基于GI-SIM方法的家電制造企業(yè)物流系統(tǒng)建模

吳 偉

（1.河北大學(xué)，河北 保定 071002；2.河北軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 保定 071002）

1 引言

隨著家電市場需求的擴(kuò)大，家電企業(yè)的利潤越來越微薄且挖掘潛力越來越小，因此改進(jìn)中國家電制造企業(yè)物流系統(tǒng)，合理降低物流的成本進(jìn)而提高利潤愈顯必要。但是一些傳統(tǒng)的物流系統(tǒng)建模方法如GRAI 法、Petri 網(wǎng)、IDEF 法等尚不完善，因此本文將在已有建模方法的基礎(chǔ)上，提出基于GI-SIM方法的家電制造企業(yè)物流系統(tǒng)。

2 常用的物流系統(tǒng)建模方法

2.1 GRAI法

GRAI 法是波爾多大學(xué)為家電制造生產(chǎn)系統(tǒng)制定決策開發(fā)的。GRAI由物理系統(tǒng)和生產(chǎn)控制系統(tǒng)組成，其中物理系統(tǒng)是制造單元，功能主要是把原材料生產(chǎn)為產(chǎn)品；生產(chǎn)控制系統(tǒng)主要制定決策，包括信息系統(tǒng)和決策系統(tǒng)兩部分。GRAI模型主要描述物理系統(tǒng)、信息系統(tǒng)和決策系統(tǒng)之間的聯(lián)系，是層次化結(jié)構(gòu)，每一層的決策都取決于執(zhí)行的任務(wù)，每一層構(gòu)造的信息要滿足決策的制定。GRAI法適用于優(yōu)化決策的功能層，但仿真很難實(shí)現(xiàn)。

2.2 IDEF法

IDEF法是以結(jié)構(gòu)化分析法為基礎(chǔ)，是一系列分析、建模和仿真的統(tǒng)稱，主要用于復(fù)雜系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)。這種方法由最初的三部分發(fā)展成為一個系列，前六個部分已經(jīng)有了完善的理論研究，之后的還處于研究中。前六部分依次是：IDEF0：功能模型；IDEF1：信息模型；IDEF2：仿真模型設(shè)計(jì)；IDEF3：過程描述設(shè)計(jì)；IDEF4：面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)；IDEF5：本體論描述獲取。

2.3 GIM法

GIM法是以GRAI法為基礎(chǔ)的GIM集成法，是對企業(yè)制造管理系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)的方法。GIM 模型包括了功能模型、物理模型、信息模型和決策模型，融合了GRAI 和IDEF0 建模法的優(yōu)點(diǎn)。目前，一種叫IMAGIM 計(jì)算機(jī)編輯程序支持GIM法。GIM法的缺點(diǎn)是：模型結(jié)構(gòu)缺少層次，不注重物流系統(tǒng)的實(shí)施和操作。

2.4 SIM法

SIM法也是一種集成建模的方法，對制造信息系統(tǒng)的建模非常適用，在對制造企業(yè)物流系統(tǒng)建模中，SIM 法主要的建模工具是DFDs 和GRAI 格，同時為了彌補(bǔ)DFDs 法的不足，還結(jié)合了IDEF0 法。然而，SIM 法的缺點(diǎn)是：沒有考慮物流系統(tǒng)的動態(tài)性。

以上例舉的4 種傳統(tǒng)的建模方法都有一定的缺陷。如果單是考慮其中一種建模技術(shù)無法達(dá)到復(fù)雜龐大的物流系統(tǒng)的要求。因此需要創(chuàng)造出一種集合以上各個模型優(yōu)點(diǎn)的新建模思想。

3 模型建立及求解

通常情況下，系統(tǒng)模型包括概念模型、求解模型和評價模型。概念模型主要是定義系統(tǒng)中的基本概念，并建立活動與功能之間的聯(lián)系；求解模型主要是通過一些最新的技術(shù)對模型進(jìn)行求解；評價模型主要是利用一些模擬完善并根據(jù)系統(tǒng)目標(biāo)對模型進(jìn)行評價。好的模型一般滿足以下條件：第一，模型適用于復(fù)雜的系統(tǒng)；第二，建立的模型具有實(shí)用性；第三，在建模的過程中，概念模型、求解模型和評價模型要條理清晰。其中GI-SIM 法就是一種面向于中國制造型企業(yè)物流系統(tǒng)的集成建模思想。圖1給出了GI-SIM法的結(jié)構(gòu)。

GI-SIM 是一套完善的建模系統(tǒng)，在建模過程中需要用到較為廣泛使用的三種工具：IDEF0、GRAI 格和模擬模型，同時輔助計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)對物流系統(tǒng)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。

