（管理科学与工程专业论文）海洋船舶类复杂产品供应链协作机制研究.pdf

海洋船舶类复杂产品供应链协作机制研究 学位论文完成日期 砭 生垒旦 旦 指导教师签字 答辩委员会成员签字 弓畔 o li 心椭移 l 胁 f 衫 移 1 独创声明 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 据我所知 除了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 也不包含未获得 一 注 翅趁直墓丝噩要挂剔虚明的 查拦亘窒2 或其他教育机构的学位或证书使 用过的材料 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意 签授蟪 驯 年上月 7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留 使用学位论文的规定 并同意以下 事项 1 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘 允许 论文被查阅和借阅 2 学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索 可以 采用影印 缩印或扫描等复制手段保存 汇编学位论文 同时授权清华大学 中 国学术期刊 光盘版 电子杂志社 用于出版和编入c n k i 中国知识资源总库 授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到 中国学位论文全文数据库 保密的学位论文在解密后适用本授权书 学位敝储始显军吏 喜师粹三洳佗 签字日期 加 o 年 q 厂月 7 日 签字嗍矽加年 月 7 日 海洋船舶类复杂产品供应链协作机制研究 捅要 2 1 世纪的竞争不再是企业与企业之间的竞争 而是供应链与供应链之间的 竞争 供应链协作机制的设计研究可使使船厂实现内部供应链和外部供应链的有 效整合 并为提高整个船舶供应链的运营绩效和竞争能力提供新的契机 本文在 综合国内外研究成果的基础上 以复杂系统理论为指导 应用规范研究与实证研 究相结合的研究方法 研究了海洋船舶类复杂产品供应链的协作机制及其优化 研究内容主要有以下几个方面 首先 从系统科学的角度提出了海洋船舶 供应链协作的相关概念 分析其特点并提出存在的问题 并对海洋船舶供应链系 统的复杂性特征进行分析 其次 构建了基于复杂系统理论的船舶外部供应链的 层级协作模型 分析并比较了集中控制与分散控制两种情形下的供应链协作机 制 再次 在多智能体船舶供应链的框架结构下研究系统内各智能体的交互过程 对系统的通讯过程和协作过程进行了设计 优化协作机制 最后 以中船重工和 鞍钢集团的之间的协作模式进行案例分析 论证协作机制设计及优化的有效性 通过研究 获得了以下研究成果与研究结论 1 在对海洋船舶类复杂产品的市场 产品和制造复杂性分析基础上 得出 海洋船舶作为复杂产品 其供应链系统具有供应链组成结构的复杂性和非线性 各实体及行为的复杂性 开放性 动态性 协同性与自组织性等复杂系统特性 2 构建基于复杂系统理论的船舶外部供应链的层级协作模型 并最终得出 海洋船舶供应链系统效益模型 为保证整体利润最大化前提条件下 如果船厂 供应商和船东的利润和小于供应链系统整体利润 那么就要重新考虑假设条件中 各参数的设定 如果供应链系统整体利润小于零 即供应链不能实现帕累托改进 那么此供应链就不会存在 分析并比较了集中控制与分散控制两种系统情形下的 供应链协作机制 得出三个重要结论 两种系统的情形下 层级船舶供应链系统 在集中控制下船舶的价格更低 船舶最优订货量更大 系统最优效益更好 3 在多智能体船舶供应链的框架结构下对较复杂的协作代理c o a g e n t 和 船厂a g e n t 之间的通讯过程和协作过程进行设计 定义一个会议式协作模型 使 各a g e n t 能有条不紊的在一个c o a g e n t 的安排和监控下 对下达给自己的指令表 示接受 拒绝或提出建议 达到协作的目的 针对供应链环境下 请求元素匹配 的特点 对船厂和供应商之间的谈判过程进行改进 通过任务的管理者与匹配者 以及各匹配智能体之间的协作实现目标任务的分配 并提出了相应的协作算法 4 通过构建基于协作代理c o a g e n t 的协作模式 可知中船重工和鞍钢集 团可通过签署战略合作协议 在全球化竞争的市场环境下最大限度获得供应链的 竞争优势 共同分享市场利润 规避市场风险 共同促进我国船舶行业和钢铁行 业的持续发展 有复杂系统的建模方法做技术保障 本文对海洋类船舶供应链协作机制的研 究 必将对复杂性环境中复杂产品供应链协作问题的研究具有积极的理论价值 同时能为船舶事业的发展做出积极的贡献 关键词 复杂系统 复杂性 海洋船舶供应链 协作机制 多智能体系统 r e s e a r c ho rc oiia b o r a tio nm e c h a nis mo fc o m pie x p r o d u c t ss u p piyc h aina b o u tt h eo c e a ns hip s a b s t r a c t i nt h e21 瓯e e n t u 巧 t h ec o m p e t i t i o n sa