面向主體行為的供應(yīng)鏈運(yùn)作過程仿真模型

趙燦燦，邱君降，張曉冬

（1.首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué) 安全與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100070；2.北京科技大學(xué) 東凌經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京 100083）

0 引言

供應(yīng)鏈?zhǔn)且环N基于“競(jìng)爭(zhēng)—合作—協(xié)調(diào)”機(jī)制的、以分布成員集成和行為協(xié)調(diào)為保證的運(yùn)作模式。成員行為協(xié)調(diào)是供應(yīng)鏈運(yùn)作過程所面臨的核心問題，通過成員協(xié)調(diào)自主行為和交互行為，可以提高供應(yīng)鏈的柔性和服務(wù)水平，從而實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈組織的利益優(yōu)化。因此，對(duì)供應(yīng)鏈運(yùn)作過程中的行為協(xié)調(diào)策略進(jìn)行分析和優(yōu)化，是提高供應(yīng)鏈組織綜合效益的有效途徑。

針對(duì)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)問題，近年來(lái)已有不少學(xué)者展開了相關(guān)研究，研究成果普遍表達(dá)了建模仿真方法對(duì)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)過程分析的適用性［1-2］。在眾多建模仿真方法中，主體技術(shù)能夠很好地表述供應(yīng)鏈成員行為的自治、主動(dòng)和協(xié)作等特性，因此多主體系統(tǒng)與仿真技術(shù)相結(jié)合的方法是研究供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)問題最有效的技術(shù)手段。在建模原理方面，加拿大大學(xué)企業(yè)集成實(shí)驗(yàn)室最早將主體技術(shù)應(yīng)用于供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)管理，提出一種集成供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)模型，對(duì)該模型應(yīng)具備的主體種類和主體行為進(jìn)行了概要性的分析［3］；張維勇等也提出了基于多主體的供應(yīng)鏈仿真模型，對(duì)模型結(jié)構(gòu)、主體行為進(jìn)行了更詳細(xì)的描述，并使用JADE（Java Agent Development Framework）平臺(tái)初步驗(yàn)證了模型的有效性［4］；隆清琦等提出基于多主體的供應(yīng)鏈分布式仿真平臺(tái)框架，對(duì)平臺(tái)框架的層次、協(xié)調(diào)控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行了論述［5］；而在具體應(yīng)用環(huán)節(jié)，Wang，Iida和徐琪等均建立了基于主體技術(shù)的供應(yīng)鏈仿真模型，分別量化分析了協(xié)商決策、競(jìng)爭(zhēng)與協(xié)作以及協(xié)調(diào)管理機(jī)制對(duì)供應(yīng)鏈的影響，驗(yàn)證了該技術(shù)對(duì)研究供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)問題的有效性［6-8］；Bearzotti等強(qiáng)調(diào)成員自治性在供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)中的重要性，提出一種基于自治多主體的供應(yīng)鏈過程協(xié)調(diào)仿真方法，并將其應(yīng)用于供應(yīng)商—零售商間的配送協(xié)調(diào)問題［9］；Li等基于主體技術(shù)，分析了一個(gè)三級(jí)供應(yīng)鏈（供應(yīng)商—制造商—零售商）中主導(dǎo)成員的價(jià)格協(xié)調(diào)行為對(duì)供應(yīng)鏈效益的影響［10］；Gerard和蘇菊寧分別應(yīng)用主體技術(shù)分析了不同庫(kù)存協(xié)調(diào)策略在供應(yīng)鏈運(yùn)作中的作用及效果［11-12］；姜金菊等基于主體技術(shù)對(duì)制造商投產(chǎn)方式和原材料采購(gòu)模式進(jìn)行了仿真分析［13］。

