通过动态适应提升供应链的可行性:一种基于仿真的可扩展性和替代策略研究方法

《Computers & Industrial Engineering》:Enhancing supply chain viability through dynamic adaptation: a simulation-based approach to scalability and substitution strategies

【字体: 时间:2026年01月30日 来源:Computers & Industrial Engineering 6.5

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  供应链韧性研究及动态供应商选择策略分析

  
Marta Rinaldi | Eric H. Grosse
萨莱诺大学工业工程系,Via Giovanni Paolo II, 132, 84084 Fisciano, SA, 意大利

摘要

COVID-19大流行对全球经济产生了影响,增加了人们对供应链(SCs)韧性和生存能力的关注。本研究探讨了这些主题,并深入了解了如何在不利条件下通过战略决策提升供应链的可行性。研究结合了实证案例分析和仿真建模,研究了两种供应链适应策略及其对供应链绩效的影响。研究实施了一种基于可扩展性和替代性的动态供应商选择流程,并测试和评估了不同的阈值和时间范围。通过整合韧性和效率的概念,本研究为学术界和实践者提供了宝贵的见解。结果表明,可扩展性和替代性的结合可以在保持供应链绩效的同时增强其可行性。将仿真结果与现实世界案例数据相结合,有助于弥合理论与实践之间的差距,并为提升供应链的战略规划和运营可行性提供可操作的管理建议。

引言

近年来,卫生、地缘政治和环境危机导致供应链受到严重破坏,引发了严重的不确定性、需求波动、产品短缺和瓶颈问题。几十年来,供应链主要基于精益和成本效益原则进行设计,前提是环境保持稳定。然而,不可预测和破坏性事件的频繁发生使得韧性成为供应链生存的关键。
供应链韧性(SCR)是指供应链网络应对意外变化并迅速从中断中恢复的能力(Christopher & Peck, 2004)。这主要涉及将供应链功能恢复到中断前的状态。关于供应链韧性的研究已经相当丰富,涵盖了中断传播、涟漪效应(Dolgui et al., 2018, Dolgui and Ivanov, 2021, Marcucci et al., 2022, Sindhwani et al., 2023)、灾难管理(Jia et al., 2025, Rinaldi et al., 2022)、缓解策略(Barman et al., 2021, Ivanov, 2023a, Singh and Dwivedi, 2024)以及网络对中断的暴露(Habibi et al., 2023, Li et al., 2020)等方面。
COVID-19的不可预测性和长期影响促使人们扩展了供应链韧性的概念,提出了新的视角——供应链可行性(SCV),强调供应链在严重冲击下适应、运营和生存的能力(Ruel et al., 2021)。具有可行性的供应链能够动态适应,能够进行结构变化,并采用流程灵活性和冗余机制(Ivanov, 2023b)。
尽管人们对供应链可行性的兴趣日益增加,但现有文献仍缺乏基于实证的模型和实用决策支持工具,这些工具可以帮助管理者应对风险传播,并在长期、严重和不可预测的冲击下评估供应链的可行性和生存能力(Ivanov & Keskin, 2023)。这一空白凸显了进一步研究的必要性,以推进理论发展,并提供有关供应链韧性和可行性的实用见解(Faruquee et al., 2024, Ivanov, 2022b)。
本研究通过贡献基于实证的分析(EGA)方法来填补这一空白,该方法将分析建模与实证研究相结合,使用真实的模型假设和参数,确保模型输出既具有实际相关性,又能指导管理决策(de Treville et al., 2023)。本研究的主要贡献在于基于现实约束条件对供应链可行性进行了实证建模,并通过实践反馈提供了解释和实施指导。
本研究采用基于仿真的方法,针对某一实际供应链的特点和约束条件来研究适应策略。该实证研究聚焦于一家从事金属机械行业的公司,其供应链受到COVID-19大流行和后续市场波动的严重影响。
因此,本研究将一般的可行性原则转化为具体的操作实践,通过结合实证案例数据和仿真建模,生成具有情境针对性的见解,从而提升供应链可行性策略的实际相关性和适用性。该仿真模型的独特之处在于它探讨了文献中较少结合的两种适应策略(替代性和可扩展性)之间的关系,为供应链管理者在设计供应链可行性网络提供了支持。在本研究中,替代性指的是公司通过引入替代供应商并重新分配受影响的订单量来替换无法满足服务水平的现有供应商的能力;可扩展性则指根据中断情况动态调整现有供应商的订单分配,从而保持整体供应能力,而无需扩大供应商基础。
我们通过建模和比较不同情景来评估对意外变化的适应措施的影响。在文献中识别出的脆弱性中(H?gele et al., 2023),本研究特别关注了供应链设施中的物料流动中断及其对供应链运营和绩效的影响。通过调整供应链结构、应用可扩展性和替代性来选择高性能供应商,从而评估供应链在供应短缺情况下的运营和生存能力。模型使用阈值来确定采用哪种策略,并持续评估对可扩展性和/或替代性的需求。此外,还采用滚动时间范围(RH)方法来计算供应商的服务质量(QoS),该质量会不断更新。RH方法采用时间依赖的方式,随着每一步的推进,根据前几个月的绩效和设定的时间范围(TH)来计算QoS。结合这两种策略和持续的服务质量监控,提高了制造商管理供应商中断风险的标准实践的有效性。还进行了敏感性实验,通过改变阈值和时间范围来展示模型的行为,从而确定部署适应策略的最佳设置并得出管理见解。
根据EGA研究(Huchzermeier & Kouvelis, 2025),我们使用公司数据(供应商服务质量历史数据、合同重新分配限制、需求趋势)校准了仿真假设和参数,以确保模型机制的有效性。此外,我们还结合了公司的管理反馈来解释结果,以评估实际相关性并利用所得见解提升供应链的可行性。
本文的其余部分安排如下:下一节将回顾相关文献,总结与供应链可行性理论相关的主要概念,并分析供应链设计和仿真的最新进展。第3节描述了基于仿真的方法,包括仿真模型的假设和情景。第4节展示了研究结果。第5节讨论了理论贡献,并概述了实际意义。最后,第6节总结了本研究的主要局限性,并提出了未来研究的方向。