r en ol o n g e rb e t w e e ne n t e r p r i s ea n d e n t e r p r i s e b u tb e t w e e ns u p p l yc h a i na n ds u p p l yc h a i n t h ed e s i g n i n gr e s e a r c ho nt h e c o l l a b o r a t i o nm e c h a n i s mo fs u p p l yc h a i nc a nc o m b i n ee f f e c t i v e l yt h ei n t e r n a la n d e x t e r n a l s u p p l yc h a i no fas h i p y a r da n dh e l pi n c r e a s et h ep e r f o r m a n c ea n dt h e c o m p e t i t i o np o w e ro f t h ew h o l es h i ps u p p l yc h a i n b a s e do nt h er e s e a r c hi nb o t ht h ef o r e i g na n dd o m e s t i cs h i p y a r di n d u s t r i e s t h i s t h e s i st a k ec o m p l i c a t e ds y s t e mt h e o r i e sa st og u i d e a n da d o p tt h em e t h o dw h i c h c o m b i n e s q u a l i t a t i v ea n a l y s i s t o q u a n t i t a t i v ea n a l y s i s m i c r o a n a l y s i s t o m a c r o a n a l y s i s r e v i v i f i c a t i o nt h e o r yt o w h o l et h e o r y s c i e n t i f i cr e a s o n i n gt o p h i l o s o p h i c a lt h o u g h t s t os t u d ym o s t l yt h e c o l l a b o r a t i o nm e c h a n i s ma n dt h e o p t i m i z a t i o nd e s i g no f c o m p l e xp r o d u c t ss u p p l yc h a i na b o u tt h e o c e a n s h i p s t h et h e s i sc o n t e n t st h ef o l l o w i n ga s p e c t s f i r s to fa l l t h et h e s i sr a i s e sr e l a t i v ec o n c e p t sa b o u to c e a ns h i ps u p p l yc h a i n c o l l a b o r a t i o nf r o mt h ea s p e c to fs y s t e m a t i cs c i e n c e t h e na n a l y z e si t sf e a t u r e sa n d p r o p o s e ss e v e r a lp r o b l e m se x i s t e d o nt h eb a s i co fc o m p l i c a t e da n a l y s i so nt h e m a r k e t p r o d u c ta n dp r o d u c eo fo c e a ns h i pc o m p l e xp r o d u c t s t h et h e s i sa n a l y z e st h e s u p p l yc h a i ns t r u c t u r e sc o m p l e x i t ya n dn o n l i n e a r i t y t h ec o m p l e x i t y o p e n n e s s d y n a m i c s c o o p e r a t i v i t ya n ds e n s eo fs e l f o r g a n i z a t i o no fe a c he n t i t ya n db e h a v i o r s e c o n d l y t h et h e s i sc o n s t r u c t sah i e r a r c h yc o l l a b o r a t i o nm o d e lf o re x t e r n a ls h i p s u p p l yc h a i nb a s e do nc o m p l e xs y s t e mt h e