基于動力學(xué)行為分析的供應(yīng)鏈穩(wěn)定性研究

1、1091724 華顧盼基于動力學(xué)行為分析的供應(yīng)鏈穩(wěn)定性研究 文獻綜述2供應(yīng)鏈穩(wěn)定性定義供應(yīng)鏈穩(wěn)定性定義1供應(yīng)鏈穩(wěn)定性的研究現(xiàn)狀供應(yīng)鏈穩(wěn)定性的研究現(xiàn)狀2未來研究點未來研究點3參考文獻參考文獻43一、供應(yīng)鏈穩(wěn)定性的定義供應(yīng)鏈系統(tǒng)是由一系列如訂單的發(fā)送和獲取、原材料的采購、產(chǎn)品的生產(chǎn)直到最后進入市場進行銷售、配送等跨職能部門的多個活動環(huán)節(jié)構(gòu)成的活動。不同企業(yè)之間的競爭實質(zhì)已經(jīng)轉(zhuǎn)化成為不同供應(yīng)鏈系統(tǒng)之間的競爭。為此這些活動需要及時進行調(diào)整, 使供應(yīng)鏈系統(tǒng)時刻處于動態(tài)的隨需變化之中。然而,這種環(huán)境的頻繁變化和供應(yīng)鏈自身的不斷調(diào)整, 導(dǎo)致供應(yīng)鏈系統(tǒng)產(chǎn)生不穩(wěn)定, 處于波動之中的供應(yīng)鏈不確定性增加, 復(fù)雜性增

2、強, 對供應(yīng)鏈系統(tǒng)管理、控制的難度增大1。1.11.1供應(yīng)鏈供應(yīng)鏈4不同學(xué)者對供應(yīng)鏈穩(wěn)定性的定義不盡相同。系統(tǒng)動力學(xué)的傳統(tǒng)觀點認為,只有平滑收斂行為是穩(wěn)定的,而具有波動的行為都是不穩(wěn)定的?；诳刂普摰难芯空邉t認為,波動收斂是系統(tǒng)漸進穩(wěn)定的一種形態(tài)(即一階延遲系統(tǒng)總是穩(wěn)定的) ,只有等幅波動和發(fā)散波動的行為才是不穩(wěn)定的。即在一個階躍擾動下,如果零售商的庫存(或訂貨量) 能夠在一定的時間內(nèi)穩(wěn)定在某個固定的水平上,則認為該供應(yīng)鏈系統(tǒng)是穩(wěn)定的2。1.21.2供應(yīng)鏈穩(wěn)定性供應(yīng)鏈穩(wěn)定性5二、供應(yīng)鏈穩(wěn)定性的研究現(xiàn)狀供應(yīng)鏈概念產(chǎn)生于20世紀80年代后期，經(jīng)過幾十年孜孜不倦的探索與研究，研究者們已獲得不少供應(yīng)鏈

3、理論知識與實踐經(jīng)驗。因此，關(guān)于供應(yīng)鏈穩(wěn)定性的研究也已經(jīng)具有一定的基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段關(guān)于供應(yīng)鏈穩(wěn)定性的研究主要分為兩個方面：一方面是從牛鞭效應(yīng)角度研究其穩(wěn)定性；另一方面是從分叉、震蕩、混沌等更復(fù)雜的動力學(xué)行為角度進行分析。62.2基于復(fù)雜動力學(xué)行為的供應(yīng)鏈穩(wěn)定性分析2.1基于牛鞭效應(yīng)的供應(yīng)鏈穩(wěn)定性分析2研究現(xiàn)狀7（1）牛鞭效應(yīng)含義及其影響供應(yīng)鏈系統(tǒng)的一個基本動態(tài)特性就是牛鞭效應(yīng)。牛鞭效應(yīng)是指供應(yīng)鏈中需求信息從下游企業(yè)向上游企業(yè)傳遞時需求信息被扭曲并逐級放大的現(xiàn)象,即供應(yīng)商訂貨量的波動(方差) 大于顧客需求的波動(方差)，并且這種波動(方差) 會沿著供應(yīng)鏈自下而上被逐級放大。2.1基于牛鞭效應(yīng)的供應(yīng)鏈穩(wěn)

