張道海 ,盛昭瀚 ,杜建國(guó)

（1.南京大學(xué) 工程管理學(xué)院，江蘇 南京 210093；2.江蘇大學(xué) 社會(huì)科學(xué)計(jì)算實(shí)驗(yàn)中心，江蘇 鎮(zhèn)江 212013）

一、引 言

近些年來，供應(yīng)鏈管理方式的采用產(chǎn)生了很多具有網(wǎng)絡(luò)關(guān)系的相互依賴的組織和企業(yè)，這給他們帶來巨大利潤(rùn)的同時(shí)，也導(dǎo)致了供應(yīng)鏈嚴(yán)重脆弱性[1]。雖然突發(fā)事件發(fā)生概率小，但影響很大，往往給脆弱性的供應(yīng)鏈組織造成嚴(yán)重影響[2-3]，因此突發(fā)事件下的供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)管理已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界和企業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)問題。

自從Clausen等[4]（2001）提出突變管理（Disruption Management）概念以來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者將突變管理的思想引入到供應(yīng)鏈中，從不同角度對(duì)供應(yīng)鏈需求突變下的風(fēng)險(xiǎn)管理進(jìn)行了研究。Xu等[5]（2003）假設(shè)市場(chǎng)需求是零售價(jià)格的非線形函數(shù)，研究了一個(gè)供應(yīng)商和一個(gè)零售商在集中決策和分散決策下如何有效處理需求不確定問題，以更好協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈。比較早對(duì)需求突變進(jìn)行研究的是Qi等[6]（2004）在Omega上發(fā)表的一篇文章“Supply chain coordination with demand dis?ruptions”，考慮由一家制造商和一家零售商組成的供應(yīng)鏈，研究需求突變對(duì)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)機(jī)制的影響，后來很多研究成果都基于這一研究進(jìn)行深化和擴(kuò)展。Xiao等[7]（2005）將其推廣到有兩家零售商的情形，零售價(jià)格不變，兩零售商進(jìn)行產(chǎn)品促銷投資博弈。

于輝等[8]（2005）研究了突發(fā)事件對(duì)于經(jīng)典的利用數(shù)量折扣協(xié)約協(xié)調(diào)的供應(yīng)鏈所造成的影響，給出了供應(yīng)鏈對(duì)突發(fā)事件的最優(yōu)應(yīng)對(duì)策略，建議了新的具有抗突事件的數(shù)量折扣協(xié)約。Xiao等[9]（2007）進(jìn)一步研究了需求突變下一個(gè)制造商和兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)零售商供應(yīng)鏈的數(shù)量折扣契約設(shè)計(jì)。滕春賢等[10]（2009）建立了零售商處面臨隨機(jī)需求的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)均衡模型，設(shè)計(jì)了具有抗突發(fā)事件性的數(shù)量折扣契約，并指出由于突發(fā)事件的發(fā)生使得需求規(guī)模突然變化時(shí)，供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中各成員的決策就不再是最優(yōu)的，在制造商和零售商交易之前，建立關(guān)于二次訂購(gòu)數(shù)量折扣契約可以協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的抗突發(fā)事件性。

除了使用數(shù)量折扣契約來應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，還有使用收益共享契約。曹二保等[11]（2010）分析一個(gè)供應(yīng)商和兩個(gè)Cournot競(jìng)爭(zhēng)零售商組成的供應(yīng)鏈系統(tǒng)的協(xié)調(diào)問題，首先證明收益共享合約在穩(wěn)定條件下能實(shí)現(xiàn)該供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)；當(dāng)突發(fā)事件導(dǎo)致零售商面臨的需求規(guī)模和供應(yīng)商的生產(chǎn)成本同時(shí)與其預(yù)測(cè)值發(fā)生偏差時(shí)，為使供應(yīng)鏈?zhǔn)找孀畲螅岢隽苏{(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃和零售價(jià)格的協(xié)調(diào)策略，進(jìn)一步證明了改進(jìn)的收益共享合約可協(xié)調(diào)需求和成本偏差的分權(quán)供應(yīng)鏈。龐慶華等[12]（2010）在隨機(jī)市場(chǎng)需求下，收益共享契約可以實(shí)現(xiàn)由制造商、分銷商、零售商組成的三級(jí)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，當(dāng)突發(fā)事件導(dǎo)致市場(chǎng)需求分布發(fā)生變化時(shí)，原有的協(xié)調(diào)將被打破，改進(jìn)了收益共享契約，使其能協(xié)調(diào)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，即建改進(jìn)后的收益共享契約具有抗突發(fā)事件性，并討論了系統(tǒng)利潤(rùn)在供應(yīng)鏈成員之間分配的情況。

