基于系统动力学的制造企业库存管理

[摘 要]本文结合某制造企业的库存管理实际情况,运用系统动力学的原理和方法对该企业的库存管理问题进行了研究,构建了制造企业库存管理系统动力学模型,并利用VENSIM仿真软件提供的模拟环境,对模型进行了仿真运行和结果分析.同时,从仿真结果中也证实了制造企业的原材料库存可以实行零库存管理.

[关 键 词]库存管理系统动力学仿真

在企业采购、生产、销售等环节都涉及到库存,由于库存费用占企业总费用的20%～40%,因此,库存控制是否合理,管理是否得当,对于降低企业成本、提高企业效益都起着很大作用.

本文利用系统动力学的定性分析和定量分析相结合的原理和方法建立库存控制系统的模型,利用VENSIM软件提供的模拟环境,对模型进行运行仿真和结果分析,为企业正确决策提供科学的依据.

一、系统动力学仿真模型的建立过程

1.确定系统目标:主要包括预测系统的期望状态、观测系统的特征、找出系统中的问题所在、描述与问题有关的系统状态、划定问题的范围和边界、选择适当的变量等.

2.分析系统中的因果关系:描述问题的有关因素、解释各因素间的内在关系、画出因果关系图和分析反馈环路及它们的作用.

3.建立系统动力学模型:建立流图、构造DYANAMO语言方程式.

4.计算机模拟:将DYANAMO语言方程式和原始数据及相关数据(变量)在计算机上多方案模拟实验,得出结果,绘制结果曲线图,修改程序(方程式),调整数据(变量),进行反复模拟实验.

5.分析结果:通过对结果的分析,不仅可发现系统的构造错误和缺陷,而且还可找出错误和缺陷的原因.根据结果分析情况,确定是否对模型进行修正,然后再做仿真实验,直至得到满意的结果为止.

二、库存管理系统动力学模型的建立

1.库存管理系统的因果关系图

在企业经营活动中,库存的变化可以通过多种因素重新影响本身的变化,而库存量的变化则是这一系列反馈作用综合影响的结果.因此,通过对某制造企业实际情况的分析,建立考虑多种因素后的该企业库存管理因果关系图,如图1所示.

2.库存管理系统VENSIM仿真模型的建立

因果关系图只能描述反馈结构的基本方面,不能表示不同性质的变量的区别,这是它的根本弱点.为了克服这个弱点,本文进一步构造出流图模型,以便更确切地描述出反馈系统的动态性能.在构造模型时,考虑到模型系统是非线性的、动态反馈的,以这些特征进行模拟在市场需求变动情况下原材料库存量与产成品库存量的变动情况,寻求系统的较优结构与合理化的参数,以得出较好的政策建议.

为此,本文首先从最基本的平衡库存系统开始,如图2所示.

上述的库存管理模型是一个理想的模型,它包含着这样的检测定:（1）在生产决策与获得最终产品之间不存在时间上的延迟,一经决策,产品就送来入库.（2）没有考虑企业生产能力和对市场需求变动的反应时间.在上述模型中,只要市场需求增加,马上就能增加生产,重新与销售保持平衡.很显然,如此检测定是不现实的,因此,结合企业的实际情况,将人员、原材料的供应、生产延迟等各种影响因素考虑进去以后得到的某制造型企业的库存管理系统VENSIM仿真模型如图3所示.

三、模型的仿真结果与分析

从前面的因果关系图及流图可以知道,影响该企业库存管理系统的因素很多,它们之间的关系也很复杂,它们当中有些参数的改变对库存控制的影响很大,主要是由于它们之间的关系是相关的,因此,一个参数的改变,势必影响另一个或多个变量的值.例如,当劳动力调整时间发生变化时,无论是产成品库存还是原材料库存都发生变化.因此,企业在经营过程中,必须根据需要进行调整.

