摘 要

随着经济全球化的到来，市场竞争愈加激烈，这就要求企业运营管理更加细致统筹全局，提高对企业及市场的控制能力。在如今客户需求的个性化不断增加及不确定变化，产品寿命缩短，市场需求不断变化结构不断复杂的环境下，为了快速满足这些需求变化，库存管理显然在各种解决手段中占用不可或缺的一部分，库存量过多或过少都会降低企业在市场的竞争力。因此研企业供应链中的最优库存管理，对于提高企业竞争力和资金利用是至关重要的。

本文主要运用系统动力学通过Vensim建模，从影响库存控制的各要素，改变变量构建最有库存控制模型，得出经济合理的库存水平和最有库存目标实现企业管理库存目标长期发展。

关键词：系统动力学；Vensim；库存管理；库存控制

Abstract

With the advent of economic globalization, market competition has become increasingly fierce. This requires that the company's operational management be more meticulous in coordinating the overall situation and improve its control over the company and the market. In today's increasingly customized and indefinable changes in customer needs, shortened product life, constantly changing market demands and constantly complex structures, in order to quickly meet these changes, inventory management is clearly indispensable for various solutions. In part, too much or too little inventory can reduce the competitiveness of companies in the market. Therefore, researching the optimal inventory management in the supply chain of an enterprise is crucial for improving the competitiveness of enterprises and capital utilization.

This article mainly uses system dynamics through Vensim modeling, from the impact of inventory control of various elements, change the variables to build the most inventory control model, to obtain economical and reasonable inventory levels and the most inventory goals to achieve long-term development of enterprise management inventory goals.

Key Words: System dynamics; Vensim; inventory management; inventory control

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 供应链及供应链管理的概念 2

1.2.1 供应链概念的界定 2

1.2.2 供应链管理概念的界定 3

1.3研究目的和研究方法 3

1.4 研究综述 4

1.4.1 供应链管理发展概述 4

1.4.2 供应链管理研究现状 4

1.4.3 供应链库存管理的研究现状 5

1.4.4 供应链管理系统动力学研究现状 6

1.5 论文的主要研究内容 6

第2章 关于系统动力学的理论 7

2.1 系统动力学的概念 7

2.1.1 系统动力学简介 7

2.1.2 系统动力学基本概念 7

2.2 系统动力学的模型结构 7

2.2.1 模型特点 7

2.2.2 系统动力学建模基本方法 8

2.2.3 系统动力学基本步骤 8

第3章 供应链库存管理 10

3.1 库存管理基础理论 10

3.1.1 库存管理的主要作用 10

3.1.2 库存管理基本概念 10

3.2 传统库存控制系统流程及特点 11

第4章 基于系统动力学的模型建立及分析 13

4.1 建模目的和模型边界 13

4.1.1 建模目的 13

4.1.2 系统模型边界的确定 13

4.2 模型建立 14

4.2.1 供应链中的牛鞭效应 14

4.2.2 系统建模 14

4.3 模型相关检验 17

4.3.1 极端条件测试 17

4.4 仿真结果分析 20

4.4.1 仿真政策 20

4.5结果分析 26

第5章 总结与展望 27

5.1 经济性分析 27

5.2 环保性分析 27

5.3 全文总结以及进一步展望 27

5.3.1 全文总结 27

5.3.2 进一步的展望 28

参考文献 29

致 谢 30

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

在经济全球化和经济一体化的市场环境下，市场竞争越发激烈企业面临的市场环境更为不易：大量信息的不断产生，新兴技术的广泛运用，用户需求的不断变化及升级，所有的一切都要求企业能够快速、准确、有效的跟上市场变化的步伐，搜罗大量数据，开发个性化产品，快速响应客户需求，提高市场竞争力，在市场上占领一方土地。以往的的企业管理模式采用“纵向一体化”模式，企业对于自身产品的需求及开发信息了解不够，无法快速对的回应市场的需求，导致企业在市场上没有竞争力，这就导致的“横向一体化”管理模式的出现，所有具有供需关系的企业串成一条链，这条链便是如今新兴的供应链^[1]。

供应链管理是管理理念的一个热点，继TQM、JIT、BPR、ERP之后，行业和学术界继续秉承管理理念，一些着名的国际公司，如惠普，IBM，戴尔等在供应链管理实践中取得了巨大成功，不得不说新兴的供应链管理的确是如今企业提高自身市场竞争力的有效管理措施。

