供應鏈信息協同及ａｇｅｎｔ在其中的應用：研究綜述

摘 要：對有關供應鏈信息協同及agent在其中的應用研究文獻進行了回顧，目的是通過對現狀的分析總結提出基于多agent的供應鏈信息協同的研究方向。首先指出信息共享和信息協同之間的聯系和區別；然后從供應鏈信息協同（包括信息協同涉及的信息類型、信息協同對供應鏈績效的影響和信息協同中的信息共享策略和共享模式等）及agent在其中的應用兩方面對相關文獻進行綜述，并提出研究展望。

關鍵詞：供應鏈; 信息協同; 信息共享; 代理

中圖分類號：F272;TP391文獻標志碼：A 文章編號：1001-3695(2008)08-2265-05

Information synergy in supply chain and application of

agent: review of literature

ZHANG Qing1， 2， LIU Zhi-xue1

(1.School of Management， Huazhong University of Science Technology， Wuhan 430074， China; 2. School of Bussiness Administration， South Central University for Nationalities， Wuhan 430074， China)

Abstract:This paper reviewed researches about information synergy in supply chain and the application of agent. The purpose of the review wasto identify the current research frontier and to study the future trend in multi-agent based information synergy in supply chain. It identified the relationships between information synergy and information sharing. Then reviewed literature about information synergy in supply chain (including the types of information， the impacts of information synergy on supply chain performances and the strategies and the modes of information sharing， et al) and the application of agent. Finally， put forward future research prospects.

Key words：supply chain; information synergy; information sharing; agent

供應鏈是將獲取的原材料轉換成中間件和成品，然后通過分銷系統把產品交付給客戶的一些機構組成的網絡^[1]。供應鏈管理是一系列用于實現供應商、制造商、倉儲商、零售商之間有效集成的方法，目的是在合適的時間生產適量的商品，并且以合適的數量將它們運送到合適的地點，在滿足客戶服務水平要求的前提下實現系統成本最小化^[2]。

供應鏈管理中，產品的生產和流通涉及到對供應鏈中各種流的合理調控。其中信息流對供應鏈的動態行為有很大影響。有關供應鏈管理產生原因、供應鏈管理目標等方面的研究反映出供應鏈協同的重要性，而信息協同是其中的重要內容，也是實現它的必要條件，研究供應鏈信息協同具有重要的理論和實踐意義。

Agent技術是目前計算機領域的研究熱點。隨著人工智能以及agent技術的發展，利用具有一定自主推理、自主決策能力的agent以及由其組成的多agent系統來模擬、優化供應鏈的運行，已經成為研究供應鏈管理的重要方法之一。

本文首先指出信息協同和信息共享之間的關系，然后從供應鏈信息協同及agent在其中的應用兩方面綜述文獻，最后指出基于多agent的供應鏈信息協同的進一步研究方向。

1 信息協同與信息共享的關系

最早提出協同概念的是協同學的創始人赫爾曼·哈肯。如果撇開不同學科關于協同的特定含義，僅考慮所研究的對象，那么協同概念不外乎有兩種含義：a)序參量與其他參量之間的合作關系或聯合作用；b)序參量之間的合作關系或聯合作用^[3]。簡言之，協同的含義在于子系統之間的協同合作形成結構，序參量之間的協同構成有序，競爭促進發展^[4]。

哈肯試圖推廣申農提出的信息概念，按信息原理闡述一般自組織過程，用信息概念定義復雜性^[5]。結果他發現一種新型的涉及到序參量并且反映著體系集體性質的信息，稱之為協同信息。雖然哈肯創建的協同學是源于對物理、生物等系統的研究，但這些系統和供應鏈系統都是自組織系統，因而協同學思想可以延伸并應用到供應鏈管理中。

管理學上的協同最早出現在對企業的多角化投資研究上。1965年，伊戈爾·安索夫在《公司戰略》一書中首次提到了協同的概念，并將其描述為：相對于各獨立組成部分進行簡單匯總而形成的企業群體的業務表現，即兩個企業之間共生互長的關系，它是在資源共享的基礎上產生的。1996年協同商務之父Jim Hepplemann提出：以人為本的協同工作將成為今后衡量企業是否真正具有競爭力的核心，而協同最基本的含義是多人、多部門相互配合完成同一目標^[6]。北京點擊科技有限公司總經理王志東指出：協同是以用戶和業務為中心，有效組織與和諧利用各種資源，消除信息孤島的思想體系^[7]。