4、定性分析8當供應(yīng)鏈遭遇牛鞭效應(yīng)時,會產(chǎn)生如下危害3 ： 1）不斷起伏的需求變化造成制造商管理的難題；2）導(dǎo)致各級供應(yīng)商庫存過量;3）過度的需求不確定性及需求變化使得銷售不暢,有效需求得不到滿足,使供應(yīng)鏈的潛在銷售流失. 9零售商批發(fā)商供應(yīng)商制造商顧客需求量波動零售商訂貨量波動批發(fā)商訂貨量波動制造商訂貨量波動供應(yīng)商訂貨量波動供應(yīng)鏈中供應(yīng)鏈中“牛鞭效應(yīng)牛鞭效應(yīng)”形成過程形成過程10（2）產(chǎn)生原因Geary（2006）4對牛鞭效應(yīng)的研究狀況和發(fā)展趨勢作了詳細的綜述，其給出導(dǎo)致牛鞭效應(yīng)的五個因素：乘數(shù)原則需求預(yù)測批量訂貨價格波動供求雙方的博弈，并指出可以通過系統(tǒng)控制、時間壓縮、信息透明、減少環(huán)節(jié)等原則

5、重組供應(yīng)鏈來消除這些因素，進一步控制牛鞭效應(yīng)。11（3）任意需求下的牛鞭效應(yīng)研究盧震等（2003） 5在供應(yīng)鏈的多層動態(tài)庫存模型基礎(chǔ)上,研究了顧客端不確定性需求下的供應(yīng)鏈模型，并采用隨機控制理論對供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)進行了抑制控制的研究。Daganzo（2004）6 研究了任意需求下離散型多級供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性問題，認為存在一個由策略確定而與需求無關(guān)的訂單方差放大因子的上界。12（4）降低牛鞭效應(yīng)的策略研究Riddalls 等（2002）7研究了連續(xù)非線性供應(yīng)鏈系統(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒穩(wěn)定性，提出了通過相關(guān)庫存管理策略改善供應(yīng)鏈系統(tǒng)動力學(xué)行為的可能性。Dejonckheere等（2003）8 發(fā)現(xiàn)使庫存持有

6、和缺貨成本最低的補貨決策策略下訂單和生產(chǎn)轉(zhuǎn)換成本會上升，降低牛鞭效應(yīng)并不一定會使供應(yīng)鏈運作成本最低。Nagatani 等（2004）9把供應(yīng)鏈中各級庫存作為狀態(tài)變量，通過建立微分方程模型研究使系統(tǒng)穩(wěn)定的控制策略。13應(yīng)保勝（2005）10通過對幾個可能的庫存控制策略下線性供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性分析,發(fā)現(xiàn)增加對未來需求進行預(yù)測時的時間區(qū)間、增加下游的訂貨率、增加決策時下游級數(shù)等對策可有效抑制供應(yīng)鏈的牛鞭效應(yīng),使整個供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性明顯提高。吳雋等（2008）11對一個三級供應(yīng)鏈建模并運用系統(tǒng)動力學(xué)仿真分析，重新認識牛鞭效應(yīng)的起因進而提出緩解方案。14Ouyang （2007）12 研究了線性、時不變庫存管

7、理策略下信息共享對供應(yīng)鏈系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，運用解析方法得出在需求未知情形下預(yù)測牛鞭效應(yīng)的穩(wěn)健分析條件，認為需求共享雖無法完全消除牛鞭效應(yīng)但可使其大大降低，從而增加供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性。在2010年的一篇文章中，Ouyang13 等在同樣的管理策略下進一步研究了復(fù)雜供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中牛鞭效應(yīng)的控制問題，給出了網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點訂單方差的計算公式。15Sucky（2009）14指出訂至點（order-up-to）補貨策略常會帶來牛鞭效應(yīng)，而其大小取決于需求的統(tǒng)計相關(guān)性，認為在風(fēng)險共享的簡單供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)的影響常常被過分夸大了。路應(yīng)金等（2004）15通過李雅普諾夫指數(shù)分析了使一個簡單供應(yīng)鏈系統(tǒng)保持穩(wěn)定的參數(shù)范圍。

8、羅昌等（2007, 2008）2, 16基于系統(tǒng)動力學(xué)方法建立了一階指數(shù)延遲和純時間延遲模式下供應(yīng)鏈系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)。16供應(yīng)鏈中的企業(yè)組織之間不具備從屬關(guān)系，且系統(tǒng)中的物流信息流等存在著非線性反饋、延遲和相互作用，從客觀上造成了供應(yīng)鏈系統(tǒng)的復(fù)雜性。又因為管理者的有限理性及決策最優(yōu)化的驅(qū)使，導(dǎo)致了供應(yīng)鏈系統(tǒng)表現(xiàn)出復(fù)雜的動力學(xué)特性。而作為特性之一的牛鞭效應(yīng)并不能完全解釋這些復(fù)雜動力學(xué)行為。2.2基于復(fù)雜動力學(xué)行為的供應(yīng)鏈穩(wěn)定性分析17Larsen等（1999）17根據(jù)Stermann（1989）18提出的固定和調(diào)節(jié)啟發(fā)式訂單決策建立了差分方程模型，通過非線性仿真分析研究其動力學(xué)行為，發(fā)現(xiàn)模型具有穩(wěn)

