基于AnyLogic的五阶供应链库存管理仿真分析

黄若诗

（中国电子科技集团公司第七研究所，广州 510310）

0 引言

供应链最早的提出者迈克尔·波特认为，供应链是一系列的生产经营活动，最终的目的是将原材料转换成产品，并实现增值的过程[1-3]。供应链涉及的角色有供应商、制造商、分销商、终端用户，同时在企业物流、信息流、资金流的控制下，将原材料到半成品，最后到成品的一个生命周期[4-5]。随着社会商业的发展，供应链管理逐渐成为企业的核心竞争力。社会商业的竞争由企业竞争便变成供应链竞争，以实现供应链整体利润最大化为竞争的目标。冉昶等[6]对连续需求条件下的企业库存AnyLogic整合分析，证明了未来企业资源整合的重要性，桂寿平等[7]对不同输入量对供应链平衡进行了分析，分析牛鞭效应强度等。本文通过使用Anylogic软件并结合系统动力学方法对五阶供应链库存进行了仿真，为企业库存优化提供指导。

1 供应链的设计方法

在企业生产经营活动中涉及到企业性质、物流、渠道、采购方式，这时需要提高供应链效率，必须对产品流、信息流、资金流等进行优化，在供应链设计中信息流、产品流及资金流相互依存。本次建模的系统分为两大模块，分别是消费者供应链模块和产品供应链模块。在消费者供应链系统中，因为广告和口碑效应等会驱动消费者的购买决定，消费者做出相应动作后，随机需求反馈给零售商，零售商根据自己库存情况来确定是否向上一级供应商订货，后面的分销商、制造商以层级的设计方法以此类推；原材料供应商处于供应链结构的最上游，原材料是充足的，不存在缺货的情况。

2 供应链库存管理仿真

2.1 五阶供应链概念模型

五阶供应链概念模型分为：原材料供应商-制造商-分销商-零售商-顾客。首先这个系统中的潜在客户（即市场中的消费者）本来不知道该种商品，广告和口碑效应会驱动消费者的购买决定。并且产品有有限的生命周期，100%的消费者会愿意购买新产品替代老产品。这样便产生了需求，该随机需求会反馈给该供应链上的零售商，零售商为了满足顾客的需求会做出相对应的动作：向上游下订单。而分销商接收到零售商的订单会通过物流方式向零售商配送货物。一般情况下，分销商只有产成品库存，在库存不足的时候会继续向上游，即制造商进行订货。同样，制造商接收到分销商的订单，并将原材料加工成然后做出配送处理。因此，制造商需要结合当前原材料库存水平制定生产计划，采购原材料并组织生产，才能如期完成订单[8]。

在下面的建模中，假定原材料是充足的，不存在缺货的情况，因为原材料供应商处于供应链结构最上游。成本与订购、制造、持有产品和缺货相关。

本文进行建模的系统目标主要有两种，即供应链总库存成本最低和服务水平最高。供应链库存成本的构成在前面已有提及，下面解释一下客户等待时间：它是作为一项服务质量的考察指标，系统的目标就是为了使客户等待时间尽可能地短。这个模型的目标是为这条供应链找到库存策略参数，达到最小化成本和最小化等待时间的目的，此模型可以通过人工设定的参数值进行仿真和自动优化仿真。五阶供应链的仿真概念模型如图1所示。

图1 五阶供应链的仿真概念模型

2.2 假设条件

（1）对两年来收集的数据进行分析，起止日期2017年1月1日至2019年1月1日；

（2）初始设零售商、分销商、生产商订货提前期满足正态（0.2，0.4）、（0.25，0.5）、（0.5，1）分布；

（3）订单一定能完成且是在每一天的开始就进行发货；（4）不会发生原材料商供应不足的情况。

2.3 仿真参数设置

潜在消费者由于受到广告效应、身边人的影响成为该产品的用户，由于产品有一定的生命周期，会有一定的损坏率，促使部分顾客再次购买该产品。对于顾客，市场上一开始有100 000个潜在消费者，广告效应为0.1%，每个消费者每个时间单位接触10人，被接触的人决定购买的概率为0.1%，产品的生命周期为60。对于供应链上的零售商、分销商、制造商和原材料商等各节点企业设置最大库存和最小库存值以及各成本值，各参数值的设置如表1所示。

表1 仿真参数设置

2.4 仿真实验及结果分析

仿真图如图2所示，主要由两部分组成，分别是目标消费者人群模块和供应链模块。第一部分是消费者模块，影响目标消费者成为客户的因素有广告、口碑、产品的质量等；第二部分是供应链模块，随机需求反馈给零售商，零售商根据自己库存情况来确定是否向上一级供应商订货，后面的分销商、制造商层级的仿真方法以此类推；原材料供应商处于供应链结构的最上游。

图2 仿真界面

目标顾客人群模块的仿真运行界面如图3所示，潜在顾客为311人时，由于受到各因素的影响，最终约有99人成为该产品的顾客，产生1 104件产品需求。

图3 目标消费人群模块仿真运行界面

由假设条件可知，原材料商的库存水平假设无限大，即库存水平充足，因此对此不做分析。如图3所示，市场潜在客户数量不同，由于广告、口碑等因素的影响，最后的需求值也不同，从而影响零售商、分销商、制造商的库存量。如图4所示，零售商的库存水平基本保持规律出现的锯齿形状，最大库存量与最小库存量之间的时间相距较短，不会出现长期缺货的状况，说明零售商向上游供应商采购比较频繁，采购周期较短且采购量较少。再看分销商，其库存水平和零售商一样，保持规律的锯齿形状，但是与零售商不一样的是，它最大库存与最小库存之间的周期较长，说明其每次采购量较大，采购周期长。至于制造商，库存波动较大有时出现缺货的情况，波动程度较大，形状也不如前面零售商、分销商那么有规律，与分销商较为一致的是，它每次的采购量也比较大。

图4 供应链库存水平

利用Anylogic软件做了优化，迭代次数为500，图5所示为仿真过程的截图。由图可知，基于一定条件下，通过优化实验可以仿真出最佳的库存策略。在总共迭代次数为115时，第82次迭代是最优值。

3 结束语

本文利用Anylogic实现了对五阶供应链管理针对某企业的供应链现状建模，分析了原材料供应商、制造商、分销商、零售商和顾客对各级库存的影响。通过比较各阶供应链的库存水平可得出以下结论。

（1）各阶供应链的库存水平波动程度逐级扩大，因此要

图5 优化实验运行截图

学会规避短缺博弈现象。

（2）在缺货时供应商不能一味根据下游的订货量来决定配给量，以此杜绝下游企业夸大订货量来获得较多配给量的现象。因为很多供应商允许下游企业进行退货，如果配给过多，后期供大于求，最后受损失的还是供应商。

（3）供应商之间以及分销商、零售商应该共享供应能力、库存状况信息，让供应商了解到更加准确的需求信息，根据需求信息设计合理的生产计划，进而合理安排生产进度，达到联合库存管理的目的，防止下游企业进行博弈行为。