供應鏈協同有三層含義：a)組織層面的協同，由合作—博弈轉變為彼此在供應鏈中更加明確的分工和責任，即合作—整合；b)業務流程層面的協同，在供應鏈層次打破企業界限，圍繞滿足終端客戶需求這一核心進行流程重組；c)信息層面的協同，通過Internet技術實現供應鏈伙伴成員間信息系統的集成，實現運營數據、市場數據的實時共享和交流，從而實現伙伴間更快、更好地協同響應終端客戶需求^[8]。

進入20世紀90年代，隨著商品市場國際化和競爭加劇，形成了產品用戶化和交付期多變的環境。企業原有的組織和流程已不能應付面臨的挑戰，為了加快反應速度，必須建立一個協作的制造和銷售環境。在這種環境下，最關鍵的問題是能否找到一種辦法支持設計、制造、采購、銷售活動，使各個參與商能協同工作在一起，對應一對一的市場方法、個性化的訂單、在線客戶服務等運作和服務模式。要達到這個目標，一個必要的條件就是信息共享，使有關業務流程自動連接。現在是信息協同時代，信息協同體現了企業管理的特點，也體現了IT技術發展的必然。它體現了企業內部人員、貫穿于協作共同體的業務伙伴、客戶之間的協作、電子化的業務交易過程^[9]。

目前關于供應鏈信息流研究使用比較多的概念是信息共享和信息協同。信息共享就是供應鏈中各個企業共同擁有一些知識或行動。有很多文獻直接引用信息協同的概念，且指出通過信息共享實現信息協同。那么，是不是實現了信息共享就等于實現了信息協同，信息協同與信息共享兩個概念之間有何關系？筆者認為，信息協同不等同于信息共享。信息共享是實現信息協同的充分條件和重要內容之一，但實現信息共享并不意味著就實現了信息協同。信息協同是信息共享的最終目的，它不僅強調通過信息共享加強供應鏈成員間的協作，而且強調共享信息的價值（即這些信息應該是對供應鏈績效有重要影響的關鍵信息）。這些信息的運作機制以及通過信息技術和信息集成加速供應鏈上的信息流動，實現信息的及時傳遞，從而推動物流和資金流的快速流動，最終提高供應鏈整體運作的績效。因此，信息協同更明確地表述了供應鏈信息流研究的目的。

2 供應鏈信息協同研究現狀

2.1 供應鏈信息協同涉及的信息類型

供應鏈的決策層次分為戰略層、戰術層和運作層。戰略層決策問題包括供應鏈合作伙伴的選擇、產品定價、確定制造范式、工廠選址、產品定價等；戰術層決策問題包括生產計劃的制訂、安全庫存的設置、運輸計劃的制訂等；運作層決策問題包括生產調度、庫存分配、車輛調度等。不同層次的決策在時間跨度和決策問題的范圍兩方面是不同的，且所需要的信息內容也是不同的。在相關研究中絕大部分涉及的是戰術層和運作層信息，如訂單信息、庫存信息等，幾乎沒有戰略層信息^[10~16]。文獻[17]提出了生產信息模型（PIM）的概念，該模型從信息共享的角度較全面地對可能影響供應鏈績效的信息進行了總結和分類，如表1所示。另外，Maloni等人指出除了庫存信息、訂單信息外，訂單狀態信息和銷售點信息也應該共享^[18]。

還有的文獻研究供應鏈中分布式項目調度問題的信息共享。供應鏈中分布式項目調度問題（distributed project scheduling problem， DPSP）是關于多個項目在一個由獨立的、 自治的企業組成的網絡中如何配置和調度的問題。此過程強調企業之間的協同，而信息共享可以加強協同的效率。Lau等人^[13]提出了一個基于談判的方法來解決分布式項目調度問題，指出如何通過企業之間的信息共享尤其是共享調度柔性信息來提高集中度和調度的質量。

表1 影響供應鏈績效的生產信息

分類生產信息模型（PIM）產品信息產品結構過程信息物料提前期、提前期變動、訂單轉移提前期、過程成本、質量、運輸、準備成本庫存信息庫存水平、持有成本、訂貨成本、服務水平資源信息能力、能力變動訂單信息需求、需求變動、訂單批量、訂單交貨期、相關需求性計劃信息需求預測、訂單調度、預測模型2.2 信息協同對供應鏈績效的影響

