风险排队与博弈模型分析及在物流瓶颈管理中的应用
第1章绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 研究背景
近年来供应链物流系统的流通能力越来越影响着各个企业的综合竞争力。现实中也的确存在着因为供应链物流系统瓶颈的存在而影响了整个系统的功能，甚至会造成巨大的经济损失。现如今的全球竞争塑造了复杂的，紧密耦合的公司间网络，在这个网络中如果物流信息流和资金流中有一项被破坏，那么就会给整个网络系统带来损失甚至是毁灭性的打击。此外，供应链存在的高度复杂性和固有的风险，存在于需求和供应各个方面，这也是限制供应链性能得以提高的重大因素，那么对供应链物流系统的瓶颈管理问题日渐被提上日程。
供应链是由供应商到最终用户组成的一个整体的体现综合流通功能的结构，同时又是集成了物流、资源流、资金流和信息流的整体流通链条，是目前企业甚至各经济体竞争的一种主要形式。在一个行业甚至不同行业里的各个企业，只要他们有着相同的利益目标，那么他们就能够结盟成为一个利益共同体。在这个条件的基础之上，这些企业会形成一个有个相同利益目标不同分工的利益链条，在这个链条之上他们相互盘结，为着实现共同的利益目标而努力。
供应链中的物流因素是对整个供应链系统有至关重要影响作用的影响因素，因而物流系统中瓶颈的存在对物流系统甚至对整个供应链系统产生重要的限制作用，物流系统瓶颈流通能力的强弱直接影响着物流系统的流通能力从而影响了整个供应链的综合竞争实力。因此，对于如何提升物流瓶颈流通能力的研究成为至关重要的研究问题。
风险排队理论可以被用于解决排队瓶颈模型，这就形成了物流系统瓶颈管理的重要研究方向。就像本文中的图4-1 和图5-1所示，影响供应链风险和物流系统流通能力的因素有很多，这就使得众多的因素相互影响，相互作用，而这种不同因素之间的相互影响就会使物流系统瓶颈管理问题的研究变得异常复杂。于是，經典瓶颈模型是不能直接应用到物流系统的瓶颈管理中。到目前为止，物流系统瓶颈管理仍然是一个崭新的研究方向，有着许多重要的实际问题迫切的需要解决。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.1.1 风险管理研究现状
近年来，国外一些学者对于供应链风险分析方面有如下研究成果。Greis 等人(2021)认为规模采购可以为各种组织带来很多好处，但这其中也蕴藏着许多风险。这项研究的目的是了解管理者如何评估宏观采购整个供应链的风险，他们采取什么样的行动，以减轻这些风险。研究方法是适用多案例研究方法，该研究显示，大多数企业没有一个结构化的供应链风险管理和减灾系统。然而他们确实使用了一些非正式的方法来应对风险。方法的提出需要多学科的方法应对全球采购风险。文章的价值在于解决了研究空白，站在管理者的角度来评估和减轻在全球供应链的风险。在此背景下，研究提出了一种新的全球采购风险分类，并针对不同行业提供了一种降低风险的策略。Mena 等人(2021)研究了在全球供应链中的产品安全和保密问题。一些高调的产品安全事件和召回加大了公众对人们消费和使用的产品安全的注意。在这篇文章中，我们重点放在如何经营管理领域，在全球供应链中解决产品的安全问题。针对食品，药品，医疗设备，消费产品和汽车五个行业中出现的问题和挑战，提供了新鲜的见解和创新的解决方案。üttner and Malan等人(2021)在全球金融危机的背景下，用文献回顾的方法和对供应链风险管理和供应链脆弱性进行数据分析的方法来定义供应链的弹性。文章的独创性在于对供应链弹性进行了实证研究。
1.2.1.2 风险排队研究现状
近年来国外学者对于风险下的排队系统方面的研究有如下成果。交通瓶颈模型的提出是 Vicrey(1969)根据确定性的排队论，提出的一个内生出发时间选择模型，在该模型系统内所有出行者可以拥有相同的出行费用。在此理论提出之后，有很多学者对交通运输领域的瓶颈问题进行深入研究，他们对于该理论的拓展主要基于以下两方面：一是私家车的出行是带有瓶颈效应的；二是公共交通拥有足够大的容量，保证满足系统内所有用户的任意出行需求，那么在这种情况下也就可以不考虑瓶颈效应了。
