汽車制造供應鏈脆弱性因子辨識研究*

王海燕 李 納 孫 濤

(武漢理工大學交通學院 武漢 430063)

0 引 言

汽車制造供應鏈是汽車制造的核心.汽車制造供應鏈的運作由于其涉及的供應商數(shù)量多，網絡結構復雜且鏈條長，容易受供應鏈內外部因素的影響而導致運作存在很多的不確定性，激發(fā)其脆弱性.供應鏈脆弱性是供應鏈受內外界擾動而出現(xiàn)不利結果的一種屬性[1]，是系統(tǒng)運作不確定性的直接或間接結果[2].Stephan等[3]認為供應鏈脆弱性是指一種影響供應鏈斷鏈風險發(fā)生的可能性.杜志平等[4]指出供應鏈脆弱性的增強來源于供應鏈集成的復雜性、環(huán)境的復雜性和運作的復雜性.研究汽車制造供應鏈運作管理，辨識影響供應鏈運作效率的關鍵脆弱性因子，降低其激發(fā)供應鏈脆弱性的概率，有助于汽車企業(yè)提高整個供應鏈管理的效率，增強企業(yè)競爭力.

汽車制造供應鏈脆弱性的研究已逐漸引起了車企和學術界的關注.Bogataj等[5]結合投入產出表，使用動態(tài)凈現(xiàn)值法確定倉儲量與運送量之間的聯(lián)系，得出供應鏈的薄弱環(huán)節(jié)，進而預測供應鏈的脆弱點；Michael等[6]從供應鏈敏捷性角度出發(fā)，認為通過聯(lián)合規(guī)劃、需求響應、供應鏈可視化、客戶響應四個促進因子可以提高供應鏈敏捷性，實現(xiàn)供應鏈脆弱性的降低.趙順偉等[7]利用系統(tǒng)動力學研究汽車供應鏈中零件配送存在的牛鞭效應，結果表明，市場需求信息與時間對供應鏈的運作有顯著影響.曾慧娥等[8]利用圖論方法將“模糊”結構轉換為供應鏈脆弱性指數(shù)，從而量化供應鏈的脆弱性水平；李晶[9]構建了基于系統(tǒng)動力學的報廢汽車逆向供應鏈拆解與破碎能力規(guī)劃模型，得出不同情景下適合未來報廢汽車拆解和破碎能力規(guī)劃的有效機制，最后提出了政策與建議.章涵[10]構建了基于系統(tǒng)動力學的汽車制造業(yè)LSSC能力協(xié)調模型，得出了影響LSSC能力協(xié)調的關鍵因素和節(jié)點的最優(yōu)共生模式.趙新榮[11]分析汽車生產物流供應鏈中各因素之間的反饋關系，構建了基于系統(tǒng)動力學的汽車物流庫存控制系統(tǒng)模型，分析不同需求模式下汽車生產物流供應鏈上各節(jié)點企業(yè)的庫存波動及放大的主要原因.

要降低汽車供應鏈的脆弱性，前提是辨識出能激發(fā)其脆弱性的關鍵因子.因此，本文根據(jù)汽車制造供應鏈系統(tǒng)動態(tài)性、復雜性、非線性、延遲性、因果性等符合系統(tǒng)動力學研究的特性，構建基于系統(tǒng)動力學的汽車制造供應鏈脆弱性關鍵因子辨識模型，建立汽車制造供應鏈運作系統(tǒng)的因果關系圖和流圖，探討內、外部的擾動對汽車供應鏈輸出的影響，分析擾動模擬系統(tǒng)出現(xiàn)的脆弱性行為，辨識汽車供應鏈的關鍵脆弱性因子.通過分析汽車制造供應鏈系統(tǒng)中各因素當受到不同程度擾動時，其閾值發(fā)生的顯著性變化，從而得出信息共享程度、供應商發(fā)貨周期、物流服務商零部件庫存調整時間、物流服務商發(fā)貨周期、制造商發(fā)貨周期等因素為影響汽車制造供應鏈運作效率的關鍵脆弱性因子.

1 汽車制造供應鏈脆弱性內涵及影響因素分析

1.1 汽車制造供應鏈脆弱性內涵

脆弱性是供應鏈系統(tǒng)的固有屬性，由供應鏈本身的結構和特征所決定，主要是指供應鏈系統(tǒng)內部存在的不穩(wěn)定性及受到外部擾動時供應鏈的薄弱環(huán)節(jié)會出現(xiàn)振蕩甚至中斷的風險.因此，汽車制造供應鏈脆弱性，即汽車制造供應鏈運作過程中，從零部件供應環(huán)節(jié)到零部件儲運環(huán)節(jié)，至最終的整車生產環(huán)節(jié)，系統(tǒng)可能受到外界不確定性因素如環(huán)境、合作方面的擾動，或者可能受到自身內部的節(jié)點企業(yè)之間流程活動的不確定性變化的擾動，導致整條供應鏈的運作產生振蕩或中斷等負面的結果.

