《COMPUTERS IN INDUSTRY》：A hybrid multi-agent and system dynamics approach for risk-informed selection of third-party logistics providers in supply chains
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本研究整合Agent-Based Modelling、System Dynamics与多准则决策方法，构建动态供应链下第三方物流供应商选择的混合模型。通过陶瓷行业案例验证，该模型有效降低32%运输成本，缩短交货延迟至2天，为风险管理提供新工具。
Mahmood Abdulsattar Ahmad | Ammar Al-Bazi | Ben Clegg
迪拜商学院，迪拜大学，阿拉伯联合酋长国迪拜
摘要
近年来，全球供应链面临诸多不确定性和中断带来的严峻挑战，这凸显出亟需建立具有韧性和灵活性的决策机制。为应对这些挑战，本研究将基于代理的建模（ABM）和系统动力学（SD）与多标准决策（MCDM）方法相结合，提出了一种新的混合方法，用于在多种风险因素下选择第三方物流（3PL）服务提供商。该模型能够捕捉风险对加权标准及决策行为的影响，适用于动态的多代理环境。陶瓷行业的案例研究验证了该模型的有效性，识别出影响供应链决策的关键风险因素，并为利益相关者提供了最佳策略。主要贡献包括：一种全面的风险导向决策方法、经过验证的混合模型架构，以及关于增强供应链韧性的实用建议。尽管存在一些局限性，但研究结果表明该模型在不确定环境中有潜力提升决策质量，为实践者提供了宝贵的工具。
引言
供应链在当代社会中发挥着关键作用，通过实现商品从生产者到消费者的无缝流动，促进了全球贸易。其广泛的网络确保了产品供应并满足了市场竞争中的市场需求（Avelar-Sosa等人，2019年）。然而，包括COVID-19大流行、贸易限制和地缘政治紧张局势在内的近期全球事件暴露了传统供应链配置中的脆弱性。这些中断凸显了需要强大、灵活且以技术驱动的决策流程，以有效应对复杂风险（Buckley，2021年）。
作为回应，许多组织越来越依赖第三方物流（3PL）服务提供商来增强韧性、运营效率和成本效益。因此，选择3PL提供商直接关系到供应链的韧性、风险管理及长期绩效（Khan等人，2022年；Govindan等人，2016年）。
传统上，3PL的选择主要基于成本、质量和交付性能指标，而对中断的韧性考虑较少（Liu和Lee，2018年）。然而，在当前不确定的环境中，将韧性和风险缓解因素纳入3PL评估标准变得至关重要，以确保运营连续性。这引入了新的复杂性，需要加权决策来考虑诸如供应延迟、需求波动和连锁运营中断等风险因素（Sinani等人，2020年；Ecer，2018年）。尽管对这些因素的认识日益增强，但许多行业仍缺乏平衡成本效率与韧性的标准化和动态框架（Gkanatsas和Krikke，2020年）。最近的框架（如Dang等人，2025年）提出了包含环境、社会和治理（ESG）标准的3PL选择方法，体现了向全面评估的转变。现有解决方案往往在整合实时风险评估和技术适应性方面存在不足，限制了其在快速变化的全球环境中的适用性（DiMase等人，2016年）。因此，目前尚无共识来定量评估和比较3PL提供商，导致不同行业间的决策实践不一致。解决这些差距需要采用多维度方法，结合先进分析、人工智能（AI）和基于情景的决策来增强供应链的韧性。
这些局限性激发了人们对使用动态建模和多标准决策（MCDM）方法来更好地考虑3PL选择中风险影响的兴趣。基于模拟的方法（如基于代理的建模（ABM）和系统动力学（SD）显示出潜力，但在解决3PL选择问题方面仍存在显著不足。许多研究者使用这些方法研究了供应链问题，展示了有效的决策过程，捕捉了更多关于利益相关者的信息，并研究了他们在不同环境下的行为（Piao等人，2023年；Liu等人，2022年；Pourghahreman和Qhatari，2015年）。然而，这些方法在3PL选择中的应用仍然有限，通常受限于参数定义狭窄的静态模型。此外，这些模型常常忽视了中断的演变性质及其在整个供应链中的连锁效应，尤其是在制造业和全球物流等高风险行业中（Ghorbani和Ramezanian，2020年；Akbari，2018年）。ABM适用于建模分散决策和适应性行为，而SD则提供了更广泛的系统级视角，以捕捉长期和系统性的风险动态（Lam，2019年；Xue等人，2020年）。这两种建模范式共同为解决实际3PL选择的复杂性提供了互补视角。
