不同運作模式的供應鏈交貨動力學行為仿真研究.doc

論文修改說明該論文修改稿沒有進行較高質量的改進,盡管仿真篇幅較大,理論分析不夠深入仍然是其主要的問題.建議在理論上再進行深入修改。 答：針對專家提出的問題，本文進行了較大修改，在三種模型中增加了交貨率（交貨率1、交貨率2及交貨率3）參量，并對其進行了定義及量化評定分析，通過在不同情況下的仿真，以交貨率作為定量化分析的依據，來對不同情況下的仿真結果進行對比說明。運用交貨率這一定量化參考指標，很好的解決了之前研究內容不夠深入以及論據不充分等問題，使本文的理論研究更深入、研究結論更具說服力。 另外，刪掉了“2.4討論”，因為在每一種情況仿真后，論文均進行了相關的討論分析，與“2.4討論”部分重復。 陳國華，張根保，劉學林，龐繼紅，張淑慧 不同運作模式的供應鏈交貨動力學行為研究陳國華1,2，張根保1，劉學林3，龐繼紅1，張淑慧1（1.重慶大學機械學院 先進制造技術研究所，重慶，400044；2.襄樊學院 機械與汽車工程學院，湖北 襄樊，441053；3襄樊學院 管理學院，湖北 襄樊，441053)摘要：為研究三種模式的供應鏈對交貨率影響的系統(tǒng)行為,將一種新的方法系統(tǒng)動力學方法引入到供應鏈系統(tǒng)行為研究中。根據三種模式供應鏈的特點,對它們分別建立了系統(tǒng)動力學模型，然后以交貨率作為研究對象對它們在相同參數、市場擾動以及政策改變等情況進行了系統(tǒng)行為的仿真對比分析。結果表明：推式供應鏈的交貨穩(wěn)定性最差，只有通過改變訂貨周期才可以提高交貨率；拉式供應鏈對市場的響應表現在整條供應鏈上最為敏感，既可以通過改變訂貨周期也可以改變目標庫存的方式來提高交貨率；推拉結合式供應鏈的優(yōu)勢表現在對最終用戶的交貨率上，要改變整條供應鏈的交貨率只有通過改變供應商的訂貨周期。關鍵詞：推式；拉式；推拉結合式；供應鏈；系統(tǒng)動力學；交貨率；仿真中圖分類號：N945.12；N945.17Study on Dynamics Behavior of Supply Chain With Various Operational ModesChen Guo-hua1,2，Zhang Gen-bao1，Liu Xue-lin3, Pang Ji-hong1，Zhang Shu-hui1(1.Inst.of Advanced Manufacture Tech.; Sch.of Mechanical Eng.; Chongqing Univ.; Chongqing 400044; China; 2. School of Mechanical & Auto Engineering Xiangfan University, Xiangfan,441053, China；3. School of Management Xiangfan University, Xiangfan, 441053,China)Abstract: To study the system behavior of influence on delivery ratio exerted by supply chains with different modes, a new methodsystems dynamics (SD) is introduced into the analysis of supply chains behaviors. Three SD models were set up by various supply chains characteristics, and then taking delivery ratio as the object, the simulation of them was run under the circumstances of the same parameters, disturbances of market and policy shift, respectively. The results indicate: push-supply chains delivery is the most unstable, and only through adjusting order cycle time, can its delivery ratio be increased. For pull-supply