（管理科学与工程专业论文）基于系统动力学的大规模定制供应链仿真研究.pdf

摘要 面向大规模定制的供应链如今正在成为企业提高全球竞争力的有效手段。其 充分结合大规模生产和定制生产的两种模式的优势，在不牺牲企业经济效益的前 提条件下，提供定制化的产品，能够极大程度提高顾客的满意度水平，增强企业 的竞争力。 大规模定制供应链是一个高度动态，高度变化的复杂系统：客户的需求永远 在波动，原材料的供货周期永远不会一成不变，供应链任何一个环节的表现在很 大程度上依赖于其他环节的表现。面对如此众多复杂的问题，人们开始求助于仿 真技术。针对大规模定制供应链的特点和目前研究的现状，本文构建了大规模定 制供应链模型，并用系统动力学仿真软件对其进行仿真。在文中，首先介绍大规 模定制供应及系统动力学的相关理论；接着依据大规模定制供应链的建模思想， 构建大规模定制供应链的因果反馈图，并分析了模型中的主反馈关系，从而进一 步构建系统的物质流图和成本结构流图；然后对所建模型进行仿真，验证模型的 有效性；最后在已经建好的模型基础上，对系统的相关重要变量进行灵敏度分析， 并分析了大规模定制供应链的牛鞭效应问题，从而得出仿真结论，并提出一些系 统优化建议。 本文的创新之处在于：利用系统动力学建立了包含有物质流和成本流的完整 的大规模定制供应链模型，通过对相关重要参数的灵敏度分析，提出一些供决策 者设置系统参数的建议和需要注意的问题。目的在于为系统动力学在大规模定制 供应链仿真的应用起抛砖引玉作用，揭示了大规模定制生产模式的运作机理，为 决策者在实施大规模定制模式提供参考。 关键词：供应链，系统动力学，大规模定制，仿真 a b s t r a c t m a s s c u s t o m i z a t i o n ( m c ) s u p p l yc h a i nh a sb e e na ne f f e c t i v ew a yf o r e n t e r p r i s e st oi m p r o v et h e i rc o m p e t e n c yi nt h eg l o b a lm a r k e t m c ，w h i c hi n t e g r a t e s t h ea d v a n t a g e so fc u s t o m i z a t i o nm o d ea n dm pa n dp r o v i d e sc u s t o m i z e dp r o d u c t s w i t h o u ts a c r i f i c i n ge c o n o m i cb e n e f i t s ，c a ni m p r o v ec u s t o m e rs a t i s f a c t i o na n de n h a n c e c o m p e t i t i v e n e s s m a s sc u s t o m i z a t i o ns u p p l yc h a i ni ss u c hac o m p l e xs y s t e m ，w h i c hi s h i g h l y d y n a m i ca n dh i g h l yc h a n g e a b l e t h ed e m a n do fc u s t o m e ra n dt h es u p p l yc y c l eo f m a t e r i a la r ea l w a y sc h a n g e a b l e ；p e r f o r m a n c eo fa n yl i n ki nas u p p l yc h a i nw i l lb e d e p e n d e n to no t h e rl i n k s i nt h ef a c eo fs om a n yc o m p l e xi s s u e s ，p e o p l eh a v eb e g u n t or e s o r tt os i m u l a t i o nt e c h n i q u e s t ot h ec h a r a c t e r i s t i c sa n dt h ec u r r e n ts t a t u sq u oo f m a s sc u s t o m i z a t i o ns u p p l yc h a i n ，t h i sp a p e rb u i l das u p p l yc h a i nm o d e lf o rm a s s c u s t o m i z a t i o n ，a n de m u l a t ei ti ns o f t w a r eo fs y s t e md y n a m i c s i nt h ep a p e r , w ef i r s t i n t r o d u c et h et h e o r i e so fm a s sc u s t o m i z a t i o ns u p p l yc h a i na n ds y s t e md y n a m i c s ； f o l l