第2章相关理论
本章主要阐述相关理论，首先简易进行供应链的风险分析，包括风险管理尤其是供应链的风险管理，然后描述风险下的排队及其博弈，最后分析物流中的瓶颈，以上主要三部分理论介绍为后文奠定了理论基础。
2.1 风险管理
供应链风险管理在企业的成功运作中扮演着至关重要的角色，公司企业若想成功运转，那么供应链的风险管理必须成为企业组织间的一种天然管理职能，且这一职能还应当与公司战略和企业的日常经营状紧密联系。此外，有效的供应链的风险管理还应当建立在企业的联合以及商业合作伙伴的持续连贯之上的。
正是由于当今企业日渐意识到了经济企业之间的竞争与企业自身的供应链系统能力有至关重要的作用，因此企业之间的供应链竞争日渐激烈尤其是多生产商和零售商的供应链竞争。大量制造商在数量上进行竞争来提供产品给大量持风险规避态度的零售商，零售商又通过在数量上进行竞争来满足不确定的消费者需求。有的企业的供应链是具有对称性的，针对此类企业，有大量的制造商和零售商通过调整自身系统来使供应链效率上升。对于不具有对称性的供应链而言，可以通过使用数量优化的方法用分析计算来达到一种均衡，而此时供应链的效率会下降。具有不对称性的供应链会影响零售商，表现之一就是降低零售商之间的竞争程度，这与降低零售商的数量所产生的效果类似。
综合上文的讨论，我们可以分别从经济和管理两个角度来理解风险管理。从经济学角度对风险的认识大致可以从三个角度去理解：不确定性观，风险是一种不确定性的描述，就是指某一事件在未来发生的不确定性，具体到数字来表示就一种概率表示；危险损失观，风险是可能发生的危险和损失；结果差异观，由于风险的发生会导致事件的实际结果与预期结果有一定的差距，甚至有时候差距很大，那么这时候就是出现了以后总结果的差异。
2.2 供应链风险管理
对于供应链风险的定义，目前国内外还没有形成统一的形式，特别是缺乏严格的数学描述。由于定性描述的定义容易导致人们对供应链风险产生不同理解，这就给供应链风险管理研究带来了一些潜在的障碍。目前看来，给出供应链风险的数学定义是供应链风险管理研究中的首要任务。目前人们对供应链风险的定义已经形成了两种共识，其一是供应链的复杂性与不确定性是供应链风险产生的根源；其二是供应链的不稳定性是引起供应链风险的基本条件。
从不确定性的角度，近年来国内外一些学者定性地描述了供应链风险。因为这些定性描述过于直观或者过于宽泛，所以它们对于供应链的风险定义失去了已有的理论价值，例如，这种定性描述的定义很难用于推导供应链风险的有用性质。有的认为从制造企业的角度考虑随机干扰导致零部件和原材料的实际供应与预期供应之间产生偏差，而这些偏差对供应链中的制造商和分销商都有一定的风险。基于此，我们可以在不确定的供应链环境下研究供应链风险。其实不确定性和供应链风险总是相伴相生的，只要发生了不受控制事件，那么就是不确定性，从而就自然导致供应链风险。而供应链风险的存在也会影响着整个系统的安全运行，也会导致一些突发事件发生，给企业带来不可承受的灾难。
承接上文所指，本研究认为供应链风险是一种影响和破坏整个系统的不确定因素和意外事件的集合。例如供应链的运行偏离了预期的时间和路线等，那么就会给企业生产带来巨大损失，也肯定就无法保证能到完成企业的预期目标，造成企业效率下降，财务亏损，甚至最终影响到了企业安身立命的信誉问题。因此，有这么多负面影响的存在，就很现实的提醒我们，任何企业只要参与市场竞争就必须高度重视供应链风险管理。企业要想提高自身竞争力，必须有风险意识，企业决策者必须注重整个企业的风险管理，这不仅是为了完善企业的管理，更是为了企业的长久发展和竞争力的持续提高。
第3章风险排队模型研究....................... 17
3.1 排队瓶颈模型 ............................. 17
3.1.1 拥堵类型 ...................... 17
第4章风险与瓶颈下的排队博弈模型研究 ............... 35