o r y i t a n a l y z e sa n dc o m p a r e st h e c e n t r a l i z e dc o n t r o la n dd i s p e r s e dc o n t r o lo f t h es u p p l yc h a i nc o l l a b o r a t i o nm e c h a n i s m t h u sl e a d st ot h r e ei m p o r t a n tc o n c l u s i o n s i ne a s eo f t w os y s t e m s t h eh i e r a r c h ys u p p l y c h a i ns y s t e mh a sl o w e rp r i z e m u c hm o r eo r d e r sa n db e t t e rb e n e f i t su n d e rc e n t r a l i z e d c o n t r 0 1 t h i r d l y a c c o r d i n gt om u l t i a g e n ts y s t e mm o d e l i n gi d e a t h et h e s i sg i v e sa f r a m e w o r ko fm u l t i s h i ps u p p l yc h a i na n ds t u d i e st h ei n t e r a c t i o np r o c e s sb e t w e e n i i i e a c ha g e n ti n s i d e t h es y s t e m t h e nd e s i g n st h ep r o c e s so fc o m m u n i c a t i o na n d c o o r d i n a t i o nt oo p t i m i z et h ec o l l a b o r a t i o nm e c h a n i s m s e v e r a li m p r o v e m e n t sh a v e b e e nm a d eo nt h en e g o t i a t i o np r o c e s sb e t w e e ns h i p y a r da n ds u p p l i e ru n d e rt h es u p p l y c h a i nc i r c u m s t a n c e t h ea l l o c a t i o no ft a s k si sr e a l i z e dt h r o u g ht h ec o l l a b o r a t i o n a m o n gt h em a n a g e ra n do p e r a t o ro f t h et a s ka n de a c ha g e n t r e l e v a n ta l g o r i t h m sa r e a l s og i v e n i nt h ee n d t h et h e s i sa n a l y z e st h ev a l i d i t yo fc o l l a b o r a t i o nm e c h a n i s ma n dt h e o p t i m i z i n gd e s i g nb e t w e e nc h i n as h i p b u i l d i n gi n d u s t r yc o r p o r a t i o na n da n s h a n i r o n a n ds t e e lg r o u pc o r p o r a t i o n t h e yc a l lo b t a i nas u p p l yc h a i nc o m p e t i t i v ea d v a n t a g e s h a r em a r k e ts h a r ep r o f i ta n da v o i dm a r k e tr i s k st h r o u g hs i g n i n gs t r a t e g i cc o o p e r a t i o n a g r e e m e n ti nt h ec o m p e t i t i v em a r k e te n v i r o n m e n t u l t i m a t e l yt h e yc a np r o m o t et h e s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fc h i n a ss h i p b u i l d i n gi n d u s t r ya n ds t e e li n d u s t r y w i t ht h em o d e l i n gm e t h o du n d e rc o m p l e xs y s t e ma st h et e c h n i q u eg u a r a n t e e