(chǎn)品轉(zhuǎn)為下一周期庫存量;
(4)同類主體之間將基于產(chǎn)品的價(jià)格進(jìn)行競爭;
(5)主體以追求自身利潤和客戶服務(wù)水平(訂單滿足率)為目標(biāo),進(jìn)行應(yīng)急效果評價(jià);
(6)實(shí)驗(yàn)情景設(shè)置,考慮由4個(gè)相互競爭的零售商、1個(gè)處于主導(dǎo)地位的制造商和2個(gè)供應(yīng)商組成供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),假設(shè)由面向市場的零售商可選擇是否對市場進(jìn)行需求監(jiān)測管理,除了零售商2,其它零售商均對市場需求進(jìn)行監(jiān)測管理。實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)模型描述如圖2所示,分別用Y表示主體采用需求監(jiān)測管理,N表示主體未采用需求監(jiān)測管理,來觀察相互競爭的主體在同一市場環(huán)境下的不同策略會(huì)對各自的績效帶來何種影響。
圖2 模型結(jié)構(gòu)圖
1.需求突變模型
現(xiàn)實(shí)社會(huì)中,比如非典事件造成人們對口罩和消毒劑的需求突變,日本核泄漏事件中謠言的傳播造成人們對鹽的需求突變等,這些事件對需求造成的影響,從共性來看,都大致經(jīng)歷從初期發(fā)生,到上升,再下降到恢復(fù)的幾個(gè)過程,我們歸納這幾個(gè)階段,用下面的模型來刻畫。
其中y(t)為發(fā)生突發(fā)事件后的t(t≥k)時(shí)刻市場額外需求量;A>0,為突變波動(dòng)幅度系數(shù);0<B<1,為突變時(shí)間緩慢程度系數(shù);k>0,為突變時(shí)間開始發(fā)生點(diǎn)。
2.案例檢索模型
設(shè) P={P1,P2,…,Pm}是源案例集,其中Pi(i=1,2,…,m)是第i個(gè)源案例,設(shè)Z={Z1,Z2,…,Zn}是案例的屬性集,其中Zj(j=1,2,…,n)是第 j個(gè)屬性。構(gòu)成如式(2)所示矩陣:
式中Xij代表第i個(gè)案例的第 j個(gè)屬性值。
不同因素的指標(biāo)取值量綱不同,為了消除量綱的影響,數(shù)據(jù)處理上需要對原數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)化公式如式(3)所示。
記wj為因素Zj的權(quán)重,為了消除主觀因素的影響,采用機(jī)器學(xué)習(xí)來分配特征權(quán)重,計(jì)算公式如式(5)所示。
記目標(biāo)案例為T={T1,T2,…,Tn},則有屬性矩陣如式(6)所示。
經(jīng)過計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)得分矩陣如式(7)所示。
將計(jì)算后的得分矩陣,采用歐式距離計(jì)算相似度,公式(8)所示。
得到目標(biāo)案例和各個(gè)源案例的相似度矩陣D=(D1,D2,…,Dm)。
3.風(fēng)險(xiǎn)評估模型
通過案例檢索得到的初步風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)結(jié)果,即以往相似事件處理的結(jié)果。風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生的情景發(fā)生了變化,必須根據(jù)新事件與案例之間的差異對風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)的初步結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整如式(9)所示。
4.風(fēng)險(xiǎn)識別模型
