1、    嚴建援，李凱，師斌，南開大學商學院1引言隨著供應鏈思想在實踐領域的廣泛運用，供應鏈建模逐漸成為了企業界和理論界的研究熱點。由于使用的建模方法不同，對于具有不同特征的供應鏈所建立的供應鏈模型也不盡相同。供應鏈模型大體上可分為描述性模型（descriptive model）和規范模型（normative model）兩類。描述性模型大多以圖形方式表示供應鏈的構成以及其中要素之間的關系，其主要是為了對供應鏈有更好的理解，但無法直接用來對供應鏈進行定量的分析和設計。規范模型則是為了幫助管理者更好地做出決策而建立的。規范指的是確定企業或供應鏈應該努力達到標

2、準或最優化的過程，也可稱之為優化模型。供應鏈建模是對供應鏈進行流程再造和優化的前提。隨著各種建模思想和工具在供應鏈管理領域的廣泛運用，出現了非常多的供應鏈建模方法，且不成體系，這大大阻礙了供應鏈建模理論的研究和實踐。因此，建立一定的分類框架對現有供應鏈建模方法進行比較分析便成為十分必要的工作。在理論上，供應鏈建模方法分類框架體系的形成，有助于理論界對建模方法開展進一步的分析研究和比較評價，也有助于建模方法的改造和創新，形成新的建模方法；在實踐中，建模方法分類框架體系的建立有助于企業界根據自身的需求和目的選擇適當的建模分析方法。本論文在大量的文獻閱讀和收集的基礎上，對現有的各種供應鏈建模方法進行

3、了分類和梳理。根據不同的形式化表達方法和表達機理，我們將各種供應鏈建模方法大體歸為以下四類：第一，圖形化建模方法，即主要以圖形方式表達和分析的建模方法；第二，數學建模方法，即主要運用數學相關知識的建模方法；第三，基于語法的建模方法，即主要運用語法這種表達形式的建模方法；第四，仿真建模方法，即利用仿真手段來模擬實際供應鏈系統的建模方法，混合利用了數學公式、邏輯表達式、圖表、坐標等抽象概念。通過建立這樣的分類框架我們能夠更為清晰地闡述和評價各種供應鏈建模方法，進而為后續關于供應鏈建模方法的研究和實踐奠定基礎。2 圖形化建模方法（Graphic Modelinq Method）隨著建模技術的不斷發展

4、，在歷史上出現了許多流程建模的方法和工具，它們目前仍然大量被運用在企業或供應鏈的流程分析與建模中。其中有一類型偏重于運用圖形形式化表達方式去描述和分析，比如數據流圖法（Data Flow Diagrams）、甘特圖法（Gantt Chart）、Petri網法（PetriNet）、工作流圖法（Workflow Technique）等等，我們把具有這種特征的建模方法和工具歸類為圖形化建模方法。2.1主要工具方法在建模技術發展的早期，建模方法多偏向于采用圖形這種易于理解的形式化表達方法來對模型進行描述和分析，其中比較典型的就是流圖（Flow Chart）和數據流圖（Data Flow Diagram

5、s）。流圖一般被定義為對一組邏輯序列、業務流程或組織結構的一種形式化的描述。數據流圖是應用最為廣泛的一種描述過程或系統的結構化分析方法和工具。科學管理大師甘特（Henry Laurence Gantt）在1917年提出了甘特圖，甘特圖將某些已經完成的工作和即將要做的工作繪制在一條時間軸（橫軸）上；將承擔各項工作的人或設備繪制在縱軸上；以簡潔直觀的圖形方式圖形化和量化了生產調度算法的復雜數據。在1983年，美國學者Holt等提出了角色活動圖（Role Activity Diagram, RAD）方法的原型，作為一種結構化流程建模技術，它強調角色、角色間的相互作用和活動，以及與外部事件的連接，通過

