协同供应链及其突发事件应对机制研究

本书的研究采取理论分析、模型构建与求解以及数值仿真分析相结合的方法，在对国内外目前已有相关文献广泛研究与分析的基础上，借助协同学、博弈论、金融工程和运筹学等理论，对基于Multi-Agent技术和期权契约机制的供应链协同管理以及突发事件决策应对进行了研究，并对供应链系统内部决策成员具有不同的风险偏好加以考虑。 

近些年来，由于供应链系统自身的复杂性和多主体性快速增强，使得供应链的协同面临众多威胁，同时频繁发生的突发事件以及快速多变的市场环境，使得供应链日常运营过程中的不确定性因素正在快速增加，因此供应链系统的协同管理以及在受到突发事件的影响后，如何能快速有效地恢复协同状态成为供应链管理研究领域中的重要问题。本书基于协同学、博弈论和运筹学等理论，采用理论分析、模型构建与求解以及数值仿真分析相结合的方法，研究基于MultiAgent技术和期权契约机制的供应链协同管理以及突发事件决策应对问题，并在此过程中对供应链系统内部决策成员具有不同的风险偏好加以考虑。
本书适合从事供应链协同管理及突发事件应对研究的相关人员参考，也可以作为高等学校高年级本科生和研究生的学习参考书，以及教师教学的参考资料。

目录第1章绪论
1.1研究背景和研究意义
1.1.1研究背景
1.1.2研究意义
1.2相关研究文献回顾与评述
1.2.1供应链协同管理研究现状
1.2.2突发事件下供应链应急管理研究现状
1.3研究思路与方法
1.4本书内容安排和结构框架
第2章供应链协同管理理论
2.1协同学和协同管理理论
2.1.1协同学理论
2.1.2协同管理理论
2.2协同学在供应链管理中的应用
2.2.1研究对象的复杂适应系统特征
2.2.2供应链管理的协同学属性
2.2.3供应链协同的内在动因分析
2.3供应链协同管理理论
2.3.1战略层面的协同管理
2.3.2策略层面的协同管理
2.3.3技术层面的协同管理
第3章MultiAgent技术在供应链协同管理中的应用
3.1Agent技术理论基础
3.1.1Agent的定义及特点
3.1.2Agent的基本结构框架
3.1.3Agent的分类
3.2MultiAgent协同管理系统相关理论
3.2.1MultiAgent协同管理系统的定义
3.2.2MultiAgent协同管理系统基本结构
3.2.3MultiAgent协同管理系统内部的通信
3.2.4MultiAgent协同管理系统内部数据库
3.3MultiAgent协同管理系统的优势及其建立过程
3.3.1MultiAgent协同管理系统的优势
3.3.2MultiAgent协同管理系统建立的步骤
3.4MultiAgent协同管理系统常用开发平台
第4章基于MultiAgent技术的供应链协同管理系统的构建
4.1研究对象背景分析
4.2供应链协同类别与业务流程分析
4.2.1供应链协同类别分析
4.2.2供应链业务流程分析
4.3基于MultiAgent技术的供应链协同管理系统设计
4.3.1MultiAgent供应链协同管理系统的Agent模块划分
4.3.2MultiAgent供应链协同管理系统的总体架构设计
4.3.3MultiAgent供应链协同管理系统的Agent模块设计
4.3.4MultiAgent供应链协同管理系统的内部通信设计
4.4基于MultiAgent技术的供应链协同管理系统分析
4.4.1基于MultiAgent技术的供应链协同管理原理
4.4.2基于MultiAgent技术的供应链协同管理过程
第5章基于期权契约的零售商主导型供应链基本协调模型
5.1系统描述及模型假设
5.2零售商主导型供应链集中决策模型
5.3零售商主导型供应链基于期权契约的协调机制
5.4数值仿真与分析
第6章基于期权契约的制造商主导型供应链基本协调模型
6.1系统描述及模型假设
6.2制造商主导型供应链集中决策模型
6.3制造商主导型供应链基于期权契约的协调机制
6.4数值仿真与分析
第7章突发事件下零售商主导型供应链基于期权契约的应对研究
7.1系统描述及模型假设
7.2突发事件下的零售商主导型供应链决策模型
7.2.1突发事件下零售商主导型供应链集中决策模型
7.2.2突发事件下基于原期权契约的零售商主导型供应链分散决策模型
7.3突发事件下零售商主导型供应链基于期权契约的协调策略
7.4数值仿真与分析
7.4.1协同效果仿真与分析
7.4.2参数敏感性仿真与分析
第8章突发事件下制造商主导型供应链基于期权契约的应对研究
8.1系统描述及模型假设
8.2突发事件下的制造商主导型供应链决策模型
8.2.1突发事件下制造商主导型供应链集中决策模型
8.2.2突发事件下基于原期权契约的制造商主导型供应链分散决策模型
8.3突发事件下制造商主导型供应链基于期权契约的协调策略
8.4数值仿真与分析
第9章突发事件下考虑风险偏好的供应链基于期权契约的应对研究
9.1系统描述及模型假设
9.2CvaR风险测量准则
9.3考虑风险偏好的期权契约协调基本模型
9.3.1供应链集中决策模型
9.3.2考虑风险偏好的供应链期权契约协调机制
9.4突发事件下考虑风险偏好的供应链决策模型
9.4.1突发事件下供应链集中决策模型
9.4.2突发事件下基于原期权契约的分散决策模型
9.5风险偏好下基于期权契约的突发事件应对策略
9.6数值仿真与分析
9.6.1基本协调仿真与分析
9.6.2制造商风险偏好系数敏感性仿真与分析
9.6.3基于期权契约的突发事件应对仿真与分析
第10章研究结论与研究展望
10.1研究结论和成果
10.2研究展望
参考文献

