應(yīng)急供應(yīng)鏈系統(tǒng)建模方法研究

張塽 陶梅

應(yīng)急供應(yīng)鏈的概念與基本特征

應(yīng)急供應(yīng)鏈?zhǔn)嵌囝愋椭黧w參與的快速響應(yīng)變化的動(dòng)態(tài)供需網(wǎng)絡(luò)，作為一種復(fù)雜系統(tǒng)，其背景下的狀態(tài)變化趨勢與動(dòng)向預(yù)判及對(duì)策響應(yīng)研究就顯得日益重要，本文針對(duì)應(yīng)急供應(yīng)鏈這一復(fù)雜系統(tǒng)主要介紹了離散狀態(tài)下的簡要建模方法，嘗試就應(yīng)急供應(yīng)鏈系統(tǒng)建模工作提出初步的方法建議。

應(yīng)急供應(yīng)鏈的概念

應(yīng)急供應(yīng)鏈?zhǔn)侵府?dāng)大規(guī)模突發(fā)事件（各類較為嚴(yán)重的自然災(zāi)害、安全事件、公共衛(wèi)生事件等）發(fā)生時(shí)，對(duì)受影響的地區(qū)緊急提供資金、物資、救援、調(diào)度指揮、專業(yè)介入等保障的一種多維度、多層面的協(xié)同活動(dòng)，其運(yùn)營結(jié)構(gòu)亦屬于系統(tǒng)的功能網(wǎng)鏈結(jié)構(gòu)，其是由政府主導(dǎo)，若干供應(yīng)方、需求方組建的，以時(shí)間效率為核心目標(biāo)、能夠快速響應(yīng)環(huán)境變化的動(dòng)態(tài)供應(yīng)鏈。

應(yīng)急供應(yīng)鏈的基本特征

1.主體多樣性。傳統(tǒng)供應(yīng)鏈雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但其構(gòu)成主體主要仍為各種類型的企業(yè)組織，而應(yīng)急供應(yīng)鏈中各構(gòu)成主體包括政府、企事業(yè)單位、社會(huì)團(tuán)體甚至個(gè)人，相互之間構(gòu)成復(fù)雜的供需關(guān)系以及管理關(guān)系，主體的性質(zhì)多樣性也決定了其相互之間關(guān)系以及運(yùn)營管理方式的多樣性。

2. 敏捷性。由于突發(fā)事件具有很強(qiáng)的不確定性，應(yīng)急供應(yīng)鏈在事件處置與善后工作中必須擁有足夠的敏捷性，應(yīng)急反應(yīng)體系的構(gòu)建與運(yùn)作必須快速且高效，才能滿足突發(fā)事件處置的基本要求。

3. 動(dòng)態(tài)性。突發(fā)事件在處置過程中仍然會(huì)不斷發(fā)生變化并產(chǎn)生新的運(yùn)作問題，這要求應(yīng)急供應(yīng)鏈面對(duì)事件變化時(shí)擁有足夠的反應(yīng)能力，對(duì)其變化趨勢能夠進(jìn)行相對(duì)準(zhǔn)確的預(yù)判，并設(shè)置相應(yīng)的資源與運(yùn)作措施。

4. 協(xié)調(diào)性。在應(yīng)急供應(yīng)鏈運(yùn)作管理中，因?yàn)榻?jīng)常存在缺乏反應(yīng)時(shí)間與資源準(zhǔn)備的情況，所以各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)性要求將更高，比如要求各類性質(zhì)、功能、規(guī)模、能力均有不同的運(yùn)作環(huán)節(jié)能夠準(zhǔn)確銜接，高度協(xié)調(diào)，以完成供應(yīng)鏈運(yùn)作目標(biāo)。

5. 適應(yīng)性。應(yīng)急供應(yīng)鏈?zhǔn)菫閼?yīng)對(duì)突發(fā)事件存在的，要求其體系擁有較強(qiáng)的由平時(shí)轉(zhuǎn)戰(zhàn)時(shí)的能力，以保證在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)及時(shí)采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)處置措施。

復(fù)雜系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)與建模

復(fù)雜系統(tǒng)的基本內(nèi)涵

客觀世界中存在很多復(fù)雜系統(tǒng)，而復(fù)雜系統(tǒng)一般是指具有中等數(shù)量規(guī)模、能夠基于局部信息作出行動(dòng)或判斷的智能性、自適應(yīng)性主體的系統(tǒng)。應(yīng)急供應(yīng)鏈的特性與內(nèi)涵恰恰屬于復(fù)雜系統(tǒng)。復(fù)雜系統(tǒng)的特點(diǎn)一般指：

