基于知識圖譜的物流系統(tǒng)建模與仿真分析

○ 文/韓玉琪

為了更好地認(rèn)識我國2010-2019年間物流系統(tǒng)建模與仿真研究領(lǐng)域的發(fā)展，文章借助cite space軟件進(jìn)行計量及可視化分析，繪制高發(fā)文作者合作網(wǎng)略圖及關(guān)鍵詞聚類時區(qū)圖，對這一研究領(lǐng)域的已有文獻(xiàn)對引用率高及研究熱點分析。研究表明，在此階段，我國物流系統(tǒng)建模與仿真相關(guān)的研究熱點聚焦生產(chǎn)物流、物流配送以及供應(yīng)鏈等內(nèi)容。

一、引言

近年來，國內(nèi)外學(xué)者開始重視利用物流系統(tǒng)仿真模擬實際物流系統(tǒng)運作過程并從中找出的問題，以期提升物流系統(tǒng)的實際工作效率并提出相應(yīng)的優(yōu)化對策?；诖?，本文基于CNKI數(shù)據(jù)庫，以“物流”或“供應(yīng)鏈”并含“系統(tǒng)建模”或“仿真”為主題進(jìn)行檢索，并選定為中文文獻(xiàn)，共檢索出2354條數(shù)據(jù)為樣本，借助cite space軟件以科學(xué)知識圖譜與文獻(xiàn)分析相結(jié)合的方法系統(tǒng)分析物流系統(tǒng)建模與仿真的研究現(xiàn)狀及熱點，以期勾勒出物流系統(tǒng)建模與仿真現(xiàn)有研究的全貌，為相關(guān)研究提供借鑒與參考。

二、物流系統(tǒng)建模與仿真研究的描述性統(tǒng)計分析

（一）各機構(gòu)發(fā)文量統(tǒng)計

通過分析相關(guān)研究領(lǐng)域的機構(gòu)發(fā)文數(shù)量能夠清楚認(rèn)識各個機構(gòu)對某一相關(guān)領(lǐng)域的重視程度及科研投入程度，并了解機構(gòu)的科研能力。

2010-2019年間，武漢理工大學(xué)成為物流系統(tǒng)建模與仿真這一研究領(lǐng)域中的最高發(fā)文機構(gòu)，發(fā)文54篇。北京交通大學(xué)與華中科技大學(xué)均發(fā)文37篇成為這一研究領(lǐng)域的高發(fā)文機構(gòu)。通過表1可以看出上榜高發(fā)文機構(gòu)前十的單位均為高校，高校成為這一時期物流系統(tǒng)建模與仿真的發(fā)文主力。

表1 2010-2019年發(fā)文機構(gòu)統(tǒng)計

（二）發(fā)文作者統(tǒng)計

表2展示了2010-2019年間物流系統(tǒng)建模與仿真這一研究領(lǐng)域的高發(fā)文作者，其中武漢理工大學(xué)的周強發(fā)表了14篇文章，成為這一階段物流系統(tǒng)建模與仿真領(lǐng)域的最高產(chǎn)作者。此外，東北大學(xué)的汪定偉、暨南大學(xué)的魏瑩分別發(fā)文10篇、7篇也是高發(fā)文作者。

表2 2010-2019年高發(fā)文作者統(tǒng)計

圖1為高發(fā)文作者合作網(wǎng)絡(luò)圖，圖中作者的節(jié)點大小代表其刊文量的多少，節(jié)點間的連線則表示作者間存在一定的合作關(guān)系。由圖1可知，大部分作者獨立刊文，其中唐秀英、楊琳琳、陳立暢等7人之間存在復(fù)雜的合作關(guān)系，吳潔明、萬勵和李余琪，楊浩、高玉鋒與周傳宏，這兩個三人組合均存在一定的合作關(guān)系，魏瑩與李鋒、李昊與趙道致、畢貴紅和趙業(yè)清、李卓群與嚴(yán)廣樂、何純和王偉、施文與劉志學(xué)、張雪峰和劉秀英，這七組均在物流系統(tǒng)建模與仿真領(lǐng)域存在合作關(guān)系。