t h i st h e s i sw i l ls u r l yc o n t r i b u t et ot h er e s e a r c ho fc o l l a b o r a t i o nm e c h a n i s mo fc o m p l e x p r o d u c t ss u p p l yc h a i nu n d e rc o m p l e xc i r c u m s t a n c e a sw e l la st ot h ed e v e l o p m e n to f s h i pi n d u s t r y k e yw o r d s c o m p l e xs y s t e m s t h ec o m p l e x i t y s u p p l yc h a i na b o u tt h eo c e a ns h i p s c o l l a b o r a t i o nm e c h a n i s m m u l t i a g e n t ss y s t e m i v 目录 0 前言 1 1 绪论 3 1 1 研究背景及其意义 3 1 1 1 研究背景及其问题的提出 3 1 1 2 研究价值与意义 5 1 2 国内外研究现状 6 1 2 1 复杂系统理论研究现状 6 1 2 2 多智能体系统的协调与协作研究现状 7 1 2 3 供应链管理系统复杂性及协作理论研究现状 一8 1 3 研究方法和研究思路 l0 1 3 1 研究方法 1o 1 3 2 研究思路 1 l 1 4 论文结构与关键技术问题 1 2 1 4 1 论文结构 1 2 1 4 2 拟解决的关键技术问题 l2 1 5 本章小结 1 3 2 复杂产品供应链协作机制及相关理论研究综述 1 4 2 1 复杂系统理论综述 1 4 2 1 1 复杂系统理论 1 4 2 1 2 复杂系统理论的综合分析 17 2 1 3 复杂系统理论的研究方法 1 8 2 1 4 复杂系统建模方法比较 18 2 2 多a g e n t 系统 2 l 2 2 1 多a g e n t 系统的基本概念 2 1 2 2 2 智能化的形式化描述 2 3 2 2 3 多a g e n t 系统的主要研究内容 2 4 2 3 海洋船舶类复杂产品供应链协作 2 6 2 3 1 海洋船舶供应链的定义及特征 2 6 2 3 2 海洋船舶供应链协作的定义及类型 2 8 2 3 3 海洋船舶供应链协作的特点与功能 2 9 2 3 4 海洋船舶供应链协作存在的问题 3 0 2 4 协作机制 3 2 2 5 本章小结 3 3 v 3 海洋船舶供应链系统的复杂性特征分析 3 4 3 1 海洋船舶类复杂产品复杂性分析 3 4 3 2 海洋船舶供应链的复杂性特征分析 3 6 3 2 1 海洋船舶供应链管理的特性分析 3 6 3 2 2 海洋船舶供应链的复杂性特征分析 一3 8 3 3 本章小结 4 2 4 基于c s t 的海洋船舶供应链协作机制建模 4 3 4 1 模型的假设条件 4 3 4 2 模型中的符号解释 4 4 4 3 基于船舶外部供应链的层级协作模型 4 5 4 4 层级协作模型下船舶供应链协作机制分析 4 8 4 4 1 集中控制系统下的协作机制分析 4 9 4 4 2 分散控制系统下的协作机制分析 一5 0 4 4 3 两种系统情形下协作机制的比较分析 5 l 4 5 本章小结 5 2 5 基于m a s 的海洋船舶供应链协作机制优化 5 3 5 1 多a g e n t 系统的建模依据 5 3 5 2 多a 6 e n t 船舶供应链框架 5 4 5 2 1 多a g e n t 船舶供应链框架结构 5 4 5 2 2 系统各a g e n t 间的交互过程 5 5 5 3 基于多a 6 e n t 系统的协作模型优化设计 5 6 5 3 1 模型的构建 5 6 5 3 2 系统设计 5 7 5 3 3 协作过程优化设计 6 0 5 3 4 算法实例 6 3 5 4 本章小结 6 6 6 中船重工和鞍钢集团协作案例分析 6 7 6 1 我国船用钢材的现状及存在的问题 6 7 6 2 中船重工与鞍钢的协作分析 6 8 6 2 1 船钢企业的协作模式 6 8 6 2 2 中船重工与鞍钢集团的协作分析 6 9 6 3 基于协作代理c o a g e n t 的协作模式构建 7 0 6 4 本章小结 7 1 7 总结与展望 7 2 7 1 研究总结 7 2 7 2 研究展望 7 3 参考文献 7 4 致谢 8 0 个人简历 在学期间发表的学术论文与研究成果 8 l i i l i i 海洋船舶类复杂产品供应链协作机制研究 0 前言 本世纪前2 0 年 中国船舶工业j 下经历一个极其重要的战略转型期 市场规 模扩大 劳动力成本优势 技术进步 使得全球造船业的中心j 下从日韩向中国转 移 并且随着中国经济的发展 这一趋势将延续下去 船舶建造效率低下是制约我国船舶工业发展的瓶颈 转换造船模式是提高效 率的关键 这一方面需要依靠技术的创新 另一方面则要依靠管理的进步 供应 链管理代表2 1 世纪企业管理的发展方向 其思想和方法适合现代大规模定制造 船模式的需要 基于此 深入探讨在船舶制造企业管理中引入供应链理念的问题 对指导我 国船舶工业的发展是有益的 船舶企业需要做出整体规划 