1.2 汽車制造供應鏈脆弱性影響因素分析

從整個供應鏈運作系統(tǒng)的視角來劃分汽車制造供應鏈脆弱性的影響因素，主要分為外生因素和內生因素.

外生因素，是指汽車制造供應鏈系統(tǒng)的外部環(huán)境因素和節(jié)點企業(yè)合作因素，通過分析外部環(huán)境因素和節(jié)點企業(yè)合作因素的擾動，分析供應鏈呈現(xiàn)出波動或不穩(wěn)定的狀態(tài).環(huán)境因素主要包括如自然環(huán)境、市場經濟環(huán)境、政策環(huán)境、地域環(huán)境等影響因素，合作因素主要包括信息共享與溝通、供應商信譽度、企業(yè)經濟狀況等影響因素.

內生因素，是指汽車制造供應鏈系統(tǒng)運作流程內部存在的要素，通過改變要素變量觀察供應鏈呈現(xiàn)出波動或不穩(wěn)定的狀態(tài).對汽車制造供應鏈運作系統(tǒng)內部的影響因素進行系統(tǒng)性分析，主要包括供應商子系統(tǒng)因素、物流服務商子系統(tǒng)因素和制造商子系統(tǒng)因素.

2 基于系統(tǒng)動力學的汽車制造供應鏈脆弱性因子辨識模型

汽車制造供應鏈脆弱性因子，是指在汽車制造的整個流程中，包括供應商對零部件的生產與發(fā)貨、物流服務商對零部件的入庫與出庫、制造商對整車的生產與發(fā)貨等方面的環(huán)節(jié)，供應鏈系統(tǒng)內各因素因外界或內部的影響因素的改變(或擾動)時系統(tǒng)動態(tài)行為的顯著性變化.系統(tǒng)的動態(tài)行為因影響因素的擾動而出現(xiàn)差異化的現(xiàn)象，這種差異化現(xiàn)象的產生正是系統(tǒng)脆弱性的一種體現(xiàn).

2.1 研究方法及適用性分析

汽車制造供應鏈是由零部件供應商、物流服務商、整車制造商多主體組成的動態(tài)反饋系統(tǒng)，具有動態(tài)性、復雜性、非線性、延遲性、因果性等復雜動態(tài)系統(tǒng)特性，而復雜動態(tài)系統(tǒng)是系統(tǒng)動力學的研究對象.同時，汽車制造供應鏈涉及環(huán)節(jié)眾多，部分數(shù)據(jù)難以收集，部分行為難以量化，但可運用相關因素的因果反饋關系開展研究，且供應鏈系統(tǒng)模擬仿真的精度要求不高，但要求必須清晰反映系統(tǒng)的發(fā)展趨勢.因此，系統(tǒng)動力學可以用來解決研究數(shù)據(jù)不全和精度要求不高的復雜問題.

本文以零部件供應商、物流服務商和整車制造商組成的三級汽車制造供應鏈運作系統(tǒng)為研究對象，構建基于系統(tǒng)動力學(SD)的汽車制造供應鏈脆弱性關鍵因子模型，通過分析汽車制造供應鏈系統(tǒng)運作的動態(tài)特征，構建因果回路圖和流圖，分析系統(tǒng)變量的改變對系統(tǒng)觀察變量的擾動，提煉系統(tǒng)的脆弱性因子.

2.2 汽車制造供應鏈脆弱性因子辨識模型的構建

2.2.1邊界確定

系統(tǒng)界限在一定程度上必須是封閉的.本文所研究的汽車制造供應鏈運作系統(tǒng)的邊界范圍為：

汽車制造供應鏈的研究以零部件供應商、整車制造商、物流服務商為主體，且以整車制造商為核心，汽車供應鏈中的下游主體經銷商(4S店)和最終用戶不予考慮；考慮“推-拉復合式”供應鏈；供應商只考慮一級零部件供應商；運作系統(tǒng)的研究主要涉及供應鏈運作系統(tǒng)內外部的影響因素，分為外生因素和內生因素，只涉及物流、信息流方面，忽略資金流、商流和增值流方面的因素；動態(tài)行為以庫存作為觀測指標，庫存包括零部件庫存和整車庫存；汽車制造供應鏈中的運輸、生產等活動存在延遲現(xiàn)象.

