基于系统动力学的供应链库存控制系统

刘亚男+王延平

摘要：随着科学技术的飞速发展，各企业之间的竞争不仅仅是所生产的产品质量、成本、外观，而是转化为供应链之间的竞争。本文旨在对供应链库存系统进行研究，运用系统动力学仿真方法，基于Anylogic仿真软件，研究供应链分销网络中的库存控制问题。并对库存控制问题进行建模。

关键词：仿真技术；库存控制；系统动力学

一、引言

随着市场经济的全球化，无论是传统行业还是新兴行业，之间的竞争都越来越大，大家关注的重点对象转移到了供应链的管理上。为了应对企业生产过程中的不确定性以及顾客需求的多样性、不确定性，供应链的各节点都必须要有一定的库存，这些库存不仅占用了很大的资金量，使企业的生产和经营成本增加，而且也供应链整体性能和综合成本受到制约。

在供应链系统中，每个节点企业具有一定库存，它们共同形成了一个多级库存系统。在传统的库存控制系统中，大多是仅仅考虑单个企业的库存，并没有综合研究。但是，随着企业内、外潜在的不确定性越来越多，对企业的影响也就越来越大。位于供应链上每个节点企业，为了能够更有效地管理和控制企业的运营，都在寻找库存成本与收益综合最大利润点，如何得到较高的顾客满意度和更低的库存成本，成为了企业家们更加关注的话题。因此需要从一个更广泛的角度来考虑和研究供应链环境下的库存控制问题。

有关供应链管理的研究逐渐成为热点，如Thomas等提出了协调的供应链管理结构，Bhatnagar等建立了多工厂协作模型。但大多数研究都是从管理运筹学的角度，运用线性规划、最优化理论等数学方法对库存控制系统进行分析。然而，供应链管理过程中也存在着许多复杂的制约因素。所以用系统的方法来解决供应链问题，能更好地展现与协调各节点之间的关系。

二、系统动力学方法

系统动力学是以系统反馈控制理论为基础的，定量与定性相结合，研究系统发展变化的动态行为的仿真方法。其主要的理论基础有：决策过程、反馈控制理论、系统分析的试验方法、计算机仿真技术等。它把系统方法作为基本的思考方法，为解决和分析复杂的动态性问题提供了独到而鲜明新思路。

系统的思考为系统动力学方法的理论基础，该方法能够把现实世界中系统的结构与决策，转换成动态的模型来表示，可进行试验，并对该模型进行仿真运行，把得到仿真结果作为反馈信息，用来参考并指导修正所构建模型，之后改进模型或重新制订策略。然后将新的策略加入之前得系统模型中，继续仿真运行，分析并比较结果，以到达进一步改进模型和策略。这些程序也许会不断地往复进行，直到我们建立的最终模型更加接近现实情况。

三、库存控制的系统动力学模型

（一）库存控制模式流程

在以往的库存控制模式下，每个节点处企业自己管理控制库存，物流链中的每一个节点都具备自有库存。每个企业都要对自己的库存控制和生产、分销或订货行为负责。在供应链中的每一个级别都有自己的库存，但这种模式使每个库存控制策略相互封闭，信息流与物流都是单向传递，它们之间不通信息，只有零售商真实的掌握客户需求。

（二）定量库存控制模型

当库存水平到达订货点（根据公司需要预先设定的库存水平）时，就发出订单，进行补货，这种模式就是定量库存控制。为了能够准确提供信息，必须经常检查物料的库存水平。订货点和订货批量是定量库存控制的两个重要参数。其中订货点的计算公式为：

订货点=平均需求率×采购提前期+安全库存

而订多少货则要根据经济订货批量法则来计算。该法则要求采购费用与库存费用（即总费用）最小。通常，库存费用与库存量是正相关的，而采购费用一般会随着采购批量的增加而相对减少，但是采购批量如果增加也会使库存费用增加。所以要找到一个最优的订货批量，来解决总成本与库存水平的矛盾，使得总费用最小。这时系统动力学方法就比传统的数学方法具有明显的优势。

假设订货批量每次都是一定的，采购提前期固定，平均物料消耗水平稳定，那么该条件下的定量库存控制模型如图1所示。（用Anylogic软件）

（三）定期库存控制模型

定期库存控制模式是按照设定的周期（T）来检查库存，当发现某个物资的当前库存（I）低于之前设定的库存水平（S）时，就开始补货。订货量计算方式为：Q=S-I+M（M为订货提前期期间消耗的库存量）。相比于定量库存控制方式，在定期库存控制模式没有固定的订货点，也不具有一定的订货批量，但需要设立安全库存。由此看来，确定订货周期和库存补充量是定期库存控制的核心问题。

订货数量要根据当前库存、最大库存和采购提前期三个指标来确定：

订货量=最大库存-当前库存+（采购提前期×物料的月或年需求/月或年）

那么，用Anylogic建立定期库存控制的系统动力学流程图如图2所示：

四、结论

库存的管理和控制是供应链管理中的重要组成部分。库存控制的目的就是要在保持较高的客户服务的前提下，控制并优化企业库存水平，尽可能地降低库存费用，减少企业的生产成本，使企业的市场竞争力争强，最终提高供应链管理的质量。本文采用系统动力学的方法，使用Anylogic软件，对定量与定期两种库存控制模式进行建模，能够较好的解决库存控制问题。由于篇幅限制，并没有对复杂的库存控制问题建模，可以根据实际问题在本文模型的基础上限制条件。（作者单位：首都经济贸易大学）

参考文献：

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