圖1 GI-SIM法的結(jié)構(gòu)

3.1 GI-SIM法建模過程

3.1.1 建立物流系統(tǒng)的總體視圖。GI-SIM法在分析和設(shè)計(jì)物流系統(tǒng)的應(yīng)用過程中的第一步是建立物流系統(tǒng)的總體視圖。該視圖顯示了物流系統(tǒng)的職能劃分和活動或決策的中心，可以通過一個一維的并修改過的GRAI格形成。GRAI格結(jié)構(gòu)如圖2所示。活動中心之間的關(guān)系可以歸納為信息流、決策流和物料流，圖中細(xì)箭頭表示信息流動，粗箭頭表示決策流動，H表示GRAI 格的調(diào)整期，是對決策檢查并修改的時間；P 表示GRAI格的計(jì)劃期，是決策起作用的時間。GI-SIM法的第一步主要是根據(jù)信息流、決策流和物料流三者的關(guān)系，確定模型的參數(shù)。

圖2 GRAI格結(jié)構(gòu)

3.1.2 建立每個活動中心的IDEF0模型。建立每個活動中心的IDEF0 模型是為了分析系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)。IDEF0 模型的意義如圖3所示，其中矩形表示系統(tǒng)的活動；控制表示系統(tǒng)的約束；機(jī)制表示系統(tǒng)的執(zhí)行者；活動中心的輸入和輸出為IDEF0 模型的輸入輸出分類提供依據(jù)。IDEF0 模型的最頂層表示活動中心的總結(jié)構(gòu)，能夠一直分解，直到分解為獨(dú)立的最底層模塊。將GI-SIM 格中的活動中心分解后就可以得到一系列IDEF0模型，也就是遞階的圖形。

圖3 IDEFO圖形的模型意義

3.1.3 把IDEF0模型轉(zhuǎn)為仿真模型。GI-SIM法的第三步是把IDEF0 模型轉(zhuǎn)為仿真模型。在GI-SIM 法中，仿真模擬運(yùn)行很重要，因?yàn)樵谶@一步中，要把模型中的概念引入到動態(tài)的物流系統(tǒng)中。在對真實(shí)的物流系統(tǒng)進(jìn)行分析時，仿真模型優(yōu)于其他單一的技術(shù)模型。通常情況下，仿真模擬的結(jié)果為物流系統(tǒng)提供了具體的參數(shù)。

在物流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，要用系統(tǒng)分析結(jié)果去評價或重新設(shè)計(jì)GRAI 格和運(yùn)行變量。設(shè)計(jì)模型一般從物流系統(tǒng)中簡單的概念開始，要充分利用系統(tǒng)分析得到的結(jié)果。GI-SIM 法在動態(tài)建模過程中，為使用者提供了多個模擬模型，以便處理不同的物流決策。使用遞階的方法，可以讓使用者容易理解活動中心的總目標(biāo)。在GI-SIM模型中，GRAI格和IDEF0模型的運(yùn)用體現(xiàn)了模型的靜態(tài)性，仿真模型體現(xiàn)了模型的動態(tài)性。

3.2 GI-SIM方法的評價和總結(jié)

與傳統(tǒng)的物流系統(tǒng)建模方法相比，GI-SIM法的優(yōu)勢在于：體現(xiàn)了概念、功能以及仿真模擬的建模思想；從物流系統(tǒng)的參數(shù)到系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，全面地描述了物流系統(tǒng)，同時也體現(xiàn)了物流系統(tǒng)的動態(tài)性。GI-SIM 法能夠?qū)崿F(xiàn)對物流系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)，表現(xiàn)為以下三條特性：在模型中，通過圖形來說明物流系統(tǒng)的活動中心和決策，讓使用者更容易理解整個物流系統(tǒng)模型；采用功能表示法說明物流系統(tǒng)的活動中心，讓使用者了解物流系統(tǒng)的具體操作和要求；對IDEF0 模型中最底層的獨(dú)立模塊進(jìn)行模擬，讓使用者了解物流系統(tǒng)的動態(tài)性。

4 實(shí)例分析

在這里以TCL 公司的物流為例來說明基于GI-SIM 方法的家電制造企業(yè)物流系統(tǒng)的建立。

4.1 TCL公司的物流概況

TCL公司的四大工廠分別設(shè)立在惠州、呼和浩特、無錫和新鄉(xiāng)，并在這四個工廠的基礎(chǔ)上設(shè)了CDC（全國配送中心），分別設(shè)立在華南、華東、東北、中原、西北、西南與華北7大銷售大區(qū)的經(jīng)濟(jì)中心。為了系統(tǒng)方便有序地配送家電，TCL 公司建立的物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是：各個工廠—全國各個配送中心—地方級配送中心—銷售點(diǎn)—客戶。這個物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有著密集的物流網(wǎng)絡(luò)和眾多的物流節(jié)點(diǎn)，大大縮短了每次的運(yùn)輸距離，提高了運(yùn)輸效率。但是國內(nèi)運(yùn)輸成本的大幅度上漲導(dǎo)致原本微薄的家電制造企業(yè)的利潤一再降低，降低物流成本、提高服務(wù)質(zhì)量成為家電業(yè)發(fā)展的必由之路。所以TCL公司必須改進(jìn)已有的物流系統(tǒng)。