這些研究成果豐富了供應(yīng)鏈突發(fā)事件風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急管理研究?jī)?nèi)容，總體來說，在定量研究方面大多采用基于一定的契約機(jī)制來協(xié)調(diào)優(yōu)化供應(yīng)鏈，使其具有一定的彈性，達(dá)到整體的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，但大多是基于一定簡(jiǎn)化基礎(chǔ)上展開的理論研究，這些簡(jiǎn)化可能使得研究成果與現(xiàn)實(shí)之間有較大距離，影響了方案的現(xiàn)實(shí)可操作性[13]。供應(yīng)鏈突發(fā)事件風(fēng)險(xiǎn)是典型的不確定型風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)生具有很大的偶然性。在第一時(shí)間內(nèi)如何進(jìn)行評(píng)估識(shí)別，并能夠正確應(yīng)急，在應(yīng)急后能實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)并及時(shí)調(diào)整應(yīng)急策略尤為重要。采用計(jì)算機(jī)模擬便于采用多學(xué)科綜合方法，可以以更快的計(jì)算速度有效地再現(xiàn)典型的干擾情景，統(tǒng)計(jì)出大批的運(yùn)營(yíng)績(jī)效指標(biāo)，為風(fēng)險(xiǎn)管理和應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃提供必要的工具，而鮮有文獻(xiàn)采用多主體演化建模的計(jì)算實(shí)驗(yàn)方法來研究這些問題?；诖耍疚年P(guān)注于供應(yīng)鏈中突發(fā)事件造成的市場(chǎng)需求突變，嘗試采用計(jì)算實(shí)驗(yàn)方法，結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)管理的研究范式，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、識(shí)別、控制和評(píng)價(jià)研究。

二、需求突變下的供應(yīng)鏈應(yīng)急管理模型

（一）研究框架

本文以案例推理為基礎(chǔ)，基于計(jì)算實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)供應(yīng)鏈中需求環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提出基于案例推理的應(yīng)急管理總體框架、模型和算法，為供應(yīng)鏈企業(yè)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件風(fēng)險(xiǎn)提供新的思路和方法?；诎咐评矸椒ǖ暮诵乃枷胧峭ㄟ^訪問案例庫(kù)中過去的同類案例的最優(yōu)解決方案而獲得當(dāng)前問題的最優(yōu)應(yīng)對(duì)策略。它充分利用案例中隱含的隱性知識(shí)和信息，即通過對(duì)關(guān)鍵指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，從案例庫(kù)中查找相似案例，從而在第一時(shí)間對(duì)可能存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估和判斷，進(jìn)而得到最優(yōu)的應(yīng)急策略，并通過事后評(píng)價(jià)將案例庫(kù)不斷更新，使得應(yīng)急策略不斷優(yōu)化，為后續(xù)可能發(fā)生的相似突發(fā)事件風(fēng)險(xiǎn)提供更優(yōu)解決方案。

考慮具有n個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)的銷售期，供應(yīng)鏈主體可以每一期對(duì)當(dāng)期需求、現(xiàn)有庫(kù)存和銷售價(jià)格進(jìn)行監(jiān)測(cè)；然后對(duì)監(jiān)測(cè)的結(jié)果采用相似案例檢索算法從案例庫(kù)中找到最相似案例，根據(jù)歷史案例的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以識(shí)別是常規(guī)風(fēng)險(xiǎn)還是突發(fā)風(fēng)險(xiǎn)；再次根據(jù)歷史案例應(yīng)急處理的評(píng)價(jià)結(jié)果，調(diào)整本次應(yīng)急策略，應(yīng)急策略包括接收風(fēng)險(xiǎn)策略、訂貨量調(diào)整策略、價(jià)格調(diào)整策略、供應(yīng)商選擇策略；最后對(duì)本次應(yīng)急處理的運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)本次應(yīng)急處理效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并將案例庫(kù)進(jìn)行更新。總體研究框架如圖1所示。

（二）研究問題和假設(shè)

