基于Anylogic的三級(jí)線性服裝供應(yīng)鏈存貯策略選擇研究

摘 要：近些年來(lái)，隨著全球制造和經(jīng)濟(jì)一體化的深入發(fā)展，服裝企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)已逐步演變?yōu)榉b供應(yīng)鏈間的競(jìng)爭(zhēng)。然而，供應(yīng)鏈中的不確定性因素以及牛鞭效應(yīng)，增加了服裝供應(yīng)鏈的整體庫(kù)存水平。因此，如何降低服裝供應(yīng)鏈的庫(kù)存水平對(duì)供應(yīng)鏈的穩(wěn)定高效地運(yùn)行具有重要的影響?；诖?，本文將運(yùn)用仿真優(yōu)化的方法來(lái)研究由1個(gè)制造商、1個(gè)分銷商和1個(gè)零售商所組成的三級(jí)線性服裝供應(yīng)鏈存貯策略選擇的問(wèn)題，并通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證其可行性。

關(guān)鍵詞：Anylogic；服裝供應(yīng)鏈；存貯策略

中圖分類號(hào)：F274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)： 1674-2346（2017）01-0066-05

在全球制造和經(jīng)濟(jì)一體化推動(dòng)下，服裝企業(yè)間有關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量、價(jià)格、促銷以及公關(guān)等方面的競(jìng)爭(zhēng)已逐漸演變?yōu)橛晒┊a(chǎn)銷各節(jié)點(diǎn)企業(yè)所構(gòu)成的服裝供應(yīng)鏈之間的競(jìng)爭(zhēng)。然后，服裝供應(yīng)鏈中存在的多重不確定性和由此產(chǎn)生的“牛鞭效應(yīng)”（需求變異現(xiàn)象），增加了服裝供應(yīng)鏈的整體庫(kù)存水平，這給鏈上各節(jié)點(diǎn)企業(yè)帶來(lái)不必要的成本負(fù)擔(dān)。因此，在終端服務(wù)水平不降的前提下如何降低服裝供應(yīng)鏈的庫(kù)存成本就成為研究的熱點(diǎn)。即科學(xué)、合理地設(shè)置各節(jié)點(diǎn)企業(yè)的存貯策略，不僅能降低服裝供應(yīng)鏈的庫(kù)存成本，而且也能增強(qiáng)服裝供應(yīng)鏈的響應(yīng)能力，最終實(shí)現(xiàn)鏈上的整體收益大于各節(jié)點(diǎn)企業(yè)獨(dú)自運(yùn)行時(shí)所獲收益的總和。

1 問(wèn)題描述

1.1 研究對(duì)象

為了滿足消費(fèi)者高品質(zhì)、多樣化、及時(shí)性的需求，供產(chǎn)銷各節(jié)點(diǎn)企業(yè)通常以合作共贏、弱化分歧的思想加強(qiáng)彼此之間的合作緊密程度。在消費(fèi)者的需求驅(qū)動(dòng)下，負(fù)責(zé)服裝產(chǎn)品銷售的零售商會(huì)根據(jù)店面銷售情況以及可用庫(kù)存量向分銷商訂貨；而負(fù)責(zé)服裝產(chǎn)品推廣的分銷商會(huì)根據(jù)零售商的訂貨批量以及可用庫(kù)存量向零售商發(fā)貨或向制造商訂貨；負(fù)責(zé)服裝產(chǎn)品生產(chǎn)的制造商則根據(jù)分銷商的訂貨批量以及可用庫(kù)存量向分銷商發(fā)貨或組織生產(chǎn)。其中，各節(jié)點(diǎn)企業(yè)以何種存貯策略將決定企業(yè)的庫(kù)存水平，進(jìn)而影響整條供應(yīng)鏈的庫(kù)存成本。基于此，本文將運(yùn)用仿真優(yōu)化的方法來(lái)研究由1個(gè)制造商、1個(gè)分銷商和1個(gè)零售商所組成的三級(jí)線性服裝供應(yīng)鏈存貯策略選擇的問(wèn)題。

