一种基于DSM分析供应链系统变更的方法与流程

本发明涉及供应链系统分析领域，具体涉及一种基于dsm分析供应链系统变更的方法。

背景技术：

供应链系统是一个从初期原料供应商，到把原料或者半成品进行加工的制造商，最后将产品经过经销商、零售商等送至最终用户的网链结构的系统。供应链系统的稳定性是影响企业收益的至关重要的因素。

随着供应链系统规模日益扩大和运行机制日益复杂，系统中成员为保持竞争活力，需要对环境变化或者系统变更做出快速响应，调整库存容量、人员配置以及生产计划等。在合作、竞争供应链系统中，每个成员单位及其组成部分之间都是利益共同体，一个成员或其中产品等发生变更时，会导致与其相关的成员或产品等发生改变，甚至会传播的更远，此时系统的复杂性便因变更传播不断增加。当前端供应商所提供产品的制造工艺、外型、产品特性等发生变更时，下游制造商的质量控制，生产进度和客户关系等，以及经销商的经营利润，进货成本和产品销量等都会因上游的变化产生影响。同样，供应商、制造商，经销商中任一成员的产品功能、制造工艺、安装方式、包装和营销等诸多方面发生变更都会对系统中其他关联成员的相应组成造成影响，如果变更影响得不到有效控制，结果则不堪设想。为防止变更的扩大，文献1中公开了通过构造“供应商变更管控流程”提高对制造供应链中供应商变更的预见性和约束能力，加强供应商变更管控。文献2中公开了基于复杂网络理论研究供应链应急管理，运用复杂网络对供应链网络的结构进行评价，识别供应链网络中的重要节点，从而达到对供应链系统的防护。但这些传统的变更控制方法大多建立在对变更的因果逻辑关系比较明确的基础之上，在实际过程中，很多时候人们无法了解变更成员之间的因果逻辑关系，这就限制了以上方法应用的有效性。

为了使供应链系统中成员的变更得到高效控制，首先要在未知因果逻辑关系下，对变更传播路径进行合理预测。通过建立数学模型对变更因素间关系进行分析，可以直观、清晰地预测变更路径，分析变更因素的数学模型主要有多目标决策模型，小世界网络模型，dsm模型等。dsm在对复杂结构分解，以及表达因素之间的依赖、制约等关系方面拥有突出的优势。文献3中公开了建立dsm描述模块中参数的关联性，预测工程变更中模块可能的变更路径。如今dsm多用于工程变更中预测变更路径，而在供应链系统中成员变更应用较少。

文献1：俊，陈立瑶.制造供应链中供应商变更管控[j].物流工程与管理，2014，5(36)：157-158。

文献2:朱冰心，胡一竑.基于复杂网络理论的供应链应急管理研究[j].物流技术，2007，26(11)：147-150。

文献3：乔虎,莫蓉,向颖.变更路径预测支持的自适应模块建模[j].计算机辅助设计与图形学学报,2015(12):2358-2366。

技术实现要素：

本发明的目的就是提供一种基于dsm分析供应链系统变更的方法，将系统中每个组成部分抽象为图论中有向图上的结点，组成部分之间的对应关系为有向图的边，建立设计结构矩阵来描述供各组成部分间的相互关联；通过对dsm聚类分析，预测系统中的可能变更路径和可控范围；将变更路径和可控范围等与其相关信息存储于xml存储结构中，使变更发生时能得到快速响应。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于dsm分析供应链系统变更的方法，其特征在于：包括如下步骤：依据供应链网络中各变更参数之间的关系得出初始设计矩阵a；对初始设计矩阵a进行可达变换得到可达矩阵p；对初始设计矩阵m进行聚类分析得到聚类矩阵c；对变更参数进行分层，对变更路径进行分类；采用xml对路径信息进行储存。

