基于系統動力學勞保用品供應鏈的仿真與模擬研究

(湖北省武漢市中國地質大學(武漢)工程學院 湖北 武漢 430074)

基于系統動力學勞保用品供應鏈的仿真與模擬研究

楊興梅

(湖北省武漢市中國地質大學(武漢)工程學院湖北武漢430074)

結合市場上勞保用品的生產、銷售現狀，分析、總結了這一過程中影響勞保用品不能如期供貨的因素，由于物質、信息的延遲，在勞保用品整個供應鏈中會出現牛鞭效應，導致勞保用品在各個節(jié)點上的供應不協調，使企業(yè)無法及時得到需要的勞保用品，因此會使職工的生產過程存在安全隱患。基于此，根據影響勞保用品供應問題的主要因素，建立了關于勞保用品供應鏈的系統動力學模型，利用動態(tài)建模工具Vensim通過調節(jié)勞保用品供應關系進行仿真、模擬，建立有效的勞保用品供應鏈的信息共享機制與激勵機制，使市場信息可以直接傳遞給供應商和批發(fā)商，并及時的作出相應措施，削弱牛鞭效應，提高職工在生產過程中安全性。

勞保用品供應；牛鞭效應；系統動力學；Vensim

一、引言

勞保用品[1]是安全生產工作的一個重要組成部分，是生產過程中安全與健康一種防御性裝備，因此勞保用品的供應鏈至關重要。但是受到物質、信息的延遲，致使職工在生產過程中存在安全隱患。勞保用品供應中會出現牛鞭效應。牛鞭效應[2]指的是供應鏈上的一種需求變異放大現象，導致了需求信息出現越來越大的波動。因此，減少勞保用品供應鏈中的牛鞭效應可以使職工及時得到勞保用品，降低生產過程中的風險。因此本文擬是通過勞保用品供應鏈各部分之間的協調，建立有效的信息共享機制與激勵機制，減輕牛鞭效應對勞保用品供應鏈的影響，從而保障職工在生產過程中的安全。

二、系統動力學建模

(一)系統動力學的基本原理

系統動力學[3](System Dynamic，簡稱SD)是系統科學理論與計算機仿真緊密結合、研究系統反饋結構與行為的一門科學，是系統科學與管理科學的一個重要分支。系統動力學研究處理復雜系統問題的方法是定性與定量結合、系統綜合推理的方法，按照系統動力學的理論與方法建立模型，借助計算機進行模擬，則可以定性與定量地研究系統問題。利用系統動力學[4]分析研究系統是在確定系統的狀態(tài)變量的基礎上進行的。首先，對系統的結構進行因果關系分析，確定因果關系反饋環(huán)，建立系統流量存量圖，然后用狀態(tài)方程、速率、輔助方程以及其他一些變量方程、函數和參數來描述各類系統的變化，并借助系統動力學的仿真語言vensim進行模擬。

(二)因果關系分析圖

因為每種勞保用品的使用量不同，銷售不也一樣，本文選擇較為常用的安全帽為研究對象。在本模型中當市場需求增加時，零售商的庫存將會減少，從而導致零售商庫存差增加，當零售商庫存差增加，零售商增加向批發(fā)商訂貨來彌補庫存差。零售商的訂貨增加會加快批發(fā)商對零售商的送貨率，但是這個過程存在兩個延遲過程。一個信息延遲，一個物質延遲過程。具體的因果關系圖如圖1。

圖1 勞保用品供應鏈因果關系圖

(三)流量存量圖的構建

圖2 勞保用品供應鏈系統流圖

利用SD對因果關系圖進行量化分析，并對其構建流量存量圖。首先需要識別系統中的水平變量、速率變量、輔助變量和常量。本系統中包括零售商庫存、批發(fā)商庫存和供應商庫存三個水平變量。該系統的生產延遲時間和運輸延遲時間均為3周，不存在訂單延遲。仿真時間為0～200周，仿真步長為1周。得出流量存量圖如圖2所示。

三、仿真模擬及結果分析

將上述模型根據其仿真方程進行模擬，分別建立供應商庫存、批發(fā)商庫存、零售商庫存和售商訂單、批發(fā)商訂單、供應商生產需求的數據集，通過對兩個數據集的分析可以看到，在庫存和訂單中，都出現了明顯的牛鞭效應。

隨著時間的變化，零售商、批發(fā)商、供應商庫存的波動逐級增大，出現明顯的牛鞭效應，在100周時，生產商、批發(fā)商庫存小，生產的產品不能滿足市場需求，而又沒有儲備足夠的安全庫存，會使顧客不能及時得到安全帽，由于信息和物質的延遲，使得生產商收到的訂單數量過大，導致安全帽的數量過大，使其庫存積壓，不能及時售出，劣質的安全帽對職工的安全沒有保障，因此要對牛鞭效應進行優(yōu)化。

四、供應鏈結構的優(yōu)化

在上述的供應鏈結構中，由于零售商先將訂單傳遞給批發(fā)商，批發(fā)商再將訂單傳遞給供應商，由于信息無法共享，所以產生牛鞭效應，基于此，有必要對供應鏈庫存模式進行改革，緩解信息、物質延遲的影響。本文通過供應鏈各成員之間的協調，建立有效的信息共享機制與激勵機制，以減輕牛鞭的影響。改進后的流圖如圖3。

圖3 改進后的勞保用品供應鏈系統流圖

通過對該流量存量圖進行數據集分析，得出新的數據集，通過比較，改進后的供應鏈中，各節(jié)點庫存量比較穩(wěn)定，波動幅度明顯減小。供應鏈各節(jié)點訂單水平及生產需求波動幅度也明顯降低，說明各節(jié)點訂貨水平越來越接近市場需求信息，需求信息的放大程度大大減少。由此可知，供應鏈各部分之間信息的共享緩和了市場需求的不確定性，削弱了牛鞭效應。所以通過對供應鏈的信息結構進行調整有利于削弱牛鞭效應。

五、總結與結論

通過在Vensim下對系統的模擬可以得到如下結論：(1)勞保用品的供應鏈是一個非線性系統，利用SD構建系統的因果關系以及流量存量圖，刻畫勞保用品共贏中各要素之間的物質能量信息流動信息關系，展現了勞保用品供應的動態(tài)性。(2)在傳統供應鏈中，存在嚴重的牛鞭效應，市場需求信息的不真實性會沿著供應鏈逆流而上，產生逐級放大的現象。(3)優(yōu)化后的供應結構鏈可以明顯減弱牛鞭效應，使批發(fā)商、零售商、供應商之間達到信息共享，滿足企業(yè)對勞保用品的需求量，從而使職工的安全有很大的保障。

[1]周國銀.勞保用品市場現狀與對策[J].化學工業(yè)出版社，1994

[2]劉紅.供應鏈牛鞭效應建模與仿真[M].上海交通大學出版社，2008

[3]王其藩.系統動力學[M].清華大學出版社，1995

[4]王振江.系統動力學引論[M].上海科學技術出版社，1988