賴新峰 ,王 鑫 ,陳志祥

(1.江西財經(jīng)大學(xué) 信息管理學(xué)院,南昌 330032;2.中山大學(xué) 管理學(xué)院,廣州 510275)

隨著經(jīng)濟全球化浪潮的推進,越來越多的企業(yè)開始建立全球生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)[1],由于不同國家和地區(qū)之間的資源、成本和優(yōu)勢不同,在全球范圍內(nèi)進行采購、生產(chǎn)、加工和銷售能夠獲得更大的利潤和優(yōu)勢,跨國供應(yīng)鏈應(yīng)運而生?？鐕?yīng)鏈的特點是供應(yīng)鏈系統(tǒng)涉及多個國家,由于國家和國家之間存在地理位置、交通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等差異,因而跨國供應(yīng)鏈大多采用多式聯(lián)運方式來運輸物資。例如,在塔斯曼海隔岸相望的新西蘭和澳大利亞,海上輪船運輸是兩個國家進行物資運輸?shù)闹饕绞?而對于同為內(nèi)陸國家且接壤的阿富汗和伊朗,公路和鐵路運輸扮演著更重要的角色。因此,跨國運輸?shù)奶攸c是同時使用海上、航空、公路等運輸方式。綜合上述分析,覆蓋多個不同國家的全球生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò),運輸原材料和產(chǎn)品不可避免地需要采用多式聯(lián)運模式,同時,由于多式聯(lián)運模式能夠綜合各個運輸模式的優(yōu)點,因而多式聯(lián)運已經(jīng)成為當今企業(yè),尤其是跨國企業(yè)的主要運輸方式。但是,近年來國際環(huán)境劇烈變化,政治、天氣以及疫情加大了多式聯(lián)運發(fā)生運輸中斷的風(fēng)險,尤其是對于快消食品企業(yè)而言,具有原材料腐蝕性質(zhì)和市場流失性質(zhì)的快消食品供應(yīng)鏈,發(fā)生運輸中斷時所帶來的損害往往要高于普通產(chǎn)品供應(yīng)鏈。快消食品是指具有就近購買、攜帶方便、食用方便等特點的食品,主要以肉菜水果加工品、乳品等速食食品為代表,而加工這些快消食品的原材料大多都具有易腐性。另外,快消類食品還具有一個十分重要的特點,即消費者忠誠度不高,消費者很容易在同類產(chǎn)品中轉(zhuǎn)換不同的品牌,因此,快消食品供應(yīng)鏈一旦出現(xiàn)中斷,將導(dǎo)致市場需求流失。綜上可知,聚焦于快消食品跨國供應(yīng)鏈的多式聯(lián)運運輸中斷問題具有較強的現(xiàn)實意義。

Baykasolu等[2]通過建立綜合混合整數(shù)線性規(guī)劃模型,分析了多式聯(lián)運運輸模式中的車隊規(guī)劃問題,并證明了運用該模型可以提高船隊利用率。李曉東等[3]從實證研究的角度,以東北三省集裝箱運輸?shù)奶寂欧胖笜藶槔?研究了多式聯(lián)運中的低碳問題,并發(fā)現(xiàn)即使公路碳排放強度減少50%,單一運輸方式仍然不如多式聯(lián)運。Cannas等[4]研究了乳品供應(yīng)鏈的運營問題,發(fā)現(xiàn)多式聯(lián)運可以有效減少乳品供應(yīng)鏈運營中的二氧化碳排放。國內(nèi)對多式聯(lián)運的研究較多集中在多式聯(lián)運路徑優(yōu)化方法。程興群等[5]引入魯棒優(yōu)化建模方法研究了碳交易政策下的多式聯(lián)運路徑選擇問題,結(jié)果表明,多種低碳政策的組合能更好地實現(xiàn)多式聯(lián)運減排。鄭斌等[6]建立了震后應(yīng)急物流動態(tài)選址-聯(lián)運問題雙層規(guī)劃模型,并通過一種混合遺傳算法求解了最優(yōu)解。魏航等[7]研究了時變條件下多式聯(lián)運有害物品的路徑選擇。李魁梅等[8]研究了綜合運輸成本的多式聯(lián)運路徑優(yōu)化。

食品供應(yīng)鏈首次由Ouden等[9]提出,但已有文獻鮮有聚焦于快消食品企業(yè)的多式聯(lián)運中斷問題。新冠疫情發(fā)生以來,食品供應(yīng)鏈中斷問題受到各方高度關(guān)注。糧食與農(nóng)業(yè)全球論壇(Global Forum for Food and Agriculture)于2021年1月19日至21日在德國柏林召開。聯(lián)合國糧農(nóng)組織總干事屈冬玉在會議中表示,各國應(yīng)該在新冠大流行期間遏制食品供應(yīng)鏈出現(xiàn)的中斷,以減輕潛在的糧食價格波動和貿(mào)易限制的風(fēng)險1)http://www.fao.org/.,因此,快消食品企業(yè)的供應(yīng)鏈中斷問題不容忽視。國內(nèi)外關(guān)于供應(yīng)鏈中斷問題的文獻有:陳崇萍等[10]在需求與供應(yīng)不確定條件下,研究了制造商向具有供應(yīng)中斷風(fēng)險的供應(yīng)商采購原材料的采購決策問題;Li等[11]研究了供應(yīng)中斷時的動態(tài)補償和采購問題;Ma等[12]研究了當發(fā)生供應(yīng)中斷時,制造商負責(zé)一般廣告、零售商負責(zé)品牌廣告的供應(yīng)鏈決策問題;Gaur等[13]使用非線性規(guī)劃研究了閉環(huán)供應(yīng)鏈發(fā)生供應(yīng)中斷時的決策問題。