o w e db yb u i l d i n gt h ec a u s e dm a pb a s e do nt h em o d e l i n gt h o u g h to fm a s s c u s t o m i z a t i o ns u p p l yc h a i n ，a n da n a l y z et h ef e e d b a c kr e l a t i o n s h i pi nt h em o d e l c o n s t r u c tap h y s i c sd i a g r a ma n dac o s tc o n s t r u c t i o nf l o wd i a g r a m ；t h e ne m u l a t et h e m o d e la n dv e n f yt h ee f f e c t i v eo f i t ；f i n a l l y , b a s eo nt h ef i n i s h e dm o d e l ，a n a l y s i st h e s e n s i t i v i t yo ft h ei m p o r t a n tv a r i a b l e si nt h em o d e l ，a n dt h eb u l l w h i pe f f e c to fm a s s c u s t o m i z a t i o ns u p p l yc h a i n ，s oa st oa r r i v ea tc o n c l u s i o n so ft h es i m u l a t i o na n d s u g g e s t i o nf o ro p t i m i z a t i o no ft h es y s t e m t h ei n n o v a t i o no ft h i sp a p e rl i e si ns u p p l y i n gt h es y s t e md y n a m i c st os t u d ym a s s c u s t o m i z a t i o ns u p p l yc h a i na n dc o n s t r u c tac o m p l e t e l ym o d e l ，a n a l y s i st h es e n s i t i v i t y o ft h ei m p o r t a n tp a r a m e t e r s ，p r o p o s ef o r w a r ds o m es u g g e s t i o no np a r a m e t e r ss e t t i n g a n ds o m eq u e s t i o n sn e e dt op a ya t t e n t i o nt of o rt h e p o l i c ym a k e r s t h ep u r p o s eo ft h i s t h e s i si st op r o v i d ei l l u m i n a t i o n so nt h ea p p l i a n c eo fs di nt h es i m u l a t i o no ft h em a s s c u s t o m i z a t i o ns u p p l yc h a i n , r e v e a lt h eo p e r a t i o nm e c h a n i s mo ft h em o d e lo fm a s s c u s t o m i z a t i o n ，a n dr a i s es o m er e f e r e n c ef o rd e c i s i o n m a k e r si nt h ei m p l e m e n t a t i o no f m a s sc u s t o m i z a t i o nm o d e l k e y w o r d s ：s u p p l yc h a i n ，s y s t e md y n a m i c s ，m a s sc u s t o m i z a t i o n ，s i m u l a t i o n i i 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共 同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名： 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论 文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文； 学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 日期：上学年一月号 硕士学位论文第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 选题的背景和研究意义 1 1 1 选题背景 随着网络技术、信息技术、制造技术的迅猛发展和全球市场日益开放，供应 链的竞争环境已经发生并将继续发生巨大而又深刻的变化。