圖1 高發(fā)文作者合作網(wǎng)絡(luò)圖

三、物流系統(tǒng)建模與仿真研究領(lǐng)域的高被引文獻(xiàn)

文獻(xiàn)的被引頻次代表其在所屬領(lǐng)域存在的研究價值，通過分析高被引文獻(xiàn)不僅可以展現(xiàn)其背后研究領(lǐng)域的重要價值，還能夠為其所涉及領(lǐng)域的后續(xù)研究提供理論借鑒與參考。

上世紀(jì)八九十年代，在宏觀環(huán)境的影響下，我國開始大力推進(jìn)科學(xué)技術(shù)事業(yè)的發(fā)展，鼓勵各個機構(gòu)及高校進(jìn)行技術(shù)學(xué)習(xí)促進(jìn)我國各個領(lǐng)域科學(xué)研究的發(fā)展。因此，早期我國物流系統(tǒng)建模與仿真的相關(guān)學(xué)術(shù)成果多為西方各種仿真動畫、方法的介紹及引進(jìn)。隨著知識學(xué)習(xí)速度的不斷提升及我國科學(xué)研究能力的飛速發(fā)展，2010-2019這十年間，我國涌現(xiàn)了許多這一研究領(lǐng)域的科研成果。由表3可知，《基于系統(tǒng)動力學(xué)的城市交通擁堵治理問題研究》為被引頻次最高的文獻(xiàn)，共被引119次。這一研究成果以飛速發(fā)展的城市化進(jìn)程所帶來的城市交通擁堵的現(xiàn)實問題為研究對象，通過分析我國城市交通擁堵現(xiàn)象背后的深層次問題，提出相應(yīng)的解決對策，并借助系統(tǒng)動力學(xué)的方法建立模型進(jìn)行仿真設(shè)計，從而提出行之有效的對策建議[1]。羅勇等發(fā)表的《基于改進(jìn)遺傳算法的物流配送路徑優(yōu)化》是被引頻次排名第二的文獻(xiàn)，共被引107次，文章通過改進(jìn)簡單遺傳算法后系統(tǒng)規(guī)劃配送路徑，并將改進(jìn)前與改進(jìn)后的遺傳算法進(jìn)行仿真實驗對比，借助對照實驗提出改進(jìn)后的遺傳算法優(yōu)化能力更強[2]。王文賓等人的文章聚焦廢舊電子產(chǎn)品逆向回收供應(yīng)鏈流程，通過探索廢舊電子產(chǎn)品的相關(guān)政策效用指出供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)應(yīng)努力提升廢舊材料的轉(zhuǎn)化率實現(xiàn)制造閉環(huán)供應(yīng)鏈均衡[3]。韓小花借助Stackelberg博弈研究閉環(huán)供應(yīng)鏈回收渠道的決策以期提升回收決策效率促進(jìn)低碳經(jīng)濟的效益增加[4]。陳建軍為獲取解決物流配送路徑優(yōu)化問題的更優(yōu)方法，構(gòu)建優(yōu)化物流配送路徑的數(shù)學(xué)模型并以蟻群算法求解，最后借助仿真證實蟻群算法的實際有效性[5]。由此可以看出，這一研究領(lǐng)域的高被引文獻(xiàn)與國家現(xiàn)實需求緊密相連，學(xué)者們通過提出現(xiàn)實需求問題，構(gòu)建相關(guān)仿真模型進(jìn)行驗證，從而進(jìn)一步思考并提出能夠應(yīng)用于實際問題的解決方案，對現(xiàn)實問題的解決提供了一定的理論指導(dǎo)。

表3 高被引前10篇文獻(xiàn)