由文獻(xiàn)研究可知，已有仿真模型大多以兩級(jí)模型（如供應(yīng)商—零售商）為主，針對(duì)供應(yīng)鏈局部協(xié)調(diào)問題展開仿真分析，實(shí)際上供應(yīng)鏈卻是由供應(yīng)商、制造商、分銷商、零售商和顧客組成的多級(jí)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。此外，現(xiàn)有的兩級(jí)模型中也缺乏對(duì)成員間信息流、物流、組織關(guān)系和行為規(guī)則的詳細(xì)描述，尚無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)供應(yīng)鏈運(yùn)作過程涉及的成員自主行為和交互行為的全方位模擬仿真，故而難以揭示供應(yīng)鏈組織的演化規(guī)律。鑒于此，本文充分考慮成員行為自治、主動(dòng)和協(xié)作等特性，借鑒人工智能多主體理論以及復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論［14-16］，構(gòu)建了一個(gè)面向主體行為的多級(jí)供應(yīng)鏈運(yùn)作過程集成模型，并基于該模型開發(fā)了一個(gè)五級(jí)供應(yīng)鏈運(yùn)作過程仿真平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了面向供應(yīng)鏈成員行為的可視化建模與仿真功能，并通過仿真實(shí)驗(yàn)初步驗(yàn)證了所提仿真模型的有效性。

1 面向主體行為的供應(yīng)鏈運(yùn)作過程集成模型

為描述成員行為的自治、主動(dòng)和協(xié)作性，可將供應(yīng)鏈運(yùn)作過程定義為由多級(jí)成員與環(huán)境交互的多主體復(fù)雜系統(tǒng)。該復(fù)雜系統(tǒng)通過成員自主及交互行為，不斷變更環(huán)境對(duì)象狀態(tài)，包括訂單任務(wù)狀態(tài)、供應(yīng)鏈信息狀態(tài)和運(yùn)輸工具狀態(tài)，以協(xié)商一致的訂貨價(jià)格及訂貨量、適當(dāng)?shù)倪\(yùn)輸工具，滿足訂單需求，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈協(xié)同運(yùn)行的目標(biāo)。因此，可建立一個(gè)面向主體行為的供應(yīng)鏈運(yùn)作過程集成模型，如圖1所示。

該模型將訂單任務(wù)、供應(yīng)鏈信息和運(yùn)輸工具視為環(huán)境對(duì)象；其組織結(jié)構(gòu)包含供應(yīng)商主體、制造商主體、分銷商主體、零售商主體和顧客主體五級(jí)成員主體。成員主體按任務(wù)執(zhí)行功能實(shí)現(xiàn)訂單功能主體、產(chǎn)品庫(kù)存功能主體、生產(chǎn)功能主體和原材料庫(kù)存功能主體的封裝。

成員主體通過傳感器感知環(huán)境對(duì)象狀態(tài)變化，觸發(fā)任務(wù)執(zhí)行功能，結(jié)合行為庫(kù)分析感知信息，調(diào)用行為協(xié)議對(duì)變化做出反應(yīng)，執(zhí)行各類自主行為（執(zhí)行／決策行為）和交互行為（協(xié)作／協(xié)商行為），通過驅(qū)動(dòng)器作用于環(huán)境對(duì)象來(lái)改變其狀態(tài)，最終完成訂單任務(wù)，滿足需求。

該集成模型體現(xiàn)了以成員主體模型為核心的思想，以及過程中成員行為的自治、主動(dòng)和協(xié)作性，可通過對(duì)行為協(xié)議和組織策略的定義與調(diào)整，實(shí)現(xiàn)成員行為和組織策略的仿真分析與優(yōu)化，為研究供應(yīng)鏈的各種不確定性、動(dòng)態(tài)性和復(fù)雜性問題提供一種新的思路。因此，下文將重點(diǎn)對(duì)成員主體模型進(jìn)行研究。

2 供應(yīng)鏈成員主體模型

2.1 供應(yīng)鏈成員主體的結(jié)構(gòu)模型

供應(yīng)鏈運(yùn)作過程中，成員行為既有自主行為（執(zhí)行／決策行為），也有交互行為（協(xié)作／協(xié)商行為）。本文建立了如圖2所示的供應(yīng)鏈成員多層次主體模型結(jié)構(gòu)。

