典型供应链结构抗风险能力仿真评价与控制论分析

近年来由于一些重大的灾难事件，应急管理问题引起了企业与学术界的广泛关注。目前供应链应急管理理论已经在应对危机的机理、机制、体系、分级、预案、动态管理等方面取得了一些成果，但当研究多渠道、多品种、大网络规模和多种危机同时作用下的复杂管理问题时，目前的解析研究方法是比较难解的。再者，当前一般只讨论均衡，即系统稳态响应，而对危机下系统应对危机的瞬态过程、达到稳态的快慢等问题往往没有分析。因此，接近实际的复杂环境的仿真和控制论危机分析具有特别重要的实践和理论意义。本研究首先利用控制论方法对集成和非合作博弈条件下目前流行的几种供应链结构进行仿真建模，并发展为多级多渠道的多种供应链结构模型。仿真多种危机类型下、多种典型博弈策略和协同策略下，系统的瞬、稳态响应，并对系统响应稳定性、快速性、准确性给出理论判据，通过对危机下多种供应链结构响应性能的综合分析，得到典型供应链结构的抗风险能力评价与对策。

本项目首先构建了单产品二级无分支传统供应链时域模型、拉氏变换（Laplace）模型和控制论的block图，用Step阶跃函数建模需求危机的发生，此种情景下二级供应链的动态特性作为后面信息集成供应链和多级供应链的研究基础和基准。建立单产品四级无分支传统供应链构建，仿真了需求突变和库存灭失发生在每一级时供应链动态振荡的情况，发现了在不同节点发生危机时对供应链条上各节点订单波动影响的大小和各级订单波动的耦合规律。对于集成的供应链，构建了两种主要的信息集成的二级无分支供应链的时域模型与拉氏变换模型，即信息共享供应链（IS）和供应商管理库存的供应链（VMI）。建立了传统供应链、信息共享（IS）供应链和供应商管理库存供应链的传递函数模型，发现三种供应链结构的特征方程相同，均符合传统N级供应链特征方程的一般形式，发现了三种供应链危机发生后的恢复能力，即系统的稳定性，是相同的。进而，根据特征方程，我们计算出了创新性的稳定边界，得到了新的供应链系统稳定性的判据，此理论发展了现有的研究文献。从稳定性判据可以推论使得多级供应链达到稳定的条件就是不可忽略管道库存，此外，为了使得供应链稳定还需要控制供应链上各级节电的补货率和提前期，最薄弱的环节决定了整个供应链的稳定性。然后，对供应链在危机发生后订单和库存波动消失的时间做了基于仿真的分析，发现使得多级供应链危机后供应链订单和库存波动最快消失的影响因素和条件，同时，发现供应链危机下供应商管理库存VMI供应链的能够同时实现供应链订单率波动最短和波动幅度最小。对于存在非合作博弈的供应链，研究了三种典型场景下，即供应商主导、零售商主导和系统最优，需求危机发生时的供应商和零售商各自的利润如何变化和最优决策如何变化。本研究将危机发生前和发生后定义为前后两个时期，每个时期零售商的决策变量包括零售价格与本时期的订货数量，供应商决定本时期的批发价格。主导供应链的一方承担所有库存不足和过量的机会成本。分析结果表明，尽管主导供应链的一方在危机发生时候会受到更多的影响，但是与放弃主导权相比前者的期望利润大的多。此外，供应链的主导方在应对需求危机时，当需求变化不是很大时，更加愿意采用调整价格方式而不是紧急变更订货数量。