本研究提出了一种结合ABM和SD的混合框架，以克服现有静态模型的局限性，从而实现对风险敏感和适应性强的3PL选择策略。混合建模的最新进展为弥合这一方法论差距带来了新的机会。通过结合ABM的代理级交互优势和SD的宏观级分析能力，可以开发出更全面、可扩展的决策支持工具，用于在不确定性环境下评估3PL。
本研究解决的核心挑战包括：（1）建模风险对3PL选择标准的动态和相互依赖影响；（2）将不同利益相关者的观点整合到一个统一的决策框架中；（3）在实际、特定行业的背景下验证模型。应对这些挑战需要开发创新方法，将理论严谨性与实际应用相结合。
因此，本研究引入了一种结合ABM和SD的混合模拟模型，并通过MCDM方法指导在动态和风险密集型环境中的3PL选择。该模型评估了风险因素与3PL评估标准之间的动态互动，为供应链决策者提供了可操作的见解。陶瓷行业的案例研究验证了该模型在高风险运营环境中的实际相关性和有效性。
本文的主要贡献如下：
•我们研究了在动态供应链环境中使用混合模拟建模来支持3PL选择的方法。
•我们提出了一种在风险因素交互作用下进行3PL选择的结构性方法。
我们通过陶瓷行业的实际案例研究验证了我们的方法。我们提供了基于情景的见解，以帮助决策者降低供应链风险并改进3PL的战略选择。本文的其余部分结构如下：第2节回顾了3PL选择中的风险相关文献和现有方法；第3节详细介绍了混合模拟模型的开发过程；第4节介绍了案例研究的实施情况；第5节报告了结果并分析了基线和风险情景；第6节讨论了局限性并提出了未来方向；第7节总结了研究。
相关研究
相关工作
本文献综述部分探讨了供应链网络中3PL选择问题中风险的考虑方式。我们识别了风险类型、它们的影响以及这些风险事件期间的决策性质。然后，我们回顾并讨论了这些研究采用的方法，以识别当前方法中的不足。
混合模拟模型
供应链中3PL的选择涉及风险因素和利益相关者沟通动态的复杂互动。风险因素会产生不断变化的影响，从而改变供应链决策，而沟通渠道则有助于优化选择。为了解决这两个维度，结合SD和ABM以及MCDM方法的混合模拟模型提供了一个强大的框架。这一MCDM组件被嵌入到ABM中，以帮助做出最佳选择决策。
陶瓷供应链案例研究
前一节描述了设计混合模拟模型的方法。本节详细介绍了在一个基于阿拉伯联合酋长国的陶瓷供应链（ANG供应链）中实施该方法的情况。出于保密考虑，该供应链将被称为“ANG”供应链。陶瓷产品种类繁多，需要谨慎运输
基线情景结果
我们分析了2022-2023年的ANG案例研究数据。基线情景结果显示，3PL 5因其在成本和交付效率之间的平衡而最常被制造商和最终客户选择。附录1中的表3详细列出了3PL选择指标的样本，突出了预定交付日期与实际交付日期之间的差异作为关键绩效指标。分析表明，风险的变化会导致3PL选择的变化
实际意义、局限性和未来工作
本研究的实际意义在于展示了混合模拟模型在不确定性下优化3PL选择的有效性。研究结果表明，应用风险缓解策略后，运输成本降低了32％，提高了供应链利益相关者的成本效率。此外，模型将平均交付延迟从五天缩短至两天，提升了服务可靠性。案例分析显示，最常被选择的3PL提供商
结论
本文重点研究了在不确定时期应用混合模拟建模来解决3PL选择问题。它介绍了结合ABM、SD和MCDM方法来模拟供应链利益相关者和多种风险因素的方法。我们提出了一种在选择决策问题背景下设计混合模型的方法。该方法包括构建一个包含供应链代理、子代理和3PL代理的多智能体系统（MAS），并定义了适当的协调机制
CRediT作者贡献声明
Ben Clegg：撰写 – 审稿与编辑、可视化、验证、监督、软件、项目管理、方法论。
Ammar Al-Bazi：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、监督、项目管理、方法论、调查、形式分析、概念化。
Mahmood Abdulsattar Ahmad：初稿撰写、软件开发、资源管理、方法论、调查、形式分析、概念化。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。