該模型由傳感器、驅(qū)動(dòng)器和行為協(xié)議三部分組成，具有如下三層行為結(jié)構(gòu)：

（1）執(zhí)行層行為 表示成員主體根據(jù)環(huán)境模型識(shí)別供應(yīng)鏈運(yùn)作過程中的反應(yīng)型事件并直接做出反應(yīng)。例如：成員主體檢測(cè)到訂單時(shí)立刻存儲(chǔ)，感知到補(bǔ)貨信號(hào)時(shí)立即向上級(jí)發(fā)送補(bǔ)貨訂單，收到詢價(jià)請(qǐng)求時(shí)立即響應(yīng)給出報(bào)價(jià)。

（2）本地決策層行為 表示成員主體依據(jù)慎思推理開啟決策行為并執(zhí)行相應(yīng)操作。本地決策層事件一般為較復(fù)雜的調(diào)度型事件。例如：當(dāng)成員主體同時(shí)有多個(gè)待執(zhí)行的訂單任務(wù)時(shí)，按規(guī)則選擇訂單；當(dāng)成員主體執(zhí)行調(diào)貨訂單或緊急訂單配送任務(wù)時(shí)，根據(jù)規(guī)則選擇運(yùn)輸工具。

（3）組織協(xié)作層行為 表示成員主體間的交互行為，體現(xiàn)其社會(huì)能力和組織關(guān)系。供應(yīng)鏈運(yùn)作過程是典型的復(fù)雜交互行為過程，因此組織協(xié)作層是構(gòu)建供應(yīng)鏈運(yùn)作過程多主體系統(tǒng)的重要依據(jù)，它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)供應(yīng)鏈成員間相互依賴、合作及制約關(guān)系的詳細(xì)定義。包括：①供應(yīng)鏈組織關(guān)系，如層級(jí)關(guān)系；②成員的群體決策過程，如定價(jià)和訂貨量協(xié)商過程；③成員間協(xié)作及協(xié)商過程，如調(diào)貨伙伴選擇過程、協(xié)作伙伴沖突協(xié)商過程、運(yùn)輸工具沖突協(xié)商過程等。

在主體的三層行為結(jié)構(gòu)中，當(dāng)某層行為內(nèi)容超過本層行為能力時(shí)，其上層就發(fā)生控制作用。成員主體的每層行為均依據(jù)感知到的供應(yīng)鏈環(huán)境狀態(tài)，與本地行為協(xié)議庫(kù)進(jìn)行匹配，完成行為的輸出。其中，匹配過程采用的是基于規(guī)則和解釋機(jī)制的推理過程；行為協(xié)議庫(kù)既有顯性的行為規(guī)則，也有隱性的行為知識(shí)。

2.2 供應(yīng)鏈運(yùn)作過程成員主體的行為描述

基于上述成員主體結(jié)構(gòu)模型，對(duì)成員具體行為內(nèi)容進(jìn)行如下分析和提煉：

（1）顧客主體 具體行為內(nèi)容如表1所示。

表1 顧客主體行為列表及描述

（2）零售商主體 內(nèi)部按任務(wù)執(zhí)行功能封裝了訂單功能主體和產(chǎn)品庫(kù)存功能主體，具體行為內(nèi)容如表2所示。

表2 零售商主體行為列表及描述

（3）分銷商主體 內(nèi)部按任務(wù)執(zhí)行功能封裝了訂單功能主體和產(chǎn)品庫(kù)存功能主體，具體行為內(nèi)容如表3所示。

表3 分銷商主體行為列表及描述

（4）制造商主體 內(nèi)部按任務(wù)執(zhí)行功能封裝訂單功能主體、產(chǎn)品庫(kù)存功能主體、生產(chǎn)功能主體及原材料庫(kù)存功能主體，具體行為內(nèi)容如表4所示。

表4 制造商主體行為列表及描述

續(xù)表4

（5）供應(yīng)商主體 內(nèi)部按任務(wù)執(zhí)行功能封裝訂單功能主體、產(chǎn)品庫(kù)存功能主體及生產(chǎn)功能主體，具體行為內(nèi)容如表5所示。

