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基于贝叶斯网络的汽车供应链风险识别与评估.pdf
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1、供应链管理收稿日期2023-02-13基金项目科技部创新方法工作专项项目(2019IM020200)作者简介胡梦婷(1996-),女,河南信阳人,上海海事大学硕士研究生,研究方向:物流与供应链管理。doi:10.3969/j.issn.1005-152X.2023.08.023基于贝叶斯网络的汽车供应链风险识别与评估胡梦婷(上海海事大学经济管理学院,上海201306)摘要以近年来汽车召回事件频发以及新冠疫情下汽车芯片短缺为背景,将SCOR模型中的“计划”“采购”“生产”“配送”及“退货”流程和MMEM理论中的“人”“机”“环境”和“管理”要素相结合,提出了二维供应链风险识别方法,构建了基于贝叶
2、斯网络的汽车供应链风险评估模型。并以长三角地区汽车供应链相关企业为实证研究对象,收集风险数据,进行风险评估,并根据评估模型得到当前长三角地区汽车的供应链风险状态,提出了针对性的风险管理建议。关键词汽车供应链风险;风险识别;风险评估;SCOR模型;贝叶斯网络中图分类号F426.471;F274文献标识码A文章编号1005-152X(2023)08-0137-06Risk Identification and Evaluation of Automobile Supply Chain Based on Bayesian NetworkHU Mengting(School of Economics&
3、Management,Shanghai Maritime University,Shanghai 201306,China)Abstract:In this paper,we combined the planning,purchasing,production,delivery and return processes in the SCORmodel with the man,machine,environment and management elements in the MMEM theory,proposed a two-dimensional supplychain risk i
4、dentification method,and constructed a Bayesian network-based risk assessment model for the automobile supply chain.Next,taking the relevant enterprises on the automobile supply chain in the Yangtze River Delta region as the empirical object,and after collectingthe necessary risk data for risk asses
5、sment,we obtained the current risk status of the automobile supply chain in the Yangtze River Deltaregion based on the assessment model,and put forward targeted riskmanagement suggestions.Keywords:automobile supply chain risk;risk identification;risk assessment;SCOR model;Bayesian network胡梦婷,等:基于贝叶斯
6、网络的汽车供应链风险识别与评估0引言汽车行业是一个大型综合的制造和组装行业。汽车制造业本身就具有复杂性的特点,生产一辆汽车可能涉及到一万多个零部件以及几十道工序,在汽车供应链运作中,零部件故障、零部件供应不足、汽车企业对公司战略计划错误以及天灾等都会导致整车出现停产的可能性,最终导致汽车召回事件或者更加严重的车祸事故,因此,汽车供应链风险层出不穷。例如,1996年福特由于用了有瑕疵的点火开关收回了870万台车;2008年,特斯拉决定研发新能源汽车而深陷供应链金融危机,几次在破产的边缘徘徊;2020年,由于新冠疫情的爆发带来的芯片短缺导致汽车减产,使得我国汽车销售总量下降,从而造成整车库存增加。
7、由以上事例可知,汽车供应链面临着各种各样的风险,这些风险事件导致的供应链上任何一个环节出现问题,都可能使汽车供应链处于危机状态。因此,如何识别汽车供应链风险因素,评估供应链风险环节以控制风险的发生,促进供应链长期稳定运行逐渐成为国内外学者研究的热点以及企业迫不及待需要解决的问题。近年来,已有不少专家学者对汽车行业的供应链及风险管理展开研究。比如,舒彤,等1分析了汽车供应链中断对汽车企业股票的影响,以此引出了对汽车供应链中断的研究和预防具有重大意义。Sharma,等2将贝叶斯网络概率模型应用于供应链风险评估,通过条件概率表计算所有风险变量和供应链目标的边际概率,预测和确定供应链面临的风险及其对供
