[论文解读] The influence of the network topology on the agility of a supply chain

Juan M. Hernández, Carmen Pedroza|arXiv (Cornell University)|Nov 30, 2016

Supply Chain Resilience and Risk Management参考文献 31被引用 3

一句话总结

本研究采用三层次供应链的基于代理的模型，探究网络拓扑结构在突发需求变化下对敏捷性的影响。与以往假设相反，研究发现同质化连接分布（如规则网络或泊松网络中的分布）所实现的敏捷性（以订单履行率衡量）高于无标度拓扑，挑战了传统观点，即高度连接的枢纽节点能提升响应能力。

ABSTRACT

The right performance of a supply chain depends on the pattern of relationships among firms. Although there is not a general consensus among researchers yet, many studies point that scale-free topologies, where few highly related firms are combined with many low-related firms, assure the highest efficiency of a supply chain. This paper studies the network topology that leads to the highest agility of the supply chain when sudden demand changes occur. To do this, an agent-based model of a supply chain with restricted relationship between agents is built. The model includes three tiers, where the flow of material is distributed from the bottom supplier to the final customer passing necessarily through firms in every tier. Agility is measured in the model simulations through the order fulfillment rate. Unlike to previous theoretical and lab results, the simulation of the model shows that the highest levels of agility are not obtained with a scale-free topology. Instead, homogeneous distribution of links, such as those induced by regular or Poisson probability laws, shows higher agility values than heterogeneous distributions. Other previous recommendations, such as redundancy or having multiple suppliers, are confirmed by the simulations. The general conclusion is that the most suitable network topology in terms of agility depends on the specific conditions of the supply chain and the aspects of the performance to be analyzed.

研究动机与目标

• 探究不同网络拓扑结构在应对突发需求变化时对供应链敏捷性的影响。
• 挑战主流假设，即无标度网络能最大化供应链绩效。
• 评估连接分布异质性在决定敏捷性与响应能力方面的作用。
• 评估冗余和多供应商策略在提升供应链敏捷性方面的有效性。
• 确定网络拓扑是否应根据敏捷性与效率等不同性能目标进行差异化优化。

提出的方法

• 基于代理的模型模拟了从供应商到客户通过中间企业的三层次供应链，实现物料流动。
• 采用规则、泊松和无标度随机图模型生成网络，以代表不同的连接分布模式。
• 代理之间的关系受到限制，要求所有物料流动必须通过每一层级。
• 通过模拟需求冲击期间的订单履行率来量化敏捷性。
• 在相同条件下进行多次模拟运行，以比较不同拓扑结构的性能表现。
• 模型引入了随机需求变化，以在不确定性条件下测试响应能力。

实验结果

研究问题

• RQ1 在突发需求波动下，无标度网络拓扑是否能最大化供应链敏捷性？
• RQ2 与异质性连接分布（如无标度分布）相比，同质化连接分布（如规则或泊松分布）在敏捷性方面表现如何？
• RQ3 冗余和多供应商在多大程度上能提升供应链网络的敏捷性？
• RQ4 是否存在一种拓扑结构，无论网络结构如何，均能持续优于其他结构？
• RQ5 不同网络拓扑结构在需求冲击期间如何影响订单履行率？

主要发现

• 同质化网络拓扑——特别是规则网络和泊松分布网络——在需求冲击期间实现了高于无标度网络的订单履行率。
• 敏捷性最高水平并未出现在无标度网络中，这与以往的理论和实验研究结果相矛盾。
• 冗余和多供应商被证实是提升敏捷性的有效策略，与先前研究结果一致。
• 某种拓扑结构的性能优势取决于具体性能指标和操作背景，敏捷性更倾向于选择平衡的连接分布。
• 不存在适用于敏捷性的‘最优’通用拓扑结构；最佳结构取决于供应链的具体条件和目标。
• 本研究证明，网络结构显著影响响应能力，对不确定环境下的供应链设计具有启示意义。