基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的制造企業(yè)庫存管理研究

[摘 要] 本文結(jié)合某制造企業(yè)的庫存管理實(shí)際情況，運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的原理和方法對(duì)該企業(yè)的庫存管理問題進(jìn)行了研究，構(gòu)建了制造企業(yè)庫存管理系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，并利用VENSIM仿真軟件提供的模擬環(huán)境，對(duì)模型進(jìn)行了仿真運(yùn)行和結(jié)果分析。同時(shí)，從仿真結(jié)果中也證實(shí)了制造企業(yè)的原材料庫存可以實(shí)行零庫存管理。

[關(guān)鍵詞] 庫存管理 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 仿真

在企業(yè)采購、生產(chǎn)、銷售等環(huán)節(jié)都涉及到庫存，由于庫存費(fèi)用占企業(yè)總費(fèi)用的20%～40%，因此，庫存控制是否合理，管理是否得當(dāng)，對(duì)于降低企業(yè)成本、提高企業(yè)效益都起著很大作用。

本文利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的定性分析和定量分析相結(jié)合的原理和方法建立庫存控制系統(tǒng)的模型，利用VENSIM軟件提供的模擬環(huán)境，對(duì)模型進(jìn)行運(yùn)行仿真和結(jié)果分析，為企業(yè)正確決策提供科學(xué)的依據(jù)。

一、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模型的建立過程

1.確定系統(tǒng)目標(biāo):主要包括預(yù)測(cè)系統(tǒng)的期望狀態(tài)、觀測(cè)系統(tǒng)的特征、找出系統(tǒng)中的問題所在、描述與問題有關(guān)的系統(tǒng)狀態(tài)、劃定問題的范圍和邊界、選擇適當(dāng)?shù)淖兞康取?/p>

2.分析系統(tǒng)中的因果關(guān)系:描述問題的有關(guān)因素、解釋各因素間的內(nèi)在關(guān)系、畫出因果關(guān)系圖和分析反饋環(huán)路及它們的作用。

3.建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型:建立流圖、構(gòu)造DYANAMO語言方程式。

4.計(jì)算機(jī)模擬:將DYANAMO語言方程式和原始數(shù)據(jù)及相關(guān)數(shù)據(jù)(變量)在計(jì)算機(jī)上多方案模擬實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)果，繪制結(jié)果曲線圖，修改程序(方程式)，調(diào)整數(shù)據(jù)(變量)，進(jìn)行反復(fù)模擬實(shí)驗(yàn)。

5.分析結(jié)果:通過對(duì)結(jié)果的分析，不僅可發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的構(gòu)造錯(cuò)誤和缺陷，而且還可找出錯(cuò)誤和缺陷的原因。根據(jù)結(jié)果分析情況，確定是否對(duì)模型進(jìn)行修正，然后再做仿真實(shí)驗(yàn)，直至得到滿意的結(jié)果為止。

二、庫存管理系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的建立

1.庫存管理系統(tǒng)的因果關(guān)系圖

在企業(yè)經(jīng)營活動(dòng)中，庫存的變化可以通過多種因素重新影響本身的變化，而庫存量的變化則是這一系列反饋?zhàn)饔镁C合影響的結(jié)果。因此，通過對(duì)某制造企業(yè)實(shí)際情況的分析，建立考慮多種因素后的該企業(yè)庫存管理因果關(guān)系圖，如圖1所示。

2.庫存管理系統(tǒng)VENSIM仿真模型的建立

因果關(guān)系圖只能描述反饋結(jié)構(gòu)的基本方面，不能表示不同性質(zhì)的變量的區(qū)別，這是它的根本弱點(diǎn)。為了克服這個(gè)弱點(diǎn)，本文進(jìn)一步構(gòu)造出流圖模型，以便更確切地描述出反饋系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。在構(gòu)造模型時(shí)，考慮到模型系統(tǒng)是非線性的、動(dòng)態(tài)反饋的，以這些特征進(jìn)行模擬在市場(chǎng)需求變動(dòng)情況下原材料庫存量與產(chǎn)成品庫存量的變動(dòng)情況，尋求系統(tǒng)的較優(yōu)結(jié)構(gòu)與合理化的參數(shù)，以得出較好的政策建議。