供应链管理的模式即将具有供需关系的企业连成一个整体，扩展企业资源范围到整个供应链，并且公司形成共同市场利益的战略联盟，这种伙伴关系往往面临着个人客户的个性化需求。为了应对需求，供应商和客户之间的长期依赖性得到确立，因为供应商需要与客户合作研究如何满足客户需求，重新考虑并重新设计其原始设计。

供应链系统包括直接或间接满足客户需求的所有链接，它是一个具有特定功能的有机整体，由大量相互关联的动态元素组成。供应链环节包括供应商，生产商，批发商，零售商及消费者。在所有组织（如制造商）中，供应链都包含满足客户需求的所有功能，这些职能部门包括新产品开发，营销、运营、分销、财务、客户服务等机构，每个部门都可以被视为一个子系统。子系统不是彼此独立的，子系统之间以及子系统和外部环境之间存在复杂的相互作用。一般来说，一个实体的成员之间有相互作用，除了内部系统之间的相互作用之外，制造商还需要与供应链中的其他实体进行交互，这使得供应链系统成为一个动态和复杂的系统，包括连续的物流，资金流和不同环节之间的信息流，供应链管理的目标是调整这个动态系统的子系统，并最大化整个系统的价值^[3]。

在供应链中，各节点相应需求依靠的是库存，合理的库存控制及管理是保证整个供应链运行的必要条件。供应链节点公司从原材料供应开始，处理产品链，对其进行处理，组装并将其分发给最终客户。为了及时满足客户需求，我们需要一定的库存来应对供应链短缺和不确定性。原材料库存，正在进行的工作，半成品和成品存在于供应链的两侧。

供应链是一个非线性动态复杂系统，包括系统性，复杂性，动态性，多功能性，非线性，交叉性以及相应消费需求，因此，用线性理论系统来研究供应链管理是非常有难度的。同时，由于供应链系统的反馈和时间长，很难依靠直观的经验来了解和跟踪这些社会子系统的发展和变化。以前对供应链的研究主要来自定性分析或博弈论分析。有数学模型可供研究，但数学模型很难描述和处理系统内部和系统之间的复杂性和动态反馈关系。System Dynamics(SD）的方法由麻省理工学Jay.W.Forrester教授20世纪60年代创立。系统动力学基于系统理论结合反馈理论、控制理论和信息理论，其反映非线性，多重反馈和长时间延迟的动态模型是基于社会系统的因果关系构建的，计算机模拟用于实现动态系统、变化过程，社会因素分析，即决定因素对系统变化的影响^[19]。使用系统仿真来分析非线性关系和动态系统的方法通常更有效，供应链库存系统的整体复杂性及其相互作用的动态特征符合强调结构关系，时间延迟以及信息放大对系统运行的影响的系统动力学特征。因此，系统动力学方法是研究和解决供应链问题的有效方法^[2]。系统动力学方法在研究库存管理，库存延误，信息反馈以及牛鞭效应的非线性（需求放大效应）方面发挥了重要作用。

1.2 供应链及供应链管理的概念

对于供应链的定义国内外相关研究人员从多个不同研究方法阐述就有不同的定义，总的来说，供应链由哈佛商学院的Michael Porter设计发展，迈克尔波特教授根据20世纪80年代早期倡导的价值链理论进一步开发了它。供应链管理的概念最初是在1982年提出的，来自物流管理研究。Lei R Oliver和Michael D-Webber在1982年的“观察杂志”中引入了“供应链管理：物流更新战略”，并初次引入了“供应链管理”的观点^[18]。

1.2.1 供应链概念的界定

按照美国供应链协会（SCC）的说法，供应链涵盖从供应商到消费者的物流过程，从生产到交付制成品。这些任务的活动可以用五个基本过程来表达：计划，探索，生产，交付，回报。《物流术语》对供应链的定义是可以在生产和分销期间为最终用户活动提供产品和服务的网链结构。

通过分析供应链定义，供应链概念主要包括以下几个方面：

1. 供应链参与者。原材料的供应商、成品的制造商、成品的销售商、货物运输的物流商以及广大消费者等；
2. 供应链活动。采购原材料，产品的加工制造，货物的运输，产品买卖；
3. 供应链的三种流。物流、资金流和信息流；
4. 供应链的拓扑结构：网络结构、链条结构、网链结构。