上述文獻都是從博弈論和運籌學(xué)角度進行研究的,博弈論和運籌學(xué)研究供應(yīng)鏈中斷具有一定的局限性,只能將供應(yīng)鏈中斷的情境假設(shè)為一種概率,以一個取值0-1的參數(shù)來刻畫概率,這種處理方法十分抽象,不能動態(tài)地演繹當發(fā)生供應(yīng)鏈中斷時供應(yīng)鏈各節(jié)點成員的當期庫存、訂單和后期庫存、訂單等的變化。供應(yīng)鏈本身是一個復(fù)雜系統(tǒng),供應(yīng)鏈中斷的一個很大的危害就是會對整個供應(yīng)鏈系統(tǒng)產(chǎn)生長期的、動態(tài)的影響,供應(yīng)鏈任何一個環(huán)節(jié)的中斷都會對其他環(huán)節(jié)產(chǎn)生不同時間點和時間長度的反饋,系統(tǒng)動力學(xué)模型能夠很好地展現(xiàn)這些長期的、動態(tài)的變化[14]。系統(tǒng)動力學(xué)是一種從系統(tǒng)的角度考察系統(tǒng)的動態(tài)變化和行為趨勢的仿真方法,系統(tǒng)動力學(xué)廣泛應(yīng)用在軍事、農(nóng)業(yè)、供應(yīng)鏈等領(lǐng)域。賴新峰等[15]建立了部分垂直一體化和完全垂直一體化的系統(tǒng)動力學(xué)模型,研究了出口導(dǎo)向型企業(yè)的垂直一體化國際決策問題,并發(fā)現(xiàn)了關(guān)稅和勞動力成本對垂直一體化戰(zhàn)略選擇的影響。石永強等[16]使用系統(tǒng)動力學(xué)模型研究了第三方直通集配中心的運營策略問題。李卓群等[17]利用系統(tǒng)動力學(xué)方法研究了JIT 供貨約束下差異化訂貨決策行為。在供應(yīng)鏈中斷方面的研究有:張以彬等[18]建立理論模型,使用系統(tǒng)動力學(xué)仿真求解,研究了市場需求可變情況下的供應(yīng)鏈運作策略;汪小京等[19]運用系統(tǒng)動力學(xué)方法建立了第三方物流管理庫存模型;陶俐言等[20]利用系統(tǒng)動力學(xué)研究了疫情期間低需求產(chǎn)品的供應(yīng)鏈中斷政府補貼策略;Mehrjoo等[21]使用系統(tǒng)動力學(xué)和CVaR 度量方法評估了時尚服裝企業(yè)的供應(yīng)鏈中斷風(fēng)險;王宇奇等[22]建立了環(huán)境擾動下進口原油供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)柔性的系統(tǒng)動力學(xué)仿真模型。

綜上所述,國內(nèi)外關(guān)于多式聯(lián)運和供應(yīng)鏈中斷問題已經(jīng)積累了一些研究成果,但是卻鮮有人關(guān)注跨國快消食品供應(yīng)鏈多式聯(lián)運的運輸中斷風(fēng)險問題?；诖?本文建立了跨國快消食品兩級供應(yīng)鏈系統(tǒng)動力學(xué)模型,研究了其供應(yīng)中斷問題,分析了多式聯(lián)運全球供應(yīng)鏈運輸中斷風(fēng)險的特點,以及不同階段不同中斷模式對供應(yīng)鏈的影響,給出了如何規(guī)避這些中斷風(fēng)險。通過研究得到有關(guān)管理啟示,為企業(yè)從事全球供應(yīng)鏈運輸管理提供決策參考。

1 問題描述、基本假設(shè)與模型建立

1.1 問題描述和系統(tǒng)邊界

本文考慮了一個全球生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的快消食品原材料供應(yīng)系統(tǒng),研究視角定位在由A 國原材料供應(yīng)商和D 國產(chǎn)品制造商組成的兩級供應(yīng)鏈,整個生產(chǎn)運作流程或者說系統(tǒng)邊界為:D 國制造商面向產(chǎn)品市場需求,根據(jù)產(chǎn)品市場需求調(diào)節(jié)庫存,向A 國供應(yīng)商采購加工制造產(chǎn)品所需的原材料,A 國供應(yīng)商按照D 國制造商的訂單來調(diào)節(jié)庫存并向其上游企業(yè)訂貨。然而,本文研究的角度是:A 國供應(yīng)商向D國制造商發(fā)貨運輸?shù)倪^程中所可能發(fā)生的運輸中斷風(fēng)險,或者說物流中斷風(fēng)險對整個供應(yīng)鏈績效的影響,因此,需要重點介紹運輸過程的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。考慮使用頻率較高的3種運輸模式組合為整個運輸過程的多式聯(lián)運模式,即航空運輸、海上運輸和公路運輸。原材料運輸從A 國供應(yīng)商處出發(fā),途徑B國、C國,最終到達D 國制造商處,A 國到B 國采用航空運輸,B國到C國采用海上運輸,C國到D 國采用公路運輸,即“航空運輸→海上運輸→公路運輸”。需要指出的是,原材料在運輸途中僅在B國、C國的轉(zhuǎn)運中心進行轉(zhuǎn)運。整個兩級供應(yīng)鏈運作機理如圖1所示。

本文所研究的供應(yīng)鏈中斷類型為運輸型中斷,它是指交通運輸系統(tǒng)因遭受天氣、自然災(zāi)害、疫情和道路封鎖等不確定因素而癱瘓,無法進行貨物運輸。這種運輸中斷風(fēng)險可能發(fā)生在航空運輸處,也可能發(fā)生在海上運輸和公路運輸處,航空運輸階段發(fā)生運輸中斷風(fēng)險時,供應(yīng)商無法發(fā)運原材料,海上運輸和公路運輸階段發(fā)生運輸中斷風(fēng)險時,已經(jīng)發(fā)運出去的原材料將堆積在B國與C國的轉(zhuǎn)運中心處。同時,航空、海上和公路運輸各有其特點。一般面言,航空運輸時效性強,貨物運輸環(huán)境較好,貨損率較低;而公路運輸時效性最低,貨物運輸環(huán)境最不穩(wěn)定,貨損率較高;海上運輸?shù)臅r效性介于兩種運輸方式之間。作為聯(lián)接多式聯(lián)運中各種運輸方式的B 國和C 國轉(zhuǎn)運中心,和A 國、D 國倉儲中心相比也具有不同特點。轉(zhuǎn)運中心的主要功能是進行貨物轉(zhuǎn)運,而對于貨物的貯藏技術(shù)水平較差,本文所考慮的、具有腐蝕過期性質(zhì)的快消食品原材料,在轉(zhuǎn)運中心較差的貯藏技術(shù)水平下,將出現(xiàn)原材料過期現(xiàn)象。