主要表现为： ( 1 ) 市场和需求的变化 1 9 1 3 年，美国福特汽车公司开始试验用流水装配线大批量生产t 型汽车， 这标志着制造业大批量生产时代的来临。在此后的半个多世纪，以流水生产线为 代表的大批量生产模式成了世界制造业的主导模式，使得人类社会物质极大丰 富。到了2 0 世纪7 0 年代，越来越丰富的商品带来了越来越激烈的市场竞争。由 于商品的极大丰富，消费者的消费观和价值观呈现出多样化和个性化的特点，市 场需求表现出极大的不确定性，大批量生产模式已经无法适应这种动荡的市场环 境。 制造企业为了占有市场，获取利润，不得不改变其生产模式来满足多样化和 个性化的市场需求。市场竞争的日益激烈，产品生产周期逐渐缩短，市场需求多 样化以及技术的不断提升，使得企业面对一个变化迅速且无法预测的市场。企业 的竞争形势也凸现出一些新的特征：顾客的消费越来越倾向于个性化需求和高质 量服务的满足；企业的竞争也开始由“以市场为中心 转变为“以客户为中心”； 顾客个性化需求迫使企业在产品开发和生产周期上变得越来越短，许多新产品投 入市场不久就面临被淘汰的危险；激烈的竞争也迫使企业在整个经营管理模式上 持续改进【l 】。 ( 2 ) 管理模式的变化 为了提高竞争力，企业必须采取一系列先进的制造技术和管理方法。从6 0 年代的物料需求计划( m a t e r i a lr e q u i r e m e n tp l a n n i n g ，简称m r p ) 到后来的制造 资源计划( m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c ep l a n n i n g ，简称m r p i i ) 、准时生产( j u s ti nt i m e ， 简称j 1 1 r ) 等等，为企业提高竞争力和整体效益起到了很大的贡献。但是在激烈 的市场竞争的今天，纵向一体化( v e r t i c a li n t e g r a t i o n ) 的管理模式已经逐渐显示 出无法快速敏捷的响应市场机会的薄弱点，于是出现了横向一体化( h o r i z o n t a l i n t e g r a t i o n ) 的管理模式供应链管理( s u p p l yc h m nm a n a g e m e n t ，简称s c m ) 。 随着供应链管理思想的提出和深入，使得原来不属于增值活动的作业流程具备了 增值能力。供应链管理的主要目的是通过链条上的各个节点企业分工合作，提高 硕士学位论文第1 章绪论 整个供应链的竞争能力，使供应链中的企业达到共赢。 ( 3 ) 信息技术的发展 信息技术的飞速发展，不断改变着商业活动的形式，同时为企业建立从最初 供应直到最终用户的无差错的、高效率的网络提供了可能。今天的消费者要求可 靠的、高效的、高质量的服务和信息，信息技术快速可靠地传递数据的能力可以 促进这些期望的实现。诸如电子数据交换( e l e c t r o n i cd a t ai n t e r c h a n g e ，e d i ) 技 术、条形码技术、电子资金转账( e l e c t r o n i cf i n a n c i n gt r a n s f e r ，e f t ) 等技术， 特别是i n t e m e t 、i n t r a n e t 和e x t r a n e t 的迅速普及为企业提供了有效的技术支持， 它不仅能够沟通供需信息，降低交易成本，提高用户服务水平，更为重要的是它 加速了全球市场一体化的进程，从根本上改变了企业的生产经营方式，任何一个 企业如果不能适应这种新的经营方式及手段的变化，在未来的市场竞争中将失去 立足之地。供应链系统应充分利用这些先进的信息技术，提高系统的管理与运作 效率。 在这样背景下，传统的大规模生产模式已经不能满足市场的需求。如何适应 新的变化成为现代企业竞争的法宝。大规模定制这种新型的模式兼顾大规模生产 的低成本和客户要求的产品多样化、个性化两大优势，快速响应市场变化，动态 控制生产过程，正成为企业控制的焦点。供应链是实现大规模定制的重要管理方 法，然而，鉴于大规模定制供应链的高度复杂、多变的特性，采用模拟仿真是有 效实现和验证这一方法的有效途径。 本文选择大规模定制生产作为研究的基本出发点，应用系统动力学对大规模 定制这一生产模式下的供应链进行仿真。 1 1 2 课题研究意义 虽然供应链管理的重要性在近几年内得到广泛关注，但供应链管理的有效应 用却仍停滞不前，尤其是面向大规模定制供应链仍然存在很多棘手的问题。一个 面向大规模定制的供应链是一个高度动态，高度变化的复杂系统。客户的需求永 远在波动，原材料的供货周期永远不会一成不变，供应链任何一个环节的表现在 很大程度上依赖于其他环节的表现。面对如此众多复杂的问题，人们开始求助于 仿真技术。面向大规模定制的供应链仿真可以帮助解决很多供应链管理问题，给 企业和社会带来巨大的经济效益，比如说供应链和物流网络设计和评估问题；工 厂、库存和配送中心等重要资源配置和整合问题；供应商的选择和生产调度问题； 供应链反应能力和抗波动能力分析，供应链协调和合作模式的选定等问题。 