根據(jù)謝比雪夫經(jīng)驗(yàn)法則,若指標(biāo)值服從均勻分布,約有95%的數(shù)據(jù)在平均數(shù)加減2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的范圍之內(nèi)。模型即以此為基礎(chǔ)作為風(fēng)險(xiǎn)推理的依據(jù)。將風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果ET和結(jié)果統(tǒng)計(jì)中的歷史均值和標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行比較,確定為常規(guī)擾動(dòng),還是突發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。若為異常風(fēng)險(xiǎn),再根據(jù)下游所有主體訂貨量和方差,按相同方法判斷所有下游主體訂單是否異常,若滿足所有下游訂單均異常,判斷為需求突變風(fēng)險(xiǎn),否則是由于下游競爭引起的需求異常(圖3)。
5.風(fēng)險(xiǎn)控制模型
主體對需求進(jìn)行監(jiān)測,通過相似案例,對可能的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估和識別后,根據(jù)歷史案例應(yīng)急策略的處理評價(jià)采取有針對性的應(yīng)對策略是降低風(fēng)險(xiǎn)影響的關(guān)鍵。在銷售期初,主體根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果,若為常規(guī)擾動(dòng),即接收風(fēng)險(xiǎn),不做處理;否則為突發(fā)風(fēng)險(xiǎn),則在應(yīng)急成本與銷售價(jià)格之間進(jìn)行權(quán)衡,決定是接受風(fēng)險(xiǎn)還是應(yīng)急處理;若需應(yīng)急處理,再針對相似案例檢索結(jié)果,根據(jù)歷史案例處理效果值選擇應(yīng)急策略并對應(yīng)急策略進(jìn)行調(diào)整。記歷史案例處理效果變量為evaluate,策略調(diào)整流程如圖4所示。
圖3 風(fēng)險(xiǎn)識別流程
圖4 策略調(diào)整流程
6.應(yīng)急處理評價(jià)模型
風(fēng)險(xiǎn)處理評價(jià)以單位產(chǎn)品平均利潤增長率和訂單滿足率增長率為主要依據(jù),即在取得利潤率增長的同時(shí),將風(fēng)險(xiǎn)帶來的影響降低,即認(rèn)為處理效果好;否則,記錄下處理情況,在下次處理時(shí)能有針對性的調(diào)整。具體來說,若當(dāng)前單位產(chǎn)品平均利潤和訂單滿足率均大于檢索案例的單位產(chǎn)品平均利潤和訂單滿足率,則認(rèn)為處理效果好,作為備選案例;否則處理效果差,記錄下具體處理結(jié)果,或是單位產(chǎn)品平均利潤增長率應(yīng)急處理效果差,或是訂單滿足率增長率應(yīng)急處理效果差,為下個(gè)周期應(yīng)急調(diào)整提供借鑒。記當(dāng)前單位產(chǎn)品平均利潤率為 profitT,源案例單位產(chǎn)品平均利潤率為profitP,記當(dāng)前訂單滿足率為 fulfillRateT,源案例訂單滿足率為 fulfillRateP,處理流程如下:
本文實(shí)驗(yàn)中,沒有對制造商和供應(yīng)商績效進(jìn)行檢測,設(shè)制造商和供應(yīng)商供應(yīng)能力無限,制造商批發(fā)價(jià)設(shè)定為20,目的是考察零售商績效,因此給出市場與零售商的主要參數(shù)初始設(shè)置,同時(shí)為了刻畫各零售商競爭主體之間的差異性,將零售價(jià)格和庫存成本設(shè)置為區(qū)間內(nèi)的隨機(jī)整數(shù),如表1所示。
表1 初始參數(shù)設(shè)置
根據(jù)突變模型,我們將突變過程分為引入期、高峰期、衰退期和恢復(fù)期,如圖5所示,以觀察不同時(shí)期主體對突發(fā)事件進(jìn)行應(yīng)急處理的歷史演化過程。
圖5 需求突變的過程