1.2 基本假設(shè)

為便于模型的建立,做出如下假設(shè):

(1)本文的研究視角僅僅為由供應(yīng)商和制造商組成的兩級供應(yīng)鏈,供應(yīng)商的上游供應(yīng)鏈成員和制造商的下游市場需求都將其視為外生變量。

(2)假設(shè)供應(yīng)商具有充足的供應(yīng)能力,制造商擁有充足的生產(chǎn)能力。

(3)假設(shè)B國、C國轉(zhuǎn)運中心無庫存存放限制。

(4)快消食品相較于其他類食品的一大特點是用戶忠誠度低,可替代性極強,故假設(shè)缺貨將導(dǎo)致產(chǎn)品市場需求流失[15],本文使用一個市場流失量作為流位變量來衡量這種損失。

(5)每一個運輸階段的物料在運輸途中都會產(chǎn)生貨損現(xiàn)象。其實,物流途中出現(xiàn)貨損現(xiàn)象很常見,尤其是本文所研究的具有腐蝕性質(zhì)的快消食品原材料,對運輸條件的要求更高,極易出現(xiàn)運輸貨損情況。

(6)為貼合實際,對產(chǎn)品市場需求和制造商原材料訂貨率做平滑處理。

1.3 因果回路圖

SD 方法區(qū)別于其他仿真工具和研究方法的一個重要因素是強調(diào)系統(tǒng)各要素之間的反饋作用,因果回路圖能夠非常直觀地體現(xiàn)這種反饋關(guān)系。根據(jù)上文分析和假設(shè),建立了本文快消食品跨國供應(yīng)鏈系統(tǒng)的因果回路圖(見圖2)。

該系統(tǒng)共有10條平衡回路,兩條增強回路。為了刻畫快消食品因消費者忠誠度低所導(dǎo)致的市場流失特性,本文使產(chǎn)品市場需求也進入反饋環(huán),但對其變化范圍設(shè)置上限,增強回路R2和平衡回路B8、B9描述了該反饋環(huán)作用原理。增強回路R1和平衡回路B1是兩條受限于市場需求的典型成長上限基模的回路,同時也是兩條反應(yīng)遲緩的調(diào)節(jié)回路。平衡回路B3、B5和B7是本文多式聯(lián)運系統(tǒng)中3個運輸階段的運輸貨損反饋環(huán),平衡回路B4、B6是本文快消食品作用于多式聯(lián)運轉(zhuǎn)運中心的變質(zhì)過期反饋環(huán)。上述反饋環(huán)影響著整個供應(yīng)鏈系統(tǒng)的運作績效,而運輸中斷風(fēng)險則作為外生結(jié)構(gòu)變量作用于上述反饋環(huán)的不同位置,給企業(yè)帶來損失,本文所研究的重點便是運輸中斷風(fēng)險在不同反饋環(huán)結(jié)構(gòu)變量位置的風(fēng)險水平。

1.4 跨國快消食品兩級供應(yīng)鏈SD 流率基本入樹模型

根據(jù)上文分析確定的系統(tǒng)邊界及假設(shè),提取系統(tǒng)中具有積累性質(zhì)的變量,確定描述系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)的10組流位、流率對。具體如表1所示。

表1 跨國快消食品兩級供應(yīng)鏈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流位流率系

同時,L1(t)-L8(t)系統(tǒng)中,流位變量存在逐級流入的現(xiàn)象,即:

在確定系統(tǒng)流位流率系的基礎(chǔ)上,結(jié)合快消食品供應(yīng)鏈實際,引入中間變量逐一建立以流率變量為樹根、以流位變量或流率變量為樹尾的十棵流率基本入樹Ti(t)(見圖3),將所有入樹的相同頂點重合即可構(gòu)成系統(tǒng)總體流圖模型[14]。圖4為系統(tǒng)總體模型。

1.5 仿真方程的建立

仿真方程是模型中各直接相關(guān)變量間相互作用關(guān)系的函數(shù)表達,本節(jié)將系統(tǒng)劃分為航空運輸階段、海上運輸階段、公路運輸階段、銷售和增補變量5個部分對模型中的關(guān)鍵變量仿真方程進行闡述,完整的方程見附錄。流位變量、流率變量和輔助變量的取值都是由現(xiàn)實邏輯關(guān)系決定的,常量的表現(xiàn)形式為具體數(shù)值,因為SD 模型的核心在于反饋結(jié)構(gòu),常量只會影響仿真結(jié)果數(shù)值的大小,而不會影響變化趨勢,所以常量的具體取值列于附錄。

(1)航空運輸階段。L1(t)-L3(t)為航空運輸階段,供應(yīng)商向其上游供應(yīng)端采購原材料,制造商對產(chǎn)品設(shè)立了一個安全庫存,制造商按照目標庫存、實際庫存、產(chǎn)品庫存調(diào)節(jié)時間來確定每期的產(chǎn)品缺額,然后向供應(yīng)商采購原材料。而供應(yīng)商面對訂單,同樣按照目標庫存、實際庫存、產(chǎn)品庫存調(diào)節(jié)時間來確定每期向上游采購的原材料數(shù)量,上述訂貨和產(chǎn)品庫存調(diào)節(jié)方式在一般的SD 供應(yīng)鏈系統(tǒng)中都可見到。因為本文研究視角定位在兩級供應(yīng)鏈,所以由假設(shè)條件(1),本文認為供應(yīng)商上游具有充足的供應(yīng)能力,供應(yīng)商的每期原材料入庫量即為按照庫存調(diào)節(jié)的計劃訂貨量,即)

航空運輸可能遭受不確定因素而導(dǎo)致無法發(fā)運,即運輸中斷風(fēng)險,因此,航空運輸發(fā)貨量方程式為

本文認為航空運輸中斷模式由航空運輸中斷時間點和航空運輸中斷時長共同決定,故使用脈沖函數(shù)定義這種中斷:

本文共存在兩種類型的運輸中斷,第1種運輸中斷稱為分離中斷,第2種運輸中斷稱為混合中斷。分離中斷是指3個運輸階段分別發(fā)生運輸中斷風(fēng)險,混合中斷是指2個或3個運輸階段同時發(fā)生了運輸中斷風(fēng)險。用DMi表示第i運輸階段發(fā)生運輸中斷風(fēng)險,其中,i=1,2,3,中斷模式由中斷時間點和中斷時長兩個參數(shù)共同決定,記為DMi{DTi,DSi},DTi為第i運輸階段的運輸中斷時間點,DSi為第i運輸階段的運輸中斷時長。DM1{DT1,DS1}是一種分離中斷,而DM1{DT1,DS1}×DM2{DT2,DS2}則是一種混合中斷。航空運輸貨損量R23(t)定義為運輸途中由運輸不當而產(chǎn)生的貨損,故添加一個常量貨損率C10表示這種貨損程度:

一般而言,航空運輸?shù)陌踩潭群瓦\輸環(huán)境更好,海上運輸次之,公路運輸最差。因此,在本文的模型中,C10＜C14＜C18。航空運輸需要一定的運輸時間,即運輸延遲,使用一階延遲函數(shù)定義每期航空運輸?shù)截浟?

一般而言,航空運輸?shù)倪\輸速度最快,運輸延遲最低,海上運輸次之,公路運輸最慢。因此,在本文的模型中,C9＜C15＜C19。由于轉(zhuǎn)運中心的主要功能是實現(xiàn)貨物轉(zhuǎn)運,不具備貯藏具有腐蝕性質(zhì)的快消食品原材料的技術(shù)水平,一旦出現(xiàn)運輸中斷風(fēng)險,原材料將積壓在轉(zhuǎn)運中心導(dǎo)致過期,故添加一個常量原材料過期率C13作為度量原材料過期速度的指標。因此,有

B國轉(zhuǎn)運中心聯(lián)接的是航空運輸和海上運輸,在B國轉(zhuǎn)運的下一站為C國,海上運輸同樣具有運輸中斷風(fēng)險,即

4) 輔助系統(tǒng)啟動。FPSO啟動掃艙泵，將儲油艙底部的高含水原油打至污油艙。啟動外輸裝置、計量標定裝置、液壓單元和供電系統(tǒng)等。

海上運輸中斷模式A31(t)的定義方式與A12(t)相同。

(2)海上運輸階段。L3(t)-L5(t)為海上運輸階段,其中,L3(t)子系統(tǒng)同屬于航空運輸階段和海上運輸階段,其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和仿真方程式已在上節(jié)介紹。

與航空運輸相似,海上運輸?shù)截浟縍33(t)也由一階延遲函數(shù)定義,而海上運輸貨損量R42(t)使用常量海上運輸貨損率C14來度量:

C國轉(zhuǎn)運中心聯(lián)接的是海上運輸和公路運輸兩種運輸方式,因此,C國轉(zhuǎn)運中心原材料庫存L5(t)的流入速率為海上運輸?shù)截浟縍51(t),流出速率為C國轉(zhuǎn)運中心原材料過期量R52(t)和公路運輸發(fā)貨量R53(t),公路運輸也具有運輸中斷風(fēng)險。因此,

公路運輸中斷模式A51(t)的定義方式與A12(t)和A31(t)相同,而C國轉(zhuǎn)運中心原材料過期量R52(t)的定義方式與B 國轉(zhuǎn)運中心原材料過期量R32(t)定義方式相同。

(3)公路運輸階段。L5(t)-L7(t)為公路運輸階段,其中,L5(t)子系統(tǒng)同屬于海上運輸階段和公路運輸階段,其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和仿真方程式已在上節(jié)介紹。

公路運輸在途原材料數(shù)量L6(t)的流率變量R61(t)、R62(t)和R63(t)的定義特點和方程結(jié)構(gòu)與航空、海上運輸一樣,但D 國制造商原材料庫存L7(t)的流出流率變量R72(t)的結(jié)構(gòu)與B 國、C 國轉(zhuǎn)運中心不同,制造商具備貯藏具有腐蝕性質(zhì)的快消食品原材料的技術(shù)水平,且制造商為運輸終點。因此,L7(t)沒有原材料過期量和下一階段的發(fā)運量,而存在一個產(chǎn)品制造量R72(t)。按照前文生產(chǎn)運作流程,原材料到達制造商處后,制造商要將其加工制造成產(chǎn)品,然后銷往市場,R72(t)由產(chǎn)品制造耗時C20決定。因此,有

(4)銷售。銷售單元的結(jié)構(gòu)由市場和產(chǎn)品兩方共同決定,L7(t)中,制造完成的產(chǎn)品將進入D 國制造商產(chǎn)品庫存L8(t),當現(xiàn)有產(chǎn)品庫存L8(t)大于產(chǎn)品市場需求A91(t)時,產(chǎn)品銷售量R82(t)等于產(chǎn)品市場需求A91(t);當現(xiàn)有產(chǎn)品庫存L8(t)小于產(chǎn)品市場需求A91(t)時,產(chǎn)品銷售量R82(t)等于現(xiàn)有產(chǎn)品庫存L8(t)。因此,

如前文所言,由于快消食品相較于其他類食品的一大特點是消費者忠誠度較低,產(chǎn)品可替代性強,產(chǎn)品的缺貨極易帶來市場需求的流失,故在本文的模型中,產(chǎn)品市場需求A91(t)并不是一個單一的變量,而是一個關(guān)于產(chǎn)品缺貨量A92(t)的減函數(shù)。因此,首先需要計算產(chǎn)品缺貨量A92(t)。把產(chǎn)品市場累計流失量L9(t)提煉為流位變量,初始值為0,每期的產(chǎn)品市場流失R9(t)作為速率變量。R9(t)由每期產(chǎn)品缺貨量A92(t)和市場流失因子A93(t)共同決定,其中,