大规模定制供应链仿真就是充分利用仿真技术，采用供应链建模技术建立供 应链的运作参考模型，进行过程仿真，建立合理和畅通的物流、信息流、价值流、 工作流，评价其运作效能，进而改进模型，以实现供应链结构和生产流程的优化。 2 硕士学位论文第l 章绪论 供应链仿真具有良好的动态适应性，可以帮助预测链中各类需求的发展趋势，评 价现有订单的运行情况，评价供应商的可信度，有利于降低供应链的管理成本， 提高供应链管理效率，并对管理进行合理优化，给供应链企业带来较大的经济效 益。 传统用于分析供应链的方法主要是用于稳定的系统环境中，假定所有的短暂 现象都不存在，这样的假设对于许多的供应链也许是有效的，但是对于此类涉及 时间延迟、信息放大、动态变化的s c m 问题，传统的静态方法很难奏效。相反 还有可能加剧问题的恶化。系统动力学为解决复杂问题提供了一种可行的理论、 观点、方法与工具。作为一门以反馈控制理论为基础，以计算机仿真技术为主要 手段，定性地分析与定量地研究大型非线性复杂系统发展的动态行为的一门应用 学科。基于系统动力学的大规模定制供应链研究是一种以系统动力学为理论基 础，综合了系统思考、计算机软件模拟技术的一种研究方法。该方法可以直接面 向供应链的整个流程，分析供应链运作中各种行为的影响因素。其中系统思考的 观点强调关注整体而非局部；动念而非静态地分析行为变化；探寻行为变化背后 的系统结构而非事件本身。 基于系统动力学的供应链仿真作为一项新技术的出现，是供应链成员在协 同、协作的基础上进行供应链的设计和优化成为可能。基于系统动力学的供应链 仿真相比其他方式的供应链仿真具有更加系统、动态、灵活的特点，更能有效的 查找供应链系统中的不利因素，在近些年开始受到众多学者的关注，是一项走在 时代前沿而又比较复杂的技术。但是人们对其研究还刚刚起步，处于不断的探索 阶段。针对这种情况，本文在提出一些假设的基础上，对大规模定制供应链进行 仿真，为企业实施大规模定制策略提供理论依据和方法，为大规模定制在国内研 究起一定的指导作用。 1 2 国内外研究现状及发展动态 1 2 1 大规模定制研究现状 美国著名未来学家a l v i nt o f f i e r ( 1 9 7 0 ) 曾预言：未来的社会将要提供的并 不是有限的、标准化的商品，而是任何社会未曾见过的最大多样化的非标准化的 商品和服务刚2 | 。 s t a n l e yd a v i s ( 1 9 8 7 ) 将大规模和定制合成，提出了大规模定制( m a s s c u s t o m i z a t i o n ，m c ) 的概念。认为大规模定制新模式克服了部分( 定制) 和整 体( 大规模) 只能取其一的矛盾，同时获得过去不可兼得的定制和大规模【3 】。大 规模定制蕴涵的哲理是应该接受定制和大规模这对矛盾的共存而不是企图消除 这对矛盾，但在大批量生产模式下，这是不可能的。新技术的出现使得企业能够 硕二 ：学位论文第1 章绪论 追求以前的技术难以区分的关于部分的细节，快速运作使企业可以考虑并行处理 多个部分。速度和特异性是这些新技术的标志，也是产品和服务大规模定制的基 础。 m i c h a e lk a y ( 1 9 9 3 ) 认为大规模定制是一种驱动产品和服务的生产与递送的 信息技术，这些产品和服务是在大批量生产的成本范围内有效满足个性化的客户 需求。大规模定制是一个整体的概念，不是应用于产品功能与特征的一个狭义的 概念。它强调产品的开发、制造和递送的所有方面以及组织的管理结构。大规模 定制可以看成是二十世纪七八十年代出现的以客户为中心、精益生产、多样化、 短的开发周期和扁平的授权管理文化等一系列管理创新的综合。 美国大规模定制专家j o s e p hp i n e 指出大规模定制是指在大规模的基础上生 产和销售定制产品和服务，它是制造业和服务业的新范式，是透视企业竞争的新 方法，它将识别并实现个性化客户的需求作为重点，同时不放弃效率、效力和低 成本。p i n ei i ( 1 9 9 3 ) 通过大量的事例诠释和论证了大规模定制的生产模式，认 为大规模定制将改变2 1 世纪的制造业，正如大量生产改变2 0 世纪的制造业一样， 从而揭开了全球广泛、深入研究和实践大规模定制生产模式及其相关技术的序幕 【4 】 o l a u ( 1 9 9 5 ) 等认为大规模定制的成功实施取决于对传统组织功能的重新定 义，包括与客户和供应商的联系。较多层次的组织结构对于企业间的有效通信和 合作是小利的，应该采用交叉功能集成和职工参与的扁平化组织。最终的目标是 将整个生产过程模块化，建立动态生产网络，使资源得到迅速的集成，使产品或 服务个性化【5 j 。 m i t c h e l lm t s e n g ( 1 9 9 6 ) 认为，大规模定制是以接近大批量生产的效率生产 商品和服务以满足个性化的客户需求，其目标是通过增加多样化和定制化提供令 客户满意的商品和服务，但并不相应地增加成本和交货期【6 】。 h a r t 和t a y l o r ( 1 9 9 6 ) 给大规模定制下一个操作性的定义，即“大规模定制 是采用柔性过程和柔性组织结构以提供多样的产品和服务，而这种产品和服务的 价格又必须能与标准的大规模生产相竞争【7 】。 