四、物流系統(tǒng)建模與仿真的研究熱點演進(jìn)分析

基于物流系統(tǒng)建模與仿真2010-2019年已有數(shù)據(jù)分析可知，這一研究領(lǐng)域科研貢獻(xiàn)最高的關(guān)鍵詞為仿真，共計研究了331次。其次為系統(tǒng)動力學(xué)、供應(yīng)鏈和flexsim，研究頻次分別為231次、168次和103次，成為物流系統(tǒng)建模仿真領(lǐng)域的高頻關(guān)鍵詞。物流、物流系統(tǒng)、物流仿真及系統(tǒng)仿真等30個研究頻次大于20次的關(guān)鍵詞所代表的研究方向，為這一領(lǐng)域帶來了大量的研究成果。

表4 關(guān)鍵詞頻數(shù)分布

本文借助cite space軟件，對2010-2019年物流系統(tǒng)建模與仿真的關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類分析，由圖2可知，這一研究領(lǐng)域的關(guān)鍵詞聚類共有10類，分別為：生產(chǎn)物流、系統(tǒng)動力學(xué)、仿真、物流、物流配送、供應(yīng)鏈、閉環(huán)供應(yīng)鏈、flexsim仿真、哈佛體系結(jié)構(gòu)以及故障。

圖2 關(guān)鍵詞聚類時區(qū)圖

本文借助圖2的可視化分析，對這10個聚類模塊進(jìn)行歸類總結(jié)，具體可以劃分為生產(chǎn)物流系統(tǒng)的仿真、物流配送系統(tǒng)仿真及供應(yīng)鏈系統(tǒng)仿真。

生產(chǎn)物流系統(tǒng)是指產(chǎn)品從原材料到生產(chǎn)再到形成成品進(jìn)行銷售這一生產(chǎn)過程中所發(fā)生的一系列行為。在生產(chǎn)物流系統(tǒng)中，學(xué)界所關(guān)注的重點在于如何提高系統(tǒng)效率進(jìn)而增加企業(yè)效益。在生產(chǎn)物流系統(tǒng)仿真這一研究方向中，物流仿真、物流系統(tǒng)、優(yōu)化建模、系統(tǒng)布置設(shè)計及設(shè)施規(guī)劃與物流分析等關(guān)鍵詞高度共線，在以上關(guān)鍵詞的凸顯下，研究主題主要有物流系統(tǒng)仿真、物流系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計規(guī)劃等。學(xué)者們在研究生產(chǎn)物流仿真的過程中，重點關(guān)注企業(yè)生產(chǎn)車間的現(xiàn)實需要，評估車間的生產(chǎn)物流狀況[6],在建模優(yōu)化的過程中發(fā)現(xiàn)問題[7]，借助多種法則進(jìn)行條件控制[8]-[9]，進(jìn)而針對具體問題提出解決對策并在實驗中不斷修正，有效提高生產(chǎn)物流系統(tǒng)效率，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟發(fā)展。在此研究過程中，學(xué)者們多借助系統(tǒng)布置設(shè)計（SLP）和系統(tǒng)搬運分析（SHA）對生產(chǎn)車間或生產(chǎn)流程進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計，使用Petri網(wǎng)實現(xiàn)建模，或是通過SLP與Flexsim動態(tài)結(jié)合實現(xiàn)模型設(shè)計與優(yōu)化。

物流配送活動覆蓋配送中心至顧客手中的全過程。隨著網(wǎng)絡(luò)購物的大爆發(fā)，物流配送范圍及數(shù)量都實現(xiàn)了跨越式的增長，因此，在進(jìn)行物流配送系統(tǒng)的建模與仿真過程中，如何使用最小成本以最快的速度將產(chǎn)品運送至顧客手中成為學(xué)界關(guān)注的核心。在物流配送系統(tǒng)仿真這一研究方向上，庫存控制、區(qū)域物流、回收物流、物流配送中心、運行機制及物流服務(wù)等關(guān)鍵詞高度共線，在這些關(guān)鍵詞的凸顯下，研究主題主要有物流配送服務(wù)質(zhì)量、配送路徑的優(yōu)化及配送中心選址等。配送中心的選址影響配送成本，基于此，學(xué)者們針對不同產(chǎn)業(yè)的配送中心進(jìn)行內(nèi)部物流活動的流程及配送線路的仿真[10-12]，并制作不同的仿真對比方案，為企業(yè)進(jìn)行實際決策提供理論依據(jù)，借此塑造企業(yè)配送優(yōu)勢以提升市場競爭力。韓慶蘭等認(rèn)為利用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)選擇物流配送中心方位優(yōu)于其他方法[13]。但未考慮這一方法的適用條件，楊艷等對配送中心的選址方法進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)[14]，并依據(jù)不同特點將其分類，明確指出這些方法的適用范圍及優(yōu)缺點，以期通過選址決策縮短供給與需求之間的距離。