為此，本文首先從最基本的平衡庫存系統(tǒng)開始，如圖2所示。

上述的庫存管理模型是一個(gè)理想的模型，它包含著這樣的假定:（1）在生產(chǎn)決策與獲得最終產(chǎn)品之間不存在時(shí)間上的延遲，一經(jīng)決策，產(chǎn)品就送來入庫。（2）沒有考慮企業(yè)生產(chǎn)能力和對(duì)市場(chǎng)需求變動(dòng)的反應(yīng)時(shí)間。在上述模型中，只要市場(chǎng)需求增加，馬上就能增加生產(chǎn)，重新與銷售保持平衡。很顯然，如此假定是不現(xiàn)實(shí)的，因此，結(jié)合企業(yè)的實(shí)際情況，將人員、原材料的供應(yīng)、生產(chǎn)延遲等各種影響因素考慮進(jìn)去以后得到的某制造型企業(yè)的庫存管理系統(tǒng)VENSIM仿真模型如圖3所示。

三、模型的仿真結(jié)果與分析

從前面的因果關(guān)系圖及流圖可以知道，影響該企業(yè)庫存管理系統(tǒng)的因素很多，它們之間的關(guān)系也很復(fù)雜，它們當(dāng)中有些參數(shù)的改變對(duì)庫存控制的影響很大，主要是由于它們之間的關(guān)系是相關(guān)的，因此，一個(gè)參數(shù)的改變，勢(shì)必影響另一個(gè)或多個(gè)變量的值。例如，當(dāng)勞動(dòng)力調(diào)整時(shí)間發(fā)生變化時(shí)，無論是產(chǎn)成品庫存還是原材料庫存都發(fā)生變化。因此，企業(yè)在經(jīng)營過程中，必須根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。

1.不考慮延遲、訂貨速率保持穩(wěn)定時(shí)的仿真結(jié)果分析

我們先從最理想化的情況下來分析系統(tǒng)仿真結(jié)果，即沒有原材料采購延遲和生產(chǎn)延遲、訂貨速率保持在15000臺(tái)/月，仿真結(jié)果如圖4所示。

從圖4可以清楚看出，在一定的勞動(dòng)生產(chǎn)率下，由于生產(chǎn)產(chǎn)成品的數(shù)量（16000臺(tái)/月）大于訂貨速率（15000臺(tái)/月），從而導(dǎo)致產(chǎn)成品庫存量逐漸增加，在2.5月左右達(dá)到最高峰，使得當(dāng)前庫存與產(chǎn)成品期望庫存之間產(chǎn)生了一個(gè)差值，進(jìn)而要求調(diào)整勞動(dòng)力，從理論上講企業(yè)可以通過減少員工數(shù)量來減少產(chǎn)成品的產(chǎn)量（但由于市場(chǎng)需求的不確定性，企業(yè)為了保證其服務(wù)水平，在實(shí)際經(jīng)營過程中還是按照原先的生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行生產(chǎn)，保持一定的過剩量，而人員的調(diào)整逐步進(jìn)行的），以減少當(dāng)前庫存，使其達(dá)到期望產(chǎn)成品庫存，到第13個(gè)月以后就基本趨于平衡。

2.勞動(dòng)力調(diào)整時(shí)間發(fā)生變化時(shí)的仿真結(jié)果分析

由于企業(yè)招聘來的勞動(dòng)力并不能立即就能勝任工作，必須進(jìn)行一段時(shí)間的培訓(xùn)才能上崗，為此，在其他條件不變的情況下勞動(dòng)力調(diào)整時(shí)間為0.5月、1月、2月時(shí)產(chǎn)成品庫存、原材料庫存變化情況如圖5所示。