具体的方案为：

在xml中，以dsm聚类后的子块为单位，将子块中包含的所有的变更路径分类储存。路径信息的xml存储结构包括四层，具体如下：

第一层包括root元素，root元素为xml的根元素；

第二层包括module元素、submodule元素和information元素，module元素为dsm中各子块的名称，submodule元素代表变更路径属于的子块，information元素记录下变更子块中供应链系统成员和成员中涵盖的具体信息；

第三层包括path元素、membership元素，path元素存储子块中可能的变更路径，membership元素记录的是供应链系统中成员的名称；

第四层包括type元素、code元素、arithmetic元素、product元素、inventory元素和plan元素，type元素表述变更参数类型，code元素代表预测变更路径的节点代号，arithmetic元素表示与变更结点相关的结点到变更结点的预算关系，product元素指的是具体某一成员中的产品具体信息，inventory元素描述了成员中产品的库存情况，plan元素则是生产计划。

初始矩阵a通过如下算法计算得到可达矩阵p：

输入:初始矩阵a

输出:可达矩阵p.

1:m←(a+i)//参数对自身有影响.m为a的邻接矩阵

2:k←0

3:whilemt≠mdo

4:t←t+1

5:endwhile。

初始矩阵a通过如下算法计算得到聚类矩阵c：

1:c←m

2:andpr≠0do//pr为可达矩阵p的列向量

3:andpsr≠0ands≠r

4:then

5:ps←ps//将s顺序存储为s

6:pr←0

7:andpsr≠0anddo

8:pt←ps//将t添加至s

9:ps←0

10:endif

11:{c1,c2...cr,cs}←{c1,c2.cr..cs..cn}//将cr,cs调整至序列尾部

12://将调整至序列尾部

13:endif

14:endwhile。

本发明中用图论对变更进行分析，把发生变更的参数和参数之间的关系分别用有向图中的结点和有向边来表示，建立dsm进行聚类分析来预测可能变更路径，最后将路径存储在xml结构中。从整体上把握了变更发生点以及传播和放大范围，根据具体情况对变更进行有效控制。

附图说明

图1为供应链网络图；

图2为初始设计结构矩阵a；

图3为可达设计结构矩阵p；

图4为聚类矩阵c；

图5为i类变更传播路径；

图6为ii类变更传播路径；

图7为iii类变更传播路径；

图8为路径信息的xml存储结构；

图9为实施例1中初始dsm；

图10为实施例1中聚类后的dsm；

图11为实施例1中子块2的变更路径分析表。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。

供应链系统中的变更可以分为整体变更和部分变更。整体变更是通过环境或成员位级的改变引起成员中产品特性，库存等组成部分的改变；部分变更则直接对产品进行参数变化，从而得到新的产品。本发明现以供应商、制造商和经销商作为基本变更参数进行分析，图1为某供应链网络图。

供应商(supplier)：直接为生产厂家提供原料、零部件、设备级其他资源的企业。

制造商(manufacturer)：又称为“生产厂商”。将原材料或零部件等(外购或自制)经过人工或者自动化的机器设备，进行大规模的生产加工过程。制造商是供应链系统中重要成员。

经销商(dealer)：是从供应商或者制造商企业进货，将所进货物产品送到经营范围每一角落的流通代理企业。在供应链系统中经销商是兼并传统与中间的渠道力量。

供应链系统中包含着n个变更参数a1,a2,a3,…,an，将各参数之间的关系用n×n阶布尔矩阵a表示，定义此矩阵为供应链系统的dsm。在此dsm中“1”表示参数之间的影响关系。当ai变化时aj受到影响，则元素aij＝1，否则aij＝0，其中i≠j。

这里将供应商变量定义为nsk(k＝1，2，…，n)，ns1代表供应商1；同理，制造商变量定义为nmk(k＝1，2，…，n)，经销商变量定义为ndk(k＝1，2，…，n)，图2为图1中某供应链网络图的初始设计结构矩阵m，图2中包含10个变量。