8、应链目标的影响。任长征,等3指出了质量风险管理在汽车零部件供应链的重要性,重点讨论了质量管理和风险管理理论相结合应用于汽车零部件的质量风险管理的理论和实际意义。Vanalle,等4对巴西汽车行业的一级和二级公司组成的供应链网络进行风险管理分析,指出了当前供应链风险管理工具存在的局限-137供应链管理物流技术2023年第42卷第8期(总第443期)性,即没有优先考虑降低链中公司的平均风险值。根据杨祖勇5的研究,汽车零部件的风险可以划分为财务、合作、运营、政治以及不可抗拒等五大类,并提出了有效的风险识别与管理策略。为了更好地识别宁波市汽车零部件供应链的风险,杨菁,等6采用了PEST方法,从政治、技
9、术、社会、经济和自然环境5个方面进行了分析,并利用SCOR模型对企业内部的计划、采购、生产制造和配送进行了评估。黄川川7引入价值模型对汽车供应链三级网络进行了风险评估研究,运用历史模拟法对15家汽车企业展开了实证分析。汽车产业供应链的特点使得其对风险控制的要求很高,而对于汽车供应链风险识别和评估的研究,则有助于决策者和管理者更加清晰地了解供应链风险所在,并采取相应控制手段。现有研究表明,SCOR模型可以将供应链的流程提炼出来,以此为参考依据可以有效识别供应链风险。而目前汽车供应链的风险因素错综复杂,数据难以收集,风险数据库尚不完整,其他的评估方法无法利用不完整的数据进行汽车供应链风险的概率计算
10、,贝叶斯网络不仅可以有效解决此类问题,还可以充分利用新信息进行概率反推算,实现信息的动态更新8。本文拟从汽车供应链的特点出发,运用供应链运作参考模型、MMEM理论和贝叶斯网络等方法对长三角地区汽车供应链风险展开风险识别与评估,一方面验证了贝叶斯网络在供应链风险评估中的推断能力,另一方面拓展了汽车供应链风险识别与评估方面的研究。1理论简介1.1SCOR模型供应链运作参考模型(Supply Chain OperationsReference model,简称SCOR模型)是由美国供应链协会发布的跨行业标准供应链参考模型和供应链诊断工具,它是一种基于流程管理的工具,最早应用于供应链流程再造。SCOR
11、模型不仅应用范围广,几乎可以在全行业应用,且可以用于供应链流程再造、物流工作重组以及作为企业管理层对公司绩效的评价标准等。SCOR模型将流程元素、评价指标、最佳实践和供应链运作方法等整合到了一个统一的架构之中,企业可以在这个框架之中,用统一的术语进行沟通,从而实现绩效最大化,因此,其目前已经成为了企业供应链流程分解的一个国际公认标准9。SCOR模型把企业流程划分为5个基本的管理流程,分别是计划(Plan)、采购(Source)、生产(Make)、配送(Deliver)和退货(Return)10。计划流程是指将预期的资源合理分配在各个流程,制定流程方案,通过协调各种资源达到自己预期的目标;采购流
12、程是按照计划或实际需求获物料或设备等资源的活动;生产流程是根据生产计划及实际需求制造产品的过程;配送流程是对产品或物料进行库存管理及运输的管理过程;退货流程是原料退回或产品退回发生时的管理过程。SCOR模型结构如图1所示。计划配送采购生产配送采购生产配送采购生产配送采购退货退货退货退货退货退货退货退货供应商的供应商供应商核心企业客户的客户客户图1SCOR模型结构图1.2MMEM理论MMEM理论指的是“人机环管”理论,即人(Man)、机(Machine)、环 境(Environment)和 管 理(Manage-ment)11。MMEM理论常用于安全管理当中,其中“人”是指在安全管理中相关人员的
13、心理、操作、职业素养等带来的不安全因素;“机”指的是生产过程中设备、原料等带来的不安全因素;“环境”指的是企业内外部环境变化带来的不安全因素;“管理”指的是在企业运营过程中涉及的管理手段、规章制度等带来的不安全因素12。MMEM系统理论认为,任何生产安全系统的基本要素都是由人、机、环境和管理构成的,任何事故都是由于人、机、环境和管理要素的不匹配、相互作用而造成的,要避免和减少安全事故发生,就必须有效管控这四个要素之间的关系。按照MMEM理论,可以从“管理”系统和技术层面的“人机环”系统两方面进行风险因素的识别和控制,从而实现安全生产系统14。1.3贝叶斯网络贝叶斯网络(Bayesian net
14、work),又被称为信度网络,是Bayes方法的扩展,在不确定知识表达和推理领域里被应用最多,也最有效。一个贝叶斯网络是一个有向无环图(Directed Acyclic Graph,DAG),是由变量节点、连接这些变量节点的有向边和变量节点的概率构成的。变量节点代表着随机变量。有向边连接起的变量之间通常都是有因果关系或非条件独立的,一个单箭头连接在一起的两个节点,箭头指向的节点是“果”,也是“子节点”,箭头的另一端连接的节点则是“因”,也是“父节点”。两节点存在因果关系,那么两者之间就会产生一个条件概率值,该值也表达了两节点之间的因果关系强度。如图2所示,节点X直接影响节点Y,故X指向Y,即:
