供應(yīng)鏈系統(tǒng)常用模型分類研究

摘 要 供應(yīng)鏈系統(tǒng)研究涉及到諸多學(xué)科中的理論和模型作為它的理論基礎(chǔ)和建?；A(chǔ)，有效地運(yùn)用這些理論和模型是進(jìn)行供應(yīng)鏈研究的關(guān)鍵。本文從決策變量的類型、求解算法以及建模方法三個(gè)方面對(duì)常用供應(yīng)鏈模型作了比較全面的總結(jié)，闡述了其相應(yīng)的應(yīng)用，并提出了供應(yīng)鏈建模的趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞 供應(yīng)鏈管理 模型 仿真 運(yùn)籌學(xué)

供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)采用了多種學(xué)科交叉的研究方法，包括管理學(xué)、數(shù)學(xué)、信息論、經(jīng)濟(jì)學(xué)、仿生學(xué)等多個(gè)學(xué)科中的理論和模型作為它的理論基礎(chǔ)和建?；A(chǔ)，這些理論和模型對(duì)供應(yīng)鏈運(yùn)作中的戰(zhàn)略決策、作業(yè)計(jì)劃、優(yōu)化排程等問(wèn)題提供了有效的理論和模型支持。

供應(yīng)鏈管理的模型能夠模擬和計(jì)算許多復(fù)雜的問(wèn)題，同時(shí)各種模型也在不斷的完善和更新。運(yùn)籌學(xué)中的約束理論和數(shù)學(xué)規(guī)劃方法最早被用到了供應(yīng)鏈決策問(wèn)題中，在需求預(yù)測(cè)和庫(kù)存控制方面取得了一定的成果，隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，許多更為復(fù)雜的模型被建立起來(lái)，包括有排隊(duì)論模型、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃法、仿真模型、人工智能方法等，這些模型從不同方面反映了供應(yīng)鏈的重要特征，為供應(yīng)鏈管理提供了科學(xué)的解決方案。下面將從不同的角度嘗試對(duì)供應(yīng)鏈模型進(jìn)行分類，從而對(duì)其有一個(gè)深入而全面的了解。

1 按決策變量的類型分類

從決策變量的類型看，供應(yīng)鏈模型可以分為確定性分析模型和隨機(jī)性分析模型：

1.1確定性模型

確定性模型的決策變量（例如供給、需求等變量）假定是已知的、確定的。Williams早在1981年介紹了七種確定性分析方法，用以為裝配型供應(yīng)鏈的生產(chǎn)配送操作制定計(jì)劃，目標(biāo)是確定成本最低的生產(chǎn)方式或產(chǎn)品配送計(jì)劃，以滿足用戶對(duì)最終產(chǎn)品的需求。

1.2隨機(jī)性模型

隨機(jī)性模型的決策變量為不確定的、非線性的，通常以隨機(jī)函數(shù)來(lái)表示。例如Lee等人（1993）建立了一個(gè)隨機(jī)的、采用周期盤點(diǎn)最大訂貨水平策略的庫(kù)存模型，以確定供應(yīng)鏈中的過(guò)程定位。

在目前主要使用的供應(yīng)鏈模型中以隨機(jī)性分析模型為主，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)供應(yīng)鏈中的需求、生產(chǎn)—配送時(shí)間、顧客服務(wù)時(shí)間等決策變量都是隨機(jī)變量數(shù)據(jù)，隨機(jī)性分析模型更符合現(xiàn)實(shí)狀況。

2 按求解算法劃分

從求解算法來(lái)看，供應(yīng)鏈模型可以分為傳統(tǒng)方法、構(gòu)造型啟發(fā)式方法、嚴(yán)謹(jǐn)啟發(fā)式方法等。

2.1 傳統(tǒng)方法

包括線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、整形規(guī)劃等傳統(tǒng)的優(yōu)化方法。傳統(tǒng)方法隨著問(wèn)題的規(guī)模增大，解空間呈指數(shù)倍增長(zhǎng)，使問(wèn)題難于求解，因此結(jié)合優(yōu)化的搜索策略降低搜索空間，才是該類方法出路所在。

2.2 啟發(fā)式方法

啟發(fā)式方法是近年來(lái)解決復(fù)雜優(yōu)化問(wèn)題備受關(guān)注的一類方法。該類方法以尋找全局最優(yōu)解為目標(biāo)，一般具有嚴(yán)密的理論依據(jù)。這些方法有遺傳算法模擬退火算法、禁忌算法。

3 按建模方法劃分

從建模方法來(lái)看，供應(yīng)鏈模型主要有經(jīng)濟(jì)學(xué)模型、運(yùn)籌學(xué)模型、仿真模型等，其中運(yùn)籌學(xué)模型包括排隊(duì)論模型、混合整數(shù)規(guī)劃模型、網(wǎng)絡(luò)流模型等，仿真模型包括面向流程的仿真模型、基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的仿真模型和基于Agent的仿真模型等。