4.1 模型描述 ............ 35
4.2 严格优先权排队博弈 .................... 35
第5章基于排队博弈的物流系统瓶颈流通能力分析 ................. 45
5.1 模型描述 ..................... 45
第5章基于排队博弈的物流系统瓶颈流通能力分析
本章内容以前文的排队博弈论为基础，从供应链的角度研究物流瓶颈流通能力的定量计算方法。本章主要是根据前文基础进行算例分析，供应链物流瓶颈系统的例子选择的是汽车行业。首先以排队博弈理论为基础构建物流系统的瓶颈模型，然后分别进行节点瓶颈能力和流通瓶颈能力的计算，接着得出以单位时间流出系统的产品数量来表述系统流通能力。最后给出了物流系统缓解瓶颈流通能力的两个方法：一是通过分析来找出瓶颈环节，并给出了找出瓶颈环节的计算方法；二是运用排队博弈的思想保持物流系统各瓶颈环节的相互协调。
5.1 模型描述
企业衡量其物流能力的一个重要指标就是整个系统的流通能力。当一个企业能确定接到一个客户时，该企业应当分别在订单接收、客户协商、货物分理、最终交货的整个过程中，相应得在订单反馈、系统定价、订单敲定和最终交货等方面对应高效处理。因此我们也可以看出，物流系统能力对企业的整体绩效也是有很大影响。影响企业物流系统瓶颈能力的要素有很多，比方说来自需求和供应方面、交通运输能力方面、产品的质量和企业创新能力方面等。
当今各企业之间竞争激烈尤其制造业最为突出。在新的经济形势下，企业与客户之间合作与共赢的关系日渐显著。我们国内的学者已经有从供应链的角度出发来研究物流系统能力。有的学者提出了影响供应链物流能力的成因，包括资金物资等有形因素，也有信息科技等无形因素。也有学者将供应链物流瓶颈流通能力分为物流现有因素和物流瓶颈运作能力，并且给出了定性的分析方法。但是不管是对影响因素的分析还是对运作能力的分析，大多还只是定性分析，并没有提出定量的计算方法。本章以某汽车公司的物流瓶颈流通情况为背景，分别从瓶颈节点能力和线路流通能力两个角度，研究排队博弈下物流瓶颈流通能力的计算方法。
结论
本文以风险排队模型及在供应链瓶颈管理为研究对象，应用排队论和风险排队模型理论，与供应链瓶颈管理相结合，从风险下的配对模型研究入手，进而拓展至排队博弈的风险瓶颈模型，并以这两部分内容为基础进行供应链物流能力的计算。本文的主要研究结果有：
第一，提出了排队论应用于风险管理的可能性。由排队论理论描述可知，国内外学者对排队论的研究已逐渐趋于成熟稳重，可风险排队理论的研究还较少，对排队博弈的风险瓶颈问题研究更属于起步阶段，有大量问题有待解决。
第二，进行了风险下的排队模型研究。由于供应链领域的很多研究问题与交通问题是有互通之处，所以交通领域的很多研究模型可以引用到供应链问题的研究中。以經典瓶颈模型为基础，首先在固定用户情况下讨论了不收费平衡；进而讨论了用户有需求，容量任意情况下的不收费平衡和收费平衡；最后讨论了用户有需求，容量最优情况下的收费平衡和不收费平衡，这对进一步研究道路使用收费有一定的借鉴意义。
第三，进行了排队博弈的风险瓶颈模型研究。阐述了排队博弈的风险瓶颈模型，重点针对该理论模型中的无剩余排队NRQ进行分析，分别从严格优先权排队，无优先权排队和介于二者之间的弱优先权排队的情况进行分析讨论。
本文在以下几个方面有所创新：
第一，以风险管理的视角研究排队论。传统对排队论的研究大多只从排队系统或者服务系统本身去研究整个系统的服务机制或服务效率。实际上大多排队问题都会涉及到风险因素，因此可以从风险管理的视角来研究排队论。
第二，风险和排队结合在一起的问题就是资源配置最优化使得风险最低的问题。用排队论的三要素去考虑，就是要讨论顾客，服务台和服务机制这三要素去讨论。在此基础上构建了风险下的排队模型以及排队博弈的风险瓶颈模型。
第三，运用排队论以及博弈论的相关理论并结合风险管理的视角对实际问题进行分析处理，从而实现了理论研究的实际意义。
鉴于作者知识能力有限及客观条件的限制，本文所做研究尚有一些不足，并基于此对今后研究有以下展望：
参考文献（略）