1.2 假設(shè)前提

假設(shè)1：各節(jié)點(diǎn)企業(yè)均采用（t，s，S）存貯策略，即：各節(jié)點(diǎn)企業(yè)每隔t時(shí)間檢查其庫(kù)存量I，當(dāng)庫(kù)存量I低于安全庫(kù)存s時(shí)，分銷商、零售商將向上游節(jié)點(diǎn)企業(yè)訂貨，且訂貨批量為S-I，而制造商則進(jìn)行S-I批量的生產(chǎn)。

假設(shè)2：服裝供應(yīng)鏈所面臨的外部需求具有不確定性，并假設(shè)在t時(shí)間段內(nèi)，消費(fèi)者的需求強(qiáng)度X是一個(gè)離散型隨機(jī)變量，其分布律可通過(guò)歷史數(shù)據(jù)分析知，而消費(fèi)者購(gòu)買產(chǎn)品次數(shù)服從均值為的泊松分布。

假設(shè)3：服裝產(chǎn)品從制造商到分銷商處的運(yùn)輸時(shí)間服從均勻分布，而服裝產(chǎn)品從分銷商到零售商處的運(yùn)輸時(shí)間也服從均勻分布。

假設(shè)4：消費(fèi)者服務(wù)等待時(shí)間CSWT是指消費(fèi)者付款后至拿到全部數(shù)量產(chǎn)品這段時(shí)間，且當(dāng)產(chǎn)品缺貨時(shí)，允許商家缺貨回補(bǔ)。

假設(shè)5：服裝供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)企業(yè)間是合作伙伴關(guān)系，可忽略其競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，即零售商只向分銷商訂貨，以獲取分銷商所提供的多方優(yōu)惠支持。

2 成本模型構(gòu)建

2.1 服裝供應(yīng)鏈庫(kù)存總費(fèi)用

在每隔t時(shí)間內(nèi)，服裝供應(yīng)鏈庫(kù)存總費(fèi)用TC由零售商庫(kù)存總費(fèi)用TR、分銷商庫(kù)存總費(fèi)用TD以及制造商庫(kù)存總費(fèi)用TM 3部分組成，即TC=TR+TD+TM。

1）零售商（分銷商）庫(kù)存總費(fèi)用

零售商庫(kù)存總費(fèi)用、分銷商庫(kù)存總費(fèi)用均由訂貨費(fèi)、存貯費(fèi)和缺貨損失費(fèi)3部分組成。其中，訂貨費(fèi)=訂購(gòu)費(fèi)+本期產(chǎn)品進(jìn)貨成本；存貯費(fèi)=本期存貯量*單位存貯費(fèi)；缺貨損失費(fèi)=本期缺貨量*單位缺貨損失費(fèi)。

2）制造商庫(kù)存總費(fèi)用

制造商庫(kù)存總費(fèi)用包括生產(chǎn)費(fèi)、存貯費(fèi)和缺貨損失費(fèi)3部分。其中，生產(chǎn)費(fèi)=裝配費(fèi)+本期產(chǎn)品生產(chǎn)成本；存貯費(fèi)=本期存貯量*單位存貯費(fèi)；缺貨損失費(fèi)=本期缺貨量*單位缺貨損失費(fèi)。

2.2 服裝供應(yīng)鏈平均庫(kù)存總費(fèi)用模型

目標(biāo)函數(shù)：minZ=（TR+TD+TM）/t

決策變量：各節(jié)點(diǎn)企業(yè)的安全庫(kù)存和最高庫(kù)存

約束條件：CSWT≤ （ 為常數(shù)）

各節(jié)點(diǎn)企業(yè)的安全庫(kù)存其最高庫(kù)存

3 系統(tǒng)仿真

3.1 系統(tǒng)各模塊功能簡(jiǎn)介

為了確定各節(jié)點(diǎn)企業(yè)的安全庫(kù)存和最高庫(kù)存，本文將基于Multi-Agent的仿真建模技術(shù)，在Anylogic7.0仿真平臺(tái)上再現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)企業(yè)的業(yè)務(wù)流程。該仿真模型將設(shè)置4個(gè)Agent（MainAgent、零售商Agent、分銷商Agent以及制造商Agent）和3個(gè)Java類（需求Java類、訂單Java類以及裝運(yùn)Java類）。下面將分別說(shuō)明各模塊的主要功能。