市場流失程度是很難度量的,但是,在實際中,當缺貨量很小時,基本不會影響需求發(fā)生改變。隨著缺貨數(shù)量的增加,需求會加快速度流失,故R9(t)應(yīng)該是關(guān)于A92(t)的遞增凹函數(shù)。同時,系統(tǒng)動力學(xué)重在研究系統(tǒng)行為趨勢,而不在于做精準的數(shù)據(jù)預(yù)測,因此,只需要刻畫好這種函數(shù)關(guān)系即可。當A92(t)=0時,無市場流失現(xiàn)象,A92(t)的取值范圍應(yīng)為[0,max(A91(t))],本模型中設(shè)置產(chǎn)品市場需求A91(t)最大值為25 000,A93(t)的取值應(yīng)≥0,是關(guān)于A92(t)的遞增凹函數(shù)。具體如表2所示。

表2 市場流失因子A93(t)表函數(shù)

這樣,一個關(guān)于市場流失的流位系就構(gòu)建完成,市場需求應(yīng)當是一個時刻變化的變量。不失一般性,將其設(shè)為均勻分布,同時,t時刻的市場需求還需要減去一個t時刻的產(chǎn)品市場累計流失量,因此,

(5)增補變量。以往的文獻大多以庫存變化作為供應(yīng)鏈績效指標,用庫存的波動來度量中斷風(fēng)險,本文的關(guān)注重點不在庫存,而在于食品類企業(yè)常見的問題即原材料過期風(fēng)險,以及快消類食品的獨特問題即產(chǎn)品市場流失風(fēng)險。使用產(chǎn)品市場累計流失量L9(t)作為度量產(chǎn)品市場流失風(fēng)險的指標,同時,將原材料累計過期量L10(t)提煉為流位變量,用以度量原材料過期風(fēng)險。其中,

2 模型有效性檢驗

模型檢驗是進行仿真分析前必不可少的一步,只有證明模型是正確有效的,才能用來分析結(jié)論,得到科學(xué)的管理策略。

2.1 現(xiàn)實性檢驗

現(xiàn)實性檢驗是改變模型中某些變量的值,考察模型行為是否會發(fā)生符合現(xiàn)實性的變化。使用DMi表示脈沖函數(shù),使用DTi和DSi表示脈沖函數(shù)的兩個自變量,不同的DMi即為不同的運輸中斷風(fēng)險,或者說不同的政策模擬。在初始模型中,3個運輸階段的運輸中斷模式都是DMi{0,0},即不存在運輸中斷風(fēng)險。假設(shè)航空運輸階段出現(xiàn)運輸中斷風(fēng)險,設(shè)置運輸中斷模式為DM1{30,5},將其與DMi{0,0}下的初始模型對比,得到A 國供應(yīng)商原材料庫存L1(t)和D 國制造商產(chǎn)品庫存L8(t)。曲線變化如圖5、6所示。

由圖5、6可以看出,當沒有發(fā)生運輸中斷風(fēng)險時,供應(yīng)商和制造商的庫存水平都比較穩(wěn)定,供應(yīng)商庫存曲線較制造商更加平坦。這是因為前文假設(shè)供應(yīng)商上游具有充分的供應(yīng)能力,供貨量等于訂貨量。當模型運行至第30天第一運輸階段發(fā)生時長為5天的運輸中斷時,因無法發(fā)運原材料,原材料堆積在供應(yīng)商庫存中,供應(yīng)商原材料庫存L1(t)從第30天開始直線上升,直至第35天恢復(fù)運輸時,庫存水平才開始慢慢下降,而制造商產(chǎn)品庫存L9(t)在第40天左右才開始發(fā)生下降。這是因為航空運輸階段雖然沒有發(fā)運原材料,但海上和公路運輸階段仍有在途原材料,第40天后,在途原材料全部到貨,沒有后續(xù)供應(yīng),制造商產(chǎn)品庫存L9(t)開始下降,恢復(fù)運輸初期,由于嚴重缺貨和牛鞭效應(yīng)的影響,導(dǎo)致制造商產(chǎn)品庫存L9(t)曲線震蕩幅度變大。模型行為符合現(xiàn)實性,模型通過現(xiàn)實性檢驗。

2.2 極端性檢驗

極端性檢驗時將模型中某些參數(shù)調(diào)整至極限值,檢驗?zāi)Ｐ驮跇O端情況下的變化。下面將產(chǎn)品市場需求A91(t)調(diào)整為0,得到其與原模型中A 國供應(yīng)商原材料庫存L1(t)、D 國制造商產(chǎn)品庫存L9(t)的對比,如圖7、8所示。

由圖7、8可以看出,無產(chǎn)品市場需求也就意味著供應(yīng)鏈沒有訂單,A國供應(yīng)商原材料庫存L1(t)保持初始值25 000件不變,而D國制造商產(chǎn)品庫存L9(t)初期發(fā)生了上升。這是因為各個運輸階段和轉(zhuǎn)運中心還存在在途原材料,當在途原材料全部到貨時,L9(t)也穩(wěn)定在某一水平不再發(fā)生變化,這一現(xiàn)象符合極端情況下的模型行為,模型通過極端性檢驗。

3 模型仿真分析

食品供應(yīng)鏈中斷的一大危害是將導(dǎo)致原材料的變質(zhì)和過期,同時,由于快消食品可替代性強,缺貨極易造成市場需求流失,故使用產(chǎn)品市場累計流失量L9(t)和原材料累計過期量L10(t)來度量運輸中斷風(fēng)險。SD 仿真結(jié)果的目的不在于得到具體的數(shù)值,而在于考察不同政策參數(shù)條件下系統(tǒng)的狀態(tài)會發(fā)生怎樣的變化,因此,觀察的重點是不同運輸中斷模式下L9(t)和L10(t)的曲線變化行為。