隨著企業(yè)管理活動的不斷豐富，物流活動作為第三利潤源開始受到學(xué)界的關(guān)注，學(xué)者們開始重視物流管理，在借鑒企業(yè)價值鏈的基礎(chǔ)上，逐步形成了從產(chǎn)品生產(chǎn)至流通過程中所涉及到的將產(chǎn)品或服務(wù)提供給終端用戶的上下游企業(yè)聯(lián)結(jié)形成網(wǎng)絡(luò)而構(gòu)建成的供應(yīng)鏈的認(rèn)知，供應(yīng)鏈活動設(shè)計到產(chǎn)品的需求預(yù)測、企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)計劃、運輸配送活動、產(chǎn)品的營銷活動及倉儲管理[15]。因此，在供應(yīng)鏈中，如何實現(xiàn)縮短生產(chǎn)計劃與實際需求的誤差、按時配送產(chǎn)品、及時補貨及保持最低庫存成為這一研究方向?qū)W者關(guān)注的問題。在供應(yīng)鏈系統(tǒng)仿真這一研究方向中，冷鏈物流、物聯(lián)網(wǎng)、需求預(yù)測、采購策略、云計算及大數(shù)據(jù)等關(guān)鍵詞高度共線，在這一分類下，算法類的關(guān)鍵詞顯現(xiàn)種類最多，如：遺傳算法、蟻群算法和粒子群算法等。在這些關(guān)鍵詞的凸顯下，這一研究主題主要為供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)的影響因素及供應(yīng)鏈管理的系統(tǒng)仿真。牛鞭效應(yīng)是指供應(yīng)鏈中微小的需求波動會在信息傳遞的過程中逐級放大的現(xiàn)象[16]-[17]，受此影響，企業(yè)的需求預(yù)測活動產(chǎn)生較大誤差從而影響企業(yè)績效。劉思峰等為提升供應(yīng)鏈系統(tǒng)的響應(yīng)效率，通過系統(tǒng)仿真分析供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)庫存系統(tǒng)，提出一種新型庫存控制策略弱化牛鞭效應(yīng)的影響[18]。此外，供應(yīng)鏈系統(tǒng)中高度的信息共享也能夠減弱牛鞭效應(yīng)帶來的影響[19]。企業(yè)借助供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)進(jìn)行業(yè)務(wù)流程再造，能夠集中核心企業(yè)網(wǎng)鏈關(guān)系[20]，更好地維護(hù)自身的核心業(yè)務(wù)[21]，提升自身核心競爭力，在業(yè)務(wù)流程再造的過程中，可借助Petri網(wǎng)結(jié)合Arena軟件有針對性地找出流程問題[22]，提出相應(yīng)的解決方案，實現(xiàn)二次優(yōu)化。

五、結(jié)論

本文以CNKI數(shù)據(jù)庫所收錄的與物流系統(tǒng)建模與仿真研究相關(guān)文獻(xiàn)為研究對象，采用科學(xué)知識圖譜這一可視化方式，對物流系統(tǒng)建模與仿真研究的文獻(xiàn)進(jìn)行描述性統(tǒng)計分析。在2010-2019這十年間，我國物流系統(tǒng)建模與仿真的相關(guān)研究聚焦生產(chǎn)物流、物流配送以及供應(yīng)鏈等內(nèi)容。系統(tǒng)仿真能夠有效模擬現(xiàn)實活動，通過對系統(tǒng)仿真進(jìn)行觀察，解決物流活動中復(fù)雜的問題，優(yōu)化物流活動，從而有效提升企業(yè)績效，促進(jìn)物流活動主體的發(fā)展。