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經營活動，最終的目的是將原材料轉換成產品，并實現增值的過程[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]。隨著社會商業的發展，供應鏈管理逐漸成為企業的核心競爭力。社會商業的競爭由企業競爭便變成供應鏈競爭，以實現供應鏈整體利潤最大化為競爭的目標。冉昶等[6]對連續需求條件下的企業庫存AnyLogic整合分析，證明了未來企業資源整合的重要性，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軟件并結合系統動力學方法對五階供應鏈庫存進行了仿真，為企業庫存優化提供指導。

1 供應鏈的設計方法

在企業生產經營活動中涉及到企業性質、物流、渠道、采購方式，這時需要提高供應鏈效率，必須對產品流、信息流、資金流等進行優化，在供應鏈設計中信息流、產品流及資金流相互依存。本次建模的系統分為兩大模塊，分別是消費者供應鏈模塊和產品供應鏈模塊。在消費者供應鏈系統中，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。并且產品有有限的生命周期，100%的消費者會愿意購買新產品替代老產品。這樣便產生了需求，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，分銷商只有產成品庫存，在庫存不足的時候會繼續向上游，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計劃，采購原材料并組織生產，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、持有產品和缺貨相關。

本文進行建模的系統目標主要有兩種，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，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值進行仿真和自動優化仿真。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）對兩年來收集的數據進行分析，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、生產商訂貨提前期滿足正態（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貨；（4）不會發生原材料商供應不足的情況。

2.3 仿真參數設置

潛在消費者由于受到廣告效應、身邊人的影響成為該產品的用戶，由于產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點企業設置最大庫存和最小庫存值以及各成本值，各參數值的設置如表1所示。

表1 仿真參數設置

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人成為該產品的顧客，產生1 104件產品需求。

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律出現的鋸齒形狀，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軟件做了優化，迭代次數為500，圖5所示為仿真過程的截圖。由圖可知，基于一定條件下，通過優化實驗可以仿真出最佳的庫存策略。在總共迭代次數為115時，第82次迭代是最優值。

3 結束語

本文利用Anylogic實現了對五階供應鏈管理針對某企業的供應鏈現狀建模，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 優化實驗運行截圖

學會規避短缺博弈現象。

（2）在缺貨時供應商不能一味根據下游的訂貨量來決定配給量，以此杜絕下游企業夸大訂貨量來獲得較多配給量的現象。因為很多供應商允許下游企業進行退貨，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，根據需求信息設計合理的生產計劃，進而合理安排生產進度，達到聯合庫存管理的目的，防止下游企業進行博弈行為。