供應鏈績效衡量的指標可以最終歸為服務、質量、成本和提前期(圖1)^[19]。

相關文獻多是研究信息共享模式——信息共享的種類、程度和范圍——對供應鏈成本和服務水平的影響。文獻[20]指出在非穩定需求情況下，零售商與供應商共享預測信息能顯著提高零售商的訂單滿足率。文獻[21]采用單周期報童模型研究信息共享對供應鏈績效的影響，指出對于由一個制造商、一個零售商組成的供應鏈，在信息共享情況下的供應鏈總利潤高于在沒有信息共享情況下的供應鏈總利潤；而且制造商和零售商的利潤在信息共享情況下都高于在沒有信息共享情況下各自的利潤。文獻[22]比較了在隨機型、固定的客戶需求條件下，由一個供應商多個零售商組成的供應鏈在以下三種情況下供應鏈成本（庫存持有成本+延期交貨懲罰成本）的變化：利用信息技術在供應商和零售商之間共享需求數據和庫存數據；利用信息技術加速訂單處理過程（縮短提前期）；利用信息技術降低訂單處理成本（減小批量大小）。結果表明信息共享能降低供應鏈成本，但是利用信息技術加速供應鏈上的物料流動比單純的信息共享更有價值。

還有相當一部分文獻是針對供應鏈中的牛鞭效應（需求放大現象）的。牛鞭效應產生的原因包括對客戶需求信號處理時采用了不精確的需求預測、當需求量大于供應量時企業之間的博弈、訂單分批量造成的訂單分散、價格降低時導致的客戶大量購買行為等^[23，24]。牛鞭效應產生的后果有庫存高、供應鏈敏捷性降低以及客戶服務水平降低，而供應鏈敏捷性降低、客戶服務水平降低又會導致低效率的運輸和生產調度不準確，最終導致供應鏈成本增加。Lee等人^[10，11]指出共享銷售數據、交換庫存信息能夠減小牛鞭效應；Chen等人^[12]以一個制造商和一個零售商構成的包括需求預測與提前期兩個因素的簡單兩級供應鏈為研究對象，指出共享用戶信息能夠大大減小牛鞭效應的影響，但不可能完全消除。

2.3 信息協同中的信息共享策略和共享模式

供應鏈中的信息共享策略有信息集中（information centrali-zation）、供應商管理庫存（VMI）以及協同計劃、預測和補貨（CPFR），如圖2所示^[25]。它們共享信息的內容和方式存在差異：信息集中是指零售商與供應鏈的其他成員共享實際市場銷售數據從而減小牛鞭效應；VMI是指供應商等上游企業基于其下游客戶的生產經營、庫存信息，對下游客戶的庫存進行管理和控制^[26]，即將管理零售商銷售點庫存的權限交給供應商，從而提高庫存周轉率和顧客滿意度；CPFR不僅共享需求信息還共享諸如歷史銷售數據、預測等信息，通過這些標準化的共享信息可以進行精確的市場預測，根據需求動態及時補貨，進行有效的庫存管理，以降低成本，實現共贏，提高整個供應鏈的業績和效率。

嚴建援等人^[27] 從合作伙伴關系的視角探討了供應鏈中合作伙伴的類型及合作目的，并以此為基礎構建出供應鏈合作伙伴的信息共享模式及技術支撐體系。馬士華等人^[28]分析了節點對共享信息一般處理過程以及基于時間競爭環境下的供應鏈對信息共享模式的相應要求，在此基礎上提出支持協同決策的信息共享模式。

2.4 信息協同中的信息技術

實現供應鏈信息協同的信息技術包括EDI、e-hubs和Internet。由于EDI系統價格昂貴，中小企業難以承擔，相關的研究集中在后兩者，如Zeng等人^[29]指出通過B2B e-hubs達到供應鏈信息集成。從促進供應鏈行為和聯系鏈上的合作伙伴觀點出發進行了價值間隙（value-gap）分析，指出現存的e-hubs中確實存在間隙和局限性。并提出一個將現存的e-hubs集成到其他先進信息技術中的框架，從而消除間隙并擴大e-hubs的功能以便為供應鏈集成提供更好的功能。Williamson等人^[30]認為使用與Internet相結合的組織間的信息系統是實現供應鏈集成的有效手段。