3.1 不同運輸階段運輸中斷風(fēng)險對比

不同運輸階段發(fā)生運輸中斷時,對供應(yīng)鏈的影響是不同的。例如,當航空運輸階段發(fā)生運輸中斷時,原材料堆積在A 國供應(yīng)商處,雖然沒有發(fā)運,但是A 國制造商具有充足的貯藏能力。海上、公路運輸階段發(fā)生運輸中斷時,原材料將堆積在轉(zhuǎn)運中心,由于轉(zhuǎn)運中心的貯藏技術(shù)水平較差,將出現(xiàn)大量原材料過期。為了表示運輸階段發(fā)生運輸中斷風(fēng)險對供應(yīng)鏈的績效影響,設(shè)置了3 種分離中斷,分別為DM1{30,5}、DM2{30,5}和DM3{30,5},得到原材料累計過期量L10(t)和產(chǎn)品市場累計流失量L9(t)的對比,如圖9、10所示。

由圖9、10可以看出,DM3{30,5}模式下的原材料累計過期量L10(t)最高,DM2{30,5}次之,DM1{30,5}最低。這是因為公路運輸階段發(fā)生運輸中斷風(fēng)險時原材料將同時堆積在B 國、C 國兩個轉(zhuǎn)運中心,具有最高的腐蝕過期風(fēng)險。海上運輸階段發(fā)生運輸中斷風(fēng)險時原材料只會堆積在B 國轉(zhuǎn)運中心,腐蝕過期風(fēng)險較小。航空運輸階段發(fā)生運輸中斷風(fēng)險時原材料堆積在供應(yīng)商處,腐蝕過期風(fēng)險最低。在市場流失方面,DM3{30,5}模式下的產(chǎn)品市場累計流失量最大,DM1{30,5}次之,DM2{30,5}最小。同時,位于整個運輸流程起點的航空運輸中斷具有最高的產(chǎn)品市場流失風(fēng)險,位于運輸流程中間位置的海上運輸中斷具有最低的產(chǎn)品市場流失風(fēng)險。這是因為中間位置的中斷可以同時緩和上下游的庫存積累,將供應(yīng)鏈的牛鞭效應(yīng)降到最低。仿真結(jié)果表明,不同運輸階段發(fā)生運輸中斷風(fēng)險時所帶來的供應(yīng)鏈損失是不同的,企業(yè)要差異化管理每個運輸階段,對中斷損失較高的運輸階段投入更多的資金進行改善。除此之外,當選擇不同的指標作為績效標準時,運輸中斷風(fēng)險所帶來的損失也是不同的,若企業(yè)的目標是減少過期量,則對于3 個運輸階段的管理重點順序應(yīng)為:公路運輸階段＞海上運輸階段＞航空運輸階段;若企業(yè)的目標是減少市場流失,則對于3個運輸階段的管理重點順序應(yīng)為:公路運輸階段＞航空運輸階段＞海上運輸階段。因此,企業(yè)要根據(jù)自己的戰(zhàn)略目標和利益導(dǎo)向,選擇適合自身的管理方針。容易看出,不論選擇哪個指標作為績效標準,優(yōu)先重點管理公路運輸階段都是企業(yè)的占優(yōu)戰(zhàn)略。

3.2 不同類型運輸中斷風(fēng)險對比

在多式聯(lián)運運輸方式中,通常存在兩種不同類型的運輸中斷,即分離中斷和混合中斷。一般而言,混合中斷發(fā)生的概率較低,但是,自從新冠疫情爆發(fā)以來,世界上很多國家受到疫情影響,頻繁出現(xiàn)封鎖道路、封鎖城市的現(xiàn)象,加大了跨國供應(yīng)鏈發(fā)生混合運輸中斷的概率。實踐證明,混合中斷不容忽視,那么,它和分離中斷相比,哪個具有更高的危害? 為了分析這個問題,本文設(shè)置分離中斷DM1{30,5}、DM2{30,5}和混合中斷DM1{30,5}×DM2{30,5},得到原材料累計過期量和產(chǎn)品市場累計流失量的對比,如圖11、12所示。

圖11、12 仿真結(jié)果十分有趣,混合中斷DM1{30,5}×DM2{30,5}模式下原材料累計過期量風(fēng)險水平和產(chǎn)品市場累計流失量風(fēng)險水平都介于分離中斷DM1{30,5}和DM2{30,5}之間。這表明:混合中斷均衡了兩種分離中斷的風(fēng)險損失水平,混合中斷DM1{30,5}×DM2{30,5}模式下的原材料累計過期量低于DM2{30,5}模式,高于DM1{30,5}模式;而混合中斷DM1{30,5}×DM2{30,5}模式下的產(chǎn)品市場累計流失量低于DM1{30,5}模式,高于DM2{30,5}模式。出現(xiàn)上述結(jié)果的原因是:當海上運輸階段發(fā)生運輸中斷時,航空運輸階段如果繼續(xù)發(fā)運貨物,將使得貨物堆積在B國轉(zhuǎn)運中心處,這將導(dǎo)致原材料出現(xiàn)更高的過期現(xiàn)象;當公路運輸階段發(fā)生運輸中斷時,海上運輸和公路運輸將繼續(xù)發(fā)運貨物使其堆積在D 國制造商處,這種過量堆積將導(dǎo)致供應(yīng)鏈系統(tǒng)牛鞭效應(yīng)放大,給供應(yīng)鏈后期造成更高的缺貨和市場流失。本文還可以進一步得出一些有趣的結(jié)論:當企業(yè)選擇原材料累計過期量作為績效指標時,若海上運輸階段不可避免地發(fā)生運輸中斷風(fēng)險,航空運輸階段若能同時發(fā)生運輸中斷風(fēng)險竟然是一件“好事”,因為DM1{30,5}×DM2{30,5}模式下的原材料累計過期量低于DM2{30,5}模式;當企業(yè)選擇產(chǎn)品市場累計流失量作為績效指標時,若航空運輸階段不可避免地發(fā)生運輸中斷風(fēng)險,海上運輸階段若能同時發(fā)生運輸中斷風(fēng)險竟然也是一件“好事”,因為DM1{30,5}×DM2{30,5}模式下的產(chǎn)品市場累計流失量低于DM1{30,5}模式。這啟示我們,多式聯(lián)運中發(fā)生多處運輸中斷風(fēng)險有時相較于單處運輸中斷風(fēng)險反而更優(yōu)。