chain, its response to market is the most sensitive in the whole supply chain, and its delivery ratios increase is not only through adjusting order cycle time,but also through changing target inventory. The strong point of Push & pull-supply chain, is its stable and very high delivery ratio to the last customers, and only through adjusting the suppliers order cycle time, can its delivery ratio be increased.Key words: Push; Pull; Push & pull; Supply chain; Systems dynamics; Delivery ratio; Simulation基金項目：國家863計劃資助項目（2009AA04Z119）；國家自然科學基金資助項目（50835008）；數字制造裝備與技術國家重點實驗室（華中科技大學）開放基金資助；湖北省教育廳重點資助項目（D20092506）Foundation items: Project supported by the National High-Tech. R&D Program, China (No. 2009AA04Z119), the National Natural Science Foundation, China (No. 50835008), and Supported by Open Research Foundation of State Key Lab. of Digital Manufacturing Equipment & Technology in Huazhong University of Science & Technology, the Key Research Program of Hubei Provincial Department of Education（D20092506）. 作者簡介:陳國華（1976.12-）,男,湖北黃岡人,重慶大學博士研究生,襄樊學院機械與汽車學院講師,主要研究方向為先進制造技術、供應鏈管理與現代質量工程等。E-mail:59782071163.com.0 引言一般來說，按照供應鏈的驅動模式，可以將供應鏈劃分為推式供應鏈、拉式供應鏈和推拉結合式供應鏈。三種模式供應鏈的本質差別體現在訂貨分離點所處位置上，推式供應鏈的訂貨分離點在供應鏈的最下游處，拉式供應鏈的訂貨分離點在供應鏈的最上游處，而推拉結合式供應鏈的訂貨分離點在供應鏈的中間。對于各種模式供應鏈的特點，一些文獻進行了詳細的闡述1-3。但透過這些文獻不難發(fā)現，他們的研究有兩個特點：一是定性，二是靜態(tài)。供應鏈是一個復雜的動態(tài)平衡系統(tǒng)，運用靜態(tài)的分析方法并不能完全揭示各種模式深層次的運行規(guī)律，而定性的分析方法也只能增加一些感性認識，卻不能獲得定量化的概念。系統(tǒng)動力學提供了一種定性與定量、半定量分析問題的方法，它以定性為先導，以定量為支持4。自從1961年Forrester發(fā)表工業(yè)動力學5以來，系統(tǒng)動力學方法已經應用于各種工業(yè)決策與戰(zhàn)略問題6-7，而應用系統(tǒng)動力學方法來研究供應鏈問題也是近來研究的熱點，目前有關此方面的研究主要涉及在庫存8,9、銷售商行為8、物流資金平衡10、供應鏈穩(wěn)定性11以及再造能力計劃12等。