基于Vensim的存貨控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬

王洪海 吳子肖

[摘 要] 本文針對存貨控制管理中存在的問題，引入系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模型進(jìn)行研究，并以一個(gè)簡單的存貨控制案例，首先采用Excel進(jìn)行分析，進(jìn)而應(yīng)用SD專業(yè)軟件Vensim進(jìn)行仿真，最后對Excel與Vensim進(jìn)行比較，為財(cái)務(wù)人員研究存貨控制提供了一個(gè)新的路徑。

[關(guān)鍵詞] 存貨控制；系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)；Vensim

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 06. 027

[中圖分類號] F272.7 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）06- 0044- 03

0 前 言

存貨控制是現(xiàn)代財(cái)務(wù)管理日常工作的重要環(huán)節(jié)，在經(jīng)典的存貨優(yōu)化控制模型中，通常對企業(yè)的內(nèi)部管理與外部環(huán)境作了非常理想化的界定，例如產(chǎn)供銷各個(gè)環(huán)節(jié)上的無縫對接，推導(dǎo)出精致的最佳經(jīng)濟(jì)采購量公式，然而現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)千頭萬緒，很難符合純數(shù)學(xué)意義的運(yùn)籌學(xué)庫存模型假設(shè)前提，一種以數(shù)值仿真技術(shù)為標(biāo)志的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)為解決這類復(fù)雜問題提供了強(qiáng)有力的工具。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)不同于運(yùn)籌學(xué)，它不是依據(jù)抽象的各類假設(shè)去尋求所謂的“最優(yōu)解”，而是以現(xiàn)實(shí)的客觀存在為對象，根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際信息構(gòu)建動(dòng)態(tài)的仿真模型，并通過計(jì)算機(jī)反復(fù)模擬對系統(tǒng)未來趨勢進(jìn)行分析與研究。

1 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本知識

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（System Dynamics，英文簡稱SD）是由美國學(xué)者Forrester教授在1956年提出的，其最初的目標(biāo)是為了解決企業(yè)生產(chǎn)與庫存方面的問題?，F(xiàn)在系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于項(xiàng)目管理、供應(yīng)鏈管理、學(xué)習(xí)型組織以及公司戰(zhàn)略等。

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的思想來源于流體力學(xué)，采取生動(dòng)直觀的方式對組織運(yùn)作進(jìn)行描述，即用SD專業(yè)語言刻畫企業(yè)各類資源在時(shí)空中的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，包括訂單流（order）、人員流（people）、資金流（money）、設(shè)備流（equipment）、物料流（material）以及信息流（information）。

構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型通常包含如下步驟：①明確建模系統(tǒng)的目標(biāo)；②界定系統(tǒng)研究邊界；③確定因果作用相互關(guān)系；④運(yùn)用SD專業(yè)方法建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型；⑤計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)；⑥對仿真結(jié)果分析；⑦對模型進(jìn)一步修正。其中第③、④步驟是解決問題的重要環(huán)節(jié)，要求對研究問題有深入研究，同時(shí)要具備系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)知識，包括繪制因果關(guān)系圖、流程控制圖以及建立結(jié)構(gòu)方程式等。

2 存貨控制的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)案例——以Excel為工具

對于財(cái)務(wù)工作者來說，通常對Excel軟件比較熟悉，但是該軟件進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真方面的研究較少。一般來說系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是用一組微分方程來反映系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的，通常需要采用相關(guān)專業(yè)軟件處理。對于具備系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的Excel高手，也可以將Excel與VBA工具相結(jié)合來開發(fā)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模型，這對于普通財(cái)務(wù)工作者是很難做到的。但是對于有些簡單問題可以運(yùn)用Excel來構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本框架，其目的主要是掌握系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的基本原理，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)奠定良好基礎(chǔ)。

下面根據(jù)溫素彬博士Excel系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方面的論文進(jìn)行修改得到如下存貨控制案例：假設(shè)某存貨系統(tǒng)初始庫存量為2 000千克，初始在途訂貨量為6 800千克，期望庫存量為7 500千克，庫存調(diào)節(jié)時(shí)間為2周，訂貨延遲時(shí)間為4周，模擬時(shí)間間隔為1周，試采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法探討庫存系統(tǒng)變化情況。

在分析存貨系統(tǒng)前作如下基本假設(shè)：①訂貨速率R1與期望庫存量EQ與實(shí)際庫存量Qt之差成正比，與庫存調(diào)節(jié)時(shí)間T1成反比；②實(shí)際庫存量變化率ΔQ等于收貨速率R2；③收貨速率R2與在途訂貨量ZQ成正比，與訂貨延遲時(shí)間T2成反比；④在途訂貨量變化ΔZQ率等于訂貨速率R1與收貨速率R2之差。

在Excel表格中建立各參數(shù)之間的數(shù)量勾稽關(guān)系，用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)專業(yè)術(shù)語表示為狀態(tài)變量（level variable）方程與速率變量（rate variable）方程，具體方程式見表1。

為了動(dòng)態(tài)反映存貨系統(tǒng)的變化情況，利用Excel中的控件工具調(diào)整時(shí)間，得到庫存量與在途訂貨量之間的動(dòng)態(tài)變化（圖1）。

從圖1可知，存貨量與在途訂貨量在最初的前31周波動(dòng)較大，31周以后將趨于平穩(wěn)。

在存貨控制中要注意防止劇烈振蕩或者出現(xiàn)類似混沌現(xiàn)象，例如在其他條件不變的情況下，將庫存調(diào)節(jié)時(shí)間為1周，訂貨延遲時(shí)間為1周，則會出現(xiàn)圖2中的不利情況。

3 存貨控制的Vensim系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬

對于簡單存貨問題可以采用Excel來模擬，但是如果系統(tǒng)比較復(fù)雜這時(shí)就要采用專業(yè)軟件Vensim，該軟件是由美國Ventana公司設(shè)計(jì)開發(fā)，是一個(gè)可視化的模擬、優(yōu)化軟件，為了清晰反映存貨系統(tǒng)，仍以上述存貨系統(tǒng)為例，運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)專業(yè)軟件Vensim繪制存貨控制流程圖（該圖很難用Excel繪制）如圖3。

繪制控制流程圖僅僅從定性上反映各變量之間的因果作用關(guān)系，要對上述存貨系統(tǒng)進(jìn)行模擬，就需要對上述參數(shù)定量化，其參數(shù)定義公式見表1，Vensim建立各參數(shù)之間關(guān)系操作界面如圖4、圖5。

從圖6、圖7可知，存貨量與在途訂貨量在最初的前31周波動(dòng)較大，31周以后將趨于平穩(wěn)。

4 結(jié) 論

（1）Excel進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真僅僅適應(yīng)于簡單問題，如果對于復(fù)雜系統(tǒng)，這時(shí)就需要與VBA相結(jié)合，因而對計(jì)算機(jī)編程水平要求很高。

（2）Vensim是專業(yè)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)軟件，可以繪制生動(dòng)形象的流程控制圖，而Excel軟件很難實(shí)現(xiàn)，同時(shí)Vensim在定義各類系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程時(shí)，采取圖形界面引導(dǎo)，因此學(xué)習(xí)方便、操作簡單，對于本文中的存貨控制案例，兩種軟件仿真結(jié)果完全相同。

（3）Vensim系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)軟件，可以將Excel軟件中的函數(shù)、控件、模擬運(yùn)算表以及方案管理器等方面的功能有機(jī)集成與融合在一起，為解決財(cái)務(wù)管理各種復(fù)雜問題提供了強(qiáng)有力工具。

主要參考文獻(xiàn)

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