d u r a y ( 1 9 9 6 ) 等认为大规模定制以合理的价格向客户提供个性化的产品它 将定制生产与大量生产这两种似乎矛盾的方式有机地结合在一起，提供以大批 量、低成木方式生产的独特产品【8 】。 t s e n g ( 1 9 9 7 ) 认为大规模定制的目的是以大批量的效率生产出满足客户个 性化需求的产品。这种新的生产方式全而考虑了关于制造运作系统控制的需求集 合，包括：产品品种的迅速增加、批量变小和订单到达的随机性增大等。在制造 系统中，存在着工具、生产计划和产品设计的大量相似性，如果对这些相似性正 4 硕士学位论文第1 章绪论 确地加以利用，将有助于减少制造系统的复杂性【9 】。 j e f f ( 1 9 9 9 ) 认为大规模定制是指某个企业以很大的批量生产某种产品，但 同时又能根据每个顾客各自的需要和兴趣进行产品的变型【1 0 1 。 这些对大规模定制的定义尽管表述不同，但从中可以看出，大规模定制至少 应该具有一两个方面的特点：第一，具有大规模生产的优点，即成木低、效率高 和交货快；第二，其目标是满足客户的定制需求，产品具有个性化和多样化的特 点。 另外，从大规模定制的分类来看，l a m p e l ( 1 9 9 6 ) 等【l l 】根据客户改变产品 的能力以及定制活动在企业价值链中发生的位置，提出了五种不同的定制策略： 纯标准化( 大规模生产策略) 、纯定制( p u r ec u s t o m i z a t i o n ，从设计阶段开始定 制) 、特制定制( t a i l o r e dc u s t o m i z a t i o n ，从制造阶段开始定制) 、定制标准化 ( c u s t o m i z e dc u s t o m i z a t i o n ，定制装配) 、分割标准化( s e g m e n t e ds t a n d a r d i z a t i o n ， 不同细分市场提供不同产品) 。p i n e ( 1 9 9 7 ) 等【1 2 】对大规模定制的类型和方法进 行了研究，提出了4 种不同的定制方法：合作型定制( c o l l a b o r a t i v ec u s t o m i z a t i o n ) ， 透明型定制( t r a n s p a r e n tc u s t o m i z a t i o n ) ，装饰型定制( c o s m e t i cc u s t o m i z a t i o n ) 和适应性定制( a d a p t i v ec u s t o m i z a t i o n ) 。a 1 f o r d ( 2 0 0 0 ) 0 3 】把汽车业的定制化策 略划分为3 种：外形定制( f o r mc u s t o m i z a t i o n ) 、选项定制( o p t i o n a lc u s t o m i z a t i o n ) 和核心定制( c o r ec u s t o m i z a t i o n ) ，3 种定制方式反映了顾客参与设计、装配和 销售过程的不同程度。g i o v a n id as i l v e i r a ( 2 0 0 1 ) 等人【1 4 】从大规模定制的概念、 定制水平，驱动力及未来研究方向等方面对国外研究作了详细综述。 我国在大规模定制方面研究尚处在理论层次，主要是对大规模定制的理论、 结构等方面的研究。有突出贡献的有邵晓峰、祁国宁、顾新建等。其中邵晓峰1 1 5 1 7 】， 大规模定制的概念、大规模定制的运行模式及基于i n t e r n e t 的大规模定制的实施 条件和运作模式等几个方面来论述大规模规模定制模式，他总结了大规模定制的 理论基础，构建大规模定制供应链运行流程及运作模式。祁国宁等【l8 】构建了大 规模定制供应链模型，并对大规模定制的相关理论进行研究综述。顾新建等【l 刿 通过研究提出大规模定制模式将是未来制造业的主流生产模式。 1 2 2 供应链仿真建模 供应链系统的时间是连续变化的，而系统的状态仅在一些离散的时刻上由于 随机事件的驱动而发生改变。由于状态是离散变化的，而引发状态变化的事件是 随机发生的，因此供应链系统的模型很难用数学方程来描述。 供应链是一个复杂的离散事件大系统，有许多理论可以作为指导建模的理论 基础，这引起了不少研究人员专门从事供应链建模技术的研究，因而产生了多种 不同的建模方法。目前在对供应链的研究中应用较多的仿真建模方法是：供应链 硕上学位论文第1 章绪论 运行参考模型( s c o r ) 、基于p e t r i 网的建模、基于多a g e n t 系统的建模及基于 系统动力学( s d ) 建模。 s c o r 模型2 0 】是由供应链委员会( s u p p l y - c h a i nc o u n c i l ) 建立的，他提供了 考察和分析供应链的标准方法学。s c o r 提供一种语言，使公司内和公司外的供 应链合作伙伴可以进行通讯。s c o r 的覆盖范围是：与所有客户的交互，从定单 到付款发票等：从你的供应商的供应商到客户的所有物流传运；与所有的市场交 互，从总体需求的了解到每个定单的实行。