研究设计

本研究采用了仿真建模和案例研究相结合的方法。选择基于仿真的方法是因为该技术的潜力已被广泛验证,并已被用于研究破坏性事件、缓解策略和恢复策略对供应链绩效的影响(Ivanov, 2022c)。问题和仿真的供应链网络基于意大利某公司的真实背景和数据。

结果

研究结果旨在评估基于可行性的动态供应商选择对供应链在严重和不可预见中断中的影响。首先,将当前供应链状态(未采取任何动态适应措施)与提出的配置进行了比较。随后进行了敏感性分析,通过改变阈值和时间范围来比较不同的配置。

讨论与启示

通过对供应链韧性和可行性的分析以及仿真结果的分析,得出了具体而富有洞察力的结论。这种方法结合了文献证据、仿真结果和现实世界的反馈,验证了以往研究的成果,并提出了额外的考虑因素和未来研究方向。以下小节总结了理论和实践方面的见解,详见表4。

结论

本研究利用实证数据和仿真建模来解决对可行性和适应性供应链的需求。通过基于实际运营中断和实际采购逻辑开发动态供应商选择模型,我们为供应链可行性文献做出了理论和实践上的贡献。在当前全球中断频发(包括疫情和地缘政治紧张局势)的背景下,这一主题的相关性尤为突出。
未引用的参考文献
Ali and Mahfouz, 2025; Hubbard, 2020; Wieland and Durach, 2021.
CRediT作者贡献声明
Marta Rinaldi:撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、验证、软件开发、方法论制定、概念化。Eric H. Grosse:撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、监督、方法论制定、概念化。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究工作。
致谢
作者感谢参与本研究的案例公司的供应链经理的合作与支持。同时,我们也感谢客座编辑团队和两位匿名审稿人的反馈,他们的意见帮助改进了研究的早期版本。
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