6、一些標準化的圖形元素符號全面描述企業過程的主要特征（目標、角色、決策等）。隨后在1996年Boma等人在RAD的基礎上結合Jacobson的對象交互圖（object interaction diagrams）提出了角色交互圖（Role Interaction Diagram, RID）。角色交互圖（RID）是角色活動圖（RAD）和對象交互圖（object interaction diagrams, jacobson's）相結合的產物。在角色交互圖中活動通過矩陣與角色相關聯，活動都縱向排列在左邊，角色都水平排列在上方頂部，通過箭頭來表述角色之間的關系，同時輔以文字說明。Petri網是由德

7、國的Carl Adam Petri在1962年提出的，后來由Peterson加以闡述。它是一種適用于多種系統的圖形化、數學化建模工具，為描述和研究具有并行、異步、分布式和隨機性等特征的信息加工系統提供了強有力的手段9。Meta圖是Basu 1992年提出的一種用于系統描述和分析的圖形結構。該結構不僅可以對各種系統進行直觀的圖形表述，而且有很強的形式化描述和分析能力，可被應用于決策支持系統、層次化建模等領域1012。     當今圖形化的建模方法越來越多，已成為供應鏈流程建模方法的一個重要流派。除了上述提到的一些建模方法，還有一些主要的建模方法都可歸為這一

8、類，比如Rational software公司的Grady Booch、Jim Rumbaugh和Ivar jacobson開發的UML，它是面向對象分析方法的一個標準的建模語言，是一種可以應用于任何軟件開發過程的標記法和語法語言。UML主要采用圖形化表示，定義了五類模型圖，也可以算是圖形化的建模方法。另外還有現在比較熱鬧的工作流圖（Work Flow)法等等。圖形化建模方法發展到現在最為經典和最具有代表性的就是由供應鏈協會開發的適合于不同工業領域的供應鏈運作參考模型（SCOR），SCOR模型是新興的概念建模方法，其側重于采用標準的圖形、符號形式來分析供應鏈特征要素，是一種高效實用的供應鏈設計

9、和再造的利器。供應鏈運作參考模型是將業務流程重組、標桿管理及最佳實踐集成為多功能一體化的模型結構。SCOR模型指出供應鏈管理過程必須開始于“業務流程再造”，這不同于“企業流程再造”，因為前者必須在跨企業間進行，后者則是企業內部運作優化問題，其結構是建立在五個不同的管理流程之上，即計劃、采購、生產、配送與退貨。SCOR模型按流程定義可分為三個層次，每個層次都是通過圖形、符號和標準術語來進行表達。在第三層以下還可以有第四、五、六等更詳細的屬于各企業所特有的流程描述層次，比如第四層實施層定義了具體的運作方式以獲得競爭優勢和適應不斷變化的商業環境，但這些層次中的流程定義不包括在SCOR模型中。2.2方

10、法評述圖形化的建模方法側重于以圖形的方式進行描述和分析，因此一般具有比較直觀且十分形象的表達能力，易于理解。除此之外，圖形化的建模方法能夠非常清楚地表述所構建的模型，所構模型一般范圍界限明確，層次比較清晰。但是，對于復雜過程，圖形模型往往會由于過于龐大復雜而導致無法實用。而且供應鏈流程建模或再造是一項十分復雜的工作，有一些方面是圖形這種表達方式無法進行表述的，比如供應鏈模型中的邏輯、數學關系等等。因此，圖形化建模一般無法直接用來對供應鏈進行定量的分析和設計。3數學建模方法（Mathematical Modeling Method）現代供應鏈建模的許多方法中都運用到了數學的相關知識，我們將一些側

11、重于運用數學手段創建供應鏈模型的方法歸類為數學建模方法。數學建模方法建立的供應鏈模型側重于描述供應鏈過程中各變量以及各項活動之間的數量和邏輯關系，主要用于對供應鏈進行定量分析以達到優化的目的。其建立的模型一般為規范模型，目的是為了幫助管理者更好地做出決策而建立的。數學建模方法主要運用的數學工具是線性規劃法（Linear Programming）、混合整數規劃法（Mixed Integer Programming, MIP）和統一最優化方法論（Unified Optimization Methodology），以及單純形法、分支定界法、拉格蘭奇（Lagrange）松弛方法、本德（Bender）分

