毛本泉，巫仁亮，姚國仲 MAO Benquan, WU Renliang, YAO Guozhong

（昆明理工大學 交通工程學院，云南 昆明650500）

0 引 言

企業(yè)的庫存控制問題一直十分棘手，也是物流業(yè)與學術界非常關注的焦點。錯誤的庫存控制策略會增加企業(yè)的成本，也無法滿足客戶的要求。長此以往，企業(yè)會越來越難以經(jīng)營，無法得到進一步的發(fā)展，在激烈的市場競爭中，失去市場競爭力，從而無法生存下去。尋求最少的庫存成本和最好的庫存服務一直是生產企業(yè)不變的追求，而要得到最優(yōu)庫存與最少成本則需要最優(yōu)的庫存控制管理策略。

汪小京等[1]在供應商管理庫存模式中采用第三方物流，由第三方物流管理整個供應鏈的庫存，構建第三方物流管理庫存模式，利用系統(tǒng)動力學，建立了TMI-APIOBPCS 系統(tǒng)動力學模型。通過分析使得庫存降低，服務水平得到顯著提高。溫志桃等[2]用系統(tǒng)動力學的方法和思想建立了延遲情況購買條件下的經(jīng)濟批量仿真模型，并利用實際社會生活中的商品價格上漲狀況對系統(tǒng)動力學模型進行了修改，使庫存管理控制活動得到了優(yōu)化。牟倩[3]從云南鮮花物流整個過程入手，利用系統(tǒng)動力學發(fā)現(xiàn)消費者不大的需求波動會被慢慢擴大，致使鮮花供應鏈的庫存產生不小的波動，致使整個庫存的成本升高，針對這些問題，牟倩提出四點建議：一是簡化物流節(jié)點，整合供應鏈；二是提高物流過程的專業(yè)化水平；三是構建信息化與共享平臺；四是增強合作機制。周亞蓉[4]以某啤酒市場的庫存為例子，利用系統(tǒng)動力學的思想和方法，并使用Vensim 仿真軟件進行模擬仿真。結果發(fā)現(xiàn)預測市場銷售量和穩(wěn)定的庫存調整時間是兩個對庫存影響比較大的因素。所以提高供應鏈的信息共享能提升整個供應鏈的效率。張磊[5]對供應鏈供應商的庫存進行研究，建立了系統(tǒng)動力學模型，并對模型進行了模擬仿真，最后發(fā)現(xiàn)，供應商管理庫存模式會使制造商的庫存服務水平得到很大的提高，并且會減弱“牛鞭效應”對庫存系統(tǒng)的不良影響。陜潤[6]以生產制造企業(yè)X和生產制造企業(yè)Y 為研究對象，利用系統(tǒng)動力學的原理建立X、Y 企業(yè)的第三方合資企業(yè)Z 為X、Y 企業(yè)控制庫存模型，最終得到X 生產制造企業(yè)和Y 生產制造企業(yè)的庫存優(yōu)化控制管理策略。黃杰等[7]考慮了和供應商管理庫存系統(tǒng)有關的所有因素，經(jīng)過系統(tǒng)動力學因果關系分析，構建了在供應商管理庫存基礎上的系統(tǒng)動力學仿真模型，為企業(yè)庫存管理制定了優(yōu)化決策。王鵬飛[8]建立了產銷兩級供應鏈庫存管理控制系統(tǒng)動力學仿真模型，結合R 設備制造企業(yè)的庫存管理實際狀況，最后使庫存波動減少，并降低了庫存水平，證明了建立的模型的有用性。于美娜等[9]在結合客戶需求和服務水平兩個因素的相互關系基礎上，構建了變質商品庫存管理系統(tǒng)的系統(tǒng)動力學仿真模型，優(yōu)化的目的是零售商利潤的最大化，并利用系統(tǒng)動力學仿真模擬軟件進行了仿真分析，分析結果顯示變質商品庫存管理系統(tǒng)的系統(tǒng)動力學仿真模型優(yōu)于經(jīng)典EOQ 模型。陳文佳[10]使用系統(tǒng)動力學的方法建立了配送中心的系統(tǒng)動力學仿真模型，在結合了實例基礎上對建立的模型進行分析，結果顯示準確的需求預測、供貨延遲時間縮小、信息溝通增強等能優(yōu)化配送中心的庫存控制。Sila Cetinkaya et al[11]在構建VMI 系統(tǒng)動力學仿真模擬模型基礎上，研究了供應鏈管理系統(tǒng)中運輸和庫存的協(xié)調控制問題。Martha C. Wilson[12]使用系統(tǒng)動力學的方法，建立了相關仿真模型對傳統(tǒng)庫存管理供應鏈與供應商管理庫存供應鏈進行了對比分析，分析了二者運輸中斷所發(fā)生的問題。Barlas 等[13]對比研究了他們建立的系統(tǒng)動力學仿真模型與經(jīng)典案例，發(fā)現(xiàn)不同管理模式都具有實用性，都能在特定條件下實現(xiàn)企業(yè)的盈利。

