服裝供應(yīng)鏈系統(tǒng)動力學仿真

徐 念，張 彤，王 淵，郝向舉

(西安工程大學管理學院，陜西西安 710048)

服裝市場競爭激烈，時尚性強，并日益表現(xiàn)出個性化、小批量、多品種的特點［1］。由于服裝產(chǎn)品的需求不確定和存在銷售周期，如何準確合理的訂貨是供應(yīng)商和零售商常面臨的問題［2］。供應(yīng)鏈能夠快速響應(yīng)全球化競爭環(huán)境，并提供良好的產(chǎn)品和服務(wù)，其敏捷性由產(chǎn)品開發(fā)柔性、采購柔性、制造柔性和后勤柔性4個因素決定［3］。服裝企業(yè)快速反應(yīng)的目標是使需求變化處于可控范圍內(nèi)并快速響應(yīng)客戶需求。通過提高供應(yīng)鏈上下游合作企業(yè)對市場信息和需求的敏感性，加強信息傳遞能力和信息共享能力，提高顧客需求柔性［4］。

相關(guān)服裝供應(yīng)鏈的研究主要集中在服裝風險機制、快速反應(yīng)、庫存優(yōu)化、信息共享等方面。針對傳統(tǒng)服裝供應(yīng)鏈訂貨周期問題，Sen［5］在分析美國過去20年服裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)上，對不同銷售時期服裝定價策略以及零售商和供應(yīng)商之間信息共享機制進行了研究，建立了服裝市場需求預測模型，并實證研究模型與市場實際需求間的偏差，提出設(shè)置回購策略鼓勵零售商進行訂貨，以提高供應(yīng)鏈收益。針對服裝供應(yīng)鏈快速響應(yīng)問題，徐琪等［6］構(gòu)建了基于XML數(shù)據(jù)共享的紡織服裝供應(yīng)鏈快速響應(yīng)系統(tǒng);Bruce等［7］探討了紡織服裝供應(yīng)鏈敏捷運作解決方案;周建亨等［8］構(gòu)建了服裝業(yè)供應(yīng)鏈的系統(tǒng)動力學模型，認為供應(yīng)商管理庫存(VMI，vendor managed inventory)可減少長鞭效應(yīng)，提高供應(yīng)鏈各節(jié)點對風險的抵抗能力。

在服裝供應(yīng)鏈管理的相關(guān)研究中，傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈管理問題和VMI形式下的決策問題是研究的熱點問題之一。但就目前的研究來看，對訂貨提前期引起的風險研究較少，本文綜合比較二級傳統(tǒng)服裝供應(yīng)鏈模型和供應(yīng)商管理庫存模型。運用系統(tǒng)動力學理論與計算機仿真方法模擬VMI行為模式，研究服裝供應(yīng)鏈系統(tǒng)信息波動不確定性。對各級成員訂單的變化仿真比較、訂貨時間變化引起的庫存變化仿真，獲得與理論一致的仿真結(jié)果。

1 理論模型

1.1 信息不完全共享

服裝供應(yīng)鏈中，信息不共享，只有零售商直接掌握終端客戶需求信息，其余各級供應(yīng)鏈根據(jù)下一級提供的訂貨信息進行訂貨。依據(jù)訂貨點法，隨著服裝銷售，庫存逐漸減少，當庫存量降低到某一預先設(shè)定點時，即開始發(fā)出訂貨單補充庫存，則供應(yīng)鏈上第k級企業(yè)的訂貨點為其中:為需求期望估計值;Lk－1為第 k 級節(jié)點企業(yè)與第k－1級節(jié)點企業(yè)的交貨周期。為反映分銷商預測方差與客戶需求預測方差波動的相對差異，利用方差比進行描述。可導出第k級分銷商的預測方差與客戶需求的預測方差之比為

1.2 信息完全共享

當服裝供應(yīng)鏈由多級零售商、分銷商、制造商及供應(yīng)商等單元組成，客戶信息完全共享的情況下，即供應(yīng)鏈的每一級都掌握終端客戶的需求信息。每一級企業(yè)均采用相同需求信息進行預測，需求期望估計值是相同的，即則第 k 級企業(yè)的訂貨點為導出第k級分銷商的預測方差與客戶需求預測方差之比為

長鞭效應(yīng)是隨著供應(yīng)鏈企業(yè)向上游延伸，產(chǎn)品需求的波動幅度也隨之不斷增大的現(xiàn)象。服裝供應(yīng)鏈終端需求信息是否完全共享，長鞭效應(yīng)的變化程度不同。從式(1)、(2)可看出，隨著供應(yīng)鏈級數(shù)的增加，式(1)以積的形式增加，式(2)以和的形式增加。即信息完全共享的情況，長鞭效應(yīng)的增加較慢。隨著節(jié)點級數(shù)k(k≥2)的增加，式(2)無法取得等號條件，即在信息完全共享的情況下，長鞭效應(yīng)也不能消除。