表5 供應(yīng)商主體行為列表及描述

2.3 供應(yīng)鏈運(yùn)作過程中的成員主體行為協(xié)議

上述成員主體的行為內(nèi)容均按供應(yīng)鏈的環(huán)境信息和相應(yīng)的行為協(xié)議形成匹配，在運(yùn)作過程仿真中，可將成員主體的行為協(xié)議定義為：成員主體依據(jù)當(dāng)前環(huán)境對(duì)象狀態(tài)選擇其相應(yīng)行為的規(guī)則。該行為協(xié)議對(duì)保證集成模型描述供應(yīng)鏈運(yùn)作過程的真實(shí)性、仿真運(yùn)行和結(jié)果的可信度均起著決定性作用，是實(shí)現(xiàn)仿真的關(guān)鍵。

下面對(duì)相關(guān)行為協(xié)議進(jìn)行詳細(xì)定義：

（1）成員主體自主行為協(xié)議（執(zhí)行層、本地決策層）

1）訂單檢測(cè)行為協(xié)議 訂單功能主體接收到新訂單信息后，按訂貨量判斷訂單的有效性。

2）訂單任務(wù)調(diào)度協(xié)議 當(dāng)訂單功能主體有多個(gè)待執(zhí)行訂單任務(wù)時(shí)，按行為規(guī)則進(jìn)行訂單選擇決策。其中，狀態(tài)屬性為“等待”的訂單優(yōu)先級(jí)更高，其次是狀態(tài)屬性為“開始”新訂單。當(dāng)出現(xiàn)多個(gè)可供執(zhí)行的等待訂單時(shí)，等待時(shí)間較長(zhǎng)的訂單具有較高優(yōu)先級(jí)；訂單功能主體在對(duì)狀態(tài)屬性為“開始”的新訂單進(jìn)行排序時(shí)，根據(jù)下級(jí)成員的級(jí)別屬性確定訂單優(yōu)先級(jí)，具有較高級(jí)別的下級(jí)成員發(fā)送的訂單具有較高優(yōu)先級(jí)。若具有相同的級(jí)別屬性，則根據(jù)先進(jìn)先出的時(shí)間優(yōu)先原則確定訂單優(yōu)先級(jí)，所有供應(yīng)鏈成員的級(jí)別屬性都會(huì)在仿真初始化時(shí)得到定義，級(jí)別劃分和對(duì)應(yīng)屬性值為：重要客戶（屬性值：3）＞一般客戶（屬性值：2）＞新客戶（屬性值：1）；訂單功能主體空閑時(shí)，選擇最先滿足執(zhí)行條件的訂單任務(wù)來(lái)執(zhí)行。

3）訂單任務(wù)執(zhí)行協(xié)議 當(dāng)訂單功能主體選擇某一訂單任務(wù)后，將在下一仿真步長(zhǎng)開始執(zhí)行。執(zhí)行過程中依據(jù)庫(kù)存功能主體的反饋信息判斷訂單是否完成，若反饋成功則表明當(dāng)前訂單完成，此時(shí)該訂單執(zhí)行任務(wù)相關(guān)的所有正常輸出信息或者反饋輸出信息的狀態(tài)為“已知”；若反饋失敗，則標(biāo)記訂單等待。

4）庫(kù)存判斷行為協(xié)議 庫(kù)存功能主體根據(jù)訂單量和庫(kù)存量判斷是否滿足需求，若滿足，則立即配貨，并反饋成功；若不滿足，則立即按訂貨量不大于調(diào)貨閾值判斷是否同級(jí)調(diào)貨，若不滿足同級(jí)調(diào)貨條件，則反饋失敗，否則請(qǐng)示成員主體執(zhí)行同級(jí)調(diào)貨，若同級(jí)調(diào)貨協(xié)作失敗，則生成緊急訂單，并記錄缺貨量。

5）訂單配貨行為協(xié)議 當(dāng)庫(kù)存功能主體出現(xiàn)多個(gè)待執(zhí)行訂單配貨任務(wù)時(shí)，按規(guī)則對(duì)配貨任務(wù)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)決策，狀態(tài)屬性為“等待”的訂單配貨任務(wù)具有最高優(yōu)先級(jí)，其次是新的訂單配貨任務(wù)；當(dāng)出現(xiàn)多個(gè)待執(zhí)行的等待配貨任務(wù)時(shí)，等待時(shí)間較長(zhǎng)的配貨任務(wù)具有較高優(yōu)先級(jí)；新配貨任務(wù)采取先進(jìn)先出的執(zhí)行策略。