12、解方法和行因子化方法等模型求解方法。3.1主要工具方法線性規劃方法很早就被應用到企業生產或運輸等決策活動之中，作為一種建模技術和算法成為數學優化的主要方法。主要原因是因為規模特別大的線性規劃模型在進行最優化時經常是出奇的容易，且多數的線性規劃模型可以使用通用的最優化方法進行求解，而不必考慮每個模型可能具有的特殊性質。隨著數學建模運用的不斷擴大，實際問題越來越復雜，模型中的某些約束條件使用了二元變量和整數變量，線性規劃模型就轉變成為更復雜的混合整數規劃模型（MIP）。A Geoffrion等人是最早應用MIP建立配送系統模型并優化求解的，這個MIP模型用于從待選的位置集合中選擇一些作為配送中心，

13、構建多產品生產配送系統14。C. J. Vidal等人綜述了策略性生產和配送系統模型，其中關于MIP模型的論述是全文的核心15。Nagata等人試圖解決一個多時期、多產品、多工廠的生產運輸規劃問題，使用多目標與模糊多目標模型進行規劃，構建了一個合理的多目標生產運輸模型16。Chen和Tzeng以模糊多目標方式，同時考慮物料供應商、加工制造商以及物流商，構建多目標供應鏈模型17。有的學者還運用多層規劃建立了多層供應鏈模型并應用交互式多層規劃求解此模型18。     MIP混合整數規劃方法是最常用的一種數學建模方法，是只要求當中幾個未知數為整數的線性規劃方法

14、。最常遇到的整數變量是二元變量（Binary Variable），這樣的變量被用來描述成本關系、約束和邏輯條件，這些都不能使用線性規劃模型來解決。混合整數規劃模型和方法提供了一種嚴格的供應鏈分析方法。模型準確地表達了一個供應鏈問題的重要決策選擇、約束和目標。只要決策人員有足夠的耐心尋找算法，那么這種供應鏈分析方法就能找到這些模型的滿意解，并能產生最優解。許多供應鏈數學模型的建立過程中都運用到了混合整數規劃方法，B. C Arntzen等人建立的全局供應鏈管理模型（Global Supply Chain Management, GSCM）是到目前為止最全面的MIP模型，考慮了客戶、供應商、人力資

15、源、各種運輸模式的運輸時間和費用、減免稅情況、返購率和產品本地化目標、出口法規、關稅、返稅率等多方面因素13，但是GSCM中沒有考慮到供應鏈中的隨機因素，它采用最小化帶權重的全部成本和活動時間的組合來對供應鏈進行性能評估以求達到優化。設計和實現根據問題定制的混合整數規劃和求解方法是必需的和迫切的，尤其是對運作問題。這些定制的方法應該把目標集中于決定問題的一個滿意解，而不是數學上的最優解。嚴格的最優化方法應該和啟發式方法結合起來。啟發式方法是利用關于給定決策問題的經驗方法對可行解空間進行智能搜索的方法，是試圖為決策問題快速地找到一個較好的解，它們可能是特定性問題和一般性問題。統一最優化方法論就是

16、將數學規劃分解方法和啟發式方法結合了起來，利用了二者的互補性。現在，統一優化方法論已成功應用于復雜的排序問題及供應鏈建模相關問題。從龐大、完整且準確的混合整數規劃模型（MIP）開始，進行全面分析，并可以通過擴展來捕捉變化問題的特性。通過分解法應用于大規模的混合整數規劃獲得獨立子模型，得到有效的分析，以尋求優化、全面的計劃，最終得到滿意解。3.2方法評述數學建模方法建立的供應鏈模型一般都用于策略性決策，可以覆蓋供應鏈管理中的所有決策領域。而且，數學建模方法能夠很好地描述供應鏈模型中的各種邏輯和數量關系，所建立的模型一般為規范模型，可直接對供應鏈進行定量分析。但是，由于數學建模方法是側重于運用數學