3.3 不同混合運輸中斷風(fēng)險對比

由前文分析可知,混合中斷模式下供應(yīng)鏈績效水平不同于分離中斷模式下的績效水平,對于具有3個運輸階段的多式聯(lián)運模式,利用窮舉法不難發(fā)現(xiàn),混合中斷模式有4種:

分別將4種混合中斷模式進行仿真并對比,得到的結(jié)果如圖13、14所示。

由圖13、14 可知,DM2{30,5}×DM3{30,5}模式具有最高的原材料累計過期量L10(t),而DM1{30,5}×DM3{30,5}模式的原材料累計過期量L10(t)最低。在產(chǎn)品市場累計流失量L9(t)方面,DM1{30,5}×DM3{30,5}模式最高。這表明,DM1{30,5}×DM3{30,5}模式對于兩個績效指標的影響呈兩極分化的現(xiàn)象,對于只追求市場份額而對于原材料過期量并無過多要求的企業(yè),要嚴格統(tǒng)籌管理航空運輸階段和公路運輸階段,將它們出現(xiàn)同時中斷的可能性降到最低。對于追求最低原材料過期量的企業(yè),應(yīng)當統(tǒng)籌管理海上運輸階段和公路運輸階段,防止兩者出現(xiàn)同時中斷。

4 新型多式聯(lián)運模式下的新模型與仿真分析

在本文的初始模型中,多式聯(lián)運模式為:航空運輸→海上運輸→公路運輸。但是,在實際中,多式聯(lián)運模式是多種多樣的,上述結(jié)論分析是基于“航空運輸→海上運輸→公路運輸”這一多式聯(lián)運背景下的,對于其他多式聯(lián)運模式,上述結(jié)論會發(fā)生變化嗎?鑒于此,本文調(diào)整初始模型,將航空運輸子系統(tǒng)流位系L1(t)-L3(t)和公路運輸子系統(tǒng)流位系L5(t)-L7(t)順序調(diào)換,形成新的多式聯(lián)運系統(tǒng)動力學(xué)模型,其運輸流程為:公路運輸→海上運輸→航空運輸。

4.1 新型多式聯(lián)運模式下不同運輸階段運輸中斷風(fēng)險對比

在新的多式聯(lián)運SD 模型中,使用同樣的方法,設(shè)置了3種運輸階段分離中斷情境,將3種分離中斷情境下的兩個績效指標進行對比,結(jié)果如圖15、16所示。

由仿真結(jié)果可見,不同多式聯(lián)運模式下,相同分離中斷模式下的風(fēng)險水平也變得不同?！昂娇者\輸→海上運輸→公路運輸”多式聯(lián)運模式下的分離中斷原材料累計過期量風(fēng)險水平為:DM3{30,5}＞DM2{30,5}＞DM1{30,5},產(chǎn)品市場累計流失量風(fēng)險水平為:DM3{30,5}＞DM1{30,5}＞DM2{30,5}。“公路運輸→海上運輸→航空運輸”多式聯(lián)運模式下的分離中斷原材料累計過期量風(fēng)險水平改變?yōu)?DM2{30,5}＞DM3{30,5}＞DM1{30,5},產(chǎn)品市場累計流失量風(fēng)險水平改變?yōu)?DM1{30,5}＞DM3{30,5}＞DM2{30,5}。這表明,運輸中斷風(fēng)險水平不僅和發(fā)生中斷的運輸階段位置有關(guān),還和該運輸階段采取何種運輸方式有關(guān),航空運輸、海上運輸和公路運輸作為不同的運輸方式,發(fā)生運輸中斷時所帶來的風(fēng)險水平也是不同的。除此之外,兩種多式聯(lián)運模式下,位于同一運輸階段即第一運輸階段的航空和公路運輸發(fā)生中斷時的原材料累計過期量風(fēng)險水平都是最小的。這表明,第一位置的運輸階段具有最低的原材料累計過期量風(fēng)險,這種風(fēng)險和采用何種運輸方式無關(guān)。因此,無論何種多式聯(lián)運模式,優(yōu)先管理第一位置的運輸階段都是最小化原材料過期量目標導(dǎo)向企業(yè)的劣戰(zhàn)略。

4.2 新型多式聯(lián)運模式下不同類型運輸中斷風(fēng)險對比

在新的多式聯(lián)運SD 模型中,使用同樣的方法,設(shè)置了分離中斷DM1{30,5}、DM2{30,5}和混合中斷DM1{30,5}×DM2{30,5}3種運輸中斷情境,得到原材料累計過期量L10(t)和產(chǎn)品市場累計流失量L9(t)的對比,如圖17、18所示。

由圖17、18仿真結(jié)果可以看出,“航空運輸→海上運輸→公路運輸”與“公路運輸→海上運輸→航空運輸”兩種多式聯(lián)運模式下的分離中斷和混合中斷原材料累計過期量風(fēng)險水平大小關(guān)系一樣,而產(chǎn)品市場累計流失量風(fēng)險水平大小關(guān)系發(fā)生了改變,“公路運輸→海上運輸→航空運輸”多式聯(lián)運模式下的混合中斷產(chǎn)品市場累計流失量風(fēng)險水平不再介于兩種分離中斷之間。這是因為航空運輸具有最低的貨損現(xiàn)象和運輸延遲現(xiàn)象,當航空運輸位于運輸流程終點時,其低貨損率和低運輸延遲降低了分離中斷發(fā)生后的庫存積壓和牛鞭效應(yīng),使得缺貨水平降低,產(chǎn)品市場流失減少。

4.3 新型多式聯(lián)運模式下不同混合運輸中斷風(fēng)險對比

在新的多式聯(lián)運SD 模型中,使用同樣的方法,設(shè)置了4種混合中斷情境:

分別將4種混合中斷模式進行仿真并對比,得到的結(jié)果如圖19、20所示。由圖19、20仿真結(jié)果可以看出,“航空運輸→海上運輸→公路運輸”與“公路運輸→海上運輸→航空運輸”兩種多式聯(lián)運模式下的不同混合中斷模式原材料累計過期量風(fēng)險水平大小關(guān)系也是一樣的,同時,仍然是產(chǎn)品市場累計流失量風(fēng)險水平大小關(guān)系發(fā)生了改變,“公路運輸→海上運輸→航空運輸”多式聯(lián)運模式下的DM1{30,5}×DM2{30,5}中斷產(chǎn)品市場累計流失量風(fēng)險水平變成了最高的。這表明,新型多式聯(lián)運模式下,混合中斷的管理策略已經(jīng)發(fā)生了改變。