6）運(yùn)輸工具調(diào)度協(xié)議 當(dāng)執(zhí)行訂單配貨任務(wù)時(shí)，按空閑優(yōu)先原則選擇運(yùn)輸工具；當(dāng)運(yùn)輸工具忙碌或發(fā)生故障時(shí)，訂單配貨任務(wù)為“等待”。

7）補(bǔ)貨協(xié)議 庫(kù)存功能主體連續(xù)檢查庫(kù)存，達(dá)到補(bǔ)貨點(diǎn)則觸發(fā)補(bǔ)貨，生成訂貨訂單。

（2）成員主體交互行為協(xié)議（組織協(xié)作層）

1）同級(jí)調(diào)貨協(xié)作伙伴選擇協(xié)議 成員主體收到同級(jí)調(diào)貨請(qǐng)示后，從同組成員中根據(jù)空閑且擁有較高庫(kù)存的優(yōu)先原則選擇協(xié)作伙伴。

2）同級(jí)調(diào)貨伙伴沖突協(xié)議 當(dāng)協(xié)作伙伴沖突時(shí)，協(xié)作響應(yīng)方按如下規(guī)則選擇協(xié)作發(fā)起方：協(xié)作發(fā)起方的級(jí)別越高，協(xié)作的動(dòng)力越優(yōu)先，即若級(jí)別相當(dāng)，則同級(jí)調(diào)貨量較大的協(xié)作發(fā)起方具有優(yōu)先協(xié)作的權(quán)利；若同級(jí)調(diào)貨量相當(dāng)，則根據(jù)協(xié)作伙伴的主觀偏好選擇協(xié)作發(fā)起方。

3）同級(jí)調(diào)貨協(xié)作行為協(xié)議 當(dāng)空閑成員主體通過感知器感知到同級(jí)調(diào)貨協(xié)作信號(hào)時(shí)，根據(jù)當(dāng)前庫(kù)存量、同級(jí)調(diào)貨量判斷是否接收協(xié)作請(qǐng)求。若接受，則將同級(jí)調(diào)貨訂單加入當(dāng)前訂單任務(wù)庫(kù)，同時(shí)反饋“協(xié)作成功”信息給發(fā)起方，協(xié)作發(fā)起方收到“協(xié)作成功”的信號(hào)后將訂單任務(wù)標(biāo)記為“完成”；若拒絕，則反饋“協(xié)作失敗”信息給發(fā)起方，發(fā)起方收到“協(xié)作失敗”的信號(hào)后，置訂單任務(wù)為“等待”并存儲(chǔ)，同時(shí)生成緊急訂貨并記錄缺貨量。待同級(jí)調(diào)貨協(xié)作反饋后，協(xié)作發(fā)起方從中斷處繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)。

4）詢價(jià)行為協(xié)議 當(dāng)成員主體通過感知器感知到客戶的詢價(jià)信號(hào)時(shí)，立刻停止當(dāng)前任務(wù)，響應(yīng)詢價(jià)請(qǐng)求，按獨(dú)立定價(jià)給出報(bào)價(jià)。

5）議價(jià)行為協(xié)議 當(dāng)成員主體收到詢價(jià)響應(yīng)后，按價(jià)格數(shù)量折扣與響應(yīng)方展開協(xié)商。

相關(guān)行為協(xié)議并不是完全固定不變的，而是可以在實(shí)際供應(yīng)鏈運(yùn)作過程中，根據(jù)協(xié)調(diào)目的對(duì)其組織方式及其成員行為規(guī)則進(jìn)行調(diào)整，從而更真實(shí)地反映出供應(yīng)鏈運(yùn)作過程中組織成員的個(gè)人偏好、組織策略和過程控制策略。正是供應(yīng)鏈成員行為協(xié)議的這種可調(diào)整性，才為供應(yīng)鏈運(yùn)作過程的協(xié)調(diào)優(yōu)化提供了可能。