1.2.2 供应链管理概念的界定

马世华和林勇给出的定义是：“供应链管理即以最少的成本使得供应链运作达到最优，从原材料采购环节到满足消费者需求的整个过程，包括工作流（Work Flow）、实物流（Physical Flow）、资金流（FundsFlow）和信息流（Information Flow）等均高效率地操作，用最少的成本把恰当的成品以合理的售价销售给客户，并及时准确的到达”。^[16]

从上述定义来看，供应链管理包括公司间（上游生产供应，下游批发零售）和内部管理。因此，从宏观角度看，供应链管理包括内部供应链管理和跨公司供应链管理，通过物流，资金流转，业务流程和信息流等供应链，减少库存，提高生产周期，增加灵活性和灵活性，快速实现有效管理。供应链活动的各个环节通过调整提供优质服务，以最低成本满足客户需求，增强企业竞争力，实现最佳业务绩效。

1.3研究目的和研究方法

本文研究的目的，在于降低牛鞭效应给企业供应链管理带来的负面影响，解决批发商、零售商所得订单与生产商生产数量远远高于实际客户需求量的问题，帮助企业走出面临的产品积压、占用资金和整个供应链运作效率低下的困境。企业供应链库存的改善不但能从根本上降低企业的库存水平，而且还有助于提高企业流动资金的比例，增强企业的竞争力，加快产品的更新速度，更好的满足顾客的需求，减少因库存短缺对消费者造成的影响等。

本文运用系统动力学方法从供应链的整体结构入手，分析供应链中影响库存的各个因素之间的反馈关系，通过建立传统库存控制系统的系统动力学模型，借助于系统动力学仿真软件Vensim分析在几种常见的需求形式下的供应链各节点企业的库存状况，分析库存波动及放大产生的主要原因。基于这些原因，并在相关研究的基础上提出相应的对策建议。期望能对类似的多阶段的、复杂的供应链企业的库存管理有一定的借鉴意义。

1.4 研究综述

1.4.1 供应链管理发展概述

供应链管理理论起源于20世纪60年代由J. Frerester教授在《工业动态》中突出，由于市场波动不大，制造商在生产和计划方面经历了很大的不确定性。基于此，许多学者进一步发展了SCM理论。

供应链管理的成长可分为以下几个阶段：（1）从20世纪50年代到80年代，公司各个独立职能部门之间的供应链计划的执行基本上是一个被动这是一个反应。可用信息整个公司没有标准，可视化受限，实施效率低下，这个阶段是供应链管理的早期现象。（2）从20世纪80年代末到90年代，这是公司内部整合阶段，内部部门之间的协调关注企业业务流程的转型，内部整合规划，需求预测，规划和调度。这个阶段的供应链有了较大的发展，但信息还是不被完全共享，这个阶段是供应链管理的形成阶段。（3）从90年代后期开始，进入了供应链发展的第三阶段，在这个阶段，公司内最合适的经理人将会被决定。该公司与上游和下游成员整合，公司计划将业务流程扩展到公司外部。更多的合作和预测出来了，在这个阶段，供应链管理主要强调伙伴关系。（4）未来的供应链发展趋势，由供应链中最合宜的管理层进行决策，再由供应链的所有成员协调整个供应链网络，制定决策并在整个供应链网络上扩展计划，以开发一个综合网络控制系统项目^[17]。

1.4.2 供应链管理研究现状

现在供应链管理大致如下两个研究角度（1）采购和供应研究，（2）分销和物流研究，相应地就有以下的两种研究视角：

1. 从采购和供应视角审查供应链管理考虑制造商建立方式和伙伴关系的方式，以便与供应商协调以提高采购和供应解决方案的效率和效果。许多学者从这个角度研究供应链管理，并产生了许多有用的结果。Reck认为采购和供应控制是2070年整个业务流程的基本运营策略。Harwick等人则指出，供应链管理的优化应该要有采购，需求管理和产品设计的整合。从研发和生产计划与管理这个角度来看，大多数批发公司和短期供应链管理研究的目标不考虑零售商的利润，生产效率，库存减少和缩短交易的寿命，主要目标是提高客户满意度，市场份额和利润。“为了实现这一目标，所有连锁成员需要共同努力，以提高连锁店的整体竞争力，例如供应商需要在产品设计早期参与产品设计和开发流程，了解产品并为生产商提供建议，使得产品更加切合市场需求提高竞争力。
2. 从分销和物流角度考虑供应链管理从批发商和零售商的角度来看，我们将通过综合物流和合作伙伴简化分销并提高业务绩效，考虑的大部分内容是位置和物流问题。研究人员从这个角度指出，物流和物流是供应链的重要组成部分。供应商物流过程是由供应商全面审查，供应链管理物流业务是一个综合物流系统，为了实现从供应商到客户的高效交付，学者们在这一领域取得了巨大的成功。作为研究的结果，La.Londe等人认为有可能调整供应链中不同公司的物流业务以获取利润。Handfield指出，在JIT系统中，货物必须准时到达，数量少且准确。Lewi等人我们相信有效的信息技术可以用来在物流活动中实现有效的合作，提高系统职能并达到减少库存的目的。Whiteoak对电子数据交换、条形码、射频技术的应用的研究表明促进物流一体化的发展。戴维斯斯科特认为，通过重新分配整个链节点的库存可以减少整个链的库存。