文獻8運用系統(tǒng)動力學方法構造了銷售商的進貨模型,綜合考慮了銷售的不同情況,對銷售商的訂貨行為進行仿真,并分析了根據銷售量來決定訂貨量和綜合考慮銷售和庫存因素決定訂貨量兩種策略下各種指標的變化趨勢；文獻9從庫存費用以及庫存周轉率等方面運用動力學方法研究了基于拉式供應鏈薄膜液晶顯示屏庫存的自動補貨機制，并做了案例研究；文獻10研究了基于系統(tǒng)動力學理論的供應鏈系統(tǒng)物流資金供需機制,構建了資金供需平衡的系統(tǒng)動力學流程圖，并得出結論，當系統(tǒng)在微擾時可以根據系統(tǒng)的自組織和進化原理達到物流資金的供需平衡，當系統(tǒng)微擾累積成宏觀波動時系統(tǒng)自組織宏觀進化達到物流資金供需平衡；文獻11定量分析了供應鏈系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題,提出了一種基于系統(tǒng)動力學方法的供應鏈穩(wěn)定性判據，通過仿真來表明,其判據可以用來研究決策行為對供應鏈穩(wěn)定性的影響；文獻12運用系統(tǒng)動力學原理從經濟與環(huán)境問題方面構建了閉環(huán)供應鏈的能力計劃戰(zhàn)略模型，該模型可以進行長期能力計劃的決策。綜上所述，本文所采取的研究原理與文獻相同，但研究對象明顯不同。本文通過對三種模式供應鏈系統(tǒng)動力學行為的對比研究，探尋不同模式在不同環(huán)境與過程中的特性與規(guī)律，為供應鏈運作提供方法上的指導。1 供應鏈的運作模式及系統(tǒng)動力學模型11 推式供應鏈運作模式及系統(tǒng)動力學模型推式供應鏈是以制造商為核心，產品生產建立在需求預測的基礎上，并在客戶訂貨前進行生產，產品生產出來后從供應鏈上游逐級推向顧客，顧客處于被動接受的末端。對于該供應鏈運作模式可以理解為，供應鏈上的成員企業(yè)根據市場需求量，制定出供應鏈總體生產計劃，然后以訂單等形式向供應鏈上各成員企業(yè)發(fā)出信息，各成員企業(yè)根據訂單組織生產。運營過程中成員企業(yè)把加工制造出來的產品及零部件逐級向下游供應鏈推動，直至送到市場用戶手中。為簡化問題且不失一般性，根據推式供應鏈的運作特點，繪制出該供應鏈運作模式的系統(tǒng)流圖，如圖1。圖1 推式供應鏈的系統(tǒng)流圖變量之間的計算關系:平均需求=SMOOTH(市場需求, 平滑時間 )，訂貨量=目標庫存-合格產品量，訂貨率=訂貨量/訂貨周期，檢出率=（供應商或制造商或分銷商）產品量合格率檢出時間，報廢率=（供應商或制造商或分銷商）產品量（1-合格率）檢出時間,出貨率=合格產品量/出貨時間，銷售率=平均需求，合格產品量+檢出率i=出貨率i合格產品量+檢出率i=00合格產品量+檢出率i出貨率i（i=1，2，3） 12 拉式供應鏈運作模式及系統(tǒng)動力學模型拉式供應鏈是整個供應鏈的驅動力產生于最終的顧客，產品生產是受需求驅動的。生產是根據實際顧客需求進行協調的。在該模式中，供應鏈下游企業(yè)在必要的時刻根據需求狀況向上游企業(yè)發(fā)出訂單信息，上游企業(yè)根據自己已有庫存狀況來組織生產等以滿足下游企業(yè)需求，這樣由下至上來驅動供應鏈運作。在拉動式供應鏈模式中，需求不確定性很高，周期較短，主要的生產戰(zhàn)略是按訂單生產，按訂單組裝和按訂單配置。整個供應鏈要求集成度較高，信息交換迅速，可以根據最終用戶的需求實現定制化服務。拉式供應鏈模式在供應鏈最上游即供應商處設置訂貨點，其系統(tǒng)流圖如圖2。圖2 拉式供應鏈系統(tǒng)流圖 對于該圖中變量之間的關系：出貨率1=訂貨率2，出貨率2=訂貨率3，其它變量之間的關系與圖1相同。13 推拉結合式供應鏈運作模式及系統(tǒng)動力學模型在推拉相結合的供應鏈運營模式中,供應鏈的某些環(huán)節(jié)以推動的形式運行,其余的環(huán)節(jié)采取拉動模式。推動與拉動的邊界處稱為推拉邊界。在推拉供應鏈模式中，推拉邊界位于從原材料采購開始到將產品交付給客戶的時間段的某一點。通常,供應鏈上靠近上游的階段(如零部件的供應階段)進行的大多是程式化的運作，變化較少,適用推動式運營機制;而供應鏈靠近下游的階段(如最終裝配階段或分銷階段),受市場變動的影響較大,客戶的需求也不穩(wěn)定,適用拉動式運營機制。為研究該模式，把推拉交界點定在制造商處，在制造商上游供應鏈以推動形式進行，其下游以拉動形式進行。推拉結合模式的供應鏈系統(tǒng)流圖如圖3 。圖3推拉結合式供應鏈系統(tǒng)流圖對于該圖中的變量之間的關系：出貨率2=訂貨率3，其它變量之間關系與圖1相同。2 仿真結果對比分析 本文運用Vensim在不同條件下對三種模式的供應鏈進行仿真對比分析。 21 相同參數條件下的仿真結果比較為了便于對仿真結果進行比較，將三種驅動模式的參數設置為相同的值。設市場需求為服從正態(tài)分布函數RANDOM NORMAL( 0 ,10 , 5 , 5 , 0 )，有關時間參數全部設為2，狀態(tài)變量的初始值全部設為0，合格率全部設為0.95。