基于系統(tǒng)動力學(xué)的物流服務(wù)供應(yīng)鏈信息共享模型構(gòu)建

周嫻嫻 趙宏霞

中圖分類號：F252? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

內(nèi)容摘要：傳統(tǒng)供應(yīng)鏈上企業(yè)物流業(yè)務(wù)外包產(chǎn)生的第三方物流、第四方物流促進(jìn)了物流服務(wù)供應(yīng)鏈的形成。已有研究表明，物流服務(wù)供應(yīng)鏈上亦存在牛鞭效應(yīng)，文章在此基礎(chǔ)上研究了信息共享對物流服務(wù)供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)的協(xié)調(diào)作用，并運(yùn)用系統(tǒng)動力學(xué)的方法分別構(gòu)建了物流服務(wù)供應(yīng)鏈基準(zhǔn)模型和信息共享模型，并對其進(jìn)行了仿真對比分析。結(jié)果表明，信息共享模型下物流服務(wù)供應(yīng)鏈上牛鞭效應(yīng)得到有效緩解。

關(guān)鍵詞：物流服務(wù)供應(yīng)鏈? ?信息共享? ?牛鞭效應(yīng)? ?系統(tǒng)動力學(xué)

引言及文獻(xiàn)綜述

我國發(fā)展已進(jìn)入“十三五”中后期，服務(wù)業(yè)已躍居成為國民經(jīng)濟(jì)第一大產(chǎn)業(yè)，服務(wù)業(yè)成為了我國經(jīng)濟(jì)增長的新引擎。由此，學(xué)術(shù)界逐漸將目光轉(zhuǎn)向服務(wù)供應(yīng)鏈。物流服務(wù)供應(yīng)鏈作為服務(wù)供應(yīng)鏈中的典型，受到學(xué)者們的極大關(guān)注。Goran Persson（2001）和Heigeviru從物流服務(wù)的復(fù)雜性和資產(chǎn)專用性角度，將物流服務(wù)商分為物流服務(wù)集成商、先進(jìn)的物流網(wǎng)絡(luò)商、專業(yè)化物流服務(wù)商和基本物流服務(wù)操作商;田宇（2002）建立了較為完善的物流服務(wù)供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)模式，即以集成商和供應(yīng)商、集成商和制造企業(yè)為主體的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu);崔愛平（2009）等首次為物流服務(wù)供應(yīng)鏈做出了較為詳盡的定義;宋志剛（2015）等提出，應(yīng)重視客戶在物流服務(wù)供應(yīng)鏈中的地位和作用，要將物流服務(wù)供應(yīng)鏈的研究視角從保障能力供應(yīng)向滿足客戶需求轉(zhuǎn)變;Don Won Cho（2012）等構(gòu)建了衡量服務(wù)供應(yīng)鏈管理績效的框架體系;趙海峰（2017）等考慮采購資金約束條件下針對三種采購方式的物流服務(wù)能力的采購決策，并構(gòu)建了采購模型;桂壽平（2010）等指出，物流服務(wù)供應(yīng)鏈中存在牛鞭效應(yīng)，且處于下游的集成商通過契約的形式將需求變動的危機(jī)轉(zhuǎn)嫁給上游的功能型物流服務(wù)供應(yīng)商。

系統(tǒng)動力學(xué)自創(chuàng)立以來，在半個多世紀(jì)內(nèi)得到廣泛傳播，現(xiàn)已在宏觀領(lǐng)域、項目管理領(lǐng)域、學(xué)習(xí)型組織領(lǐng)域、物流與供應(yīng)鏈領(lǐng)域、公司戰(zhàn)略領(lǐng)域等廣泛應(yīng)用。Wangphanich，Pilada（2007）建立了多產(chǎn)品、利用多級供應(yīng)鏈的系統(tǒng)動力學(xué)模型;Li，Xu（2009）等通過建立不同等級的供應(yīng)鏈模型，分析得出引起牛鞭效應(yīng)的主要原因是可控的信息延遲和訂貨周期;于曉霖（2007）等構(gòu)建了基于APIOBPCS采購模式和VMI的七成員供應(yīng)鏈模型，并通過該模型研究了平滑指數(shù)、庫存初始值等8個因素對牛鞭效應(yīng)的影響。但上述研究大都基于產(chǎn)品供應(yīng)鏈的角度研究牛鞭效應(yīng)，對服務(wù)供應(yīng)鏈上牛鞭效應(yīng)的研究涉及較少。本文基于物流服務(wù)供應(yīng)鏈的角度，運(yùn)用系統(tǒng)動力學(xué)的方法構(gòu)建了信息共享模型，以此研究物流服務(wù)供應(yīng)鏈上牛鞭效應(yīng)的協(xié)調(diào)問題，并運(yùn)用Vensim PLE軟件對模型進(jìn)行仿真分析。