2.2.2模型假設

汽車制造供應鏈運作系統(tǒng)所涉及因素之多且關系錯綜復雜，為了便于模型的構建，簡化真實系統(tǒng)的復雜程度，但同時又能反映真實系統(tǒng)的內部結構、因果關系及其動態(tài)行為.具體的假設如下：

1) 供應鏈系統(tǒng)中的節(jié)點企業(yè)只考慮一級供應商，包括一個供應商、一個物流服務商和一個整車制造商.

2) 假設零部件的生產與采購均在國內進行，忽略全球化采購所造成的影響因素.

4) 供應鏈運作系統(tǒng)不考慮零部件的加工、包裝、裝卸搬運等具體的作業(yè)環(huán)節(jié)，以及忽略整車配裝生產中沖壓、焊接、涂裝、總裝等工藝活動.

5) 考慮供應鏈系統(tǒng)的缺貨現(xiàn)象，忽略訂貨提前期對系統(tǒng)動態(tài)行為的影響，模型不考慮產品質量、成本、費用、利潤的影響，考慮供應鏈上物質、信息的延遲對供應鏈庫存運作的影響.

6) 假設模型中整車制造商的生產能力無限制，供應商只給一家車企提供零部件的供應，物流服務商只為該車企提供物流服務.

7) 假設模型中的供應商只生產某一種零部件，產品件數(shù)在量綱上等同于零部件的套數(shù)，也等同于整車的輛數(shù)，均是一一對應的關系.

2.3 因果關系分析圖

本文將汽車制造供應鏈系統(tǒng)分為零部件供應商子系統(tǒng)、物流服務商子系統(tǒng)和整車制造商子系統(tǒng)，依據(jù)因果關系圖分析各子系統(tǒng)內部及之間存在的相互作用機制.

整個供應鏈運作系統(tǒng)影響因素的因果關系圖見圖1，子系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間的因素通過缺貨量、訂單率、預測需求率建立了因果關系，形成了相互作用機制.系統(tǒng)中的各子系統(tǒng)之間存在多個反饋回路，因果關系鏈一直處于加強作用，形成了一條正反饋回路.因此，各子系統(tǒng)之間的因素存在一定的因果關系.

圖1 汽車制造供應鏈運作系統(tǒng)影響因素之間的因果關系圖

2.4 汽車制造供應鏈運作流圖

本文所構建的汽車制造供應鏈運作系統(tǒng)的因果關系圖，可以反映各子系統(tǒng)及因素之間的定性關系，但是對于因素之間的定量關系無法展現(xiàn)與區(qū)別.為了更清晰地明確系統(tǒng)的結構和運行機制，需要構建汽車制造供應鏈運作系統(tǒng)的流圖，見圖2.

圖2 汽車制造供應鏈運作系統(tǒng)流圖

3 汽車制造供應鏈脆弱性因子辨識實證分析

3.1 數(shù)據(jù)來源

本文以北京現(xiàn)代汽車有限公司的某品牌車為例，依據(jù)調研收集的數(shù)據(jù)可知，2017年供應商、物流服務商、整車制造商(車企)的每月期望庫存見表1.2017年某品牌車年銷量為122 725輛，每月具體的銷量見表2.

老福的母親為成為兒子的助手而興奮不已，這幾天老是睡不著覺，老福一回家，她就拉著兒子打聽事情的進展。出院第四天，老福終于給她布置任務了，叫她去把小宋請到家里來，理由是商量如何執(zhí)行委托書。

表1 2017年1-12月的期望庫存 件

表2 2017年某品牌車的月銷量

本文模型研究涉及參數(shù)眾多且不易確定，系統(tǒng)個別參數(shù)通過模擬試驗法來確定，在參數(shù)值的變化范圍內先粗略地試用參數(shù)進行模型調試，模型行為無顯著變化時，即確定了該參數(shù)值.本文參數(shù)有初始值、常數(shù)值等.

3.2 模型有效性檢驗

運用VENSIM仿真軟件構建的系統(tǒng)動力學模型，在仿真運行之前，需進行有效性檢驗.

1) 模型基本檢驗 包括模型運行檢驗和量綱一致性檢驗，通過軟件自帶的檢驗功能可知，汽車制造供應鏈運作系統(tǒng)的脆弱性因子辨識模型的結構合理，滿足量綱一致性要求，模型運行正常.

2) 現(xiàn)實性檢驗 將每個月的平均時銷率作為每個月市場需求率輸入仿真模型進行運行，分別得到供應商零部件期望庫存、物流服務商零部件期望庫存、制造商整車期望庫存的模擬值，進行平均化處理，再與調研收集的實際值進行有效比對，相對誤差均小于10%，可知所構建的汽車制造供應鏈運作系統(tǒng)的模型是有效的，能夠較好的描述系統(tǒng)的行為，見表3.