本文走訪了解四川某公司的實際運營情況和庫存情況，并找出問題。采用問卷調查和現(xiàn)場訪問的方法收集企業(yè)老板、現(xiàn)場工人及企業(yè)客戶對四川某公司庫存及運輸?shù)目捶ê鸵庖?，綜合分析收集的庫存信息，找出存在的問題，以及造成這些問題的原因；針對找出的問題提出改善庫存現(xiàn)狀的最優(yōu)方案，提出一種具有協(xié)同管理的基于系統(tǒng)動力學的庫存優(yōu)化方案。

1 四川某公司庫存基本概況

1.1 庫存數(shù)據(jù)

四川某公司在瀘縣地區(qū)使用中的自有及租用的各類倉庫設施有3 個，倉庫的總容量達到25 300 件，倉庫總面達到2 564m2。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，倉庫的存儲量大約在3 萬件左右。其庫存數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 四川某公司庫存數(shù)據(jù) 單位：件

根據(jù)表1 可以看出四川某公司給出的其5 個月的濃香型大曲、五糧型大曲、醬香型大曲和高溫大曲，中高溫大曲，多功能產酯大曲，中溫大曲七種酒曲的庫存持有變化狀態(tài)，可以看出：

濃香型大曲產品在5 個月中多數(shù)時間庫存持有量處于2 600 件左右，即濃香型大曲產品庫存持有量多數(shù)時間為正值，每天平均出庫量為550 件，最高庫存持有量為5 630 件，最低庫存持有量為-1 230 件；

五糧型大曲產品在5 個月中庫存持有量多數(shù)時間為2 400 件左右，即其庫存持有量為正值，每天平均出庫量為450 件，最高庫存持有量為5 440 件，最低庫存持有量為-2 130 件；

醬香型大曲產品在5 個月中庫存持有量多數(shù)時間為2 400 件左右，每天平均出庫量為750 件，最高庫存持有量為5 440 件，最低庫存持有量為-1 450 件；

高溫大曲產品在5 個月中的庫存情況總是處于無貨狀態(tài)的，庫存持有量一直保持正值，其每天平均出庫量為110 件，最高庫存持有量為3 440 件，最低庫存持有量為-440 件。

從上述分析中可以看出，對濃香型大曲產品與醬香型大曲產品、五糧型大曲產品的每天平均出庫量相對比較大，而對多功能產酯大曲產品與高溫大曲產品、中高溫大曲產品的每天平均出庫量相對比較小，特別對多功能產酯大曲產品的每天平均出庫量遠遠小于其他6 種產品。生產中心中央倉庫按照酒曲需求地不同的方式進行存儲，每個倉庫存儲不同種類的酒曲產成品，由于每個不同倉庫存儲著各個酒曲需求地的產品，所以這樣能減少運輸汽車在不同酒曲倉庫的重復裝車現(xiàn)象。

1.2 存在的問題

（1） 仍采用傳統(tǒng)的倉庫庫存控制技術。由于四川某公司規(guī)模較小，所處位置為一個小縣城，存在資金少和技術落后的問題。該公司基本憑以往經(jīng)驗進行酒曲庫存管理，對所有原材料、半成品酒曲、成品酒曲采用落后的庫存控制方式，沒有對存貨進行分類，是一種較為傳統(tǒng)、粗放的庫存管理；該公司在庫存控制方面不能依據(jù)不同原材料、半成品酒曲、成品酒曲的庫存要求水平用科學有效的方法對7 種酒曲各自提前期來確定庫存，還只能憑感覺與經(jīng)驗設置比較高的安全庫存來應對公司經(jīng)常面臨的預期外的酒曲需求。