17、工具來進行模型的建立和描述，因此其建立的模型比較難以理解，無法直觀形象地描述和分析供應鏈。同時，數學建模方法所建立的模型一般規模比較大，隨著供應鏈的擴大、考慮范圍的擴展，模型的求解也相應的變得困難。4語法建模法（Grammatical Modeling Method）基于語法的過程建模方法通過供應鏈過程分析來研究事件發生的序列，并從中發現有助于供應鏈過程表達與創新的規律，將供應鏈過程及語言的核心概念進行對比映射，根據一個有限的字典和一組有限的規則或約束來產生一組模式的集合，進而為供應鏈過程的再造提供一組解空間，以供應鏈上的各企業和伙伴進行決策。4.1主要工具方法基于語法的方法最早出現于1986

18、年Chomsky在對語言學中的重要概念語法的研究中20。語法就是運用一個有限的字典和一組有限的規則或約束（rules or constrains）來描述一組模式的集合（可能是無限的），這些規則或約束詳細說明了所允許的字典元素的組合21。語法可以描述所有可能模式的集合，同時提供一種可以解釋這些集合的規則。在語言學中，“語法”被認為是“可繁殖的”（generative），它擁有從有限的字典和規則中生成無限句集的能力。同樣，“可繁殖性”（generativity）同樣是組織理論中的研究熱點，因為這種特性可以基于一套約束或約束的變化來預測新的組織過程和形式22。基于這種對應關系，Malone, Cro

19、wston等人在1993年提出，將語法的方法用于過程的建模，其語法模型的“可繁殖性”就可以為我們提供新的設計過程的辦法23。語法的方法多年前就曾用來與組織過程相聯系。第一個將語法方法應用于組織理論的是Weick，他將“組織形成過程”定義為一種“確認語法的過程”，他進一步提出“組織形成過程是一種語法，一套編碼或一劑處方”24。而Drazin和Sandelands提出組織形成過程的“深層結構”是由一種“可衍生的語法”構成的25。通過用語法術語描述組織過程，這些學者以及其他許多學者都含蓄地指出，組織也是有語法的，就好像人類的語言一樣22,26。這就為我們提供了一種對于組織形式和組織過程進行理論化的新

20、方法，它也同樣可能為其他隨時間變化的過程（例如：組織生命周期、革新、戰略形成）創造語法的模型。要使隱喻性的語言變成嚴格的理論語言，就要不斷對兩個領域中的概念進行匹配，直到得到一種在這些領域中同態的語言為止26-27。基于語法的方法也是如此，是從一個集合到另一個集合的映射。對一般人來說，從熟悉的源域到陌生的目標域進行映射比較容易；但這里我們更熟悉目標域組織，而對源域語法，比較陌生。1994年8月美國加利福尼亞大學安德森管理學院的Brian T. Pentland教授在前人研究的基礎上，將語法隱喻發展成一種描述組織工作過程的嚴格的理論模型，正式提出了一種組織過程的語法模型28。其語法模型始于一個基

21、本作業（或步驟）的字典，并且指出這些作業如何組合而成為過程。與其他的數據順序分析技術不同，該語法的模型提出了一種能夠表達組織流程所具有的嵌套和層次特性的有效辦法。他同時將語法和組織流程進行了映射，將組織行動（Moves）映射為單詞，將程序（Performance Program）映射為句法成分，將流程（Processes）映射為句子，而組織和制度結構（Organizational and Institutional Structure）則對應于重寫規則（Rewrite Rules）。為基于語法的建模方法的后繼研究奠定了基礎。美國麻省理工學院斯隆管理學院的協調科學研究中心（Center for