對于目標庫存，為了便于對比，將三種模式供應鏈總體目標庫存設為一致，設總數為60。推式供應鏈只設置一個目標庫存，設分銷商目標庫存為60；拉式供應鏈設置有三個目標庫存，設它們目標庫存都為20；推拉結合式供應鏈設置了兩個目標庫存，設它們分別為30。仿真步長為0.125，仿真時間為100。三種模式仿真結果如圖4。(a) 推式供應鏈交貨率及系統(tǒng)行為圖 (b)拉式供應鏈交貨率及系統(tǒng)行為圖 (c)推拉結合式供應鏈交貨率及系統(tǒng)行為圖 圖4 相同參數條件下的三種供應鏈模式系統(tǒng)行為對比關系圖 將交貨率的仿真結果數據導入EXCEL表，經計算求得平均交貨率如表1。表1 相同參數條件下的平均交貨率統(tǒng)計情況運作模式交貨率1交貨率2交貨率3推式供應鏈053940538405303拉式供應鏈094240962409930推拉結合式供應鏈059780559309967由表1及圖4的系統(tǒng)行為圖可知：在相同參數條件下，推式供應鏈的交付非常不穩(wěn)定，且平均交貨率低；拉式供應鏈的交付平穩(wěn)，特別是對整條供應鏈的交貨滿足率上表現出了較強的優(yōu)越性，且交貨滿足率高；推拉結合式供應鏈在分銷商上游的交付表現出不穩(wěn)定，而在分銷商對市場用戶的交付上表現出較強的穩(wěn)定性，且上游交貨率低，下游特別是對最終用戶的交貨滿足率上最高。 22 對市場擾動情況下的敏感度比較為研究三種模式的供應鏈對市場需求的敏感性問題，對市場需求變量增加一擾動函數STEP(8, 40 )，即在40的時候需求增加8，這樣需求函數變?yōu)镽ANDOM NORMAL( 0 ,10 , 5 , 5 , 0 )+ STEP(8, 40 )。在市場發(fā)生突變的情況下，三種模式的供應鏈系統(tǒng)行為的變化規(guī)律如圖5。(a) 推式供應鏈發(fā)生擾動時的交貨率及系統(tǒng)行為 (b) 拉式供應鏈發(fā)生擾動時的交貨率及系統(tǒng)行為 (c) 推拉結合式供應鏈發(fā)生擾動時的交貨率及系統(tǒng)行為 圖5 市場發(fā)生擾動時三種模式供應鏈系統(tǒng)行為變化曲線根據仿真結果，經統(tǒng)計計算求得平均交貨率如表2所示。表2 市場擾動下的平均交貨率統(tǒng)計情況運作模式交貨率1交貨率2交貨率3推式供應鏈054450545305278拉式供應鏈053280578406510推拉結合式供應鏈063570523509942在市場發(fā)生擾動（即需求突然增加）時，由表2及圖5中的系統(tǒng)行為圖可知：推式供應鏈的三個平均交貨率幾乎沒有發(fā)生什么變化，且依然表現出不穩(wěn)定性，說明推式供應鏈對市場擾動不敏感；拉式供應鏈的三個平均交貨率均急劇降低，說明拉式供應鏈對市場擾動非常敏感，但交付依然表現出平穩(wěn)性；推拉結合式供應鏈三個平均交貨率也沒大的變化，說明對市場擾動不敏感，且最終交貨率（即交貨率3為0.9942）依然很高，再次驗證了推拉結合式供應鏈在對市場最終用戶上表現出了最強的優(yōu)越性。 23 政策改變對三種模式的優(yōu)化為了提高交貨率，研究各種模式中參數對交貨率的影響，以探明可能存在的優(yōu)化方案。對三種模式系統(tǒng)行為可能存在影響的主要是有關訂貨周期和目標庫存這兩個方面的政策，下面分別予以研究。（1）推式供應鏈。當改變目標庫存無論為何值，推式供應鏈中三種合格品所形成的圖形形狀并無改變，只是數值不同，這說明改變目標庫存對系統(tǒng)行為沒有任何改變，也即說明改變目標庫存策略并不能提高交貨率，圖6（a）為目標庫存為極值500時的推式供應鏈系統(tǒng)圖。當改變訂貨周期時，三種合格品曲線發(fā)生了不同的變化，說明改變訂貨周期策略可以提高交貨率，圖6（b）為訂貨周期為8時的系統(tǒng)行為圖，已經滿足了整條供應鏈的交貨要求。交貨率仿真結果統(tǒng)計如表3。(a)分銷商目標庫存為500時的交貨率及系統(tǒng)行為圖 (b) 訂貨周期為8時的交貨率及系統(tǒng)行為圖 圖6 推式供應鏈政策改變時的系統(tǒng)行為 表3 推式供應鏈政策改變時的交貨率情況政策改變情況交貨率1交貨率2交貨率3分銷商目標庫存取極值500052750526605663訂貨周期取優(yōu)化值8100000997507957由表3及圖6中的交貨率變化情況可知，對于推式供應鏈，改變目標庫存，其交貨率并沒有得到提高（與表1對比），說明改變目標庫存不能提高交貨率。