一、dsm聚类分析

在图论中，将连接结点间的每条边都加以方向，便构成了有向图，在有向图g＝(v,e)中，v是图中非空结点集合，e是有向图边的集合，边是由两个结点组成的有序对，所以由<vi,vj>表示有方向的边。由于在供应链的系统中变更传播是有方向的，所以将变更基本参数定义为g中的顶点v，各基本参数之间的关系为e。如果成员之间可达，即顶点vi可达vj，aij＝1。为了控制变更影响，要对其影响范围进行分析，首先我们用算法1计算初始矩阵(图2)的可达矩阵(图3)。

算法1：初始矩阵的可达矩阵

输入:初始矩阵a

输出:可达矩阵p

1:m←(a+i)//参数对自身有影响.m为a的邻接矩阵

2:k←0

3:whilemt≠mdo

4:t←t+1

5:endwhile。

将初始dms经过可达变换，得可达矩阵p。矩阵中aij＝1表示基本参数vi存在到vj非零长度的通路，即当参数vi发生变更时候，经过一个或多个非零长度，变更会传播至参数vi。

为进一步确定影响范围，现使用算法2对初始设计结构矩阵a进行聚类，得到dsm的聚类矩阵c，如图4所示。

算法2：初始设计结构矩阵聚类

输入：可达矩阵p，邻接矩阵m

输出:聚类矩阵c

1:c←m

2:andpr≠0do//pr为可达矩阵p的列向量

3:andpsr≠0ands≠r

4:then

5:ps←ps//将s顺序存储为s

6:pr←0

7:andpsr≠0anddo

8:pt←ps//将t添加至s

9:ps←0

10:endif

11:{c1,c2...cr,cs}←{c1,c2.cr..cs..cn}//将cr,cs调整至序列尾部

12://将调整至序列尾部

13:endif

14:endwhile。

经过聚类分析我们可得知，该供应链系统dsm可分为3个子块，子块中的变量发生改变时，我们可以把变化的影响控制在这一子块范围内。同时，子块之间有重叠的部分，说明了两个子块之间存在关联关系，重叠的越多，说明相互之间的关联越强，重叠部分中任一变量发生改变会对两个子块都产生影响，所以对重叠部分中的变量的控制应更加严格，防止其产生变更而对整体产生较大影响。通过聚类的方法我们将供应链系统变更影响模型转化成对子块包含的基本变更参数间关联分析的问题。

三、变更路径分析

在实际供应链系统变更过程中，由于变更参数所处的层次不同，从而导致了截然不同的变更传播形式。为有效预测和控制传播范围，进而对变更方案可能引起的状况进行预测和评估，作出科学合理的控制。

将供应链网络中的变更参数划分为三个变更层级:吸收层，传播层和发起层。

1)发起层：该层的参数发生改变时，会使其他相关参数也变化，但其本身不会受到其他参数变更的影响。如图1中的供应商1，2，3.

2)传播层：该层参数发生变更时会使相关参数改变，自身也会受到其他参数变更的影响。如图1中制造商1，2，3，4，一般情况下，该层参数若发生变更，会使得整个供应链发生较大变化。

3)吸收层：该层参数只受相关参数变更的影响，不会发起变更。如图1中的经销商1，2，3。

参数所属的层级不同，也决定了其在变更路径中的不同位置，根据各层参数对初始变更的接收方式，将变更路径划分为3类

“i”类：初始变更被吸收层参数完全接收，如图5所示；

“ii”类：初始变更被传播层参数传播和吸收层参数联合接收，如图6所示；

“iii”类：初始变更被传播层参数拆分后被吸收层多个参数接收，如图7所示。

三、变更信息的存储

可扩展标记语言(extensiblemarkuplanguage，xml)作为一种标记性语言具有自我描述的特性，可以自主对变量进行标签定义，从而达到数据快速传输的效果。本文在获得变更路径以及其各参数包含的具体信息后，将xml作为存储介质，进行变更信息存储。为了达到快速响应和高效控制，在xml中，以dsm聚类后的子块为单位，将子块中包含的所有的变更路径分类储存，一个参数可能存在于多条路径中，所以在xml中仅存储路径节点信息和与变更参数有直接关联关系的节点。图8为路径信息的xml存储结构。

