[논문 리뷰] Adapting to Disruptions: Flexibility as a Pillar of Supply Chain Resilience

Ambra Amico, Luca Verginer외 3명|arXiv (Cornell University)|2023. 04. 11.

Supply Chain Resilience and Risk Management인용 수 1

한 줄 요약

이 논문은 미국의 오ピ오이드 유통 체계를 사례로 삼아, 공급망의 유연성이 공급 차질 기간 동안 공급 부족을 어떻게 줄이는지 데이터 기반 모델을 제안한다. 4000억 개의 유통 경로를 재구성하고 공급 충격을 시뮬레이션함으로써, 유통업체의 유연성 증가가 특히 적시 재공급과 조합될 경우 불충분한 수요를 크게 감소시킴을 입증한다. 이는 운영 복잡성과의 균형을 유지하면서 가능하다.

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.

연구 동기 및 목표

• 공급망의 상류 선호도를 완화함으로써 상품을 대체하는 방식이 공급 차질 기간 동안 공급 부족을 어떻게 완화하는지 조사하기 위해.
• 유연성과 공급망 복잡성 간의 상호 교환 관계를 정량화하는 데이터 기반 모델을 개발하기 위해.
• 실제 대규모 공급망에서 유연성이 공급 부족 감소에 어떤 영향을 미치는지 평가하기 위해.
• 실제 유통 데이터를 기반으로 정책 입안자에게 복원력 전략에 대한 실행 가능한 통찰을 제공하기 위해.

제안 방법

• 2006~2014년 기간 동안의 ARCOS 데이터를 바탕으로 제조업체에서 최종 구매자 20만 명까지의 4000억 개의 유통 경로를 재구성하였다.
• 기억을 가진 확률적 체인을 사용하여 유통업체의 행동을 모델링함으로써 상류 선호도의 역학을 표현하였다.
• 유연성 φ를 상류 공급업체에 대한 유통업체의 선호도를 완화시키는 매개변수로 정의하여 대체 가능성을 가능하게 하였다.
• 시점 t∗에서 제조업체의 재고 수준을 σ% 감소시켜 공급 충격을 시뮬레이션하였으며, δ(t)는 누적 공급 부족을 측정하였다.
• 다양한 유연성 수준에서 대체 경로 사용 여부를 정량화하기 위해 정규화된 경로 사용 차이 Γ(t)를 사용하였다.
• 기본 설정으로 2012년의 실제 수요와 재고 수준을 초기화하였으며, 완벽한 수요 충족을 전제로 하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 공급 충격 기간 동안 상류 선호도의 유연성 증가가 공급 부족을 얼마나 줄이는가?
• RQ2 유연성이 공급 부족 회복까지 소요되는 시간에 미치는 정량적 영향은 무엇인가?
• RQ3 유연성이 공급망 내 대체 유통 경로 사용에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 유연성으로 인한 공급 부족 감소와 공급망 복잡성 증가 사이의 상호 교환 관계는 어떠한가?
• RQ5 재공급 창과 초깃 stock 버퍼가 유연성과 함께 복구 속도에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 2012년 옥시코돈 유통 체계에서, φ = 0에서 φ = 1로 유연성 증가 시 충격 후 60일 기준 공급 부족이 최대 50% 감소하였다.
• φ = 1일 경우 φ = 0.5와 비교해 30%의 공급 부족 감소를 기록하여, 완전한 유연성의 비선형적 이점이 확인되었다.
• 유연성 덕분에 대체 유통 경로 사용이 25% 증가하였으며(φ = 1일 때 Γ(t) = 0.25), 이는 복원력 향상에 기여하였다.
• 모델 분석 결과, 적시 재공급과 함께 유연성 도입으로 공급 부족 회복 시간이 최대 10일 감소할 수 있었다.
• 낮은 초깃 stock 버퍼 조건에서도 유연성 덕분에 공급 부족이 강성 선호도 체계 대비 40% 감소하였다.
• 결과적으로, 새로운 유통 링크를 구축하는 것보다 유연성이 더 효과적이며, 특히 새로운 관계를 수립하는 데 비용이 높은 경우 더욱 그렇다.