s c o r 不能覆盖的范围是：销售管理 和基础设施过程；技术开发过程；生产和流程设计和开发过程；交付客户后的运 作，包括技术支持过程等。 p e t r i 网是c a r la d a mp e t r i ( 1 9 6 2 ) 年首次定义的一种通用的数学模型，此后 经过不断发展，出现了有色p e t r i 网，随机p e t r i 网等。现在p e t r i 网一词既指这 种模型，又指以这种模型为基础发展起来的理论。由于p e t r i 网对带有并发性、 异步性、分布式、非确定性、并行性系统的有力描述，己成为一种重要的离散事 件动态系统的建模及分析工具。p e t r i 网作为一种形式化的建模方法，具有很强 的抽象性和准确性，既可用于静态的结构分析，又可用于动态的行为分析。p e t r i 网建模的基本原理就是用“库所 和“变迁 来描述系统资源的存放场所和变化， 它用图形表示组合模型，具有直观、易懂、易用的优点，易于理解和接受。但此 方法不具有主动性和智能性。 a g e n t 技术是人工智能的一个分支，a g e n t 一个计算机硬件或软件系统( 更 多情况下是后者) ，具有自治性、交互性、反应性、主动性等一些特性。自治性 是指a g e n t 在不需用户干预的情况下运行，并具有某种对于自身行为和内部状态 的控制能力：交互性是指a g e n t 可与其它a g e n t 之间或用户进行交流；反应性是 指a g e n t 可以感知其环境，并及时对环境的变化做出响应；主动性是指a g e n t 并不仅仅被动的对环境做出响应，它还可以主动的为完成某种目标而决定并开始 一系列行为。a g e n t 技术适合对供应链各个活动过程中的多种实体间的交互和协 调进行描述。 系统动力学是一门以系统反馈控制理论为基础，以计算机仿真技术为主要手 段，定量地研究系统发展的动态行为的一门应用学科，属于系统科学的一个分支， 属于系统科学的一个分支【2 l 】。系统动力学解决问题的独特性在于：它是基于因 果关系和结构决定行为的观点，从系统内部的微观结构入手进行建模，同时借助 计算机仿真技术来分析研究系统结构功能与动态行为的内在关系，而供应链活动 的一个显著特征就是系统性，通过将系统动力学应用于供应链系统领域，可以较 为深入地从定性和定量的角度分析供应链活动的动态发展运行机制，是目前研究 的一个热点问题。 6 硕上学位论文第1 章绪论 1 2 3 供应链仿真方法与工具 对于供应链仿真，目前采用较多的p e t r i 网和a g e n t 技术，p e t r i 网是一种面 向过程的仿真方法。一般用于供应链仿真建模的通用仿真软件有g p s s 、a r e n a 、 t a y l o r i i 、s i m p r o c e s s 、p r o m o d e l 、w i t n e s s 、a u t o m o d 、及f l e x s i m 等。a g e n t 是近几年发展起来的- - f - j 仿真技术，许多研究机构和公司相继推出各 自的a g e n t 平台，现有a g e n t 平台由v + + 公司的g r a s s h o p p e r ，i b mj a p a n 的 a g l e t 、s t a n f o r d 大学的j a t l i t e 、t i l a b 的j a d e 以及u r iw i l e n s k y ( 1 9 9 9 ) 开 发的n e t l o g o 等。目前在国内采用a g e n t 平台研究供应链仿真的主要是同济大学 的林杰教授，他采用多a g e n t 技术对供应链进行协调仿真【2 2 】。另外，他还引入蚁 群算法对供应链进行仿真【2 3 1 。 随着系统动力学在供应链仿真建模的应用，一些学者开始使用系统动力学对 供应链系统进行仿真，并取得一定的成果。m i n e g i s h ia n dt m e l ( 2 0 0 0 ) 2 4 】构建 了一个食物供应链系统动力学模型，通过仿真研究该供应链的动态行为，对其进 行控制和管理。m u s t a f ao z b a y r a k ( 2 0 0 7 ) 2 5 】等人构建一个按订单制造 ( m a k e t o o r d e r ，m t o ) 系统动力学模型。a n g e r h o f e 对系统动力学建模在供应 链管理中的应用作了综述。目前用于系统动力学仿真的软件有i - t h i n k 、p o w e r s i m 、 v e n s i mp l e 、s t e l l a 等。本文应用v e n s i mp l e 软件分别构建大规模定制供应链 系统的因果循环图、流图及成本利润结构图，同时对其进行模拟仿真，并且对仿 真结果进行分析，为企业实施大规模定制生产提供理论基础和决策依据。 1 3 研究内容与文章结构 本文研究的主要内容是大规模定制供应链建模和系统动力学仿真，从而探讨 该系统的动态行为模式。整篇文章都是围绕这一主要内容开展。 本文研究内容概要共分为五个部分： 第一章绪论。介绍本文的选题背景与意义、综述国内外研究现状恶和发展动 态，并明确了论文的研究思路及内容结构。主要是针对本文要研究的大规模定制 供应链问题做分析前的铺垫。 