我們對(duì)模型做了一些基本假設(shè)。

（1）由市場(chǎng)和零售商、制造商和供應(yīng)商組成的供應(yīng)鏈，各層主體默認(rèn)按訂單預(yù)測(cè)方式生產(chǎn)；

（2）以耐用性產(chǎn)品為對(duì)象，假設(shè)正常的市場(chǎng)需求服從均勻分布；

圖1 需求突變下的供應(yīng)鏈應(yīng)急管理研究框架

（3）供應(yīng)鏈中提供一種產(chǎn)品，庫(kù)存策略采用(S,s)策略，每周期的剩余產(chǎn)品轉(zhuǎn)為下一周期庫(kù)存量；

（4）同類主體之間將基于產(chǎn)品的價(jià)格進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)；

（5）主體以追求自身利潤(rùn)和客戶服務(wù)水平（訂單滿足率）為目標(biāo)，進(jìn)行應(yīng)急效果評(píng)價(jià)；

（6）實(shí)驗(yàn)情景設(shè)置，考慮由4個(gè)相互競(jìng)爭(zhēng)的零售商、1個(gè)處于主導(dǎo)地位的制造商和2個(gè)供應(yīng)商組成供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，假設(shè)由面向市場(chǎng)的零售商可選擇是否對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行需求監(jiān)測(cè)管理，除了零售商2，其它零售商均對(duì)市場(chǎng)需求進(jìn)行監(jiān)測(cè)管理。實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)模型描述如圖2所示，分別用Y表示主體采用需求監(jiān)測(cè)管理，N表示主體未采用需求監(jiān)測(cè)管理，來觀察相互競(jìng)爭(zhēng)的主體在同一市場(chǎng)環(huán)境下的不同策略會(huì)對(duì)各自的績(jī)效帶來何種影響。

圖2 模型結(jié)構(gòu)圖

（三）模型描述

1.需求突變模型

現(xiàn)實(shí)社會(huì)中，比如非典事件造成人們對(duì)口罩和消毒劑的需求突變，日本核泄漏事件中謠言的傳播造成人們對(duì)鹽的需求突變等，這些事件對(duì)需求造成的影響，從共性來看，都大致經(jīng)歷從初期發(fā)生，到上升，再下降到恢復(fù)的幾個(gè)過程，我們歸納這幾個(gè)階段，用下面的模型來刻畫。

其中y(t)為發(fā)生突發(fā)事件后的t（t≥k）時(shí)刻市場(chǎng)額外需求量；A＞0，為突變波動(dòng)幅度系數(shù)；0＜B＜1，為突變時(shí)間緩慢程度系數(shù)；k＞0，為突變時(shí)間開始發(fā)生點(diǎn)。

2.案例檢索模型

設(shè) P={P1,P2,…,Pm}是源案例集，其中Pi(i=1,2,…,m)是第i個(gè)源案例，設(shè)Z={Z1,Z2,…,Zn}是案例的屬性集，其中Zj(j=1,2,…,n)是第 j個(gè)屬性。構(gòu)成如式（2）所示矩陣：

式中Xij代表第i個(gè)案例的第 j個(gè)屬性值。

不同因素的指標(biāo)取值量綱不同，為了消除量綱的影響，數(shù)據(jù)處理上需要對(duì)原數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)化公式如式（3）所示。

記wj為因素Zj的權(quán)重，為了消除主觀因素的影響，采用機(jī)器學(xué)習(xí)來分配特征權(quán)重，計(jì)算公式如式（5）所示。

記目標(biāo)案例為T={T1,T2,…,Tn}，則有屬性矩陣如式（6）所示。

經(jīng)過計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)得分矩陣如式（7）所示。

將計(jì)算后的得分矩陣，采用歐式距離計(jì)算相似度，公式（8）所示。

得到目標(biāo)案例和各個(gè)源案例的相似度矩陣D=(D1,D2,…,Dm)。

3.風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型

通過案例檢索得到的初步風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)結(jié)果，即以往相似事件處理的結(jié)果。風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生的情景發(fā)生了變化，必須根據(jù)新事件與案例之間的差異對(duì)風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)的初步結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整如式（9）所示。

4.風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別模型

根據(jù)謝比雪夫經(jīng)驗(yàn)法則，若指標(biāo)值服從均勻分布，約有95%的數(shù)據(jù)在平均數(shù)加減2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的范圍之內(nèi)。模型即以此為基礎(chǔ)作為風(fēng)險(xiǎn)推理的依據(jù)。將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果ET和結(jié)果統(tǒng)計(jì)中的歷史均值和標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行比較，確定為常規(guī)擾動(dòng)，還是突發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。若為異常風(fēng)險(xiǎn)，再根據(jù)下游所有主體訂貨量和方差，按相同方法判斷所有下游主體訂單是否異常，若滿足所有下游訂單均異常，判斷為需求突變風(fēng)險(xiǎn)，否則是由于下游競(jìng)爭(zhēng)引起的需求異常（圖3）。