3 集成模型的運(yùn)行及仿真實(shí)驗(yàn)

本文基于所建立的集成模型，通過各成員主體的自主行為以及成員主體間的溝通、協(xié)作等交互行為過程，編制仿真程序，實(shí)現(xiàn)了成員行為驅(qū)動(dòng)的供應(yīng)鏈運(yùn)作過程仿真模擬。為了對(duì)所提仿真原理的可行性進(jìn)行驗(yàn)證，采用Visual C＋＋編程語(yǔ)言開發(fā)了一個(gè)建模及仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，初步實(shí)現(xiàn)了所提的仿真原理。仿真的具體運(yùn)行過程如圖3所示。

仿真步驟如下：

步驟1 仿真初始化。用戶通過打開自定義的仿真控制界面初始化仿真輸入?yún)?shù)。

步驟2 供應(yīng)鏈運(yùn)作過程仿真啟動(dòng)后，當(dāng)仿真運(yùn)行到需要成員行為時(shí)仿真程序暫停，此時(shí)感受器模塊將當(dāng)前供應(yīng)鏈的環(huán)境狀態(tài)信息傳遞給集成接口程序，再由接口程序調(diào)用相關(guān)的供應(yīng)鏈成員主體模塊，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的處理邏輯。

步驟3 依據(jù)成員主體環(huán)境狀態(tài)—行為關(guān)系判斷：若為執(zhí)行層行為，則仿真模型加載成員主體行為模塊并調(diào)用其中相應(yīng)的執(zhí)行行為函數(shù)；若為本地決策層行為，則仿真模型加載成員主體行為模塊，并調(diào)用其中已封裝的本地推理函數(shù)，按照當(dāng)前供應(yīng)鏈的環(huán)境信息狀態(tài)數(shù)據(jù)推理，返回行為結(jié)果，并根據(jù)成員行為結(jié)果重啟相應(yīng)的仿真程序；若為組織協(xié)作層行為，則涉及協(xié)作的所有供應(yīng)鏈成員主體針對(duì)當(dāng)前環(huán)境的信息狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行消息傳遞和響應(yīng)，返回協(xié)作行為結(jié)果，重新啟動(dòng)仿真程序，執(zhí)行相應(yīng)的協(xié)作行為。

步驟4 仿真運(yùn)行達(dá)到已設(shè)定終止條件，仿真結(jié)束，并輸出仿真結(jié)果。

該仿真平臺(tái)通過一個(gè)圖形化界面實(shí)現(xiàn)了可視化過程建模，具體為：通過主體配置、主體屬性和組織關(guān)系的定義，靈活地描述供應(yīng)鏈成員、層級(jí)關(guān)系、訂單任務(wù)及相關(guān)信息關(guān)系。圖4所示為某次仿真實(shí)驗(yàn)建立的一個(gè)五級(jí)供應(yīng)鏈運(yùn)作過程仿真測(cè)試模型。

該模型描述了一個(gè)典型的5層供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)，包括3個(gè)供應(yīng)商（Si，i=3）、1 個(gè)制造商（Mi，i=1）、3個(gè)分銷商（Di，i=3）、9個(gè)零售商（Ri，i=9）和27個(gè)顧客（Ci，i=27）。具體層級(jí)關(guān)系和成員級(jí)別屬性如表6所示，其中顧客的級(jí)別屬性與其上級(jí)零售商成員的級(jí)別屬性一致。