15、X是Y的因,也是父节点,Y是X的果,也就是子节点,而X和Y节点之间的连接强-138供应链管理度也就用P(Y|X)来表示。XYP(Y|X)图2节点关系用数学定义表示,即令G=(I,E)表示一个有向无环图(DAG),其中I代表图中所有节点的集合,而 E 代表有向边的集合,且令X=(xi),iI为其有向无环图中的某一节点i所代表的随机变量,那么节点X的联合概率可以表示成:P(x)=iIP()xi|xPa(i)(1)其中,xPa(i)表示为节点i的“因”,或称为i的父节点。2基于贝叶斯网络的汽车供应链风险识别及评估模型2.1风险识别方法首先,明确汽车供应链风险识别的目的,即将汽车供应链风险作为目标风险
16、指标,围绕着这一目标,识别出可能对其造成影响的一级风险因素和二级风险因素,以便形成汽车供应链风险评价指标体系。2.1.1识别一级风险指标。汽车供应链是指汽车生产过程中的原材料采购、零配件生产、整车装配与物流、整车销售、报废品回收等一整套的汽车供应链体系。SCOR模型中的5大流程可以覆盖汽车供应链的流程,因此,可以将汽车供应链的结构按照SCOR模型中的“计划流程”“采购流程”“生产流程”“配送流程”及“退货流程”分解,将5个流程对应的风险作为汽车供应链的一级风险指标。识别的一级风险指标及其定义见表1。2.1.2识别二级风险指标。由于造成风险产生的原因有很多,一级风险指标只能概括相应的供应链业务风
17、险,无法定位到更加准确的风险因素,因此,识别出一级风险指标后,仍需对一级指标做进一步的细分,从而可以按层级判断出汽车供应链风险产生的具体原因。MMEM理论中的“人”“机”“环境”和“管理”四大要素也是汽车供应链运作的四大要素,以这4个要素为导向,以往年的汽车供应链风险事件和相关领域的学术研究为参考,在一级风险指标中分别识别风险因素,形成一个二维风险识别结构,可以更加科学、全面地识别出供应链中的风险因素。二维风险识别结构见表2:2.2风险评估模型在构建风险评估模型时,要首先明确模型构建的目标,即评估汽车供应链风险的总体水平以及判断对其产生显著影响的风险因素。确定模型的目标后,要收集识别出供应链风
18、险因素的相关数据,剔除无效数据后,建立汽车供应链风险评价指标体系。将风险指标体系中具有因果关系的所有指标作为贝叶斯网络拓扑结构的节点,形成贝叶斯网络结构的节点集,构建出汽车供应链风险的贝叶斯网络拓扑结构。贝叶斯网络拓扑结构构建好后,在已知证据节点的先验概率值的情况下,对各节点进行参数学习,计算后验概率,后验概率计算公式为:P(Xi|Y)=P(Y|Xi)P(Xi)j=1nP(Y|Xj)P(Xj)(2)其中P(Xi)为先验概率,P(Xi|Y)为后验概率,P(Y|Xj)为节点Y的条件概率。最后,将专家学者对风险因素的评分数据规范化处理后作为节点概率,在贝叶斯网络的理论基础上,使用GeNIe软件对供应
19、链风险进行评估。评估模型构建步骤如下:确定评估模型的目标及目标节点U;收集识别出汽车供应链风险数据,获取先验概率P(Uij);确定与目标指标相关的因素,选取合适的指标,确定中间节点Ui和证据节点Uij,形成贝叶斯网络结 构 的 节 点 集I=U,U1,.,Ui,U11,.,Uij,其 中i,j=1,.,n;表1一级风险指标及定义一级风险指标计划风险U1采购风险U2生产风险U3配送风险U4退货风险U5指标定义汽车企业在平衡供需、制定供应链运作计划时可能产生的风险汽车企业为完成生产计划获取相关物料的过程中可能产生的风险汽车企业在生产制造整车的过程中可能产生的风险汽车企业在进行供应链业务时发生的一系
20、列运输装配等活动可能产生的风险汽车企业在产品或物料发生退货时采取的一系列管理活动可能产生的风险表2二维风险识别结构流程要素:SCOR模型计划流程采购流程生产流程配送流程退货流程系统性要素:MMEM理论“人”的因素流程相关人员造成的风险因素“物”的因素流程涉及的相关设备、原料等带来的风险因素“环”的因素环境造成的风险因素“管”的因素流程涉及的管理方式、相关制度带来的风险因素胡梦婷,等:基于贝叶斯网络的汽车供应链风险识别与评估-139供应链管理物流技术2023年第42卷第8期(总第443期)构建汽车供应链风险的贝叶斯网络拓扑结构G;进行参数学习,输入证据节点Uij的概率值P(Uij),按照式(2)
21、计算后验概率;对汽车供应链风险进行正反向推理。根据贝叶斯网络的推理结果,评估目前状态下企业供应链的风险状态。3实证研究长三角地区是我国汽车企业的重要聚集地之一,长三角地区汽车企业众多,已经形成了自己完整的零部件产业链。受到疫情的影响,长三角地区的汽车产业链出现了诸多问题,面临着汽车供应链中断的风险。因此,选择长三角地区汽车企业为研究对象,通过问卷调研收集汽车供应链专家对长三角地区汽车供应链当前风险影响因素的评价,对收集到的数据进行分析处理后,构建风险评价指标体系和贝叶斯网络结构,对长三角地区的汽车供应链展开风险评估。3.1汽车供应链风险识别首先,按照SCOR模型中的流程识别汽车供应链一级风险指
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