3.1.1 Main Agent

Main Agent是模型的控制中心，通過(guò)對(duì)表函數(shù)（Table Function）、變量（Variable）以及事件（Event）的設(shè)置，將消費(fèi)者的需求信息引入到仿真系統(tǒng)中，并通過(guò)連接器（Connector）實(shí)現(xiàn)零售商Agent、分銷商Agent以及制造商Agent間的信息通信，同時(shí)通過(guò)分析庫(kù)（Analysis庫(kù)）的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)仿真運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性統(tǒng)計(jì)與分析。

3.1.2 零售商Agent

零售商Agent主要實(shí)現(xiàn)滿足消費(fèi)者需求、向分銷商訂貨、庫(kù)存管理以及成本統(tǒng)計(jì)等功能。主要通過(guò)消費(fèi)者需求處理、訂貨處理兩個(gè)行動(dòng)圖（Action Chart）來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中，零售商對(duì)消費(fèi)者需求處理的業(yè)務(wù)流程如下：

（1）判斷demands隊(duì)列（消費(fèi)者訂單隊(duì)列）是否不為空。若是，則定義demand局部變量，并令其初始值為demands隊(duì)列中最早排隊(duì)的訂單二維信息值，然后轉(zhuǎn)到（2）；若為空，則轉(zhuǎn)到（4）。

（2）判斷可用庫(kù)存量是否大于零。若是，則轉(zhuǎn)到（3）；若為零，則說(shuō)明零售商無(wú)法供貨給消費(fèi)者，并轉(zhuǎn)到（4）。

（3）判斷可用庫(kù)存量是否能夠全部滿足此單需求量。若能全部滿足，則增加main中消費(fèi)者服務(wù)等待時(shí)間集的值，并將demands隊(duì)列中最早排隊(duì)的訂單出列，以及更新可用庫(kù)存量，然后循環(huán)到（1）；如部分滿足，則更新可用庫(kù)存量，并轉(zhuǎn)到（4）。

（4）更新零售商的存貯費(fèi)和缺貨損失費(fèi)。

而零售商對(duì)訂貨處理的業(yè)務(wù)流程如下：

（1）定義IEB（庫(kù)存量）局部變量，并令其初始值為可用庫(kù)存量+在途庫(kù)存-目前未能滿足消費(fèi)者需求的訂單總量。

（2）定義O（訂貨批量）局部變量，當(dāng)IEB<安全庫(kù)存時(shí)，令O=最大庫(kù)存-IEB；當(dāng)IEB≥安全庫(kù)存時(shí)，令O=0。

（3）判斷O是否大于零，若是，則向分銷商訂貨，并增加在途庫(kù)存，以及增加訂貨費(fèi)；若否，則結(jié)束訂貨。

3.1.3 分銷商Agent

分銷商Agent主要實(shí)現(xiàn)處理零售商訂單、向制造商訂貨、庫(kù)存管理以及成本統(tǒng)計(jì)等功能。主要通過(guò)業(yè)務(wù)處理行動(dòng)圖（Action Chart）來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中，分銷商業(yè)務(wù)處理流程如下：

（1）判斷orders隊(duì)列（零售商訂單隊(duì)列）是否不為空。若不為空，則定義order局部變量（臨時(shí)變量），并令其初始值為orders隊(duì)列中最早排隊(duì)的訂單二維信息值，然后轉(zhuǎn)到（2）；若為空，則轉(zhuǎn)到（3）。

