基于AnyLogic的五階供應鏈庫存管理仿真分析

黃若詩

（中國電子科技集團公司第七研究所，廣州 510310）

0 引言

供應鏈最早的提出者邁克爾·波特認為，供應鏈是一系列的生產(chǎn)經(jīng)營活動，最終的目的是將原材料轉換成產(chǎn)品，并實現(xiàn)增值的過程[1-3]。供應鏈涉及的角色有供應商、制造商、分銷商、終端用戶，同時在企業(yè)物流、信息流、資金流的控制下，將原材料到半成品，最后到成品的一個生命周期[4-5]。隨著社會商業(yè)的發(fā)展，供應鏈管理逐漸成為企業(yè)的核心競爭力。社會商業(yè)的競爭由企業(yè)競爭便變成供應鏈競爭，以實現(xiàn)供應鏈整體利潤最大化為競爭的目標。冉昶等[6]對連續(xù)需求條件下的企業(yè)庫存AnyLogic整合分析，證明了未來企業(yè)資源整合的重要性，桂壽平等[7]對不同輸入量對供應鏈平衡進行了分析，分析牛鞭效應強度等。本文通過使用Anylogic軟件并結合系統(tǒng)動力學方法對五階供應鏈庫存進行了仿真，為企業(yè)庫存優(yōu)化提供指導。

1 供應鏈的設計方法

在企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動中涉及到企業(yè)性質、物流、渠道、采購方式，這時需要提高供應鏈效率，必須對產(chǎn)品流、信息流、資金流等進行優(yōu)化，在供應鏈設計中信息流、產(chǎn)品流及資金流相互依存。本次建模的系統(tǒng)分為兩大模塊，分別是消費者供應鏈模塊和產(chǎn)品供應鏈模塊。在消費者供應鏈系統(tǒng)中，因為廣告和口碑效應等會驅動消費者的購買決定，消費者做出相應動作后，隨機需求反饋給零售商，零售商根據(jù)自己庫存情況來確定是否向上一級供應商訂貨，后面的分銷商、制造商以層級的設計方法以此類推；原材料供應商處于供應鏈結構的最上游，原材料是充足的，不存在缺貨的情況。

2 供應鏈庫存管理仿真

2.1 五階供應鏈概念模型

五階供應鏈概念模型分為：原材料供應商-制造商-分銷商-零售商-顧客。首先這個系統(tǒng)中的潛在客戶（即市場中的消費者）本來不知道該種商品，廣告和口碑效應會驅動消費者的購買決定。并且產(chǎn)品有有限的生命周期，100%的消費者會愿意購買新產(chǎn)品替代老產(chǎn)品。這樣便產(chǎn)生了需求，該隨機需求會反饋給該供應鏈上的零售商，零售商為了滿足顧客的需求會做出相對應的動作：向上游下訂單。而分銷商接收到零售商的訂單會通過物流方式向零售商配送貨物。一般情況下，分銷商只有產(chǎn)成品庫存，在庫存不足的時候會繼續(xù)向上游，即制造商進行訂貨。同樣，制造商接收到分銷商的訂單，并將原材料加工成然后做出配送處理。因此，制造商需要結合當前原材料庫存水平制定生產(chǎn)計劃，采購原材料并組織生產(chǎn)，才能如期完成訂單[8]。

在下面的建模中，假定原材料是充足的，不存在缺貨的情況，因為原材料供應商處于供應鏈結構最上游。成本與訂購、制造、持有產(chǎn)品和缺貨相關。

本文進行建模的系統(tǒng)目標主要有兩種，即供應鏈總庫存成本最低和服務水平最高。供應鏈庫存成本的構成在前面已有提及，下面解釋一下客戶等待時間：它是作為一項服務質量的考察指標，系統(tǒng)的目標就是為了使客戶等待時間盡可能地短。這個模型的目標是為這條供應鏈找到庫存策略參數(shù)，達到最小化成本和最小化等待時間的目的，此模型可以通過人工設定的參數(shù)值進行仿真和自動優(yōu)化仿真。五階供應鏈的仿真概念模型如圖1所示。