在图8中，第一层root元素为xml的根元素，其它元素均为子元素；在第二层的元素中，module元素为dsm中各子块的名称，submodule元素代表变更路径属于的子块，information元素记录下变更子块中供应链系统成员和成员中涵盖的具体信息；第三层中，path元素存储子块中可能的变更路径，membership记录的是供应链系统中成员的名称；最后一层元素，type元素表述变更参数类型，code元素代表预测变更路径的节点代号，arithmetic元素表示与变更结点相关的结点，到变更结点的预算关系，product元素指的是具体某一成员中的产品具体信息，inventory元素描述了成员中产品的库存情况，plan元素则是生产计划。通过xml对路径信息进行存储，大大提高了变更信息的获取速度。首先，参数未变更时，从聚类后的子块中，我们可得到所有的变更传播路径，结点间的关系以及各个成员的具体信息等，通过这些已知信息，对变更发生时子块中变更路径以及参数变化的大致情况进行预测，从而提出对于不同情况的应对方案，将突发情况转化在可控范围内，将变更损失控制为最小。当供应链系统中任一成员真正发生改变时，调用提前存储好的预测信息，可将传播路径与变化参数迅速的捕捉，采取合理的应对方案，将子块中具体参数进行调整，如改变生产计划、重新制定最佳库存或是对产品外观、性能等做出改变，将整个供应链系统在参数变更中所受影响得到快速有效地控制。

实施例1

在实际供应链系统中，供应链网络组成会相对复杂，现以一具有能28个参数的供应链网络为例，对本文提出的变更路径预测与存储方法的优势和可行性进行验证。

根据供应链系统中包含的发生变更的参数之间关联关系建立dsm如图9所示，图中s代表供应商，m代表制造商，s指的是经销商，用算法1和算法2对初始dsm聚类后，得到聚类后的dsm，如图10所示。

根据图10可得，经过聚类后，参数{n2,n9,n10,n11,n18,n19,n20}被划分到一个子块，其中{n2}为发起层参数，{n9,n10,n11}为传播层参数，{n18,n19,n20}为吸收层参数。根据参数不同类型可得表1中5种可能变更路径。其他子块中变更路径的分析方式与此类似，得到所有可能变更路径后，按照图8的存储结构进行存储。最后通过变更路径的预测分析，如图11所示，可以制定出突发变更应对措施，将供应链系统中变更控制在可控范围内。

本发明的优越性

a.与传统的通过建立指标评价体系的方法对供应链系统中变更进行预测，本文运用设计结构矩阵通过参数聚类，可在未知因果关系的条件下，预测变更影响范围与传播路径，该方法有可靠的数学基础，拥有明确的数学机理，得到的结果清晰直观。

b.用xml对变更路径信息进行存储，结构简洁，变更路径中参数信息可替换，添加或减少信息后供应链系统能够迅速的调整适应方案。

变更路径的预测对于提高应对供应链系统中突发情况，分析变更的可靠性具有十分重要的意义。本文是基于dsm参数聚类的方法来预测可能变更的路径，并将预测路径用xml存储结构存储，使变更发生时整个系统可以得到快速响应；与传统的供应链系统中预测参数变更路径相比有一定的优越性和可靠性；为企业实现变更控制提供支持。dsm聚类会带来的大量计算，引入部分启发式算法解决聚类问题，提高算法效率，并且实现变更的自适应模块将是后续工作的重点。

本发明未能详尽描述的设备、机构、组件和操作方法，本领域普通技术人员均可选用本领域常用的具有相同功能的设备、机构、组件和操作方法进行使用和实施。或者依据生活常识选用的相同设备、机构、组件和操作方法进行使用和实施。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在获知本发明中记载内容后，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本发明的保护范围。