（2）判斷此單需求量是否小于等于當(dāng)前可用庫(kù)存量。若是，則向零售商發(fā)貨，并將此單從orders隊(duì)列中刪除，以及更新可用庫(kù)存量 ，然后循環(huán)到（1）；若為不是，則說(shuō)明分銷商無(wú)法供貨給零售商，并轉(zhuǎn)到（3）。

（3）定義IEB（庫(kù)存量）局部變量，并令其初始值為可用庫(kù)存量+在途庫(kù)存-目前未能滿足零售商需求的訂單總量。

（4）定義O（訂貨批量）局部變量，當(dāng)IEB<安全庫(kù)存時(shí)，令O=最大庫(kù)存-IEB；當(dāng)IEB≥安全庫(kù)存時(shí)，令O=0。

（5）判斷O是否大于零，若是，則向制造商訂貨，并增加在途庫(kù)存，以及增加訂貨費(fèi)，然后轉(zhuǎn)到（6）；若不是，則直接轉(zhuǎn)到（6）。

（6）更新分銷商的存貯費(fèi)和缺貨損失費(fèi)。

3.1.4 制造商Agent

制造商Agent主要實(shí)現(xiàn)處理分銷商訂單、產(chǎn)品生產(chǎn)、庫(kù)存管理以及成本統(tǒng)計(jì)等功能。主要通過(guò)業(yè)務(wù)處理行動(dòng)圖（Action Chart）來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中，制造商業(yè)務(wù)處理流程如下：

（1）判斷orders隊(duì)列（分銷商訂單隊(duì)列）是否不為空。若不為空，則定義order局部變量，并令其初始值為orders隊(duì)列中最早排隊(duì)的訂單二維信息值，然后轉(zhuǎn)到（2）；若為空，則轉(zhuǎn)到（3）。

（2）判斷此單需求量是否小于等于當(dāng)前可用庫(kù)存量。若是，則向分銷商發(fā)貨，并將此單從orders隊(duì)列中刪除，以及更新可用庫(kù)存量，然后循環(huán)到（1）；若為不是，則說(shuō)明制造商無(wú)法供貨給分銷商，并轉(zhuǎn)到（3）。

（3）定義IB（庫(kù)存量）局部變量，并令其初始值為可用庫(kù)存量-目前未能滿足分銷商需求的訂單總量。

（4）定義M（生產(chǎn)批量）局部變量，當(dāng)IB<安全庫(kù)存時(shí)，令M=最高庫(kù)存-IB；當(dāng)IB≥安全庫(kù)存時(shí)，令M=0。

（5）判斷M是否大于零，若是，則將觸發(fā)Manufacturing動(dòng)態(tài)事件以進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)，并增加生產(chǎn)費(fèi)，然后轉(zhuǎn)到（6）；若不是，則直接轉(zhuǎn)到（6）。

（6）更新制造商的存貯費(fèi)和缺貨損失費(fèi)。

3.1.5 Java類

需求Java類：定義一個(gè)包含消費(fèi)者需求量（amount）和需求發(fā)生時(shí)刻（timestamp）二維需求信息的Demand類。

訂單Java類：定義一個(gè)包含訂貨商和訂貨量二維訂貨信息的Order類。

裝運(yùn)Java類：定義一個(gè)包含發(fā)貨量信息的Shipment類。

3.2 仿真模型實(shí)現(xiàn)

借助Anylogic仿真軟件所提供的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)（Optimization Experiment）功能，通過(guò)對(duì)參數(shù)（Parameters）、模型運(yùn)行時(shí)間（Model time）、約束條件（Constraints）以及附加篩選條件（Requirements）的設(shè)置，每經(jīng)過(guò)500次迭代后，可得一個(gè)關(guān)于存貯策略的備選方案組。然后根據(jù)各節(jié)點(diǎn)企業(yè)的實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)協(xié)商后可得供應(yīng)鏈最優(yōu)存貯策略。