（2） 靜態(tài)反映實時庫存和消耗，庫存管理效率不高。四川某公司因為信息化程度不高，所以對于同樣的酒曲進行多次入庫、出庫，不能計算實時庫存，即便酒曲入庫和酒曲出庫是使用集中記賬方式，但酒曲原材料的采購和消耗查詢困難，手工記賬方法根本難以提供酒曲原材料的及時庫存和消耗情況。

（3） 銷售范圍較廣。四川某公司物流輻射范圍較廣泛，范圍多達十幾個省市，配送中心也比較多，而生產中心中央倉庫的庫存十分有限。

2 基于系統(tǒng)動力學的庫存優(yōu)化建模

2.1 系統(tǒng)動力學模型簡介

系統(tǒng)動力學（System dynamics） 是一門分析研究信息反饋系統(tǒng)的學科，也是一門認識系統(tǒng)問題和解決系統(tǒng)問題交叉的綜合性的新學科；它是系統(tǒng)科學和管理科學中的一個分支，它也是一門溝通自然科學和社會科學等領域的橫向學科；系統(tǒng)動力學理論的基本點鮮明地表明了它的唯物的辯證特征；它強調系統(tǒng)、整體的觀點和聯(lián)系、發(fā)展、運動的觀點；系統(tǒng)動力學研究處理復雜系統(tǒng)問題的方法是定性與定量結合，系統(tǒng)綜合推理的方法；按照系統(tǒng)動力學的理論與方法建立的模型，借助計算機模擬可以用于定性與定量地研究系統(tǒng)問題；系統(tǒng)動力學的模型模擬是一種結構—功能的模擬；它最適用于研究復雜系統(tǒng)的結構、功能與行為之間動態(tài)的辯證對立統(tǒng)一關系；系統(tǒng)動力學模型可作為實際系統(tǒng)，特別是社會、經(jīng)濟、生態(tài)復雜大系統(tǒng)的實驗室；系統(tǒng)動力學的建模過程就是一個學習、調查研究的過程，模型的主要功用在于向人們提供一個進行學習與政策分析的工具，并使決策群體或整個組織逐步成為一種學習型和創(chuàng)造型的組織[14]。

系統(tǒng)動力學認為，不同領域之間并無不可逾越的鴻溝；一個功能有多種結構的現(xiàn)象，頗為常見；因此存在結構—功能模擬的可能性，即以一種結構模擬另一種結構的功能與行為的可能性，這也就是建立模型去模擬系統(tǒng)的一個依據(jù)；系統(tǒng)動力學長期以來正是根據(jù)這一點溝通了不同領域內系統(tǒng)的規(guī)律與理論；也正是基于系統(tǒng)的相似性，透過各類絕然不同的系統(tǒng)，可以找到組成這些系統(tǒng)的類似反饋機制和類似的單元與環(huán)節(jié)；系統(tǒng)動力學用反饋回路去統(tǒng)一系統(tǒng)的基本結構，應用各類反饋機制及其組合和各類單元與環(huán)節(jié)來描述系統(tǒng)的模型；并認為，狀態(tài)變量、狀態(tài)的變化速率、某些邏輯函數(shù)和延遲環(huán)節(jié)等，是各類系統(tǒng)中普遍存在的變量與函數(shù)；運用這些單元與環(huán)節(jié)則有可能建立起在結構上與功能上都較能反映真實系統(tǒng)的系統(tǒng)動力學模型[15]。