3.1 經(jīng)濟(jì)學(xué)模型

經(jīng)濟(jì)學(xué)模型指采用經(jīng)濟(jì)學(xué)的經(jīng)典理論建立的供應(yīng)鏈管理模型。例如christy等（1994）建立了一個(gè)博弈模型，用以分析供應(yīng)鏈中供應(yīng)商與采購(gòu)商的關(guān)系。模型用關(guān)系矩陣區(qū)分不同特性的流程和產(chǎn)品，通過(guò)該矩陣可以獲得采購(gòu)商和供應(yīng)商的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)，作者還進(jìn)一步建立了雙方的博弈關(guān)系，并給出了相應(yīng)的解釋。

3.2運(yùn)籌學(xué)模型

運(yùn)籌學(xué)模型是指采用線性規(guī)劃、排隊(duì)論、動(dòng)態(tài)規(guī)劃等運(yùn)籌學(xué)的方法對(duì)供應(yīng)鏈進(jìn)行優(yōu)化。

3.2.1混合整數(shù)規(guī)劃模型

混合整數(shù)規(guī)劃模型可以表示許多供應(yīng)鏈的決策問(wèn)題，其目標(biāo)函數(shù)一般是生產(chǎn)、銷售或者配送成本最小或利潤(rùn)最大，用整數(shù)變量表示對(duì)供應(yīng)鏈中資源、運(yùn)作方式等的選擇，用連續(xù)變量表示資源的價(jià)值等，用供應(yīng)鏈的物流平衡關(guān)系等作為約束。

3.2.2排隊(duì)論模型

排隊(duì)論可以研究生產(chǎn)企業(yè)在穩(wěn)定的環(huán)境下，如何安排各個(gè)設(shè)備的加工任務(wù)以及資源配置情況。Kanmarkar等人（1983）利用M/G/1排隊(duì)系統(tǒng)研究生產(chǎn)批量和生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間的關(guān)系。

3.2.3網(wǎng)絡(luò)流模型

網(wǎng)絡(luò)流模型可以很方便的表示各種供應(yīng)鏈活動(dòng)的先后次序。如，Hodder等（1982）利用網(wǎng)絡(luò)模型研究全球供應(yīng)鏈中成員的選擇問(wèn)題。Verter等（1992）對(duì)網(wǎng)絡(luò)流模型在設(shè)施規(guī)劃和布局方面的應(yīng)用進(jìn)行了回顧和總結(jié)。

3.3 仿真模型

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)研究供應(yīng)鏈系統(tǒng)成為未來(lái)的主要方向。計(jì)算機(jī)仿真可以反應(yīng)出供應(yīng)鏈系統(tǒng)的復(fù)雜性、動(dòng)態(tài)性和隨機(jī)性。仿真模型主要有面向流程仿真、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真和基于Agent的仿真模型等。

3.3.1面向流程的仿真模型

面向流程的仿真模型通過(guò)對(duì)企業(yè)和供應(yīng)鏈的流程進(jìn)行模擬仿真，找出瓶頸，從而對(duì)流程進(jìn)行優(yōu)化重組。目前常用的基于流程的仿真建模方法有ARIS體系、CIMOSA體系、SCOR模型和Petri網(wǎng)方法等。

3.3.2系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模型

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)用于物流和供應(yīng)鏈系統(tǒng)最早是Forrester在其著作Industry Dynamics中提出的，他建立了三階段的物流系統(tǒng)仿真模型，采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)對(duì)供應(yīng)鏈的“牛鞭效應(yīng)”進(jìn)行了研究，其后國(guó)內(nèi)外學(xué)者運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)對(duì)供應(yīng)鏈系統(tǒng)進(jìn)行了各類仿真建模。

3.3.3基于Agent的仿真模型

Agent的概念源自于分布式人工智能，作為一種研究復(fù)雜問(wèn)題的方法，采用分散、自主和智能化的管理理念，能夠體現(xiàn)了各個(gè)相互作用的局部個(gè)體間的利益特性，有助于解決一些數(shù)學(xué)模型無(wú)法反映的復(fù)雜性問(wèn)題。由于供應(yīng)鏈系統(tǒng)與基于agent之間存在許多的相似之處，越來(lái)越多的學(xué)者認(rèn)為MAS是支持供應(yīng)鏈管理與運(yùn)作的一種有效的理論與方法。

供應(yīng)鏈?zhǔn)且粋€(gè)典型的復(fù)雜、自適應(yīng)和動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)，具有模糊性、不確定性、非線性、動(dòng)態(tài)性等特點(diǎn)。因而采用傳統(tǒng)的算法和建模方法難以體現(xiàn)出供應(yīng)鏈系統(tǒng)的特性。而采用啟發(fā)式算法、隨機(jī)性模型，計(jì)算機(jī)仿真更適合描述其復(fù)雜性、不確定性和動(dòng)態(tài)性，是供應(yīng)鏈系統(tǒng)研究的方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳兵兵著.SCM供應(yīng)鏈管理.北京：電子工業(yè)出版，2004.

[2]Williams， J. F. Heuristic techniques for simultaneous scheduling of Production and distribution in multi一echelon structures： Theory and empirical comparisons. Management Scienee，1981， 27（3）：336-352.

[3]Mihalis， G. Miehalis， L. A multi-agent based framework for supply chain risk management. Journal of purchasing and Supply Chain Management， 2011， 17（1）： 23-31.