1.不考虑延迟、订货速率保持稳定时的仿真结果分析

我们先从最理想化的情况下来分析系统仿真结果,即没有原材料采购延迟和生产延迟、订货速率保持在15000台/月,仿真结果如图4所示.

从图4可以清楚看出,在一定的劳动生产率下,由于生产产成品的数量（16000台/月）大于订货速率（15000台/月）,从而导致产成品库存量逐渐增加,在2.5月左右达到最高峰,使得当前库存与产成品期望库存之间产生了一个差值,进而要求调整劳动力,从理论上讲企业可以通过减少员工数量来减少产成品的产量（但由于市场需求的不确定性,企业为了保证其怎么写作水平,在实际经营过程中还是按照原先的生产计划进行生产,保持一定的过剩量,而人员的调整逐步进行的）,以减少当前库存,使其达到期望产成品库存,到第13个月以后就基本趋于平衡.

2.劳动力调整时间发生变化时的仿真结果分析

由于企业招聘来的劳动力并不能立即就能胜任工作,必须进行一段时间的培训才能上岗,为此,在其他条件不变的情况下劳动力调整时间为0.5月、1月、2月时产成品库存、原材料库存变化情况如图5所示.

图5劳动力调整时间变化时产成品库存、原材料库存的变化图

从图5我们可以看到,劳动力调整时间短,产成品库存就能很快达到平衡,而且振动的幅度也小,波动的范围也不大,在第8月基本平衡了,劳动力调整时间为2个月时,产成品库存振幅、波动范围都大；对于原材料库存而言,也有类似的情况发生.因此,企业在招聘劳动力时应尽量选择熟练工人,以缩短劳动力的培训时间.

3.原材料采购延迟时的仿真结果分析

在企业的实际经营过程中,由于种种原因也会出现原材料供应不及时的情况,从而影响企业的正常生产,因此,有必要对这种情况进行分析,以帮助企业作出正确的库存决策.在其它条件不变的情况下来比较原材料采购延迟时间为0月、0.5月、1月时产成品库存、原材料库存的变化情况.

图6原材料采购无延迟时产成品库存、原材料库存的变化图

图7原材料采购延迟时产成品库存、原材料库存的变化图

从上述图6、图7中可以看出,原材料采购延迟对产成品库存影响不大,但对于原材料库存的影响则较大,延迟时间越长,原材料库存波动的范围越大,因此,要缩短原材料的采购延迟时间.从图6我们也发现,当原材料的采购延迟时间为零时,原材料库存不发生变化,由此可见,制造企业在理论上完全可以对原材料库存实行零库存管理.

4.当销售量发生波动时的仿真结果分析

由于市场需求的不确定,在企业经营过程中经常会在某一个时间客户需求突然增加的情况,对此,我们对系统模型中进行阶跃测试,分析此时产成品库存和原材料库存的变化情况.取订货速率等于15000+STEP（500,5）,其它条件为：生产延迟时间、原材料采购延迟时间、劳动力调整时间均为0.5月,仿真结果如图8所示.

图8订货量阶跃时产成品库存、原材料库存、劳动力、雇用率的变化图

从图8可见,由于在第5月订货速率增加了500台/月,此时成品库存、原材料库开始下降,最低点在第6个月,然后上升,原材料库存到第10.5个月、产成品库存到第12个月就基本平稳,从图中我们还可以发现,本模型中测试过程中波动还是比较平稳,能够满足生产实际需要.

四、结论

库存管理系统动力学模型为我们提供了一种新的物流库存管理的方法,充分发挥了系统动力学容易结合领导决策者和实际工作者的经验及加深对系统机制理解的优点.采用这种方法更加直观,易于理解.通过对某制造企业库存管理系统动力学模型的仿真,给出了改变若干影响因素条件下制造企业库存的运行规律,表明模型具有较好的决策能力,能较好的反映实际系统.同时,仿真结果也证实了制造型企业的原材料库存完全可以实行零库存管理.