统筹安排 合理利用 供应链 才能提高企业的管理水平和经济效益 提高企业在国际市场上的竞争力 促进自身的发展 虽然船舶供应链的出现加快了我国船舶制造业发展的步伐 但弊端随之显 现 本文依托山东省社会科学规划重点研究项目 复杂性企业管理理论与创新 研究 1 在综合分析国内外复杂系统理论研究现状的基础上 提出了本论文研 究的方向 思路和内容 本文以大型海洋船舶为例 对复杂产品供应链协作机制设计进行研究 以海 洋船舶供应链为出发点 针对船舶行业的实际 设计了基于复杂系统理论的层级 复杂产品供应链协作模型 创新的提出市场需求为价格弹性需求时集中控制下与 分散控制下多级复杂产品供应链的协作机制 在此基础上 应用多智能系统建模 方法对分散控制下的协作机制进行了优化设计 希望这些能为海洋船舶类复杂产 品供应链协作机制的理论研究提供一个新的参考 也为进一步深入研究复杂产品 供应链打开新的思路 1 山东省社会科学规划重点研究项目 复杂性企业管理理论与创新研究0 批准号 0 7 b j g t 3 1 1 海洋船舶类复杂产品供应链协作机制研究 2 海洋船舶类复杂产品供应链协作机制研究 1 绪论 1 1 研究背景及其意义 1 1 1 研究背景及其问题的提出 复杂产品系统 c o m p l e xp r o d u c ts y s t e m s 简称 c o p s 是指高成本 技术密 集型 用户定制 单件或小批量生产的生产资料 系统 网络 控制单位 软件 包 建筑物和服务 包括大型电信通讯系统 大型计算机 航空航天系统 智能 大厦 大型海洋船舶 航天工程 海洋工程 电站等 1 6 复杂产品系统由于涉及到的技术种类多 技术含量高 其开发成功能够直接 导致内嵌在复杂产品系统中的各种模块技术可以应用到其它领域 这种技术扩敖 的速度远远快于普通产品 从而引起整个相关产业链的技术升级 带来国家竞争 力的提升 英国s u s s e x 大学s p r u 中心研究人员m i l i e r 和h o b d a y 通过调查英国 各种产品数据资料认为复杂产品系统至少占g d p 的1 l 至少提供了1 4 0 万 4 3 0 万个工作岗位 他们的研究进一步指出英国之所以能够维持其在世界经济中的地 位 复杂产品系统创新功不可没 2 6 欧盟发达工业国家由于受资源的局限和人 力成本相对高昂等多方面原因 在大规模制造产业中己经很难和美国 日本及其 东亚新兴工业化国家相抗衡 所以他们选择凭借学科综合 技术精湛的优势为客 户定制化生产复杂产品 使得欧盟工业发达国家能与其它国家和地区相竞争并保 持其领先地位 我国在复杂产品研究方面处于落后地位 我国的航空航天系统 大型计算机 大型电信系统 大型船舶等典型复杂产品系统增加值占产值的比重 与国际发达国家相比有着较大的差距 复杂产品系统对我国国民经济发展的影响 和推动作用有待进一步提高 本文以典型的复杂产品大型海洋船舶为例 对其供应链协作机制进行研究 船舶工业是现代大工业的缩影 是关系到国防安全及国民经济发展的战略性 产业 船舶工业不但为水运交通 能源运输和海洋开发提供装备 而且又是海军 舰船装备的主要提供者 也是国民经济和国防建设的战略性产业之一 经过改革 开放三十年的快速发展 船舶工业已成为我国为数不多的几个具备了较强国际竞 争能力的外向型产业之一 成为世界船舶工业的一支重要力量 3 海洋船舶类复杂产品供应链协作机制研究 按照我国 船舶工业中长期发展规划 的总体目标 到2 0 1 5 年 我国造船 业要达到国际先进水平 造船产量占世界份额达到3 5 以上 接近或超过韩国 成为世界一流的造船大国 到2 0 2 0 年前后 整体技术水平和自主创新能力进入 国际前列 我国不仅要努力成为世界造船大国 还将成为世界造船强国 这些目 标的实现都要依靠一流的技术和科学的管理 据国防科工委船舶行业管理办公室统计显示 2 0 0 2 年以来 我国造船完工 量 新订单量 手持船舶订单量 连续6 年保持快速增长 我国造船业飞速发展 船舶完工量年均复合增长率3 5 产值年均复合增长率3 7 2 0 0 8 年 我国造船三大指标已全面超越日本 位居世界第二 2 0 0 8 年 全 国造船完工量2 8 8 1 万载重吨 同比增长5 2 2 新承接船舶订单5 8 18 万载重吨 同比下降4 0 9 手持船舶订单2 0 4 6 0 万载重吨 同比增长2 8 7 分别占世界 市场份额的2 9 5 3 7 7 和3 5 5 造船三大指标中新接船舶订单量与去年同 期相比下降了4 7 t 嘲 如图1 1 1 所示 图1 1 12 0 0 3 2 0 0 8 年船舶制造业三项指标 资料来源 中国船舶工业行业协会 嘲 2 0 0 8 年 受金融危机影响 国际造船市场风云突变 持续六年的兴旺行情 落下帷幕 中国造船业陷入了深度调整的局面 中国造船业在此次金融危机中也 受到了很大影响 新船订单急剧萎缩 产能过剩 供过于求的局面短时间内难有 改观 4 这次船舶行业结构调整中蕴含着新的机遇 世界造船重心向中国转移的趋势没有 改变 较强的原材料配套能 丰富的劳动力资源 完备的制造业体系 优越的自 然条件等竞争优势没有改变 我国船舶工业发展的基本面没有改变 中国政府推 出的船舶行业振兴规划为中国造船业走出困境提供了有力保障 由于措施得当 2 0 0 9 年 全国造船完工量4 2 4 3 万载重吨 