第二章介绍了大规模定制供应链和系统动力学的相关理论。本章首先介绍了 供应链及供应链管理的相关理论；接着对大规模定制这一生产模式进行了阐述； 然后进一步详细罗列了大规模定制供应链管理的相关内容；最后给出了系统动力 学的相关理论，并对本文所用到的仿真软件v e n s i mp l e 做一简要叙述。主要为 下面大规模定制供应链建模及其仿真提供理论基础。 第三章是本文的重点难点之一，即利用系统动力学知识为大规模定制供应链 建模。本章首先给出了建模思想，然后进行建模，根据仿真条件对模型提出一些 7 硕上学位论文 第1 章绪论 假设，并对模型所用到的有关变量给与说明，随后构建了大规模定制供应链的因 果循环图、系统流图和成本结构流图，并有针对性的进行了回路分析和结构分析。 第四章是本文的另一个重点和难点，即对上一章所建的模型进行仿真分析。 本章开始对模型近行测试，验证了模型的有效性，并设置了模型中的参量的初始 值；接着对模型进行仿真，并对几个重要变量进行简要分析；然后对模型中几个 重要的变量进行了灵敏度分析：最后对大规模定制供应链中的“牛鞭效应 进行 了仿真分析。 第五章将对全文的研究进行总结，列出主要研究成果，并指出研究的不足之 处和今后进一步研究的方向。 1 4 本章小节 本章首先介绍了文章的选题背景和意义，接着对大规模定制供应链仿真的相 关研究进行综述研究，最后给出了文章的研究内容和结构。 硕士学位文第2 章大规模定制供应链和系统动力学的相关理论 第2 章大规模定制供应链和系统动力学的相关理论 2 1 供应链与供应链管理概述 2 1 1 供应链概念及发展 供应链( s u p p l yc h a i n ，s c ) 的概念最早出现在2 0 世纪8 0 年代左右，但到目前 为止没有形成统一的定义。l i n 等认为s c 是包括供应商、制造商、销售商在内， 涉及物流、资金流、信息流的企业网络系统【2 6 1 。dpc h r i s t y 则以买卖关系为角度， 指出供应链是组织之间的一系列交易活动构成的交易关系，并且这种交易关系将 最终增值于产品和服判2 7 1 。s t e v e n s 认为，s c 是通过价值增值过程和分销渠道控 制从供应商的供应商到客户的客户的整个过程，它始于供应的源点，终于消费的 终尉2 8 1 。s i m o n 认为，供应链是一个组织网络，所涉及的组织从上游到下游，在 不同的过程和活动中对交付给最终用户的产品或服务产生价值【2 9 1 。美国供应链 协会( s u p p l yc h a i nc o u n c i l ) 给出的概念是“供应链包括了涉及生产与交付最终产 品和服务的一切努力，从供应商的供应商到客户的客户”【3 0 】。 综合目前对供应链的各种定义，可归纳为各有侧重点的以下五大类。 ( 1 ) 连锁论。这种定义侧重于“链 的思想和最终客户的思想，他们认为 供应链是以从供应商、生产商和流通商到最终消费者的全过程的物资流动为对 象，将满足最终客户的要求作为构建“链条”的基础； ( 2 ) 物流论。这种定义突出了物流在供应链中的重要性，提出供应链主要 是解决企业之间的物流问题，供应链管理是物流管理的一种新形式； ( 3 ) 信息论。这种定义认为供应链不是一种实体组织，供应链企业之间的 联结是信息的连接，供应链的构建就是构建信息网络； ( 4 ) 统合论。这种定义是从系统建立和总体最佳的观点上看待供应链，认 为供应商、生产商、流通商和顾客要形成一个整体，从完整的商品流通渠道角度 来认识供应链，这样才能产生总体的最佳效果； ( 5 ) 战略论。这种定义是从战略管理的角度认识供应链的，将涉及商品流 通的各企业组合起来以增加价值创造能力，战略要素是影响企业未来发展的重要 力量。 所有这些定义在描述具体的所有参与企业的关系管理的方式可能有差别，但 是他们都有一个共同的特点，那就是都关注组织的外部环境。 9 硕士学位文第2 章人规模定制供应链和系统动力学的相关理论 2 1 2 供应链管理概述 从供应链的构成分析，在供应链管理中仅强调对单个部门的物流活动进行控 制是不够的，必须要对整条供应链的所有环节或关系较近的几个关键环节的物流 活动进行协同运作，实施一体化管理。从这个角度看，供应链管理也是集成物流 管理的一种典型形式。专家、学者对供应链管理有小同的表述，侧重点小同。 由于s c m 的研究涉及到多学科及多研究领域，因此s c m 研究的层次、角 度是多位的，内容是多样的。而且进入2 0 世纪9 0 年代后s c m 才被人们所重视， 从而s c m 本身的发展历史比较短，因此s c m 的研究内容及研究侧重没有形成 同一的观点。 对于供应链管理的概念，伊文思( e v e n s ) 对供应链管理的表述是：通过前 馈的信息流和反馈的物料流及信息流，将供应商、制造商、分销商、零售商，直 到最终用户连成一个整体的结构模式。 美国物流协会给供应链管理的定义是：以提高企业个体和供应链整体的长期 绩效为目标，对特定企业内部跨职能部门边界的运作和在供应链成员中跨企业边 界的运作进行战术控制的问题。 国家标准物流术语给供应链管理( s c m ) 的定义是：利用计算机网络技术 全而规划供应链中的商流、物流、信息流、资金流等进行计划、组织、协调与控 制。 