1. 其復(fù)雜性處于混沌邊緣，其既不是簡單系統(tǒng)，也不是單純的隨機(jī)系統(tǒng)，而是介于隨機(jī)和有序系統(tǒng)之間的狀態(tài)。

2. 其復(fù)雜性蘊(yùn)含在系統(tǒng)之中，內(nèi)部多層次的子系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)、相互影響、相互制約。

3. 其復(fù)雜性在形式上是多種多樣的，主要表現(xiàn)為：結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性、組織上的復(fù)雜性以及功能上的復(fù)雜性；算法上的復(fù)雜性、確定性與不確定性上的復(fù)雜性以及集成復(fù)雜性；理化復(fù)雜性、生物復(fù)雜性以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)復(fù)雜性等。

4. 復(fù)雜系統(tǒng)在其進(jìn)化過程中與其所處的環(huán)境相互作用，表現(xiàn)出復(fù)雜的動(dòng)態(tài)行為特點(diǎn)和結(jié)果上的整體特性，難以測度。

復(fù)雜系統(tǒng)的基本研究方法

復(fù)雜系統(tǒng)的基本研究方法取決于其研究對(duì)象與特點(diǎn)，其明顯區(qū)別于簡單系統(tǒng)的研究方法，其主要包括以下幾種研究方法：

1. 隱喻方法。在復(fù)雜系統(tǒng)的研究中，隱喻和類比的作用同樣重要，其意義和作用甚至更為突出。

2. 模型方法。該方法綜合還原和整體的兩種特性，一般在隱喻類比的基礎(chǔ)上構(gòu)建起復(fù)雜系統(tǒng)的模型。

3. 數(shù)值方法。對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行計(jì)算求解，進(jìn)而逐漸把握系統(tǒng)的構(gòu)成與運(yùn)作規(guī)律。使用該方法可以發(fā)現(xiàn)在復(fù)雜系統(tǒng)中的新現(xiàn)象與新規(guī)律，例如“蝴蝶效應(yīng)”。

4. 計(jì)算方法。首先探求該問題是否可以進(jìn)行計(jì)算，再進(jìn)一步研究計(jì)算與分析應(yīng)如何進(jìn)行，并對(duì)其算法進(jìn)行描述，從而找到解決方案或路徑，

5. 虛擬方法。在計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行模擬試驗(yàn)，以達(dá)成對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的研究。

6. 集成方法。綜合運(yùn)用以上方法，采用人機(jī)結(jié)合的方式，綜合運(yùn)用不同層次、不同領(lǐng)域的知識(shí)與信息，對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行整體研究。

復(fù)雜系統(tǒng)的建模

1. 復(fù)雜系統(tǒng)建模的基本特性。（1）普遍性。一個(gè)模型的建立與運(yùn)用可以適用于多個(gè)類似的復(fù)雜系統(tǒng)的研究。（2）相對(duì)精度。該模型的精度應(yīng)該具有限度和合理邊界。過于粗糙的模型對(duì)研究無用，過于精確的模型則會(huì)導(dǎo)致模型的過度復(fù)雜，甚至最終導(dǎo)致其無法求解。（3）通過性。該模型可以形成“黑箱”，即可以利用輸入/輸出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行解讀。（4）異構(gòu)性。同一個(gè)系統(tǒng)，其模型可以具有不同的結(jié)構(gòu)或形式。（5）可信度。該模型應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的校核、驗(yàn)證和功能確認(rèn)。

2. 復(fù)雜系統(tǒng)建模的基本步驟。（1）觀察分析實(shí)際運(yùn)作中的復(fù)雜系統(tǒng)。（2）提出需要解讀的核心問題。（3）給出假設(shè)。（4）描述復(fù)雜系統(tǒng)。（5）構(gòu)建模型。（6）對(duì)模型實(shí)施求解。（7）對(duì)模型進(jìn)行校核、驗(yàn)證和功能確認(rèn)。（8）模型修正。（9）模型的確認(rèn)。