4.2 基于GI-SIM方法的TCL公司物流系統(tǒng)的建立

4.2.1 物流系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)。首先TCL公司將物流運(yùn)作按資產(chǎn)專用性的高低分類。對于耐腐蝕、耐酸、高溫高壓物資的運(yùn)輸和倉儲這種資產(chǎn)專用性高的物流，由于效率和規(guī)模等原因會增大成本，所以公司采用先按照標(biāo)準(zhǔn)投資在全國12個物流節(jié)點(diǎn)（北京、天津、唐山、邯鄲、呼和浩特、沈陽、新疆、上海、成都、南京、長沙、廣州）建立倉庫，再將專用性資產(chǎn)租給第三方物流，由他們來負(fù)責(zé)TCL 的物流。對于資產(chǎn)專用性較低的物流，TCL 采用長期的外包政策。這種模式可以有效提高資產(chǎn)的利用率，降低成本，并得到第三方物流企業(yè)更好、更穩(wěn)定的低價服務(wù)。

接著需要建立物流一體化的信息平臺。信息化是利用計(jì)算機(jī)和通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來對物流信息進(jìn)行加工和處理，以加快物流信息的傳遞，增加信息的準(zhǔn)確性，是企業(yè)的決策依據(jù)和現(xiàn)代物流的基礎(chǔ)。TCL 公司采用基于WEB 的訂單管理系統(tǒng)：從成品到客戶，其中包括訂單的處理、庫存的整理與規(guī)劃、銷售情況的預(yù)測以及相應(yīng)的信息系統(tǒng)。在這個基礎(chǔ)上引入更高層次的計(jì)劃以及預(yù)測的軟件系統(tǒng)，建立完善的一體化信息平臺。該信息平臺連接了供應(yīng)鏈的各個環(huán)節(jié)，可加強(qiáng)企業(yè)內(nèi)部的協(xié)作。

4.2.2 建立每個活動中心的IDEF0模型。圖4 即為TCL 公司家電物資標(biāo)準(zhǔn)的IDEF0模型。

圖4 家電物資的IDEFO模型

4.2.3 TCL 公司物流系統(tǒng)的動態(tài)實(shí)現(xiàn)。物流—信息一體化平臺的建立可以使決策者隨時了解到貨物的物流、庫存以及配送情況，并適時制定隨時變動的補(bǔ)貨計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)物流信息的透明化。與此同時，公司內(nèi)部還能與第三方物流公司實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與交互，從而對各個物流運(yùn)作環(huán)節(jié)進(jìn)行可視化管理。物流—信息一體化實(shí)現(xiàn)了以配送中心為核心的流程一體化的運(yùn)作體系，對物流組織結(jié)構(gòu)和信息系統(tǒng)進(jìn)行集中化管理，優(yōu)化和改善了物流運(yùn)作和庫存管理，最終降低了物流成本，提高了服務(wù)水平。

TCL 公司在物流—信息一體化的平臺上，不僅要加強(qiáng)內(nèi)部各個供應(yīng)鏈的協(xié)作，還應(yīng)加強(qiáng)與各個經(jīng)銷商的合作。通過與經(jīng)銷商的合作，TCL 公司可以根據(jù)經(jīng)銷商的銷售數(shù)據(jù)（如POS數(shù)據(jù)）及時地了解到家電產(chǎn)品的銷售情況和銷售動向，制定更好的家電研發(fā)和生產(chǎn)計(jì)劃。在這個基礎(chǔ)上，公司可以實(shí)施生產(chǎn)廠商管理用戶的策略，根據(jù)各個銷售點(diǎn)的庫存和銷售信息，利用補(bǔ)給策略來決定家電的補(bǔ)貨情況，并在經(jīng)銷商的同意下設(shè)立庫存，及時補(bǔ)充庫存。這樣可以大大提高TCL 公司對家電需求的反應(yīng)速度并降低庫存。TCL公司與經(jīng)銷商的合作，可以使企業(yè)內(nèi)部的供應(yīng)鏈和和外部的供應(yīng)鏈結(jié)合起來，提高整個供應(yīng)鏈的運(yùn)作效率，降低成本，實(shí)現(xiàn)共贏。

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