另外，b w b e a m o n 3 1 】从物流和信息流的观点出发，认为供应链可以被定义 为一个整合的过程，该过程中不同的组织实体，即供应商、生产制造商、分销商、 零售商和最终用户协调执行三种主要活动：物料购买活动、物料转化活动以及与 库存管理和成品运输模式有关的物流活动，该定义以前馈的物流、反馈的信息流 以及相关的决策与控制行为构成供应链的基本元素【3 1 , 3 2 】。基于s c m 模型，c h o p r a s 和m e i n d lp 从战略层、战术层和运作层对供应链模型进行了分类，对供应链问 题的研究范围和模型适应尺度确定了一定的参照依据【3 3 】。c o o p e rm c 等从供应 链合作伙伴关系、供应链结构纬度和合作伙伴流程特征方面对供应链模型进行了 阐述【3 4 1 。j e r e m yf s h a p i r o 详细介绍了供应链管理的最优模型基础到高级模型的 应用，为研究者提供了供应链管理的建模方法和建模程序【3 5 】。b e a m o nb m 将供 应链定义成一个组织实体的整合过程，根据该过程中的组织实体的活动把供应链 模型分成了确定性分析、随机分析、经济、仿真等模型【3 6 】。m i nh 和z h o ug t 3 7 1 则将供应链模型分为确定性模型、概率模型、混合模型和驱动模型。陈剑【3 8 】将 供应链优化模型分为排队论、决策论、网络和策略评价等模型。根据以上学者和 pas l a t s e t a l 3 9 1 ，pc h r i s t ye ta 1 1 4 0 ，hs c h n e i d e r t 4 1 1 ，td a v i s 4 2 1 。hll e e 【4 3 4 5 】c h a r l a n de ta l 4 6 4 7 】，bp r i d ae ta l t 4 8 】以及mjm a l o n ie ta l 4 9 】等学者的研究成果表明， 1 0 硕士学位文第2 章人规模定制供应链和系统动力学的相关理论 供应链管理的基本内容可以分类为：模型与结构问题；供应商协调机制问题；动 态联盟、虚拟组织、供需关系问题；伙伴关系问题；供应链信息系统问题等。s i m o n c r o o m 等提出了供应链管理研究的六个领域【5 0 1 ，分别为战略管理、物流管理、 市场营销、关系伙伴、最佳效用及组织行为。b e c t h t e l 和j a y a r a m 将供应链管理 研究分为五个学派【5 l 】：功能认识派、整合过程学派、物流学派、信息学派和未 来学派。o t t o 等人从供应链绩效的角度将供应链研究领域分成为六类【5 2 】：系统 动力学、运筹学、物流、市场营销、系统组织及信息系统等；我国学者高峻峻等 【5 3 】从供应链建模的侧面对供应链管理模型进行了两个层面的分类：第一个层面 研究对象与方法的界定；第二个层面研究内容的界定：董安邦等从三个 维度对供应链管理研究进行了分类【5 4 】：研究方法维度、研究内容维度和运行模 式的维度。南京理工大学的白少布在他的博士论文中从s c m 的研究内容出发， 认为近几年供应链管理研究内容课归为几类：供应链模型优化问题；供应链 伙伴关系问题：供应链绩效评价问题；供应链协调问题；供应链结构研究 问题；供应链库存问题；供应链信息技术问趔5 5 】。 综合上述对供应链的研究，本文给出供应链管理的概念，即供应链管理是为 了满足服务水平要求的同时降低系统总成木，而将供应商、生产商、销售商、物 流服务商到最终用户结成网链来组织生产与销售商品通过商流、物流、信息流、 资金流系统设计、计划、运行和控制等活动达到预期目的。因而可以将供应链管 理理解为，对供应链商流、物流、信息流、资金流以及合作者关系等规划、设计、 运营、控制过程进行一体化的集成管理思想、方法和技术体系。 2 2 大规模定制的理论基础 2 2 1 企业生产模式的演变 企业生产模式，是指企业经营管理、生产组织及技术构成的形态和运作方式。 到现在为止，大概经历了手工作坊式生产、大规模生产、多样化生产和大规模定 制生产等四个阶段。 ( 1 ) 手工作坊式生产。工业革命之前，生产方式的主要特点是使用手工工 具，以手工劳动和技艺为主，工匠按顾客要求进行制作。手工作坊单件生产可以 称为早期的“定制 生产，而且是“完全定制”生产，如裁缝根据客户身体的尺 寸制作不同的衣服，鞋匠根据客户脚的尺码定制鞋子。手工作坊式生产的出现， 与当时的生产工具的特征和性能有很大的关系，多数局限于简单产品的生产，如 衣服、手饰等零星的定制。由于是手工单件制作，因此生产效率低下，质量难以 持续保证，服务的市场面太窄，制作周期较长，最终被大规模生产方式所取代。 ( 2 ) 大规模生产。随着工业革命的发生，以福特创立的大规模流水线为标 硕上学位文第2 章大规模定制供应链和系统动力学的相关理论 志，大规模生产模式应运而生。大规模生产方式建立在消费者的需求是相似的和 同质的基础上，即把顾客当作是一个无差异的整体，为其提供标准化的产品。例 如，在2 0 世纪初，福特公司曾用一种样式的小汽车“t 型车满足了所有顾 客的需求。大规模生产方式的主要特点是产品可选范围小、生产批量大、成本和 价格较低、产品更新换代慢，这种生产方式适用需求稳定的市场。在短缺经济时 代，商品匾乏，