序言

前言近些年，随着物联网时代的到来，以及工业4.0战略、“一带一路”等战略在全球范围内的影响不断扩大，供应链的发展也逐渐呈现出新的趋势——组织结构越发复杂化，效率至上的原则被不断强化，同时受全球经济动荡、地缘政治冲突加剧等因素的影响，供应链外部环境的不稳定性越来越突出等。这些新的发展趋势对供应链的协同运作带来了新的挑战，并且其也在很大程度上增加了供应链运作过程中所面对的风险和不确定性。因此，如何实现供应链的协同运作，以及在突发事件下程度地降低供应链系统受到的影响，保持供应链系统的协同性和稳定性已成为当前供应链管理中的关键问题。本书在对国内外已有的相关成果进行广泛研究与分析的基础上，采取理论分析、模型构建与求解以及数值仿真分析相结合的方法，借助协同学、博弈论和运筹学等理论，对基于MultiAgent技术和期权契约机制的供应链协同管理以及突发事件决策应对进行研究，并对供应链系统内部决策成员具有不同的风险偏好加以考虑。终构建了基于MultiAgent技术的供应链协同管理系统模型，同时验证了期权契约在实现供应链协同及突发事件应对方面的有效性，并提出了基于期权契约的供应链协同策略以及突发事件下的应对策略。本书的主要研究内容可以概括为以下几个方面：(1) 基于MultiAgent技术和期权契约机制实现供应链系统不同层面的协同运作。利用MultiAgent技术，以制造商主导型三级供应链系统作为研究对象，在对其业务流程和协同类别分析的基础上，构建了基于MultiAgent技术的供应链协同管理系统模型，并对协同管理系统的协同管理原理及过程进行了分析； 利用期权契约机制，分别对制造商主导型和零售商主导型供应链的基本协同进行了研究。首先将供应链系统看作统一的整体，建立供应链集中决策模型，通过对模型的分析与求解得到集中决策下系统的决策。随后引入期权契约机制，建立供应链期权契约基本协调模型，通过对模型的分析与求解，得到合理的协同策略，使系统内决策企业在期权契约的激励下选择系统产品生产量进行生产，从而实现供应链系统的协同运作。(2) 基于期权契约机制实现供应链系统对突发事件的有效应对。分别以制造商主导型和零售商主导型供应链作为研究对象，建立突发事件下供应链集中决策模型和基于原期权契约的分散决策模型，分析当突发事件引起市场需求分布发生波动后，供应链系统和原期权契约下决策企业的决策所发生的变化，并在此基础之上建立突发事件下供应链基于期权契约的应对模型，证明期权契约对突发事件合理应对的有效性，并得到突发事件下基于期权契约的协调策略。(3) 考虑决策成员风险偏好的供应链基于期权契约实现突发事件的有效应对。通过引入CvaR风险测量准则，以零售商主导型供应链为例，研究当制造商具有一定风险偏好时，如何基于期权契约使供应链有效应对突发事件所带来的影响。在CvaR风险测量准则下，制造商决策函数发生变化，由化其自身收益函数转变为化其CvaR函数。首先建立考虑风险偏好下基于期权契约的供应链基本协同模型，得到正常情况(没有突发事件发生)下基于期权契约的基本协同策略。然后在此基础上，通过建立突发事件下考虑风险偏好的供应链集中决策模型和基于原期权契约的分散决策模型，得到当突发事件导致市场需求变化时，供应链系统和原期权契约下具有风险偏好的制造商，二者的决策所发生的变化。后在以上分析的基础之上，建立突发事件下考虑风险偏好的供应链基于期权契约的应对模型，证明在考虑决策成员风险偏好的供应链系统内，期权契约对突发事件合理应对的有效性，并得到突发事件下基于期权契约的协调策略。综上所述，本书围绕供应链系统的协同运作以及突发事件下的有效应对问题展开研究，基于MultiAgent技术和期权契约机制分别构建了合理有效的模型，并通过对模型的分析与求解，给出了相应的协同运作及突发事件应对策略，终通过数值仿真与分析予以支撑及验证。本书得到国家自然科学基金项目(编号： 61272513)的资助，也是此项目的主要成果之一。本书适合从事供应链协同管理及突发事件应对研究的相关人员参考，也可以作为高等学校高年级本科生和研究生的学习参考书，以及教师教学的参考资料。由于作者水平有限，书中的不当和疏漏之处，敬请广大读者不吝指正。
李宏宽2017年6月