5.風(fēng)險(xiǎn)控制模型

主體對(duì)需求進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過相似案例，對(duì)可能的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估和識(shí)別后，根據(jù)歷史案例應(yīng)急策略的處理評(píng)價(jià)采取有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)策略是降低風(fēng)險(xiǎn)影響的關(guān)鍵。在銷售期初，主體根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，若為常規(guī)擾動(dòng)，即接收風(fēng)險(xiǎn)，不做處理；否則為突發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，則在應(yīng)急成本與銷售價(jià)格之間進(jìn)行權(quán)衡，決定是接受風(fēng)險(xiǎn)還是應(yīng)急處理；若需應(yīng)急處理，再針對(duì)相似案例檢索結(jié)果，根據(jù)歷史案例處理效果值選擇應(yīng)急策略并對(duì)應(yīng)急策略進(jìn)行調(diào)整。記歷史案例處理效果變量為evaluate，策略調(diào)整流程如圖4所示。

圖3 風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別流程

圖4 策略調(diào)整流程

6.應(yīng)急處理評(píng)價(jià)模型

風(fēng)險(xiǎn)處理評(píng)價(jià)以單位產(chǎn)品平均利潤(rùn)增長(zhǎng)率和訂單滿足率增長(zhǎng)率為主要依據(jù)，即在取得利潤(rùn)率增長(zhǎng)的同時(shí)，將風(fēng)險(xiǎn)帶來的影響降低，即認(rèn)為處理效果好；否則，記錄下處理情況，在下次處理時(shí)能有針對(duì)性的調(diào)整。具體來說，若當(dāng)前單位產(chǎn)品平均利潤(rùn)和訂單滿足率均大于檢索案例的單位產(chǎn)品平均利潤(rùn)和訂單滿足率，則認(rèn)為處理效果好，作為備選案例；否則處理效果差，記錄下具體處理結(jié)果，或是單位產(chǎn)品平均利潤(rùn)增長(zhǎng)率應(yīng)急處理效果差，或是訂單滿足率增長(zhǎng)率應(yīng)急處理效果差，為下個(gè)周期應(yīng)急調(diào)整提供借鑒。記當(dāng)前單位產(chǎn)品平均利潤(rùn)率為 profitT，源案例單位產(chǎn)品平均利潤(rùn)率為profitP，記當(dāng)前訂單滿足率為 fulfillRateT，源案例訂單滿足率為 fulfillRateP，處理流程如下：

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

（一）初始參數(shù)設(shè)置

本文實(shí)驗(yàn)中，沒有對(duì)制造商和供應(yīng)商績(jī)效進(jìn)行檢測(cè)，設(shè)制造商和供應(yīng)商供應(yīng)能力無限，制造商批發(fā)價(jià)設(shè)定為20，目的是考察零售商績(jī)效，因此給出市場(chǎng)與零售商的主要參數(shù)初始設(shè)置，同時(shí)為了刻畫各零售商競(jìng)爭(zhēng)主體之間的差異性，將零售價(jià)格和庫(kù)存成本設(shè)置為區(qū)間內(nèi)的隨機(jī)整數(shù)，如表1所示。

表1 初始參數(shù)設(shè)置

（二）需求突變的過程及應(yīng)急處理

根據(jù)突變模型，我們將突變過程分為引入期、高峰期、衰退期和恢復(fù)期，如圖5所示，以觀察不同時(shí)期主體對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行應(yīng)急處理的歷史演化過程。