顧客需求服從指數(shù)分布D～e（λ=50）；重要顧客（級(jí)別=3）的購(gòu)買概率α3=1、訂單等待取消概率β3=0.1；一般顧客（級(jí)別=2）的購(gòu)買概率α2=0.9、訂單等待取消概率β2=0.2；新顧客（級(jí)別=1）的購(gòu)買概率α1=0.8、訂單等待取消概率β1=0.3；各級(jí)采用（R，Q）庫(kù)存策略，即連續(xù)檢查庫(kù)存達(dá)到再訂貨點(diǎn)R，向上級(jí)發(fā)出訂單量Q的訂貨訂單：零售商（54，189）、分銷商（162，567）、制造商產(chǎn)品最大庫(kù)存3 402，日產(chǎn)量243；原材料庫(kù)存（486，1 701）；供應(yīng)商最大庫(kù)存1 701，日產(chǎn)量243；供應(yīng)商、制造商、分銷商及零售商的額定訂單執(zhí)行時(shí)間均為1d。供應(yīng)商、制造商、分銷商的配送時(shí)間分別為2d，2d和1d；3個(gè)供應(yīng)商均只有一個(gè)運(yùn)輸工具，故障率F-Ds=2%；制造商、分銷商均有3個(gè)運(yùn)輸工具，故障率依次為F-DM=2%，F(xiàn)-DD=2%。

表6 供應(yīng)鏈組織結(jié)構(gòu)

在圖形化界面中，按上述輸入信息建立五級(jí)供應(yīng)鏈過程仿真模型。本實(shí)例中，一個(gè)仿真步長(zhǎng)代表1d。仿真開始后，程序?qū)⒃诿恳徊介L(zhǎng)遍歷所有成員主體狀態(tài)，并根據(jù)其行為協(xié)議對(duì)環(huán)境狀態(tài)變化做出反應(yīng)，從而描述成員主體在供應(yīng)鏈運(yùn)作過程中的各類行為，仿真時(shí)間達(dá)到設(shè)定的模擬天數(shù)時(shí)單次仿真結(jié)束。

在平臺(tái)支持下，對(duì)同一運(yùn)作過程采用同級(jí)調(diào)貨行為策略前后，進(jìn)行對(duì)比仿真分析。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：方案1，同級(jí)不發(fā)生調(diào)貨行為，為調(diào)貨決策閾值ψ設(shè)定一個(gè)比較大的數(shù)；方案2，只考慮零售商的同級(jí)調(diào)貨行為，調(diào)貨決策閾值ψ=9。

圖5所示為方案2下某次仿真過程中，同組零售商成員R1，R2和R3在某時(shí)間段的行為過程。

由組織結(jié)構(gòu)可知，零售商R1的顧客為重要客戶，其購(gòu)買概率為1，因此零售商R1在仿真進(jìn)程中不會(huì)出現(xiàn)空閑，如圖5a所示：仿真開始后，零售商R1每天都有訂單任務(wù)；第5天達(dá)到補(bǔ)貨點(diǎn)，向上級(jí)分銷商發(fā)出補(bǔ)貨訂單；第7 天出現(xiàn)庫(kù)存不滿足訂單，判斷訂單量小于閾值，尋求擁有更多庫(kù)存的零售商R3同級(jí)調(diào)貨，并完成調(diào)貨；分銷商的訂單額定執(zhí)行時(shí)間和配送時(shí)間均為1 天，因此，第8 天，零售商R1收到補(bǔ)貨訂單到貨；第12天，再次達(dá)到補(bǔ)貨點(diǎn)，向上級(jí)補(bǔ)貨；第13天，上級(jí)分銷商由于運(yùn)輸工具故障導(dǎo)致配送延誤，零售商R1收到延誤信息；第14天，再次發(fā)生庫(kù)存不滿足訂單，判斷滿足調(diào)貨條件，零售商R1尋求擁有更多庫(kù)存的零售商R3同級(jí)調(diào)貨，但調(diào)貨失敗，產(chǎn)生缺貨；第15 天，由于補(bǔ)貨訂單未到貨，零售商R1持續(xù)缺貨狀態(tài)；第16天，補(bǔ)貨訂單到貨，零售商R1回復(fù)正常，繼續(xù)執(zhí)行訂單任務(wù)。

