(湖北省武漢市中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院 湖北 武漢 430074)

基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)勞保用品供應(yīng)鏈的仿真與模擬研究

楊興梅

(湖北省武漢市中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院湖北武漢430074)

結(jié)合市場(chǎng)上勞保用品的生產(chǎn)、銷售現(xiàn)狀，分析、總結(jié)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(zhì)、信息的延遲，在勞保用品整個(gè)供應(yīng)鏈中會(huì)出現(xiàn)牛鞭效應(yīng)，導(dǎo)致勞保用品在各個(gè)節(jié)點(diǎn)上的供應(yīng)不協(xié)調(diào)，使企業(yè)無法及時(shí)得到需要的勞保用品，因此會(huì)使職工的生產(chǎn)過程存在安全隱患?；诖?，根據(jù)影響勞保用品供應(yīng)問題的主要因素，建立了關(guān)于勞保用品供應(yīng)鏈的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，利用動(dòng)態(tài)建模工具Vensim通過調(diào)節(jié)勞保用品供應(yīng)關(guān)系進(jìn)行仿真、模擬，建立有效的勞保用品供應(yīng)鏈的信息共享機(jī)制與激勵(lì)機(jī)制，使市場(chǎng)信息可以直接傳遞給供應(yīng)商和批發(fā)商，并及時(shí)的作出相應(yīng)措施，削弱牛鞭效應(yīng)，提高職工在生產(chǎn)過程中安全性。

勞保用品供應(yīng)；牛鞭效應(yīng)；系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)；Vensim

一、引言

勞保用品[1]是安全生產(chǎn)工作的一個(gè)重要組成部分，是生產(chǎn)過程中安全與健康一種防御性裝備，因此勞保用品的供應(yīng)鏈至關(guān)重要。但是受到物質(zhì)、信息的延遲，致使職工在生產(chǎn)過程中存在安全隱患。勞保用品供應(yīng)中會(huì)出現(xiàn)牛鞭效應(yīng)。牛鞭效應(yīng)[2]指的是供應(yīng)鏈上的一種需求變異放大現(xiàn)象，導(dǎo)致了需求信息出現(xiàn)越來越大的波動(dòng)。因此，減少勞保用品供應(yīng)鏈中的牛鞭效應(yīng)可以使職工及時(shí)得到勞保用品，降低生產(chǎn)過程中的風(fēng)險(xiǎn)。因此本文擬是通過勞保用品供應(yīng)鏈各部分之間的協(xié)調(diào)，建立有效的信息共享機(jī)制與激勵(lì)機(jī)制，減輕牛鞭效應(yīng)對(duì)勞保用品供應(yīng)鏈的影響，從而保障職工在生產(chǎn)過程中的安全。

二、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模

(一)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的基本原理

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)[3](System Dynamic，簡(jiǎn)稱SD)是系統(tǒng)科學(xué)理論與計(jì)算機(jī)仿真緊密結(jié)合、研究系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu)與行為的一門科學(xué)，是系統(tǒng)科學(xué)與管理科學(xué)的一個(gè)重要分支。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究處理復(fù)雜系統(tǒng)問題的方法是定性與定量結(jié)合、系統(tǒng)綜合推理的方法，按照系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的理論與方法建立模型，借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬，則可以定性與定量地研究系統(tǒng)問題。利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)[4]分析研究系統(tǒng)是在確定系統(tǒng)的狀態(tài)變量的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。首先，對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行因果關(guān)系分析，確定因果關(guān)系反饋環(huán)，建立系統(tǒng)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(shù)和參數(shù)來描述各類系統(tǒng)的變化，并借助系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的仿真語(yǔ)言vensim進(jìn)行模擬。

(二)因果關(guān)系分析圖

因?yàn)槊糠N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(duì)象。在本模型中當(dāng)市場(chǎng)需求增加時(shí)，零售商的庫(kù)存將會(huì)減少，從而導(dǎo)致零售商庫(kù)存差增加，當(dāng)零售商庫(kù)存差增加，零售商增加向批發(fā)商訂貨來彌補(bǔ)庫(kù)存差。零售商的訂貨增加會(huì)加快批發(fā)商對(duì)零售商的送貨率，但是這個(gè)過程存在兩個(gè)延遲過程。一個(gè)信息延遲，一個(gè)物質(zhì)延遲過程。具體的因果關(guān)系圖如圖1。