問題描述與基本假設(shè)

本文主要研究信息共享對功能型物流服務(wù)提供商（FLSP）、物流服務(wù)集成商（LSI）及企業(yè)客戶組成的二級物流服務(wù)供應(yīng)鏈（LSSC）中牛鞭效應(yīng)的協(xié)調(diào)問題，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。假設(shè)LSSC上只存在唯一的FLSP和唯一的LSI，并只考慮運(yùn)輸這一單一物流服務(wù)能力，且該LSI物流服務(wù)能力的市場占有率為30%。本文以系統(tǒng)動力學(xué)方法分別構(gòu)建LSSC基準(zhǔn)模型和LSSC信息共享模型，并進(jìn)行仿真分析。

為方便研究，本文對模型做出做如下假設(shè)：H1：LSI面臨的市場價格穩(wěn)定，其需求在一定范圍內(nèi)隨機(jī)波動;H2：LSI的所有物流服務(wù)能力均來自向FLSP采購，且采購價格一定，即不考慮不同采購方式下的不同采購價格對LSI需求的影響。

系統(tǒng)動力學(xué)模型的構(gòu)建

（一）物流服務(wù)供應(yīng)鏈基準(zhǔn)模型

如圖2所示，物流服務(wù)供應(yīng)鏈基準(zhǔn)模型中，F(xiàn)LSP子系統(tǒng)和LSI子系統(tǒng)各內(nèi)部變量之間及二子系統(tǒng)之間變量存在復(fù)雜的因果關(guān)系鏈，本文通過系統(tǒng)動力學(xué)方程將其量化。提供商物流服務(wù)能力持有量為其物流服務(wù)能力補(bǔ)充率和物流服務(wù)能力消耗率的差額積累量。提供商的服務(wù)能力消耗率由集成商訂單和集成商需求響應(yīng)時間決定，且為FLSP提供需求預(yù)測，F(xiàn)LSP依據(jù)提供商需求預(yù)測、提供商期望持有量及提供商物流服務(wù)能力持有量等因素確定其需求量，進(jìn)一步由提供商需求和提供商需求響應(yīng)時間做出補(bǔ)貨決策。集成商子系統(tǒng)有此類似因果反饋關(guān)系。不同的是，LSI面臨的市場需求率在一定范圍內(nèi)隨機(jī)波動，而集成商物流服務(wù)能力消耗率由市場需求率決定，大約占其30%。

（二）物流服務(wù)供應(yīng)鏈信息共享模型

如圖3所示，以LSSC基準(zhǔn)模型為基礎(chǔ)引入信息共享機(jī)制后，其提供商需求預(yù)測不再僅依賴于自身的物流服務(wù)能力消耗率，還可依據(jù)信息共享捕獲的市場需求率及集成商需求率（通過集成商訂單體現(xiàn)）知識做出更加精準(zhǔn)的需求預(yù)測。與此同時，F(xiàn)LSP調(diào)整其期望持有量及訂貨決策，避免資源浪費(fèi)或短缺。在LSI子系統(tǒng)中，集成商需求預(yù)測、集成商期望持有量及集成商訂單均在原有基礎(chǔ)上，依據(jù)集成商獲取的市場需求率信息進(jìn)行調(diào)整，做出更合理的訂貨決策。