9、定的周期狀態(tài)、擬周期狀態(tài)以及混沌和超混沌運動。隨著非線性科學(xué)和復(fù)雜性科學(xué)的發(fā)展，使得導(dǎo)致供應(yīng)鏈系統(tǒng)不穩(wěn)定的這些更復(fù)雜的動力學(xué)行為逐漸被發(fā)現(xiàn)，從控制供應(yīng)鏈系統(tǒng)動力學(xué)行為復(fù)雜性的角度尋研究供應(yīng)鏈穩(wěn)定性已成為一種新的發(fā)展趨勢。18混沌混沌分叉分叉震蕩震蕩191989年Devaney給出了混沌的一種數(shù)學(xué)定義：設(shè)X是一個度量空間。一個連續(xù)映射f：X X稱為X上的混沌，如果1）f是拓撲傳遞的2）f的周期點在X中稠密3）f具有對初始條件的敏感依賴性。Wilding（1998）19 給出了混沌的非數(shù)學(xué)定義：混沌是確定性系統(tǒng)中產(chǎn)生的類周期性、有界的且對初值敏感的動力學(xué)行為，且其在相空間中有結(jié)構(gòu)?；煦缁煦?0劉會

10、新等（2004，2005, 2009 ）20，21，22 分別對單級供應(yīng)鏈和兩級供應(yīng)鏈建立庫存控制系統(tǒng)狀態(tài)空間模型，并采用切換理論分析各子系統(tǒng)的穩(wěn)定性及整個系統(tǒng)的動力學(xué)行為，給出了使系統(tǒng)穩(wěn)定的訂貨策略參數(shù)的取值范圍。而2007年的一篇文章中，劉會新21 在分析供應(yīng)鏈系統(tǒng)動態(tài)性時加入了不可退貨這一限制條件，指出系統(tǒng)切換特性是造成供應(yīng)鏈系統(tǒng)行為復(fù)雜的原因。21Hwarng 等（2008）23利用非線性動力學(xué)仿真分析工具，對Larsen 等（1999）24的差分方程模型通過計算最大Lyapunov 指數(shù)研究了生產(chǎn)分銷系統(tǒng)的復(fù)雜性和混沌行為，明確了供應(yīng)鏈中各級庫存和需求的不確定性是由供應(yīng)鏈內(nèi)在機制造成

11、的，并提出了相關(guān)管理對策。22Laugesen 等（2006）25 通過仿真單級和二級供應(yīng)鏈對啤酒游戲的分叉進行分析。分叉分叉23Kim 和Springer （2008, 2010）26, 27利用微分方程模型研究了顧客突變需求對供應(yīng)鏈波動性的影響，提出了減少供應(yīng)鏈波動性的相關(guān)供應(yīng)鏈管理策略。文中給出了衡量供應(yīng)鏈靜態(tài)與動態(tài)在途庫存管理策略的三個指標訂單放大率、震蕩范圍和收斂時間，指出這兩種策略均無法在所有指標下最優(yōu)。震蕩震蕩24三、未來研究點（1）放寬一些假設(shè)條件，例如允許退貨或提前期為1等特殊假設(shè)，研究更符合實際情況的、既是切換系統(tǒng)又是延遲系統(tǒng)（提前期大于1）的供應(yīng)鏈系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（2）從對

12、各子系統(tǒng)的穩(wěn)定性的研究擴展到對整個切換系統(tǒng)的穩(wěn)定性的研究。（3）如何通過有效的庫存管理實現(xiàn)對訂單與庫存放大的綜合控制。（4）產(chǎn)生振蕩后，如何度量和縮短供應(yīng)鏈從震蕩狀態(tài)收斂到穩(wěn)定狀態(tài)的所需時間。25四、參考文獻1林佳, 穆東, 2006.供應(yīng)鏈系統(tǒng)穩(wěn)定性的集對分析. 物流技術(shù), (12): 68-70. 2羅昌, 賈素玲, 王惠文, 2007. 基于系統(tǒng)動力學(xué)的供應(yīng)鏈穩(wěn)定性判據(jù)研究. 計算機集成制造系統(tǒng), 13(9): 1762-1767.3 Drezner Z , Ryan J K. Quantifying the Bullwhip Effect in a Simple Supply Chai

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