2.2 庫存優(yōu)化建模

系統(tǒng)動力學的建模過程大體可以分為五步，如圖1 所示。

在建模過程中，需要按照圖2 所示的流程以保證建模的正確性和科學性。

圖1 建模過程

圖2 邏輯流程圖

在建模完成后，需要對變量進行確定，用來分析各變量對于結果的影響，其變量如表2 所示。

表2 系統(tǒng)動力學變量

表2 中，所需因素如下：

（1） inventory 為庫存，代表當前實際存貨量。（2） target inventory 為目標庫存，代表計劃達到庫存量。（3） inventor y correction 為庫存調整量，代表將庫存補充到目標庫存的速度。（4） time to correct inventory 為庫存調整時間，代表補充到目標庫存所需要的時間。（5） sales 為銷量，代表月銷售產品量。（6） production 為產量，代表月產品數(shù)量。（7） Workforce 為勞動力，代表當前勞動力數(shù)量。（8） target production 為目標產量，代表計劃月產量。（9） target workforce 為目標勞動力，代表計劃產量和計劃庫存需要的勞動力數(shù)量。（10） hire rate 為雇用量，代表月實際增加的勞動力數(shù)量。（11） order delay 為訂貨延遲，代表訂貨后在規(guī)定時間發(fā)貨，不是立即發(fā)貨。（12） time to adjust workforce 為勞動力調整時間，代表當前勞動力補充到目標勞動力所需時間。（13） purchase 為采購，代表從市場獲取資源。（14） inventory coverage 為庫存覆蓋比例，代表目標庫存與銷售量的比例。（15） order 為訂貨，代表買家支付定金后，賣家才發(fā)貨。（16） productivity 為勞動生產率，代表每人每月的產量。

繪制的因果關系圖如圖3（a） 所示，繪制的積量與流量圖如圖3（b） 所示。

圖3 因果關系圖、積量與流量圖

庫存調整時間分別調整為5、4、3 時，其庫存變化如圖4 所示。

圖4 庫存調整時間對庫存的影響

從圖4 可以看出：原來的庫存變化是先減少后穩(wěn)定在1 600 左右，當庫存調整時間=5 時，庫存是先增加，然后穩(wěn)定在4 000 左右。當庫存調整時間=4 時，庫存是先減少，后穩(wěn)定在3 200 左右。當庫存調整時間=3 時，庫存是先減少，后穩(wěn)定在2 500 左右。

勞動力調整時間變化對勞動力數(shù)量影響如圖5 所示。

從圖5 可以看出：勞動力調整時間為2 時，原來的勞動力先增加，后平穩(wěn)，穩(wěn)定在15 左右，而把勞動力調整時間調整為3~5 時，勞動力也是先增加后平穩(wěn)在20 左右。

圖5 勞動力調整時間對勞動力數(shù)量影響

圖6 庫存覆蓋比例對目標庫存的影響

當庫存覆蓋比例=1 時，目標庫存在550 穩(wěn)定一段時間后，突然上升穩(wěn)定在600 左右。當庫存覆蓋比例=1.5 時，目標庫存在820 左右穩(wěn)定，一段時間后目標庫存突然上升到900 左右穩(wěn)定。

圖7 表述了勞動力調整時間對于目標產量的影響。

圖7 勞動力調整時間對于目標產量的影響

從圖7 中可以看出：當勞動力調整時間=2 時，目標產量先增加后減少，最后穩(wěn)定在360 左右；當勞動力調整時間=1 時，目標產量先增加后減少，最后穩(wěn)定在780 左右；當勞動力調整時間=4~8 時，目標產量先增加后減少，最后穩(wěn)定在360 左右。

圖8 說明了勞動生產率對目標工人數(shù)的影響。

圖8 勞動生產率對目標工人數(shù)的影響

從圖8 可以看出：當勞動生產率=100 時，目標工人先增加后平穩(wěn)在4 個左右；當勞動生產率=30 時，目標工人先增加后平穩(wěn)在14 個左右。

圖9 闡述了勞動力調整時間對產量的影響。

圖9 勞動力調整時間對產量的影響

從圖9 可以看出：當勞動力調整時間=2 時，產量先增加后平穩(wěn)在800 左右；當勞動力調整時間=1 時，產量先增加后平穩(wěn)在600 左右；當勞動力調整時間=3~8 時，產量先增加后平穩(wěn)在900 左右。

3 結 論

本文以系統(tǒng)動力學的方法和原理，以Vensim 仿真軟件為工具，在分析四川某公司的庫存數(shù)據(jù)與各項與庫存有關的因素基礎上。主要研究了該公司濃香型大曲產品的庫存情況，以濃香型大曲產品庫存優(yōu)化研究估計其他酒曲的情況。建立了針對濃香型大曲的庫存系統(tǒng)動力學模型，通過Vensim 仿真軟件對數(shù)據(jù)進行模擬仿真和分析參數(shù)，得出了濃香型大曲的庫存優(yōu)化策略：

（1） 當庫存調整時間應定為3，則庫存維持在1 600 左右，有效降低了庫存。

（2） 當勞動力調整時間為2，勞動力大概維持在15，減少了勞動力數(shù)量和成本，目標產量也能維持在360 左右的合理范圍內。

（3） 庫存覆蓋比例為1，使目標庫存大概維持在600 左右，降低了目標庫存。