同比增长4 7 新承接船舶订单2 6 0 0 万载重吨 同比下降5 5 手持船舶订单1 8 8 1 7 万载重吨 同比下降8 中 国造船完工量 新接订单量 手持订单量分别占世界市场份额的3 4 8 6 1 6 3 8 5 比2 0 0 8 年底分别提高了5 3 2 3 9 和3 个百分点 总体来看 虽然目前船舶生产仍维持较高增速 但新船订单量惨淡 同时国 内船厂的订单大部分是国外客户订制的 在全球经济危机下撤单和延期交付风险 较大 在经历上一个周期的高速增长后 我国船舶行业积累了诸多矛盾 产品结 构非常不均衡 总体水平不高 1 1 2 研究价值与意义 通过适宜的机制来规范海洋船舶类复杂产品供应链 将直接影响企业的决策 行为 进而决定企业对利润和风险的分配关系的协调 供应链协作机制设计研究 作为当前的供应链研究的一个热点研究领域 涉及到多个自主实体多个阶段多方 面的系统整体的研究 非常复杂 目前的研究方法多是采用传统还原论 简化论 的思想 这样在简化问题复杂度的同时 也简化了复杂系统的本质特征 无法反 应实际供应链的运行情况 因此 以复杂系统理论为指导 围绕着基于复杂系统 理论的供应链协作机制建模与优化问题的研究是当前必须面对的一个重要课题 本文以复杂系统理论 c o m p l e xs y s t e mt h e o r y c s t 为指导来研究海洋船 舶类复杂产品供应链的协作机制 首先 对海洋船舶类复杂产品供应链协作机制 的进一步研究是对供应链管理理论的必要补充和完善 目前 国内外文献对供应 链协作的研究多采用传统还原论的方法 很少应用人工智能领域的多智能体系统 m u l t i a g e n ts y s t e m m a s 和复杂系统理论的相关知识来解决供应链的协作和优 化问题 因此 应用复杂系统理论及多智能主体的设计来研究复杂产品供应链的 协作问题为供应链管理理论的研究提供了一条崭新的思路 其次 对复杂产品供 s 海洋船舶类复杂产品供心链协作机制研究 应链协作的进一步研究有助于提升复杂产品制造行业供应链管理水平 随着企业 规模的扩大 产品种类的增多 经营地域的扩张 管理层次和职能部门的增加 以及外部环境的改变愈加剧烈 技术创新日益频繁 复杂产品供应链已经呈现出 越来越多地复杂性特征 运作过程中面临着大量的协调问题 因此 对复杂产品 供应链协作的研究 有助于降低复杂产品制造成本 缩短制造周期 保证产品质 量 确保在交货期内及时交货 从而可以提高企业的信誉度 搞好企业与顾客的 关系 综上所述 在供应链协作机制的研究过程中 供应链的系统复杂性特点日益 引起人们的重视 人们在研究供应链协作问题时 开始自觉地接受复杂系统理论 的指导 其中多学科方法在其中的应用就是一个很好的明鉴 应用复杂系统理论 来研究复杂产品供应链协作管理问题已成为现代复杂产品制造企业未来发展的 需要 从理论上来说 这是复杂系统理论和管理理论本身共同推动的结果 从方 法论角度看 将复杂系统理论与管理理论相结合是研究管理中复杂问题的最佳方 法之一 总之 研究复杂性环境中复杂产品供应链协作问题不但具有积极的理论 价值 更具有重要的现实意义 1 2 国内外研究现状 1 2 1 复杂系统理论研究现状 复杂性科学 c o m p l e x i t ys c i e n c e s 是2 0 世纪8 0 年代兴起的一个研究领域 主要研究复杂系统和复杂性的科学 是现代哲学和科学的新一轮萌动 受到学术 界的广泛关注 它是由美国圣菲研究所 s a n t af ei n s t i t u t e s h 首次提出的 6 刀 诺贝尔奖得主物理学家马瑞 盖尔曼洲 m u r r yg e l l m a n n 菲利普 安德森 p h l i l i p a n d e r s o n 和经济学家阿罗 k e n n e t ha i t o w 以及遗传算法的创始人霍兰o o l m h o l l a n d 人工生命的创始人兰顿 c l o n g t o n 新经济论的倡导者阿瑟 b r i m a r t h u r 等等 他们都坚信一个将普照自然和人类的新科学一复杂性科学 他们正 在架构的理论是第一个能替代自牛顿力学以来 主宰科学的线性 还原论方法的 严谨方案 而且这个方案能够充分解释当今世界的种种复杂性问题 用研究所创 始人g e o r g ec o w n a 的话说 他们正在开创 二十一世纪的科学 1 2 4 1 9 1 1 2 0 1 1 2 3 1 兰顿 霍兰等人对人工生命的研究直接导致了复杂性科学的出现 在不到二 十年的时间里 复杂性科学得到了飞速的发展 成为目前科学界瞩目的焦点领域 6 海洋船舶类复杂产品供应链协作机制研究 不仅在自然科学领域 而且在社会科学 人文科学各个领域 关于复杂性的研究 正如火如荼进行着 几乎遍及所有发达国家 即使在中国 巴西 俄罗斯等欠发 达国家 同样成为一种新的科学思潮 一种文化运动 我国更是将复杂性的研究 列入国家重点基础研究发展规划 国内学者对复杂性和复杂系统的研究始于2 0 世纪8 0 年代 8 0 年代初 基 于博弈论和系统科学相结合的方法及其在军事对阵模拟中的研究成果 钱学森教 授提出了半经验 半理论的处理复杂对阵问题的方法论 并在后来的研究中赋予 这一方法论更广泛的含义 即处理复杂行为系统的定量方法学是科学理论 经验 知识和专家判断力的结合 