22、Coordination Science, MIT Sloan School of Management）從20世紀90年代中期開始就致力于供應鏈協調機制及其過程優化工具方面的研究。1993年5月MIT協調科學中心的Thomas W. Malone等人正式提出一種創建組織的工具組織過程手冊（A Handbook of Organizational Processes）。過程手冊收集了有著相似過程的眾多組織案例，并通過一種在線“過程手冊”將這些案例表述出來，同時指出各種過程的優缺點和備選方案。其目的在于幫助再造現有的組織過程和利用信息技術創造新的組織流程，并且自動為組織過程生成軟件支持。這種方法

23、的創新之處在于可以在不同的層面上對過程進行抽象地描述。該方法吸取了計算機科學領域的“繼承（inheritance）”的思想，并與協調理論中管理相關性的方法相結合。其主要優勢在于能夠讓使用者明確地表達相關過程之間的相似與相異之處，并且有利于產生更加優化的新的過程組織方式。過程手冊產生之后，MIT和其他諸多這一領域的研究學者都運用該過程手冊來進行過程語法建模。在針對供應鏈的研究中，Pentland指出將語法的方法應用于供應鏈過程的描述和建模也是非常有意義的。Pentland基于供應鏈的流程特點嘗試性地構建了供應鏈高級層次上的過程語法，包含供應鏈詞匯、供應鏈相關性、供應鏈分解規則和供應鏈轉換規則。并

24、以惠普打印機供應鏈改進為例，描述了該供應鏈語法的運用29。Chung和Baldwin在1995年開發了一個制造與設計集成系統，該系統利用過程語法來描述和生成過程替代方案。他們以專家系統的方式，集中解決了選擇特定替代方案的問題30。Bernstein、Klein和Malone利用過程手冊作為過程變革的工具，開發出了一種能夠自動產生新的過程理念的工具過程重組器（Process Recombinator），過程重組器是一種通過結合企業過程知識庫產生新的企業過程的創新型電子工具31。2000年Jintae Lee和Brian T. Pentland提出了一種比較全面的過程設計與再造的語法方法，他們對語

25、法模型涉及的基本概念及要素（字典、非終點性標志、重寫規則和約束）進行了詳細的說明，并以過程手冊中的銷售過程為例演示了如何應用語法方法進行流程設計和再造32。4.2方法評述     近年來發展起來的基于語法的過程建模方法為我們開辟了一條供應鏈過程建模與優化的新路子，存在著巨大的研究和發展空間。該方法目前已經引起了國內外研究學者的極大興趣，并成為供應鏈過程模型創建的相當重要而有效的手段，代表著未來供應鏈過程建模發展的主流方向之一。語法的建模方法相對于前面兩種方法有其獨特的優勢，語法模型不僅可以靈活地表現供應鏈過程的層級結構，同時可以清晰地表達各種供應鏈約束。

26、其層級結構和模塊結構提高了過程的可閱讀性和可重用性，同時語法的結構還使其模型易于維護并能防止過程描述中信息回路的出現。由于語法模型支持對過程的半結構化的表達，因此在供應鏈建模中遇到不確定性因素過多，其他建模方法無法支持的情況時，語法模型為我們從另一個角度提供了設計和創新供應鏈過程的實用工具。但是供應鏈語法建模方法的研究在國內外都尚處于一個起步階段，很多地方還不成熟，有待后繼研究者進一步完善和改進。5仿真建模方法（Simulation Modeling Method）仿真是指用來模擬現實系統行為的一系列方法33。這里的現實系統可能是自然的或人工的、現存的或未來所計劃的。仿真可以分為兩種基本類型：

27、確定性仿真（deterministic simulations）、隨機性仿真（stochastic simulations）。也可以按其他標準分為：靜態仿真（static simulations）、動態仿真（dynamic simulations）、連續性仿真（continuous simulations）、離散性仿真（discrete simulations）、混合系統仿真（Combined DiscreteContinuous Simulation）、蒙特卡羅仿真（Monte Carlo Simulation）等。5.1主要工具方法仿真技術作為一種改善生產運作的工具已經得到廣泛應用。隨著仿