圖1 五階供應鏈的仿真概念模型

2.2 假設條件

（1）對兩年來收集的數(shù)據(jù)進行分析，起止日期2017年1月1日至2019年1月1日；

（2）初始設零售商、分銷商、生產(chǎn)商訂貨提前期滿足正態(tài)（0.2，0.4）、（0.25，0.5）、（0.5，1）分布；

（3）訂單一定能完成且是在每一天的開始就進行發(fā)貨；（4）不會發(fā)生原材料商供應不足的情況。

2.3 仿真參數(shù)設置

潛在消費者由于受到廣告效應、身邊人的影響成為該產(chǎn)品的用戶，由于產(chǎn)品有一定的生命周期，會有一定的損壞率，促使部分顧客再次購買該產(chǎn)品。對于顧客，市場上一開始有100 000個潛在消費者，廣告效應為0.1%，每個消費者每個時間單位接觸10人，被接觸的人決定購買的概率為0.1%，產(chǎn)品的生命周期為60。對于供應鏈上的零售商、分銷商、制造商和原材料商等各節(jié)點企業(yè)設置最大庫存和最小庫存值以及各成本值，各參數(shù)值的設置如表1所示。

表1 仿真參數(shù)設置

2.4 仿真實驗及結果分析

仿真圖如圖2所示，主要由兩部分組成，分別是目標消費者人群模塊和供應鏈模塊。第一部分是消費者模塊，影響目標消費者成為客戶的因素有廣告、口碑、產(chǎn)品的質量等；第二部分是供應鏈模塊，隨機需求反饋給零售商，零售商根據(jù)自己庫存情況來確定是否向上一級供應商訂貨，后面的分銷商、制造商層級的仿真方法以此類推；原材料供應商處于供應鏈結構的最上游。

圖2 仿真界面

目標顧客人群模塊的仿真運行界面如圖3所示，潛在顧客為311人時，由于受到各因素的影響，最終約有99人成為該產(chǎn)品的顧客，產(chǎn)生1 104件產(chǎn)品需求。

圖3 目標消費人群模塊仿真運行界面

由假設條件可知，原材料商的庫存水平假設無限大，即庫存水平充足，因此對此不做分析。如圖3所示，市場潛在客戶數(shù)量不同，由于廣告、口碑等因素的影響，最后的需求值也不同，從而影響零售商、分銷商、制造商的庫存量。如圖4所示，零售商的庫存水平基本保持規(guī)律出現(xiàn)的鋸齒形狀，最大庫存量與最小庫存量之間的時間相距較短，不會出現(xiàn)長期缺貨的狀況，說明零售商向上游供應商采購比較頻繁，采購周期較短且采購量較少。再看分銷商，其庫存水平和零售商一樣，保持規(guī)律的鋸齒形狀，但是與零售商不一樣的是，它最大庫存與最小庫存之間的周期較長，說明其每次采購量較大，采購周期長。至于制造商，庫存波動較大有時出現(xiàn)缺貨的情況，波動程度較大，形狀也不如前面零售商、分銷商那么有規(guī)律，與分銷商較為一致的是，它每次的采購量也比較大。

圖4 供應鏈庫存水平

利用Anylogic軟件做了優(yōu)化，迭代次數(shù)為500，圖5所示為仿真過程的截圖。由圖可知，基于一定條件下，通過優(yōu)化實驗可以仿真出最佳的庫存策略。在總共迭代次數(shù)為115時，第82次迭代是最優(yōu)值。

3 結束語

本文利用Anylogic實現(xiàn)了對五階供應鏈管理針對某企業(yè)的供應鏈現(xiàn)狀建模，分析了原材料供應商、制造商、分銷商、零售商和顧客對各級庫存的影響。通過比較各階供應鏈的庫存水平可得出以下結論。

（1）各階供應鏈的庫存水平波動程度逐級擴大，因此要

圖5 優(yōu)化實驗運行截圖

學會規(guī)避短缺博弈現(xiàn)象。

（2）在缺貨時供應商不能一味根據(jù)下游的訂貨量來決定配給量，以此杜絕下游企業(yè)夸大訂貨量來獲得較多配給量的現(xiàn)象。因為很多供應商允許下游企業(yè)進行退貨，如果配給過多，后期供大于求，最后受損失的還是供應商。

（3）供應商之間以及分銷商、零售商應該共享供應能力、庫存狀況信息，讓供應商了解到更加準確的需求信息，根據(jù)需求信息設計合理的生產(chǎn)計劃，進而合理安排生產(chǎn)進度，達到聯(lián)合庫存管理的目的，防止下游企業(yè)進行博弈行為。