離散事件系統(tǒng)建模方法

離散事件系統(tǒng)的基本內(nèi)涵

離散系統(tǒng)中的狀態(tài)一般在離散的時(shí)間點(diǎn)與空間點(diǎn)上發(fā)生變化，其發(fā)生及發(fā)生的點(diǎn)位均具有不確定性，如果系統(tǒng)狀態(tài)是離散變量，其引發(fā)的狀態(tài)變化事件是隨機(jī)事件，那么該模型單純采用數(shù)學(xué)方程的形式很難加以描述，而應(yīng)引入流程圖的方式加以解讀。應(yīng)急供應(yīng)鏈由于其自身的特點(diǎn)，其狀態(tài)較為符合離散事件系統(tǒng)，亦可以采用相關(guān)的研究方法。

1. 實(shí)體

在該系統(tǒng)中可以進(jìn)行單獨(dú)辨別刻畫的構(gòu)成要素，系統(tǒng)中的實(shí)體相互之間存在一定的關(guān)系，這些實(shí)體之間的聯(lián)系與作用產(chǎn)生較為特殊的狀態(tài)與行為。其又可以劃分為臨時(shí)性實(shí)體與永久性實(shí)體兩大類。

2. 屬性

一般是指系統(tǒng)的一部分特征，可以使用一定的參數(shù)或變量表示，是對(duì)實(shí)體特征的描述。

3. 活動(dòng)

實(shí)體在一定的時(shí)間段內(nèi)的持續(xù)進(jìn)行的特定過程。

4. 狀態(tài)

對(duì)于實(shí)體活動(dòng)的特征進(jìn)行相關(guān)的分類，不同的類別可以稱之為狀態(tài)變量。除此以外，離散時(shí)間系統(tǒng)還有諸如事件、進(jìn)程、隊(duì)列、仿真鐘、統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器等概念內(nèi)涵。

離散事件系統(tǒng)的建模方法

使用實(shí)體流程圖的具體建模思路：

1. 確定構(gòu)成系統(tǒng)的實(shí)體，解讀并描述其屬性（隊(duì)列作為一種特殊實(shí)體）。

2. 分析各類實(shí)體的活動(dòng)及其狀態(tài)，研究描述其相互之間的作用與影響。

3. 分析何種事件導(dǎo)致活動(dòng)的開始及結(jié)束，即解讀活動(dòng)開始或結(jié)束的標(biāo)志，以確定引起實(shí)體狀態(tài)變化的事件。

4. 分析各種事件發(fā)生時(shí)導(dǎo)致實(shí)體狀態(tài)變化的規(guī)律。

5. 在一定的流程下分析與隊(duì)列實(shí)體有關(guān)的特殊運(yùn)作。

6. 通過一系列分析，以實(shí)體活動(dòng)變化為主線，使用規(guī)范的圖示符號(hào)描繪出研究對(duì)象系統(tǒng)的實(shí)體流程圖。

7. 提出模型參數(shù)的取值、參變量的計(jì)算方法及屬性描述變量的取值方法，屬性描述變量可以是固定值，也可以是給出其分布函數(shù)的隨機(jī)變量。

8. 給出隊(duì)列的派對(duì)規(guī)則。

在以上實(shí)體流程圖的繪制過程中，如果實(shí)體的活動(dòng)模式在幾種有限的狀態(tài)中周而復(fù)始地變化進(jìn)而呈現(xiàn)出一定的生命周期模式，則可以使用活動(dòng)周期圖法進(jìn)行描述。除了離散事件系統(tǒng)建模方法以外，由于應(yīng)急供應(yīng)鏈的運(yùn)作中存在較為常見的信息不完全性或不對(duì)稱性特征，還可以使用基于灰色系統(tǒng)理論的建模方法，作為介于“白盒”和“黑盒”之間的灰色系統(tǒng)，其主要通過對(duì)于已獲取的部分信息的開發(fā)，進(jìn)一步獲取有價(jià)值的信息，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于類似于應(yīng)急供應(yīng)鏈這樣的復(fù)雜系統(tǒng)的運(yùn)作行為的正確認(rèn)識(shí)與有效調(diào)控。在此不再贅述。

[本文系基金項(xiàng)目：本文為佛山市2020年度社科規(guī)劃項(xiàng)目“佛山市應(yīng)急供應(yīng)鏈管理體系建設(shè)研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2020-GJ032）；廣州工商學(xué)院2020年度院級(jí)科研課題項(xiàng)目“廣東省供應(yīng)鏈聯(lián)盟應(yīng)急管理能力提升路徑研究”（項(xiàng)目編號(hào)：KA202023）的研究成果。]

（廣州工商學(xué)院）