28、真技術的發展，在現實中運用仿真方法去模擬供應鏈業務過程已成為可能。仿真的方法應用于供應鏈過程建模，就是利用數學公式、邏輯表達式、圖表、坐標等抽象概念來表示實際供應鏈系統的內部狀態和輸入輸出關系，通過計算機對模型進行試驗取得改善供應鏈系統或設計新的供應鏈系統所需要的信息。仿真建模方法是以其它方法為基礎的，比如Petri網或者面向對象技術。目前供應鏈仿真建模的方法主要有：基于系統動力學的仿真建模，比如2000年Minegishi在其研究中建立了一個食品供應鏈的系統動力學仿真模型，通過仿真研究該供應鏈的動態行為，對其進行控制和管理34，之后Angerhofer對系統動力學建模在供應鏈管理中的應用作了

29、綜述35；基于Petri網的仿真建模，如Ikkai利用基于Petri網的仿真建模工具ExSpect建立了一個產品族的供應鏈模型，用來分析該產品族的業務過程重組，比較不同的供應鏈方案36；以及基于Agent技術的仿真建模，如Furen Lin等利用Agent技術在Swarm平臺上仿真集成了供應鏈的訂單執行過程。IBM公司為進行供應鏈管理利用通用仿真系統SIMPROCESS建立了該公司的供應鏈仿真模型IBMSCS（supply Chain Simulator）。該系統由面向過程的供應鏈仿真器、存貯優化器、供應計劃器、數據庫和財務報告制表等構成。可對由顧客、制造商、分銷商、運輸商、存貯策略、需求預測

30、和供應計劃進行仿真。仿真實驗后對供應鏈的動態行為進行分析和決策，給出經過優化的策略。5.2方法評述仿真建模方法是以其它方法為基礎的，在建立模型時可能同時用到數學公式、邏輯表達式、圖表、坐標等，比如Petri網或者面向對象技術等，這取決于所選擇的仿真工具。究竟選擇哪種仿真工具要根據仿真的外部條件以及使用者的偏好等決定。仿真建模方法能夠很好地描述復雜度很高的供應鏈過程，且可以對過程進行績效評估及優化，是一種動態的交互式的建模方法。然而，仿真建模方法的模型建立過程比較困難，建模時出錯風險比較大，而且仿真研究的投入比較大。6幾類建模方法的比較評價供應鏈過程建模是一個尚有待深入研究的領域。目前國內外對于

31、供應鏈建模方法體系的研究既缺乏系統的理論框架，也沒有明確的類別界定，而且許多術語尚存在著定義上的混淆。以面向對象的方法為例，國內外學者們對其理解和定義就存在很大分歧。有的研究者將其看做一種可應用于建模方法中的建模思想或者一種一般性的建模方法論，而有的學者把它當作一種具體的供應鏈建模方法或技術。再比如，可能有些建模方法本身運用了數學、圖形、語法或仿真中的多種，因此對于以上建模方法的歸類只是一個大概的基本分類。還有一些建模方法無法歸為這四類或者其本身就是一系列建模方法的集合。其中比較有代表性的是IDEF技術建模法。我們之所以嘗試著以表現形式為標準將供應鏈建模方法劃分為以上四大流派并加以綜述，就是為解決該研究領域內的這些問題，并使后繼者對供應鏈建模方法體系能有一個全面卻又簡單明晰的概覽。而供應鏈建模方法如此眾多，各個流派之間也各有其優劣勢，這必然要求我們在分類的基礎上進一步對其加以比較和評述，并指出未來供應鏈建模領域研究的新方向。由于供應鏈建模方法的多樣性、復雜性和異構性，很難找到某種量化的指標來準確地衡量這些方法。表達力和模型是否易于理解最初被提出作為評價建模方法的指標。隨著供應鏈建模工具的廣泛應用，更多的指標被用于評價建