表3 期望庫存的仿真結果與實際值對比表

3.3 初始仿真結果分析

根據(jù)構建的基于系統(tǒng)動力學的脆弱性演化模型，分析汽車制造供應鏈運作系統(tǒng)的動態(tài)行為，將調研收集的數(shù)據(jù)處理后輸入模型，仿真時間為一個月，可得模型運行后的結果，見圖3.

圖3 各企業(yè)的運行結果

由圖3可知，信息流在逆向傳遞過程中，信息從制造商向物流服務商傳遞時延遲現(xiàn)象較顯著，從物流服務商向供應商傳遞時延遲現(xiàn)象相對不顯著；供應商與物流服務商的信息共享程度相對較低，制造商與物流服務商的信息共享程度較高，符合目前典型的汽車制造供應鏈系統(tǒng)的Supply-Hub運作模式，由制造商和物流服務商協(xié)同負責Supply-Hub的運營，信息共享程度較高.由圖3a)中的曲線1～2可知，供應商與物流服務商的零部件庫存的初始值卻不等于0，說明供應商與物流服務商保有一定的安全庫存.由圖3b)中的曲線1(供應商缺貨量)可知，供應商在72 h后才存在缺貨現(xiàn)象，說明供應商的安全庫存在72 h內能滿足物流服務商的訂單率.由圖3c)的曲線3(制造商預測整車需求率)可知，制造商預測整車需求率在24 h后才開始不等于0，說明整車需求信息延遲的時間為24 h.

3.4 脆弱性關鍵因子識別

3.4.1環(huán)境因素

在合理且符合實際的前提下，保持其它變量和參數(shù)值不變，依次分別改變自然因素、市場經濟因素、地域因素、政策因素的參數(shù)值，依次運行模型，將供應鏈系統(tǒng)中的庫存作為觀測變量，依據(jù)仿真結果可知，依次增大或縮小環(huán)境因素中的變量參數(shù)值，供應商零部件庫存、物流服務商庫存、制造商庫存及其它變量的動態(tài)行為改變不明顯，說明環(huán)境因素中的幾個變量因素并非脆弱性因子，見圖4.

圖4 環(huán)境因素改變后的庫存

3.4.2合作因素

在合理且符合實際的前提下，保持其它變量和參數(shù)值不變，依次改變信息共享程度、供應商經濟狀況、供應商信譽度的參數(shù)值，將供應鏈系統(tǒng)中的庫存作為觀測變量.依據(jù)結果可知，調整信息共享程度的參數(shù)值可引起供應商、物流服務商、制造商的庫存水平的動態(tài)行為發(fā)生異常明顯的改變，同時引起其它變量的動態(tài)行為發(fā)生明顯改變.依次調整供應商經濟狀況、供應商信譽度的參數(shù)值，供應鏈中其它變量的動態(tài)行為未發(fā)生明顯改變.因此，信息共享程度為系統(tǒng)的脆弱性因子，見圖5.

圖5 合作因素改變后的庫存

3.4.3內生因素

在合理且符合實際的前提下，保持其它變量和參數(shù)值不變，改變供應商發(fā)貨周期的參數(shù)值，分別從36 h變?yōu)?4，48 h，運行模型，將供應鏈系統(tǒng)中的庫存作為觀測變量.通過改變供應商的發(fā)貨周期，能夠引起物流服務商、制造商的庫存水平的動態(tài)行為發(fā)生顯著的改變，說明供應商發(fā)貨周期為系統(tǒng)的脆弱性因子，見圖6.

圖6 發(fā)貨周期改變后的庫存

同樣，在相同條件下，改變物流服務商零部件庫存調整時間、物流服務商發(fā)貨周期、制造商發(fā)貨周期和整車需求信息延遲的參數(shù)值，將供應鏈系統(tǒng)中的庫存作為觀測變量.運行模型可知，供應商、制造商的庫存水平的動態(tài)行為發(fā)生顯著改變，說明物流服務商零部件庫存調整時間、物流服務商發(fā)貨周期、制造商發(fā)貨周期和整車需求信息延遲為系統(tǒng)的脆弱性因子.

4 結 論

1) 界定了汽車制造供應鏈存在的內涵，運用系統(tǒng)動力學理論構建了汽車制造供應鏈脆弱性關鍵因子辨識模型，通過實例進行擾動分析，探究系統(tǒng)的動態(tài)行為.

2) 辨識出系統(tǒng)的關鍵脆弱性因子有信息共享程度、供應商發(fā)貨周期、物流服務商零部件庫存調整時間、物流服務商發(fā)貨周期、制造商發(fā)貨周期、整車需求信息延遲時間.

本課題的研究還存在一些不足之處，尚待改進與完善，未來的研究可以考慮多級或多個供應商存在的影響，考慮產品質量、成本、費用、利潤等方面的影響，研究結論會更具說服力.