5 結(jié)語

隨著經(jīng)濟全球化的推進,全球生產(chǎn)和跨國供應(yīng)已經(jīng)成為全球化浪潮中不可阻擋的趨勢,不同國家具有不同的成本和資源優(yōu)勢,跨國供應(yīng)鏈已經(jīng)成為企業(yè)競爭的優(yōu)勢之一。但是,近年來,國際社會各種矛盾凸顯,新冠疫情四起,國際環(huán)境劇烈變化,全球生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)變得極其不穩(wěn)定,運輸中斷風(fēng)險變大。隨著生活水平提高和旅游出行頻率變大,快消食品在居民消費中所占比例越來越大,而對于具有原材料腐蝕性質(zhì)和市場流失性質(zhì)的快消食品供應(yīng)鏈,發(fā)生運輸中斷時所帶來的損害往往要高于普通產(chǎn)品供應(yīng)鏈?；诖?本文以快消食品企業(yè)為背景,建立了運輸過程涵蓋4個國家的多式聯(lián)運兩級供應(yīng)鏈系統(tǒng)動力學(xué)模型,通過仿真分析,得到以下結(jié)論以及相應(yīng)的管理啟示:

(1)選擇不同的績效指標作為標準時,管理決策也是不同的,在“航空運輸→海上運輸→公路運輸”多式聯(lián)運模式下,若企業(yè)的目標是減少過期量,則對于3個運輸階段的管理重點順序應(yīng)為:公路運輸階段＞海上運輸階段＞航空運輸階段;若企業(yè)的目標是減少市場流失,則對于3個運輸階段的管理重點順序應(yīng)為:公路運輸階段＞航空運輸階段＞海上運輸階段。除此之外,不論選擇哪個指標作為績效標準,優(yōu)先重點管理公路運輸階段都是企業(yè)的占優(yōu)戰(zhàn)略。因此,這種多式聯(lián)運模式下的企業(yè),投資改善公路運輸階段的運輸能力,能夠獲得最大的效益。

(2)在“公路運輸→海上運輸→航空運輸”多式聯(lián)運模式下,對于3個運輸階段的管理重點順序發(fā)生了變化,這啟示運輸中斷風(fēng)險水平不僅和發(fā)生中斷的運輸階段位置有關(guān),還和該運輸階段采取何種運輸方式有關(guān),航空運輸、海上運輸和公路運輸作為不同的運輸方式,發(fā)生運輸中斷時所帶來的風(fēng)險水平也是不同的。并且,此時企業(yè)不再存在占優(yōu)戰(zhàn)略。但是,在兩種多式聯(lián)運模式下,優(yōu)先管理第一位置的運輸階段都是最小化原材料過期量目標導(dǎo)向企業(yè)的劣戰(zhàn)略,因此,不管采用何種多式聯(lián)運模式,第一位置的運輸階段的管理都應(yīng)該被兩個目標導(dǎo)向的企業(yè)放到戰(zhàn)略管理的次要地位。

(3)由于原材料堆積在轉(zhuǎn)運中心會產(chǎn)生大量過期現(xiàn)象,靠后的運輸階段發(fā)生運輸中斷時所帶來的原材料過期風(fēng)險總是要高于靠前的運輸階段,故以降低原材料過期量為目標導(dǎo)向的企業(yè)應(yīng)該著力投資改善較為靠后的運輸階段的運輸能力,降低其運輸中斷風(fēng)險。

(4)不同類型的運輸中斷,即分離中斷和混合中斷所帶來的風(fēng)險水平也是不同的,在“航空運輸→海上運輸→公路運輸”多式聯(lián)運模式下,混合中斷模式下原材料累計過期量風(fēng)險水平和產(chǎn)品市場累計流失量風(fēng)險水平都介于分離中斷模式之間。因此,在這種多式聯(lián)運模式下,航空運輸或海上運輸其中一個運輸階段發(fā)生運輸中斷風(fēng)險時,企業(yè)要立即停止另一運輸階段的貨物運輸工作。

(5)在“航空運輸→海上運輸→公路運輸”多式聯(lián)運模式下,追求最低原材料過期量的企業(yè),應(yīng)當統(tǒng)籌管理海上運輸階段和公路運輸階段,防止兩者出現(xiàn)同時中斷,即混合中斷;追求市場份額而對于原材料過期量并無過多要求的企業(yè),要嚴格統(tǒng)籌管理航空運輸階段和公路運輸階段,將它們出現(xiàn)混合中斷的可能性降到最低。在“公路運輸→海上運輸→航空運輸”多式聯(lián)運模式下,這種混合中斷的管理策略發(fā)生了改變。

(6)本文只探討了“航空運輸→海上運輸→公路運輸”與“公路運輸→海上運輸→航空運輸”兩種多式聯(lián)運模式,事實上,如果根據(jù)排列組合原理,將存在6種不同的多式聯(lián)運模式。隨著運輸階段或者說運輸工具的增加,多式聯(lián)運模式將變得更多,篇幅所限,不再一一仿真分析。由兩個多式聯(lián)運模式可以看出,不同多式聯(lián)運模式的相同運輸中斷將產(chǎn)生不同的風(fēng)險水平,因此,企業(yè)要根據(jù)自身供應(yīng)鏈多式聯(lián)運模式的特點,對運輸中斷風(fēng)險采取適合的管理方針。

本文研究豐富了快消食品企業(yè)跨國多式聯(lián)運運輸中斷風(fēng)險的研究,為跨國供應(yīng)鏈實施運輸中斷風(fēng)險管理仿真提供了科學(xué)的決策支持。本文的不足是沒有考慮每種運輸方式的中斷概率。一般而言,每種運輸方式的中斷概率是不同的,這將成為后續(xù)研究的可拓展之處。