4 案例分析

4.1 背景材料

為了適應(yīng)現(xiàn)代化管理、提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，擬建關(guān)于服裝制造商M、服裝分銷商D以及服裝零售商R的三級(jí)線性供應(yīng)鏈系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)銷一體化。通過(guò)各節(jié)點(diǎn)企業(yè)所提供的數(shù)據(jù)，可得下面相關(guān)信息：

1）根據(jù)消費(fèi)者以往購(gòu)買秋季男士休閑風(fēng)衣的行為分析知，每天購(gòu)買該產(chǎn)品的次數(shù)服從均值為10的泊松分布，而需求強(qiáng)度X的分布律為：

2）設(shè)t=1天，且模擬仿真前各節(jié)點(diǎn)企業(yè)相關(guān)參數(shù)值見表1。

3）服裝制造商的生產(chǎn)能力遠(yuǎn)大于終端市場(chǎng)需求，且機(jī)器裝配時(shí)間為0.8小時(shí)，每個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)時(shí)間為0.03小時(shí)。

4）消費(fèi)者服務(wù)等待時(shí)間CSWT不超過(guò)2.4小時(shí)（0.1天）。

5）該產(chǎn)品從服裝制造商到服裝分銷商處的運(yùn)輸時(shí)間服從均勻分布，而該產(chǎn)品從服裝分銷商到服裝零售商處的運(yùn)輸時(shí)間服從均勻分布。

4.2 仿真結(jié)果分析

設(shè)模型運(yùn)行時(shí)間為365天，仿真10次，分別記錄服裝零售商R、服裝分銷商D以及服裝制造商M的安全庫(kù)存（s）、最高庫(kù)存（S）、最優(yōu)迭代次數(shù)以及服裝供應(yīng)鏈平均庫(kù)存總費(fèi)用的結(jié)果，具體見表2。

從表2中數(shù)據(jù)分析知，在供應(yīng)鏈平均庫(kù)存總費(fèi)用在1575元左右波動(dòng)時(shí)，服裝零售商的安全庫(kù)存均高于服裝制造商的安全庫(kù)存，同時(shí)服裝分銷商的安全庫(kù)存也基本高于服裝制造商的安全庫(kù)存；服裝零售商的最高庫(kù)存均高于服裝制造商的最高庫(kù)存，同時(shí)服裝分銷商的最高庫(kù)存也基本高于服裝制造商的最高庫(kù)存。

因而，可以認(rèn)為：在市場(chǎng)需求不確定性因素的推動(dòng)下，為了滿足消費(fèi)者高品質(zhì)、多樣化、及時(shí)性的需求，服裝供應(yīng)鏈中分銷節(jié)點(diǎn)企業(yè)（分銷商和零售商）通常將安全庫(kù)存、最高庫(kù)存設(shè)置較高，而服裝供應(yīng)鏈中制造節(jié)點(diǎn)企業(yè)（制造商）則為了及時(shí)地響應(yīng)市場(chǎng)需求的變化會(huì)保有較高的原材料、半成品，進(jìn)而達(dá)到各節(jié)點(diǎn)企業(yè)共贏的局面。即各節(jié)點(diǎn)企業(yè)可根據(jù)自身實(shí)際情況（比如倉(cāng)庫(kù)的最大容量、產(chǎn)品以往銷售情況等），經(jīng)協(xié)商后可得供應(yīng)鏈最優(yōu)存貯策略。

比如，服裝零售商提出自身倉(cāng)庫(kù)的最大容量為68單位，服裝分銷商提出自身倉(cāng)庫(kù)的最大容量為70單位，服裝制造商提出自身倉(cāng)庫(kù)的最大容量為60單位，則通過(guò)對(duì)表2中每組存貯策略進(jìn)行篩選，可得該條線性供應(yīng)鏈的最優(yōu)存貯策略。即服裝零售商的存貯策略為（64，68），服裝分銷商的存貯策略為（63，63），服裝制造商的存貯策略為（55，58），且供應(yīng)鏈的平均庫(kù)存總費(fèi)用為1577.032元。

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