圖5b和圖5c中均出現(xiàn)空閑的狀態(tài)，這是因?yàn)榱闶凵蘎2和R3的顧客以購(gòu)買概率產(chǎn)生購(gòu)買行為，當(dāng)顧客不產(chǎn)生購(gòu)買行為時(shí)，零售商就會(huì)出現(xiàn)空閑，且顧客購(gòu)買概率相對(duì)較小的零售商R3出現(xiàn)空閑的次數(shù)更多；圖5c中，零售商R2沒有出現(xiàn)缺貨，訂單均正常執(zhí)行，且因?yàn)樯霞?jí)分銷商在執(zhí)行零售商R2的補(bǔ)貨訂單配送任務(wù)時(shí)，運(yùn)輸工具沒有發(fā)生故障，所以也沒有發(fā)生配送延誤；圖5b中，第7天，顧客沒有產(chǎn)生購(gòu)買行為，因此零售商R3空閑，同時(shí)收到零售商R1的調(diào)貨請(qǐng)求，執(zhí)行調(diào)貨任務(wù)；第14天，零售商R3選擇優(yōu)先執(zhí)行顧客的訂單任務(wù)，再執(zhí)行零售商R1的調(diào)貨任務(wù)，因此出現(xiàn)庫(kù)存不滿足而導(dǎo)致調(diào)貨協(xié)作失敗。

為了對(duì)行為策略的協(xié)調(diào)效果進(jìn)行檢驗(yàn)，建立了一系列假設(shè)，并采用t檢驗(yàn)對(duì)各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。仿真模型運(yùn)行100次，各評(píng)價(jià)指標(biāo)如表7所示。

由表7可知，方案2的訂單及時(shí)滿足率、庫(kù)存周轉(zhuǎn)率、顧客滿意度、組織利潤(rùn)率、資產(chǎn)周轉(zhuǎn)均大于方案1，且t檢驗(yàn)結(jié)果顯示二者的比較具有統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著差異，這說明方案2的供應(yīng)鏈運(yùn)作過程能夠更快更及時(shí)更好地滿足顧客需求；由于同級(jí)調(diào)貨頻繁發(fā)生，不僅及時(shí)地滿足了顧客訂單需求，降低了失銷成本，還提高了庫(kù)存的周轉(zhuǎn)率和組織利潤(rùn)；庫(kù)存周轉(zhuǎn)率的提升也降低了成員主體的平均庫(kù)存水平，從而節(jié)約了庫(kù)存成本，加快了資產(chǎn)周轉(zhuǎn)。此外，缺貨頻率在統(tǒng)計(jì)學(xué)上也具有顯著差異，方案2的缺貨頻率比方案1的缺貨頻率降低了3%。

表7 同級(jí)調(diào)貨行為策略前后仿真數(shù)據(jù)的對(duì)比分析

4 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)供應(yīng)鏈運(yùn)作過程的特點(diǎn)，提出面向主體行為的供應(yīng)鏈運(yùn)作過程仿真模型，該仿真模型以成員主體模型為核心，突出了成員主體的多層次行為結(jié)構(gòu)，并通過開發(fā)一個(gè)五級(jí)供應(yīng)鏈仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了面向供應(yīng)鏈成員的可視化建模與仿真。本研究的主要特色為：①所構(gòu)建的過程集成仿真模型突出了對(duì)供應(yīng)鏈成員間信息流、物流、組織關(guān)系、行為規(guī)則等方面的詳細(xì)描述，為研究供應(yīng)鏈的各種不確定性、動(dòng)態(tài)性和復(fù)雜性問題提供了一種新的思路；②仿真模型以主體模型為核心，充分體現(xiàn)過程中成員行為的自治性、主動(dòng)性和協(xié)作性；③基于提出的仿真原理所開發(fā)的多級(jí)供應(yīng)鏈仿真平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)成員行為協(xié)議和組織策略的定義與調(diào)整，為供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)建模、協(xié)調(diào)仿真和協(xié)調(diào)管理提供了一種量化和動(dòng)態(tài)的研究方法。

后續(xù)將圍繞供應(yīng)鏈成員主體行為協(xié)議的擴(kuò)充、供應(yīng)鏈運(yùn)作過程仿真評(píng)價(jià)體系等關(guān)鍵技術(shù)展開進(jìn)一步研究，并對(duì)更多的協(xié)調(diào)行為策略和實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)行仿真評(píng)價(jià)，以期為供應(yīng)鏈運(yùn)作過程重組或優(yōu)化提供更科學(xué)的依據(jù)。

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