圖5 需求突變的過程

首先對(duì)本文設(shè)置的需求監(jiān)測(cè)管理方式進(jìn)行分析，目的是看基于本文設(shè)置的需求監(jiān)測(cè)管理方式是否能為應(yīng)對(duì)需求突變風(fēng)險(xiǎn)帶來好的應(yīng)急效果。將零售商1設(shè)置為需求監(jiān)測(cè)管理，零售商2設(shè)置為不采用需求監(jiān)測(cè)管理（暫不考慮其他零售商），決策方式和參數(shù)設(shè)置相同。我們從零售商1和零售商2向市場(chǎng)送貨量、向上游訂貨量以及自身利潤(rùn)水平的波動(dòng)情況三個(gè)指標(biāo)觀察，在系統(tǒng)運(yùn)行開始時(shí)，由于缺少歷史記錄，零售商1學(xué)習(xí)不明顯，隨著需求突變的再次發(fā)生，處理效果明顯。在需求波動(dòng)正常狀態(tài)下，零售商1和零售商2運(yùn)行曲線波動(dòng)情況相似，并且隨著需求突變的持續(xù)，它們都有一定的自適應(yīng)性，但零售商2受到一定程度的約束，零售商1根據(jù)突變的情況，對(duì)自身訂貨量進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，以能夠和市場(chǎng)突變進(jìn)行同步，零售商1的訂貨量比零售商2訂貨量在突變情況下調(diào)整幅度更大，給市場(chǎng)的送貨量在突變情況下也能夠得到較大滿足，而且沒有出現(xiàn)斷貨情況。零售商1的利潤(rùn)水平在市場(chǎng)突變情況下，明顯也高于傳統(tǒng)的零售商2。從上面對(duì)具有相同水平和能力的零售商采取的對(duì)比實(shí)驗(yàn)分析，本文設(shè)置的需求監(jiān)測(cè)管理應(yīng)急處理方式，能較好的應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求突變風(fēng)險(xiǎn)。

（三）需求監(jiān)測(cè)管理的策略選擇

為了考察多個(gè)相互競(jìng)爭(zhēng)的主體在同一市場(chǎng)條件下如何進(jìn)行需求監(jiān)測(cè)管理，我們將零售商1、零售商3、零售商4設(shè)定為需求監(jiān)測(cè)管理，零售商2未采用需求監(jiān)測(cè)管理，對(duì)某個(gè)突變周期的利潤(rùn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得到如圖6所示趨勢(shì)圖。

圖6 零售商主體利潤(rùn)趨勢(shì)圖

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在突變引入期和高峰期，進(jìn)行需求監(jiān)測(cè)管理的零售商，利潤(rùn)上升幅度明顯高于不進(jìn)行需求監(jiān)測(cè)管理的零售商2，但到衰退期和恢復(fù)期，由于前期各主體的訂貨量增加，在衰退期和恢復(fù)期得不到消化，造成庫(kù)存成本上升，利潤(rùn)的下降幅度都很明顯，但我們看到，不采用需求監(jiān)測(cè)管理的零售商2下降幅度明顯要低于其他主體。即在需求突變周期內(nèi)，多個(gè)企業(yè)在同一個(gè)市場(chǎng)條件下均進(jìn)行需求監(jiān)測(cè)管理，可能會(huì)引起對(duì)市場(chǎng)的過度反應(yīng)，在需求突變的后期帶來整體利潤(rùn)的降低，因此在同一市場(chǎng)多個(gè)主體競(jìng)爭(zhēng)情況下，零售商應(yīng)該與制造商進(jìn)行信息共享，由制造商主導(dǎo)聯(lián)合決策，制定統(tǒng)一管理方案，才能更好應(yīng)對(duì)需求突變帶來的影響。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文構(gòu)建了需求突變下的供應(yīng)鏈應(yīng)急管理模型，供應(yīng)鏈上的成員均可以決定是否采用需求監(jiān)測(cè)管理來應(yīng)對(duì)突發(fā)事件。我們構(gòu)建了三階段供應(yīng)鏈實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，借以觀察供應(yīng)鏈中如何進(jìn)行需求監(jiān)測(cè)管理才能更好應(yīng)對(duì)需求突變帶來的影響。實(shí)驗(yàn)表明，在需求突變周期內(nèi)，多個(gè)企業(yè)在同一個(gè)市場(chǎng)條件下均進(jìn)行需求管理，可能會(huì)引起對(duì)市場(chǎng)的過度反應(yīng)，帶來整體利潤(rùn)的降低，因此零售商應(yīng)該與制造商進(jìn)行信息共享，由制造商主導(dǎo)聯(lián)合決策，制定統(tǒng)一管理方案。本文未考慮突發(fā)事件對(duì)供應(yīng)造成的影響，實(shí)際上突發(fā)事件不僅僅影響需求，同時(shí)也會(huì)影響到供應(yīng)，下一步我們將結(jié)合需求突變和供應(yīng)中斷兩種影響進(jìn)行進(jìn)一步深入研究，探索供應(yīng)鏈突發(fā)事件管理更加實(shí)用性的方法和手段。

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