2 仿真模型

2.1 二級信息非共享模型

Disney建立了庫存和在途庫存的供應(yīng)鏈動力學模型參數(shù)［9］，借鑒此模型構(gòu)建傳統(tǒng)服裝供應(yīng)鏈模型和VMI模型。研究對象選取北京某服裝公司。該公司負責設(shè)計研發(fā)、銷售、品牌運營，加工制造由專門制造商負責，其供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)運作模式如圖1所示。

圖1 某服裝公司現(xiàn)有供應(yīng)鏈運作模式Fig.1 Supply chain operation mode

以該服裝公司、專賣店到終端顧客二級供應(yīng)鏈為研究對象，二級供應(yīng)鏈有公司庫存、專賣店庫存2個水準變量，公司庫存由公司到貨率和出貨率2個速率變量控制，供應(yīng)商的發(fā)貨率影響到銷售預測，銷售預測對供應(yīng)商的期望庫存產(chǎn)生影響，期望庫存又影響供應(yīng)商的生產(chǎn)需求，進而影響供應(yīng)商的生產(chǎn)率，這就構(gòu)成了供應(yīng)鏈上游的因果反饋回路。同理，下游專賣店的庫存由相應(yīng)的速率變量構(gòu)成因果反饋回路。輔助變量有期望庫存、庫存調(diào)整時間、庫存覆蓋周期、需求平滑時間。同時引入訂貨提前期變量，對模型進行有效模擬。采用Vensim PLE仿真軟件仿真供應(yīng)鏈的各個環(huán)節(jié)相互獨立，上游根據(jù)下游的訂單進行預測，沒有信息共享的供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)模型如圖2所示。

圖2 無信息共享的二級服裝供應(yīng)鏈模型Fig.2 Two layer model without information sharing

2.2 VMI信息共享模型

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，為滿足顧客個性化、多樣性的需求，第三方信息共享是服裝供應(yīng)鏈的發(fā)展趨勢。在該服裝公司現(xiàn)有的供應(yīng)鏈運作模式基礎(chǔ)上，引入第三方信息共享系統(tǒng)，實行VMI模式。如圖3所示。

圖3 VMI運作模式系統(tǒng)架構(gòu)Fig.3 VMI operation mode system architecture

VMI服裝供應(yīng)鏈主要是對服裝庫存信息的共享，與傳統(tǒng)供應(yīng)鏈不同的是，上游供應(yīng)鏈直接掌握零售商的庫存信息，然后對生產(chǎn)量進行預測，減少中間的批發(fā)商銷售預測環(huán)節(jié)。具有信息共享能力的VMI服裝供應(yīng)鏈動力學模型如圖4所示。

3 結(jié)果與討論

采用Vensim PLE進行系統(tǒng)動力學仿真實驗。模型根據(jù)所調(diào)研公司冬裝服飾專賣店的實際經(jīng)營數(shù)據(jù)，引入相關(guān)參數(shù)進行模擬分析。

假設(shè)仿真初值如下:1)冬裝是成熟期產(chǎn)品，均為合格品，在發(fā)貨過程中，不考慮退貨問題。并且生產(chǎn)商的生產(chǎn)能力是無限的，不考慮缺貨問題。2)所有服裝不分批次，統(tǒng)一配送。3)服裝需求率為10件/天。為便于比較不同管理方式對長鞭效應(yīng)造成的影響，各節(jié)點初始庫存和期望庫存均為200件。4)期望庫存持續(xù)時間為3天，庫存調(diào)整時間為4周，需求平滑周期為2周，運輸延遲時間2周，不存在訂單延遲。5)仿真時間為0～100周，仿真步長為1周。期望庫存等于期望庫存持續(xù)時間和各節(jié)點的銷售預測之積。

圖4 信息共享的VMI服裝供應(yīng)鏈模型Fig.4 VMI model with information sharing

3.1 各成員訂單和需求比較

圖5示出二級非信息共享供應(yīng)鏈管理模式下，服裝供應(yīng)鏈各級訂單在這個周期隨時間的變動情況，橫坐標為時間，縱坐標為訂單需求量。在開始階段，供應(yīng)商生產(chǎn)需求與零售商訂單相比，產(chǎn)生較大的波動，這是由于運輸延遲，模擬開始各級訂單差別較大。隨著時間的推移，波動幅度逐漸減小。但供應(yīng)鏈上服裝公司的訂單、專賣店訂單對終端客戶的響應(yīng)都比上一結(jié)點有所滯后，當終端客戶需求發(fā)生變化時，對整個供應(yīng)鏈的運作造成風險，各級訂單量逐級扭曲變大。這種扭曲變大的現(xiàn)象是由于信息滯后，供應(yīng)鏈各級成員來不及反應(yīng)導致的。