3 Agent在供應鏈信息協同中的應用

有關供應鏈信息協同的研究大部分是基于分析模型（概率、微積分、運籌學）^{[11，12，21，22]}和仿真模型（系統動力學^[31]、多agent系統^[25]）的。分析模型研究的供應鏈結構通常是包含兩個交易實體（買主和賣主）的雙重結構，這種結構過于簡單。由分析模型得到的管理視點只能停留在概念層次上；優化模型的一個主要缺點是利用假設降低問題的復雜度，這些假設使得研究結果很難應用到動態變化的、復雜的實際環境中。仿真提供了好的解決方法，可以結合復雜性和變動性分析整個供應鏈的績效。由于agent技術先進的思想及強大的描述客觀世界的能力，越來越多的學者認為它是解決供應鏈問題的有效方法。

基于多agent的建模方法建立于復雜適應系統（CAS）理論之上。Agent一詞最初來源于人工智能領域，指的是一個能在動態環境中持續、自動完成任務的實體，它在不同的學科背景中有不同的含義。在多agent系統模型中，agent是一個軟件實現的對象，存在于一個可執行的環境中，具有主動學習和適應環境的能力，agent之間能夠進行交互^[32]。Agent具有適應性、自治性和社會性，最適合的應用場景是模塊化、分布式、易變、非結構化和復雜性。因此，多agent系統是實現實時交流和決策制定的可行技術。每個agent代表決策制定過程中的一部分，組成決策者緊密聯系的網絡，以實時響應客戶需求^[33]。

供應鏈管理關注多個決策者的協同一致，所需要的信息基礎設施是由一個分布式信息系統支持的。因此，分布式系統模型最適合于描述供應鏈網絡。基于agent之間明確清晰交流的多agent系統便是供應鏈建模的必然選擇。

Hinkkanen等人^[34]建立了適用于動態環境的agent模型，agent不僅描述供應鏈中的信息流和產品流，而且描述資金流。Lin等人^[35]提出了一個多agent方法用于對訂單滿足過程建模，對不同供應鏈構造中的三種需求策略（按訂單生產、按庫存生產、按訂單裝配）進行評估，發現有效的信息共享在保持訂單滿足周期不變的情況下能減少庫存成本。Kimbrough等人^[36]應用agent建立供應鏈仿真模型，采用遺傳算法尋求最優的訂單配置，從而研究如何減小牛鞭效應。Yung等人^[37]應用多agent、人工智能和Internet優化供應鏈中的產品和信息流。Lau等人^[13]針對分布式項目調度問題描述了一種基于多agent的方法。

除此之外，還有大量的研究集中在如何利用agent進行供應鏈系統的構建。加拿大多倫多大學在實施企業集成計劃中，將集成供應鏈管理列為其重要項目，他們所開發的供應鏈集成系統由一組合作的、智能agent組成，每個agent能夠完成供應鏈上一種或幾種功能 ^[38~41]。Barbuceanu等人^[42]為達到agent之間的協同構造了一種agent之間的交流語言和接口；Barbuceanu等人^[43]繼續此項工作構造了一個基于agent的供應鏈模型。在此模型中，所有實體和生產活動都表述為一個個agent，包括購買agent、客戶agent、銷售agent、計劃agent、物料agent、生產agent、調度agent、運輸agent。Fox等人^[44]還提出了一個更復雜的框架以支持協同和管理混亂的事件，基于馬爾可夫決策過程的理論決策計劃被集成到了agent單元中。Swaminathan等人^[45]也描述了一個供應鏈模型框架，采用此框架的供應鏈模型是由代表各種供應鏈agent（如零售商、制造商、運輸商）、它們的要素控制元素（如庫存策略）以及它們的交互協議（如消息類型）的軟件組件構成。該模型提出的目的是進行戰術層和運作層的集成。Allwood等人^[46]指出應用agent進行仿真建模的研究文獻未考慮agent之間存在競爭，從而模型缺乏現實意義。文獻提出了一個新的agent結構以研究競爭供應鏈網絡中的動態行為，從而可用于發現合作伙伴進而指導實踐。該agent的顯著特點是它能在相互競爭的賣主之間進行選擇、能對多個客戶訂單按優先級進行分派、能管理生產和庫存、能根據競爭行為進行定價。Xue等人^[47]提出構造供應鏈的概念，分析了其中存在的難題；為解決這些難題和提高構造性能，設計了一個基于多agent的框架。該框架基于多目標談判和多目標效用理論，將構造供應鏈中的相關組織和多目標談判模型集成到多agent系統中，通過Internet上進行的多目標談判機制為供應鏈構造過程中的協作提供解決辦法，并且還進行了原型系統的開發。