评论

第5章基于期权契约的零售商主导型供应链基本协调模型5.1系统描述及模型假设本章以一对一型两级供应链系统为研究背景，其中包含一个制造商和一个主导型零售商，制造商生产的产品具有生命周期短、订货提前期长且残值低的特点，并假设制造商和零售商均为风险中性和完全理性的，即无论是零售商还是制造商均以自身期望收益化为目标进行决策，同时对制造商和零售商的风险偏好并不加以考虑。零售商与制造商的整个决策过程是一个主导型零售商占优的动态博弈过程，即制造商和零售商并非同时决策，而是在决策过程中有先后次序，制造商首先决策，零售商之后决策，并且后决策的零售商具有一定的后发优势，在自己决策之前可以观察制造商的决策结果。同时整个决策博弈过程处于完全信息且完美信息条件之下。完全信息是指制造商和零售商对双方在各种情况下的成本、收益及利润均完全了解； 完美信息即指进行决策的博弈各方在动态博弈过程中对整个博弈的进度状态完全了解。在供应链系统中，零售商借助期权契约通过向制造商购买期权，即向其支付一定的订购成本来购买产品，并将该产品以一定的零售价格销售给终消费者。零售商和制造商之间的具体博弈过程可以描述为： 在销售季节开始前，首先零售商根据自己掌握的市场信息给出一套期权契约参数，包括期权购买价格、期权执行价格和初始订货的批发价格与初始订货量的关系，然后制造商根据零售商所给出的一套期权契约参数，并结合自身所面对的条件做出决策，确定初始订货的批发价格、初始订货量以及期权购买量。进入销售季节后，零售商根据自己所面对的具体需求决定终的期权执行量，并按之前所给出的期权执行价格向制造商进行支付。这是一种典型的斯坦伯格博弈模型(Stackelberg Game Model)，其中零售商是整个博弈的领导者，而制造商是追随者。本节所用到的主要参数符号及其说明如下： 
P为零售商单位产品的零售价格，外生变量； C为制造商单位产品生产成本； Qr为在销售季节开始前制造商确定的初始订货量； Mr为在销售季节开始前制造商确定的期权购买量； ωr为零售商向制造商支付的初始订货的单位产品批发价格，且ωr与Qr成反向关系，ωr=βrQr ωr0，其中βr为初始订货的单位产品批发价格ωr对初始订货量Qr的敏感系数，且βr>0，ωr0为零售商给出的潜在小批发价格； Cr0为期权契约机制下，销售季节前零售商向制造商购买期权的单位产品期权购买价格； Cre为期权契约机制下，销售季节开始后零售商执行期权的单位产品期权执行价格； s为制造商和零售商在销售季节结束后的单位剩余产品残值； h为当零售商出现产品销售缺货时，单位产品的机会损失； D为零售商所面对的市场需求； f(x)为市场需求的概率密度函数； F(x)为市场需求的分布函数，并可微和严格递增，F(0)=0，F( ∞)=1； μ为市场需求的均值； πsc为集中决策状态下，整个供应链系统的期望利润； (Q M)为集中决策状态下，整个供应链系统的生产量； Qrc为期权契约机制下，制造商的初始订购量； Mrc为期权契约机制下，制造商的期权购买量； (Q M)rc为期权契约机制下，制造商的生产量； πrcm为在零售商主导型期权契约机制下，制造商的期望利润。其中参数满足以下关系： (1) Cr0 Cre≥ωr0 βr，单位产品期权购买价格和单位产品期权执行价格之和高于初始订货的单位产品批发价格，这是为了保证制造商依照批发价格获得一定量稳定的初始订货，若Cr0 CreCr0 Cre，零售商单位产品的零售价格高于单位产品期权购买价格和单位产品期权执行价格之和，以保证期权契约被零售商所接受，若P≤Cr0 Cre，则零售商以通过购买期权的方式进行订购将无利可图。(4) Cr0≤C-s，零售商向制造商购买期权的单位产品期权购买价格低于制造商生产成本与销售季节结束后单位剩余产品残值之差，这是为了保证制造商所确定的期权购买量存在； 如果Cr0>C-s，则对于制造商来说，零售商购买越多的期权其利润越大，无论零售商在销售季节是否执行，所以在此条件下制造商将无限制增大期权购买量。本节的基本假设如下： (1) 对于市场需求的分布与规模，无论是制造商还是零售商均有能力准确地对其进行预测。(2) 在制造商的生产成本中固定成本相对较小，在此仅考虑其变动成本。即制造商生产每单位产品的成本是相同的。 (3) 制造商必须保证零售商的初始订货以及不超过期权购买量的期权执行部分的产品供应，即零售商有能力对制造商设置足够大的产品断供惩罚。 (4) 在零售商的成本中只考虑其从制造商处进货的采购成本，不考虑其运输成本、销售成本等其他额外成本。即零售商进货每单位产品的成本是相同的。