[論文レビュー] Adapting to Disruptions: Flexibility as a Pillar of Supply Chain Resilience

Ambra Amico, Luca Verginer+3 more|arXiv (Cornell University)|Apr 11, 2023

Supply Chain Resilience and Risk Management被引用数 1

ひとこと要約

本稿では、米国オピオイド流通システムを事例として、供給チェーンの好みの柔軟性が混乱時における供給不足をどのように軽減するかを定量化するデータ駆動型モデルを提案する。400億の流通経路を再構築し、供給ショックをシミュレートすることで、卸売業者の柔軟性を高めることで、特に早期の再補充と組み合わせることで、未満足需要を顕著に削減できることを示している。一方で、運用の複雑さのバランスも図っている。

ABSTRACT

Supply chain disruptions cause shortages of raw material and products. To increase resilience, i.e., the ability to cope with shocks, substituting goods in established supply chains can become an effective alternative to creating new distribution links. We demonstrate its impact on supply deficits through a detailed analysis of the US opioid distribution system. Reconstructing 40 billion empirical distribution paths, our data-driven model allows a unique inspection of policies that increase the substitution flexibility. Our approach enables policymakers to quantify the trade-off between increasing flexibility, i.e., reduced supply deficits, and increasing complexity of the supply chain, which could make it more expensive to operate.

研究の動機と目的

• 供給チェーンの混乱時における供給不足を緩和するために、上流の好みを緩和することで代替品を導入する方法の有効性を調査すること。
• 柔軟性と供給チェーンの複雑さのトレードオフを定量化するデータ駆動型モデルを構築すること。
• 現実世界の大規模な供給ネットワークにおける柔軟性が、供給不足の低減に与える影響を評価すること。
• 実証的な流通データを基に、政策立案者に実行可能なレジリエンス戦略のイン사이트を提供すること。

提案手法

• 2006年から2014年までのARCOSデータから、製造業者から20万人の最終購入者までの400億の流通経路を再構築した。
• 記憶を持つ確率的チェーンを用いて、卸売業者の行動をモデル化し、上流の好みのダイナミクスを表現した。
• 柔軟性φを、卸売業者の上流サプライヤーに対する好みを緩和するパラメータとして形式化し、代替供給を可能とした。
• 時間t∗でメーカー在庫をσ%低下させることで供給ショックをシミュレートし、δ(t)を累積的供給不足として測定した。
• さまざまな柔軟性レベル下での代替経路の採用度を測定するために、正規化された経路使用差分Γ(t)を用いた。
• ベースラインとして、2012年の実世界の需要と在庫レベルを初期化し、完全な満足を仮定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 上流の好みにおける柔軟性を高めることで、供給ショック時における供給不足はどの程度軽減されるか？
• RQ2 柔軟性が、不足からの回復までの時間に与える定量的影響は何か？
• RQ3 柔軟性は、供給ネットワーク内での代替流通経路の使用にどのように影響するか？
• RQ4 柔軟性によって生じる供給不足の低減と、それに伴う供給チェーンの複雑さの増加のトレードオフは何か？
• RQ5 再補充の時間窓と初期在庫バッファは、柔軟性とどのように作用し、回復速度に影響を与えるか？

主な発見

• 2012年のオキシコドン流通システムにおいて、φ = 0からφ = 1に柔軟性を高めたことで、ショック後60日で供給不足が最大50%まで削減された。
• φ = 1のとき、φ = 0.5と比較して供給不足が30%削減された。これは、完全な柔軟性が非線形的な利益をもたらすことを示している。
• 柔軟性のおかげで、代替流通経路の使用が25%増加した（φ = 1のときΓ(t) = 0.25）。これは、レジリエンスの向上に顕著な寄与があったことを示している。
• モデルの結果から、柔軟性と早期の再補充を組み合わせることで、不足からの回復までの時間が最大10日短縮された。
• 初期在庫バッファが低くても、柔軟性があることで、剛性のある好みのシステムと比較して供給不足が40%削減された。
• 結果から、特に新規の関係構築コストが高い場合、柔軟性は新たな流通経路の構築よりも効果的であることが示唆された。