圖6示出VMI管理模式下，隨時間推移各級成員的訂單變動情況。隨著時間推移，波動幅度逐漸減小。與二級模型不同的是，VMI模式下，由于信息共享，服裝公司直接掌握專賣店銷售數(shù)據(jù)及庫存水平。當專賣店庫存水平下降，服裝公司根據(jù)最佳訂貨量定期對專賣店進行補貨，實現(xiàn)規(guī)模效益，減少了信息滯后帶來的訂貨風險，實現(xiàn)了供應(yīng)鏈上下游之間信息共享，上游能直接掌握下游銷售信息，并根據(jù)下游銷售量制定生產(chǎn)量，提高服務(wù)水平。

圖5 現(xiàn)有庫存模式服裝供應(yīng)鏈各級成員訂單Fig.5 Orders and production requirements of traditional clothing supply chain members at all levels

圖6 VMI服裝供應(yīng)鏈各級成員訂單和需求Fig.6 VMI order and requirements on apparel supply chain

根據(jù)汪傳旭［10］對長鞭效應(yīng)的定義，從圖5、6對比明顯看出，VMI庫存管理模式下，上游隨下游的波動浮動很小，而傳統(tǒng)庫存管理模式下，上游隨下游的波動幅度較大。

綜上，對比二種模式，VMI模式實現(xiàn)了信息共享，能夠使供應(yīng)鏈的上游對下游做出快速反應(yīng)，提高服務(wù)水平，并且可有效減弱長鞭效應(yīng)。

3.2 訂貨時間的影響

模型中引入了訂貨提前期的時間因素，是從發(fā)出訂單到收到貨物的時間。對VMI進行研究，圖7示出訂貨時間變化時專賣店庫存變化。由圖可明顯看出，訂貨提前期的變化影響服裝專賣店庫存變化。訂貨提前期減少，專賣店庫存波動變小，平均庫存減小，長鞭效應(yīng)減弱。

圖7 訂貨時間變化時專賣店庫存變化Fig.7 Change of clothing retailer inventory as with change of ordering time

3.3 結(jié)果分析

本文研究對2種管理模式下各級成員訂單和需求進行仿真比較，研究VMI模式下的長鞭效應(yīng)程度，希望能達到有效減弱長鞭效應(yīng)的目的。以往的研究，訂貨提前期引起的長鞭效應(yīng)變化缺乏針對性。本文研究的模型仿真引入訂貨提前期因素，探討訂貨提前期對長鞭效應(yīng)的影響，希望能最大限度降低由于信息放大引起的服裝供應(yīng)鏈各級風險，降低資源浪費。

1)根據(jù)圖6的仿真分析結(jié)果，在實際服裝供應(yīng)鏈中，VMI模式實現(xiàn)信息共享，集中處理信息，每一級供應(yīng)鏈實時掌握銷售情況，隨時了解最終需求信息，上級供應(yīng)商能根據(jù)終端需求合理安排生產(chǎn)，減少資源浪費，生產(chǎn)的服裝銷售后，銷售情況即時反應(yīng)到上級供應(yīng)商，上級供應(yīng)商根據(jù)庫存變化情況制定生產(chǎn)計劃，實現(xiàn)生產(chǎn)與銷售的動態(tài)結(jié)合，良性循環(huán)，提高服裝供應(yīng)鏈系統(tǒng)的運作效率，既減弱長鞭效應(yīng)，又追求規(guī)模效益。與圖5的仿真結(jié)果對比，具有明顯優(yōu)勢。

2)將仿真分析結(jié)果(見圖5、6)與式(1)、(2)進行對比可看到，在信息共享情況下，長鞭效應(yīng)所導致的波動顯示減少，與理論模型分析一致，從而驗證了理論分析的正確性。

3)VMI可有效減弱長鞭效應(yīng)，減少供應(yīng)鏈各級成員由于信息滯后引起的扭曲放大現(xiàn)象。圖7所示的仿真結(jié)果說明，訂貨提前期的變化也影響各級成員庫存量的變化。訂貨提前期縮短，供應(yīng)鏈各級成員變動幅度減小。分析訂貨提前期變化對庫存的影響結(jié)果可知，縮短訂貨提前期可有效減弱長鞭效應(yīng)。

4 結(jié)語

運用系統(tǒng)動力學和計算機對服裝供應(yīng)鏈的庫存系統(tǒng)進行建模和仿真。將訂貨提前期引入供應(yīng)商管理庫存模型，對服裝供應(yīng)鏈的供應(yīng)商庫存管理模式進行研究。仿真實驗結(jié)果顯示，對于成熟期的服裝產(chǎn)品，與傳統(tǒng)二級管理模式相比，VMI模式通過信息共享，可有效降低庫存成本，減弱長鞭效應(yīng)，減少供應(yīng)鏈各層訂單信息波動，提高對風險的抵抗能力;實驗結(jié)果支持理論分析結(jié)果，說明了模型的理論應(yīng)用價值。未來計劃對多家服裝企業(yè)及其他種類的服裝進行研究，以提高結(jié)論的普適性，加強對理論模型的支持。

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