首先對本文設(shè)置的需求監(jiān)測管理方式進(jìn)行分析,目的是看基于本文設(shè)置的需求監(jiān)測管理方式是否能為應(yīng)對需求突變風(fēng)險(xiǎn)帶來好的應(yīng)急效果。將零售商1設(shè)置為需求監(jiān)測管理,零售商2設(shè)置為不采用需求監(jiān)測管理(暫不考慮其他零售商),決策方式和參數(shù)設(shè)置相同。我們從零售商1和零售商2向市場送貨量、向上游訂貨量以及自身利潤水平的波動(dòng)情況三個(gè)指標(biāo)觀察,在系統(tǒng)運(yùn)行開始時(shí),由于缺少歷史記錄,零售商1學(xué)習(xí)不明顯,隨著需求突變的再次發(fā)生,處理效果明顯。在需求波動(dòng)正常狀態(tài)下,零售商1和零售商2運(yùn)行曲線波動(dòng)情況相似,并且隨著需求突變的持續(xù),它們都有一定的自適應(yīng)性,但零售商2受到一定程度的約束,零售商1根據(jù)突變的情況,對自身訂貨量進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整,以能夠和市場突變進(jìn)行同步,零售商1的訂貨量比零售商2訂貨量在突變情況下調(diào)整幅度更大,給市場的送貨量在突變情況下也能夠得到較大滿足,而且沒有出現(xiàn)斷貨情況。零售商1的利潤水平在市場突變情況下,明顯也高于傳統(tǒng)的零售商2。從上面對具有相同水平和能力的零售商采取的對比實(shí)驗(yàn)分析,本文設(shè)置的需求監(jiān)測管理應(yīng)急處理方式,能較好的應(yīng)對市場需求突變風(fēng)險(xiǎn)。
為了考察多個(gè)相互競爭的主體在同一市場條件下如何進(jìn)行需求監(jiān)測管理,我們將零售商1、零售商3、零售商4設(shè)定為需求監(jiān)測管理,零售商2未采用需求監(jiān)測管理,對某個(gè)突變周期的利潤進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得到如圖6所示趨勢圖。
圖6 零售商主體利潤趨勢圖
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):在突變引入期和高峰期,進(jìn)行需求監(jiān)測管理的零售商,利潤上升幅度明顯高于不進(jìn)行需求監(jiān)測管理的零售商2,但到衰退期和恢復(fù)期,由于前期各主體的訂貨量增加,在衰退期和恢復(fù)期得不到消化,造成庫存成本上升,利潤的下降幅度都很明顯,但我們看到,不采用需求監(jiān)測管理的零售商2下降幅度明顯要低于其他主體。即在需求突變周期內(nèi),多個(gè)企業(yè)在同一個(gè)市場條件下均進(jìn)行需求監(jiān)測管理,可能會(huì)引起對市場的過度反應(yīng),在需求突變的后期帶來整體利潤的降低,因此在同一市場多個(gè)主體競爭情況下,零售商應(yīng)該與制造商進(jìn)行信息共享,由制造商主導(dǎo)聯(lián)合決策,制定統(tǒng)一管理方案,才能更好應(yīng)對需求突變帶來的影響。
本文構(gòu)建了需求突變下的供應(yīng)鏈應(yīng)急管理模型,供應(yīng)鏈上的成員均可以決定是否采用需求監(jiān)測管理來應(yīng)對突發(fā)事件。我們構(gòu)建了三階段供應(yīng)鏈實(shí)驗(yàn)?zāi)P?,借以觀察供應(yīng)鏈中如何進(jìn)行需求監(jiān)測管理才能更好應(yīng)對需求突變帶來的影響。實(shí)驗(yàn)表明,在需求突變周期內(nèi),多個(gè)企業(yè)在同一個(gè)市場條件下均進(jìn)行需求管理,可能會(huì)引起對市場的過度反應(yīng),帶來整體利潤的降低,因此零售商應(yīng)該與制造商進(jìn)行信息共享,由制造商主導(dǎo)聯(lián)合決策,制定統(tǒng)一管理方案。本文未考慮突發(fā)事件對供應(yīng)造成的影響,實(shí)際上突發(fā)事件不僅僅影響需求,同時(shí)也會(huì)影響到供應(yīng),下一步我們將結(jié)合需求突變和供應(yīng)中斷兩種影響進(jìn)行進(jìn)一步深入研究,探索供應(yīng)鏈突發(fā)事件管理更加實(shí)用性的方法和手段。
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