从1 9 8 6 年开始 钱学森又直接组织和指导了 系统 学讨论班 对开放的复杂巨系统理论进行专题讨论和研究 总结和提炼出 开 放的复杂巨系统 o p e nc o m p l e xg i a n ts y s t e m o c g s 及其方法论 从定性到定 量综合集成 m e t a s y n t h e s i sm s 1 9 9 2 年 他提出了 从定性到定量综合集成 研讨厅体系 h a l lf o rw o r ks h o po f m e t a s y n t h e t i ce n g i n e e r i n gh w s m e 这是我 国在复杂系统领域提出的独特理论 在国际上也是具有前瞻性的成果 硎 6 7 1 通过众多科学家和研究者的响应 研究和实践后 复杂巨系统理论和m s 方法已经在我国各个领域 如国防 交通 计算机 信息 生物等 取得了显著 的成果 目前复杂问题和复杂系统的研究成果中 有的是将一些较为成熟的专业 理论 方法和技术综合集成到复杂系统方法论的框架结构中 开展应用研究 有 的则将长期积累的工作经验和认识问题的洞察力融入进这一综合集成体中 也有 的创造了新的工具和技巧 使m s 方法更具操作性 在2 1 世纪的科学发展趋势中 复杂系统的研究将占据重要的位置 这不仅 是因为在许多传统上用数理方法处理的学科领域中 诸如物理 化学 天文 地 理等 复杂性的研究都涉及其学科发展的前沿问题 而且在一些原先采用数理方 法不是十分普遍或完善的领域 但是目前复杂系统研究中 仍有许多焦点问题有 待探索 比如复杂系统复杂度的测量以及复杂系统量化特征问题 复杂系统模型 及其构造方法和技术 复杂系统繁荣综合评价及决策的理论和方法 复杂系统的 一般规律和一般理论等 1 2 2 多智能体系统的协调与协作研究现状 迄今为止 在计算机发展历史中有五个重要的 相联系的发展趋势 普适 7 海洋船舶类复杂产品供应链协作机制研究 互联 智能 代理 人性化 所有这些趋势导致了一个新的领域的出现 这就是 多智能体系统 m u l t i a g e n ts y s t e m m a s 7 0 l f e r b e r 认为多智能体系统协作是指多个职能体通过协调各自的行为 合作完 成共同的目标 1 5 多智能体系统可看作开放的分布式环境 其中一个智能体有 时需要和其他智能体合作以构造复杂的规划 或完成本身不能独立完成的任务 对于具有共同目标的多智能体系统 现有的协商方法主要有合作网协议法 c o n t r a c tn e tp r o t o c 0 1 1 2 c o n r y 等人对合同网方法进行了详细分析和综合 介绍了当冲突目标存在时 智能体达到一致所需的迭代机制 其他研究者也提出 了各种扩展或修正的合同网协谢9 对于在工业界应用多智能体技术 p a n m a k 做了详尽分析并得出有说服力的 结论 由于产品复杂性和多样性 供应链的多变以及产品种类的不断增加等趋势 多智能体最适合于这类模块化 分散 多变 结构畸形以及复杂的应用系统 2 9 1 沈卫明等人提出基于智能体的智能制造系统体系结构 目的是集成制造企业 在虚拟企业或供应链层次上的有关商业过程和协作 6 8 1 周庆 陈剑 张涛 刘三等人从不同角度对基于a g e n t 的供应链系统仿真方 法进行了深入研究 6 3 f 8 9 9 0 1 p o m t h e pa n u s s o m n i t i s a m ys h i m o n 和赫惠清利用多智能主体技术对敏捷供 应链 虚拟供应链及其计划协调机制进行了建模分析 3 0 5 7 1 李莉 曹文彬 王丹等对基于多a g e n t 的供应链管理系统中各a g e n t 的协商 过程 策略 机制等进行了研究1 4 3 删 7 1 1 尽管多智能体技术已经被认为是制造系统供应链协作中很有前途的技术 但 在各种原型系统和工业应用系统中实现的智能体却并不具有很强的智能性 总之 多智能体技术还处于发展期 更复杂更智能的系统还有待开发 1 2 3 供应链管理系统复杂性及协作理论研究现状 供应链管理作为一种新型的组织管理模式 其理论和实践都应该接受系统理 论的指导 供应链关系协作管理的核心地位是由供应链管理的系统复杂性所决定 的 美国乔治 梅森大学j w a r f i e l d 教授针对组织管理的复杂性进行了长期的研 究 提出了用交互管理的方法 i n t e r a c t i v em a n a g e m e n t i m 的方法来解决组织管 8 海洋船舶类复杂产品供应链协作机制研究 理中的复杂性问题 3 5 1 j o h nw i l l i a m 等在对供应链分析的基础上 根据供应链的 复杂性可将供应链分三个层级 直接的供应链 扩展的供应链和最终的供应链 2 l o 戴汝为院士出提出了从定性到定量的综合集成法 这为组织管理提供了方法 论 5 3 5 4 1 王淑梅等认为供应链是具有目的性和可控性的人造系统 它远离平衡 态并具有自组织作用 对供应链系统的研究必须要处理好各个节点企业之间的关 系 并从系统 嫡 的概念出发论述了系统的有序性的重要 指出供应链管理的 主要目标应该是通过加强企业间关系的协调和集成不断提高系统的有序性 7 3 1 胡浩也认为供应链管理是一种系统管理模式 系统观念主要体现在供应链管理的 