而改變訂貨周期時，交貨率得到了較大的提高，特別是系統(tǒng)達到穩(wěn)定后，其交貨率達到了穩(wěn)定值1，說明改變訂貨周期策略，可以從根本上提高交貨率。（2）拉式供應鏈。當改變供應商目標庫存時，供應商合格品曲線發(fā)生移動，而其它兩條曲線幾乎不動，說明供應商目標庫存對供應商的交貨率產生影響，類似制造商目標庫存對制造商的交貨率產生影響，分銷商目標庫存對分銷商交貨產生影響，圖7（a）為分銷商目標庫存為30時的系統(tǒng)圖（分銷商合格品曲線向下發(fā)生了移動）；同樣，當改變供應商訂貨周期時，供應商合格品曲線發(fā)生移動，而其它兩條曲線幾乎不動，說明供應商訂貨周期對供應商的交貨率產生影響，類似分析可知，制造商訂貨周期以及分銷商訂貨周期分別對各自的交貨率產生影響，圖7（b）為供應商的訂貨周期減少到為1時的系統(tǒng)行為圖(供應商合格品曲線發(fā)生了向上移動）。（a）分銷商目標庫存增大到30時的交貨率及系統(tǒng)行為圖 （b）供應商訂貨周期縮短到1時的系統(tǒng)行為圖圖7 拉式供應鏈政策改變時系統(tǒng)行為變化圖交貨率的仿真結果如表4所示。表4 拉式供應鏈政策改變時的交貨率情況政策改變情況交貨率1交貨率2交貨率3分銷商目標庫存增大到30093460994309967供應商訂貨周期縮短到1099790962409930由圖7及表4可見，對于拉式供應鏈，當改變目標庫存及訂貨周期時，整個交貨率都得到了較大提高（與表1對比），特別是系統(tǒng)穩(wěn)定后，交貨率達到了1，說明要提高拉式供應鏈的交貨率既可以通過改變目標庫存也可以通過改變訂貨周期。（3）推拉結合式供應鏈。當改變制造商的目標庫存時，制造商合格品曲線發(fā)生了一定的移動，但無論目標庫存為何值時，制造商合格品值總存在小于零的情況，說明不能完全滿足交貨的要求；而改變分銷商目標庫存時，分銷商合格品曲線發(fā)生了移動，而另兩條曲線幾乎很少變化，說明分銷商目標庫存對分銷商的交貨率有較重要的影響，而對供應商與制造商影響很小，圖8（a）為制造商目標庫存為300，分銷商目標庫存為60時的系統(tǒng)圖（制造商合格品曲線與分銷商曲線分別向上移動）。當改變供應商的訂貨周期時，可以讓三條曲線位于橫軸上方，說明，通過改變供應商訂貨周期可以達到提高整條供應鏈的交貨率的要求，而無論如何改變分銷商的訂貨周期，卻不能完全滿足三條曲線均位于橫軸上方，說明改變分銷商的訂貨周期不能提高整條供應鏈的交貨率，。圖8（b）為供應商訂貨周期調整為4時的系統(tǒng)圖。交貨率仿真結果統(tǒng)計如表5。(a)制造商與分銷商目標庫存改變時的交貨率及系統(tǒng)行為圖（b）供應商訂貨周期為4時的交貨率及系統(tǒng)行為圖 圖8.推拉結合式供應鏈政策改變時的系統(tǒng)行為圖 表5 推拉結合式供應鏈政策改變時的交貨率情況政策改變情況交貨率1交貨率2交貨率3制造商與分銷商目標庫存分別為300和60054480698909989供應商訂貨周期縮短為410000850609979由此可以說明，對于推拉結合式供應鏈，改變目標庫存的策略只能提高局部供應鏈的交貨率（提高分銷商目標庫存，可以提高最終用戶的交貨率），而通過改變供應商訂貨周期的辦法，可以提高整條供應鏈的交貨率。3 結論（1）在交付方面，當市場需求服從某種穩(wěn)定的分布規(guī)律時，拉式供應鏈表現出了較強的穩(wěn)定性，特別是在對整條供應鏈的交貨滿足率上表現出了較強的優(yōu)越性，而推拉結合式供應鏈在滿足最終用戶的需求上表現出了更強的優(yōu)越性；當市場需求不穩(wěn)定時，推拉結合式供應鏈較推式供應鏈與拉式供應鏈要穩(wěn)定，特別是在滿足最終用戶的交貨率上表現出了較強的優(yōu)越性；推式供應鏈無論在何種情況下都極不穩(wěn)定。（2）從提高交貨率的角度看，推式供應鏈只有通過改變訂貨周期才可以提高交貨率；拉式供應鏈既可以通過改變訂貨周期也可以通過改變目標庫存的方式來提高交貨率；推拉結合式供應鏈，要提高整條供應鏈的交貨率只有通過改變供應商的訂貨周期。參考文獻：1 MA Shihua, SHEN Ling. 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