圖5 勞動(dòng)力調(diào)整時(shí)間變化時(shí)產(chǎn)成品庫存、原材料庫存的變化圖

從圖5我們可以看到，勞動(dòng)力調(diào)整時(shí)間短，產(chǎn)成品庫存就能很快達(dá)到平衡，而且振動(dòng)的幅度也小，波動(dòng)的范圍也不大，在第8月基本平衡了，勞動(dòng)力調(diào)整時(shí)間為2個(gè)月時(shí)，產(chǎn)成品庫存振幅、波動(dòng)范圍都大；對(duì)于原材料庫存而言，也有類似的情況發(fā)生。因此，企業(yè)在招聘勞動(dòng)力時(shí)應(yīng)盡量選擇熟練工人，以縮短勞動(dòng)力的培訓(xùn)時(shí)間。

3.原材料采購延遲時(shí)的仿真結(jié)果分析

在企業(yè)的實(shí)際經(jīng)營過程中，由于種種原因也會(huì)出現(xiàn)原材料供應(yīng)不及時(shí)的情況，從而影響企業(yè)的正常生產(chǎn)，因此，有必要對(duì)這種情況進(jìn)行分析，以幫助企業(yè)作出正確的庫存決策。在其它條件不變的情況下來比較原材料采購延遲時(shí)間為0月、0.5月、1月時(shí)產(chǎn)成品庫存、原材料庫存的變化情況。

圖6 原材料采購無延遲時(shí)產(chǎn)成品庫存、原材料庫存的變化圖

圖7 原材料采購延遲時(shí)產(chǎn)成品庫存、原材料庫存的變化圖

從上述圖6、圖7中可以看出，原材料采購延遲對(duì)產(chǎn)成品庫存影響不大，但對(duì)于原材料庫存的影響則較大，延遲時(shí)間越長(zhǎng)，原材料庫存波動(dòng)的范圍越大，因此，要縮短原材料的采購延遲時(shí)間。從圖6我們也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)原材料的采購延遲時(shí)間為零時(shí)，原材料庫存不發(fā)生變化，由此可見，制造企業(yè)在理論上完全可以對(duì)原材料庫存實(shí)行零庫存管理。

4.當(dāng)銷售量發(fā)生波動(dòng)時(shí)的仿真結(jié)果分析

由于市場(chǎng)需求的不確定，在企業(yè)經(jīng)營過程中經(jīng)常會(huì)在某一個(gè)時(shí)間客戶需求突然增加的情況，對(duì)此，我們對(duì)系統(tǒng)模型中進(jìn)行階躍測(cè)試，分析此時(shí)產(chǎn)成品庫存和原材料庫存的變化情況。取訂貨速率=15000+STEP（500，5），其它條件為：生產(chǎn)延遲時(shí)間、原材料采購延遲時(shí)間、勞動(dòng)力調(diào)整時(shí)間均為0.5月，仿真結(jié)果如圖8所示。

圖8 訂貨量階躍時(shí)產(chǎn)成品庫存、原材料庫存、勞動(dòng)力、雇用率的變化圖

從圖8可見，由于在第5月訂貨速率增加了500臺(tái)/月，此時(shí)成品庫存、原材料庫開始下降，最低點(diǎn)在第6個(gè)月，然后上升，原材料庫存到第10.5個(gè)月、產(chǎn)成品庫存到第12個(gè)月就基本平穩(wěn)，從圖中我們還可以發(fā)現(xiàn)，本模型中測(cè)試過程中波動(dòng)還是比較平穩(wěn)，能夠滿足生產(chǎn)實(shí)際需要。

四、結(jié)論

庫存管理系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型為我們提供了一種新的物流庫存管理的方法，充分發(fā)揮了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)容易結(jié)合領(lǐng)導(dǎo)決策者和實(shí)際工作者的經(jīng)驗(yàn)及加深對(duì)系統(tǒng)機(jī)制理解的優(yōu)點(diǎn)。采用這種方法更加直觀，易于理解。通過對(duì)某制造企業(yè)庫存管理系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的仿真，給出了改變?nèi)舾捎绊懸蛩貤l件下制造企業(yè)庫存的運(yùn)行規(guī)律，表明模型具有較好的決策能力，能較好的反映實(shí)際系統(tǒng)。同時(shí)，仿真結(jié)果也證實(shí)了制造型企業(yè)的原材料庫存完全可以實(shí)行零庫存管理。

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注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。