整体性 有序性 相关性和动态性等方面 供应链系统的整体功能取决于它的结 构系统中的各个组成企业或部门之间的协调关系 供应链管理的一个重点使命就 是提高供应链系统的有序性 5 引 王丹力等从系统理论的角度专门研究了供应链 管理的复杂性问题 认为供应链及其管理具有复杂系统的特点 属于开放的复杂 巨系统范畴 并提出用 h w s m e 的思想研究供应链管理问题 为供应链管理问 题提供了一个新的思路 7 2 1 上述文献达成共识 供应链具有复杂开放性巨系统的特点 供应链管理应该 保证供应链系统的有序性 就是应以 h w s m e 的思想为理论指导 保持供应链 内企业之间的协作关系 通过对供应链及供应链管理系统复杂性的研究 为解决 供应链关系协作管理问题提供了综合集成的研究思路和方法 研究证明 协作管理在供应链管理具有重要的地位 l a u r ah o r v a t h 指出供 应链价值创造的关键因素是供应链中的协调与协作 2 4 d a r r i c kp a g e l 认为获取供 应链绩效要通过供应链关系协作管理取得 1 1 晓斌 刘鲁认为进行供应链协调的 主要手段有建立合理科学的信息对称和不对称条件下的激励监督机制缺乏协调 7 6 陈志祥 马士华认为供应链管理代表了未来管理的发展趋势 是一种 智 能集成协调管理 模式洲 国内清华大学的柴跃廷教授等人首次提出了基于协调中心的敏捷供需链系 统框架 5 9 1 首次将协调管理的职能提升到供应链管理的核心地位 随后许多学 者对敏捷供应链 虚拟供应链的系列问题进行了研究 陈剑指出供应链的协调包 括企业问关系的协调 策略性协调 和企业内各种活动之间的协调 经营性协调 9 海洋船舶类复杂产品供心链协作机制研究 并指出在现有的供应链建模方法中主要是利用网络流模型和策略评价模型来研 究供应链协调问题 4 7 1 还提出了基于信息平台的企业供应链关系协调管理的总 体框架 及协调机制和协调方法 4 5 供应链企业之间的利益协调也是当前供应链关系协作管理的一个研究重点 杨建梅在基于 利益人 假设的基础上 建立了利益协调的软系统方法论 并利 用合作博弈理论对利益协调过程进行了分析 为供应链利益协调问题的解决提供 了方法论的指导 7 9 1 刘兵利用博弈论对一个企业内的产 供 销三个部门之间 的利益分享进行了激励和协调机制的设计 对解决供应链企业间的利益协调机制 设计具有借鉴意义f 6 l 高峻峻研究了需求具有价格弹性的条件下单一买方和卖 方通过价格折扣进行利益协调的问题 将p a r e t o 意义下的最优价格问题转化为求 解供应商利润最大化问题 5 5 陈菊红 阳春乔则对虚拟企业等类似组织形式的 利益协调机制进行了博弈分析 为供应链利益协调问题的解决提供了借鉴 铝 7 引 吴育华 于振新 魏斌等分别对供应链管理中的库存利益协调 信息共享利益协 调 技术创新利益协调等专项利益协调机制的设计进行了研究 4 1 1 7 4 1 7 5 1 由此可知 当前对供应链协作的研究尽管已经引起了许多专家的重视 但进 展不容乐观 研究主要还是集中在操作和战术层面上的协作研究 对供应链企业 之间的协作机制设计及优化研究还不多 定性的分析较多 定量的分析较少 研 究方法 研究手段有待进一步改善 1 3 研究方法和研究思路 1 3 1 研究方法 本文主要采取以下研究方法 1 系统分析和逻辑推理 本文研究的对象是海洋类船舶供应链 研究领域涉及多个学科 其内在的因 果关系难以用直觉或者一般的数理方法做出本质地描述 所以采用系统分析中系 统的思维方法以及复杂系统方法中的分析方式 体现了基于目标关系的从整体到 局部 再从局部到整体的系统分析过程和逻辑推理过程 在此基础上建立基于复 杂系统理论的供应链协作机制的理论体系和系统框架 建立适用于本文研究的模 型 并针对模型设计研究进行现实问题的分析 2 规范研究与实证研究相结合 海洋船舶类复杂产品供应链协作机制研究 海洋类船舶制造属于复杂系统 具有高维数 层次多 涉及的单元和环节众 多 关联度大 不确定性和多样性普遍存在 多目标性的特点 所以很难用单一 的准确的数学模型来描述 因此要对复杂管理活动进行判断和把握 必须采取规 范研究与实证研究相结合的方法 这也是一种把握系统整体涌现性的方法 本论 文的研究采取定性和定量相结合 以定量为主的研究方法 3 借鉴国内外最新研究成果 他山之石 可以攻玉 本文通过收集和阅读大量文献资料 调查和分析国内 外研究状况 借鉴了和吸收了国内外在复杂系统理论领域 供应链管理领域 企 业管理领域 计算机硬件和软件开发领域 船舶制造业领域等最新的相关研究成 果 将管理学基本原理 系统论 博弈论和运筹学 协同论的特殊性相结合 融 合了多种学科知识和多类研究方法 4 现状调查和案例研究 通过互联网 文献资料的收集 相关企业的访谈 对船舶制造企业现状进行 调查 发现存在问题 对所建模型进行实际应用 l 3 2 研究思路 基于复杂产品供应链系统的复杂性特征 本文在综合国内外研究成果的基础 上 以复杂系统理论为指导 采用还原论与整体论 规范研究与实证研究 定性 分析与定量计算 微观分析与宏观综合 科学推理与哲学思辩相结合的多学科交 叉的研究方法 基于数学方程建模方法和基于多智能系统的复杂系统建模方法 主要研究了海洋船舶类复杂产品供应链的协作机制及其优化 首先 了解国内外有关复杂系统理论 多智能体系统的