圖1 勞保用品供應(yīng)鏈因果關(guān)系圖

(三)流量存量圖的構(gòu)建

圖2 勞保用品供應(yīng)鏈系統(tǒng)流圖

利用SD對(duì)因果關(guān)系圖進(jìn)行量化分析，并對(duì)其構(gòu)建流量存量圖。首先需要識(shí)別系統(tǒng)中的水平變量、速率變量、輔助變量和常量。本系統(tǒng)中包括零售商庫(kù)存、批發(fā)商庫(kù)存和供應(yīng)商庫(kù)存三個(gè)水平變量。該系統(tǒng)的生產(chǎn)延遲時(shí)間和運(yùn)輸延遲時(shí)間均為3周，不存在訂單延遲。仿真時(shí)間為0～200周，仿真步長(zhǎng)為1周。得出流量存量圖如圖2所示。

三、仿真模擬及結(jié)果分析

將上述模型根據(jù)其仿真方程進(jìn)行模擬，分別建立供應(yīng)商庫(kù)存、批發(fā)商庫(kù)存、零售商庫(kù)存和售商訂單、批發(fā)商訂單、供應(yīng)商生產(chǎn)需求的數(shù)據(jù)集，通過對(duì)兩個(gè)數(shù)據(jù)集的分析可以看到，在庫(kù)存和訂單中，都出現(xiàn)了明顯的牛鞭效應(yīng)。

隨著時(shí)間的變化，零售商、批發(fā)商、供應(yīng)商庫(kù)存的波動(dòng)逐級(jí)增大，出現(xiàn)明顯的牛鞭效應(yīng)，在100周時(shí)，生產(chǎn)商、批發(fā)商庫(kù)存小，生產(chǎn)的產(chǎn)品不能滿足市場(chǎng)需求，而又沒有儲(chǔ)備足夠的安全庫(kù)存，會(huì)使顧客不能及時(shí)得到安全帽，由于信息和物質(zhì)的延遲，使得生產(chǎn)商收到的訂單數(shù)量過大，導(dǎo)致安全帽的數(shù)量過大，使其庫(kù)存積壓，不能及時(shí)售出，劣質(zhì)的安全帽對(duì)職工的安全沒有保障，因此要對(duì)牛鞭效應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化。

四、供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

在上述的供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)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(yīng)商，由于信息無法共享，所以產(chǎn)生牛鞭效應(yīng)，基于此，有必要對(duì)供應(yīng)鏈庫(kù)存模式進(jìn)行改革，緩解信息、物質(zhì)延遲的影響。本文通過供應(yīng)鏈各成員之間的協(xié)調(diào)，建立有效的信息共享機(jī)制與激勵(lì)機(jī)制，以減輕牛鞭的影響。改進(jìn)后的流圖如圖3。

圖3 改進(jìn)后的勞保用品供應(yīng)鏈系統(tǒng)流圖

通過對(duì)該流量存量圖進(jìn)行數(shù)據(jù)集分析，得出新的數(shù)據(jù)集，通過比較，改進(jìn)后的供應(yīng)鏈中，各節(jié)點(diǎn)庫(kù)存量比較穩(wěn)定，波動(dòng)幅度明顯減小。供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)訂單水平及生產(chǎn)需求波動(dòng)幅度也明顯降低，說明各節(jié)點(diǎn)訂貨水平越來越接近市場(chǎng)需求信息，需求信息的放大程度大大減少。由此可知，供應(yīng)鏈各部分之間信息的共享緩和了市場(chǎng)需求的不確定性，削弱了牛鞭效應(yīng)。所以通過對(duì)供應(yīng)鏈的信息結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整有利于削弱牛鞭效應(yīng)。

五、總結(jié)與結(jié)論

通過在Vensim下對(duì)系統(tǒng)的模擬可以得到如下結(jié)論：(1)勞保用品的供應(yīng)鏈?zhǔn)且粋€(gè)非線性系統(tǒng)，利用SD構(gòu)建系統(tǒng)的因果關(guān)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(zhì)能量信息流動(dòng)信息關(guān)系，展現(xiàn)了勞保用品供應(yīng)的動(dòng)態(tài)性。(2)在傳統(tǒng)供應(yīng)鏈中，存在嚴(yán)重的牛鞭效應(yīng)，市場(chǎng)需求信息的不真實(shí)性會(huì)沿著供應(yīng)鏈逆流而上，產(chǎn)生逐級(jí)放大的現(xiàn)象。(3)優(yōu)化后的供應(yīng)結(jié)構(gòu)鏈可以明顯減弱牛鞭效應(yīng)，使批發(fā)商、零售商、供應(yīng)商之間達(dá)到信息共享，滿足企業(yè)對(duì)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(guó)銀.勞保用品市場(chǎng)現(xiàn)狀與對(duì)策[J].化學(xué)工業(yè)出版社，1994

[2]劉紅.供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)建模與仿真[M].上海交通大學(xué)出版社，2008

[3]王其藩.系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)[M].清華大學(xué)出版社，1995

[4]王振江.系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)引論[M].上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1988