參數(shù)設(shè)置及方程式說明

（一）基準(zhǔn)模型下的方程式

市場需求率= 1000+IF THEN ELSE（Time>4， RANDOM NORMAL（-200，200，0，50，4），0）;表示市場從第5周開始，市場需求率在1000的基礎(chǔ)上隨機(jī)增加或減少，其增減幅度最大值為200，均值為0，標(biāo)準(zhǔn)差為50，初始設(shè)定的隨機(jī)數(shù)為4。集成商物流服務(wù)能力消耗率= 0.3*市場需求率+RANDOM NORMAL（-50，50，0，20，2）;表示集成商物流服務(wù)能力消耗率在市場需求率的30%上下隨機(jī)浮動，其增減幅度最大值為50，均值為0，標(biāo)準(zhǔn)差為20，初始設(shè)定的隨機(jī)數(shù)為2。集成商需求預(yù)測=SMOOTH（集成商物流服務(wù)能力消耗率，移動平均時間）;即集成商根據(jù)自身物流服務(wù)能力消耗率采用移動平均的方法進(jìn)行需求預(yù)測。集成商期望持有量=期望持有量持續(xù)時間*集成商需求預(yù)測。集成商物流服務(wù)能力持有量=INTEG（提供商物流服務(wù)能力消耗率-市場需求率，800）;表示集成商物流服務(wù)能力持有量為提供商物流服務(wù)能力消耗率與市場需求率之差的積累量，其中初始值為800。集成商訂單= MAX（0，集成商需求預(yù)測+（集成商期望持有量-集成商物流服務(wù)能力持有量）/持有量調(diào)整時間）;表示集成商的訂單由集成商需求預(yù)測、集成商期望持有量、集成商物流服務(wù)能力持有量及持有量調(diào)整時間決定，且當(dāng)后段式值小于0時，集成商訂貨量為0。提供商物流服務(wù)能力消耗率=DELAY3（集成商訂單，集成商需求響應(yīng)時間）。提供商階段方程式與集成商階段相類似。

（二）方程式與參數(shù)設(shè)定

在此只列出與基準(zhǔn)模型中相區(qū)別的部分：集成商獲取的信息=0.3*市場需求率;集成商需求預(yù)測=SMOOTH（0.1*集成商物流服務(wù)能力消耗率+0.9*集成商獲取的信息，移動平均時間）;表示集成商需求根據(jù)集成商物流服務(wù)能力消耗率、集成商獲取的信息，采用移動平均法進(jìn)行預(yù)測，其中集成商物流服務(wù)能力消耗率、集成商獲取的信息二者權(quán)重為1：9;提供商獲取的信息=0.5*（0.3*市場需求率）+0.3*集成商物流服務(wù)能力消耗率+0.2*集成商訂單;表示提供商獲取的信息由集成商的市場占有率、集成商物流服務(wù)能力消耗率和集成商訂單決定，且其權(quán)重比為5：3：2;提供商需求預(yù)測=SMOOTH（0.1*提供商物流服務(wù)能力消耗率+0.9*提供商獲取的信息，移動平均時間）;提供商階段方程式與集成商階段相類似。參數(shù)設(shè)定如表1所示。

模型仿真及分析

（一）牛鞭效應(yīng)對比分析

對比圖4、5可知，信息共享能有效緩解物流服務(wù)供應(yīng)鏈中的牛鞭效應(yīng)。從圖4可看出，在基準(zhǔn)模型中，提供商物流服務(wù)能力持有量波動幅度大，其最高逾2900噸，最低約至-300噸（服務(wù)能力短缺），且超過2000噸達(dá)5次之多，其牛鞭效應(yīng)明顯;而在信息共享模型中（如圖5所示），提供商物流服務(wù)能力持有量波動幅度明顯減小，其振幅最高在1500噸左右，且提供商服務(wù)能力持有量均在2000噸以下，提供商和集成商均不出現(xiàn)服務(wù)能力短缺情況，牛鞭效應(yīng)顯著改善。

（二）物流服務(wù)能力持有量對比分析

由圖6、圖7可以看出，在信息共享模型下，提供商和集成商的物流服務(wù)能力持有量均值均小于基準(zhǔn)模型下二者的持有量。其中，提供商物流服務(wù)能力持有量在信息共享后波動幅度大為下降，波動周期略微延長;相較于提供商，集成商物流服務(wù)能力持有量在信息共享后波幅變化程度小，但可看出在原有基礎(chǔ)上明顯下降，波動周期略微延長

結(jié)論

傳統(tǒng)的物流服務(wù)供應(yīng)鏈上存在嚴(yán)重的牛鞭效應(yīng)，但隨著信息共享機(jī)制的加入，提供商和集成商的物流服務(wù)能力持有量均顯著下降，供應(yīng)鏈各成員需求更加穩(wěn)定，牛鞭效應(yīng)明顯減弱。

信息共享機(jī)制有效地緩解了物流服務(wù)供應(yīng)鏈中的牛鞭效應(yīng)，即使在采用期權(quán)契約采購時，處于供應(yīng)鏈上游的提供商也不再承擔(dān)過高的需求變動危機(jī)，從而有利于供應(yīng)鏈整體效益最大化。此外，本文基于系統(tǒng)動力學(xué)的物流服務(wù)供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)協(xié)調(diào)研究，可為物流服務(wù)供應(yīng)鏈的實(shí)踐與運(yùn)作提供一定的理論依據(jù)。

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