4 研究展望

綜上所述，國內外眾多學者對供應鏈信息協同及agent在其中的應用進行了大量研究。在文獻回顧的過程中，筆者認為這一領域仍存在以下可進一步研究的方向：

a）采用基于多agent的建模與仿真方法鑒別供應鏈協同過程中可共享的、對供應鏈績效有顯著影響的信息內容并研究這些信息的運作機制。

（a）大部分相關文獻研究單供應商—單制造商的供應鏈結構下共享庫存信息和訂單信息對供應鏈成本或服務水平的影響，這兩種信息與供應鏈管理的采購、庫存和銷售職能相關。在前面的文獻回顧中提到，供應鏈信息協同還包括其他的信息類型，如涉及供應鏈管理中生產計劃和控制職能的產品信息和資源信息等。這些信息的共享與否是否會對供應鏈績效產生顯著影響？如果是的話，這些信息的運作機制如何確定？另外，當供應鏈結構擴展為多供應商—單制造商或更復雜的網絡結構時（如汽車制造業所處的供應鏈），供應鏈信息協同的內容和運作方式以及對供應鏈績效的影響又如何？這是一個可采用基于多agent的建模與仿真方法進行深入研究的方向。

（b）在前面第2章筆者曾提到，信息協同不僅強調關鍵信息的共享，而且強調信息的及時傳遞。那么，這些信息應該采用哪一種頻率在供應鏈成員之間傳遞、存在哪些約束、如何解除這些制約、當前哪些信息技術最適合用來實現信息的傳遞（花費又少又有效）？這也可以作進一步的研究。

（c）已有的利用agent技術研究供應鏈信息協同的文獻多是泛泛地研究各agent之間的信息交互，較少從制造核心企業的信息需求角度出發。根據供應鏈中各實體的目標，結合供應鏈的目標實現，對供應鏈實體之間在各層次上的橫向和縱向信息協同運作機制進行深入討論。而且，agent技術研究結果的可用性依賴于兩種要求：agent模型足以接近現實世界;對整個多agent模型能設計合理的實驗。那么，針對切實的問題如何進行供應鏈本體的表達和管理、agent角色劃分，如何設計多agent協調機制、如何確定多agent系統的框架以及如何將人工智能技術（如神經網絡、遺傳算法、模糊推理和貝葉斯網等）應用到agent中都是需要深入的工作。

b）結合制造模式的發展趨勢（如即時客戶化定制、敏捷制造），采用基于多agent的建模與仿真方法研究供應鏈中的信息協同。生產制造是供應鏈的重要一環。隨著制造模式向敏捷制造、即時客戶化定制的方向演化，供應鏈信息協同中的信息類型、信息共享策略與模式及它們對供應鏈績效的影響會與傳統制造業有所不同。如何建立與這些制造模式相匹配的多agent仿真模型作定量研究，這也是可進一步研究的方向。

c）研究引入了第三方物流后的供應鏈中信息協同問題。第三方物流是現代物流業的發展趨勢和方向，引入第三方物流后的供應鏈信息協同勢必呈現出與傳統供應鏈不同的特點。這也是利用agent技術研究供應鏈信息協同一個值得深入的方向。

5 結束語

信息協同是實現供應鏈協同的重要途徑。信息協同涉及的信息類型、信息協同對供應鏈績效的影響、信息協同中的信息共享策略和共享模式以及信息協同中的信息技術是供應鏈信息協同的重要研究內容。從1993年Fox等人^[48]用agent網絡描述供應鏈組織到現在的14年時間里，基于多agent的建模與仿真方法廣泛應用到供應鏈管理的各個研究領域，包括信息協同。雖然其取得了一定的成果，但是由于信息協同的廣泛性、供應鏈問題的復雜性、制造系統和物流系統的不斷演化以及多代理和人工智能技術的發展，基于多agent的信息協同研究還需要不斷深入和擴展。

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