随着供应链管理研究的不断深入，上述两项研究指导方针逐步整合，形成供应链管理。在供应链管理中，生产和物流过程是共同优化和组织的，竞争对手无法竞争这人我们认识到供应链管理合作和供应链整合的重要性。尽管整合后供应链可以整合以显着提高整体竞争力，但综合供应链的各个成员仍然有不同的目标。如果所有内部成员全部追求最佳目标，将会影响整个供应链的效率。供应链协调是为了规范多个成员追求最优目标过程的过程与提高供应链效率的过程之间的差异

1.4.3 供应链库存管理的研究现状

库存管理问题的演变可追溯到20世纪50年代的理论发展，T.W. Whitin的库存管理理论是库存控制理论研究的开始。在过去的几十年中，许多研究人员进行了研究，理论研究和实验分析，许多关于库存控制理论的研究取得了显着进展，研究供应链库存控制理论为研究和促进供应奠定了良好的基础，促进了库存理论的发展。

主要有以下关于库存管理研究的讨论，首先是张勤在如哈利格M或等提出的基础上，根据经济订货批量（EOQ）模型的扩展研究相应的库存管理策略；Hariga.M等研究讨论了以需求为定常、不许可缺货且供应商的供货能力为随机变量的EOQ模型；马士华、林勇则研究讨论以需求率为定常、许可缺货、且随机提前期等库存管理策略问题等等；其次，它是基于整合方法，Puke等的库存管理研究的集成方法建立供应链集成计划模型，并建立了Ganeshan的多个供应商共享中央仓库库存的中央仓库，零售商数量，提出了一个近似最优的库存策略。刘小亮等提出了在定单水平与定货量策略下的概率资源约束概念，得到了约束下的供应链库存优化策略。第三是基于博弈论方法的库存管理研究，为了确定Chen等人的库存补货订单策略，在一对多供应链博弈模型中研究了供应商主导的主题。Jade假设制造商和供应商将与考虑到广告市场和供应链的联合生产方面的库存管理订单合作，作为讨论制造商和模型之间的库存的先决条件，讨论制造商和订货商之间的库存Nash游戏。^[2]

1.4.4 供应链管理系统动力学研究现状

系统动力学应用在供应链管理上的研究是从20世纪50年代末开始，Forrester通过系统动力学来研究解决行业上的供需不对称，库存波动，产出和劳动力力就业之间的不确定性，广告策略对生产变化的影响以及信息技术管理影响一些管理和管理问题。然而，在接下来的30年中，很少有相关的文件被发现。直到20世纪90年代，供应管理系统动力学的应用研究文献再次出现。综上所述相关文献并借鉴Bernhard等人的分类，将这篇文章归纳为三类：供应链物流系统系统动力学研究；供应链流程再造系统动力学；供应链系统动力学理论研究与方法改进。^[11]

1.5 论文的主要研究内容

本文对于基于系统动力学的供应链库存研究主要方向是研究不同生产及运输延迟下对产品库存的影响通过比较分析供应链各环节库存量，研究解决其产生的牛鞭效应。

第一章：先讲明论文的研究背景和研究的意义与目的，再对供应链库存管理以及系统动力学在供应链管理的应用相关国内外研究现状进行总述；第二章：介绍系统动力学的概念及建模步骤与方法；第三章：介绍供应链库存管理基础理念，及库存管理的作用；第四章：建立系统模型并仿真模拟结果分析；第五章：分析研究的环保性及经济性，最后进行全文总结与研究展望。

第2章 关于系统动力学的理论

2.1 系统动力学的概念

2.1.1 系统动力学简介

系统动力学是于1956年由麻省理工学院创始人Jay W. Forester教授提出。系统动力学是森林研究所教授于1958年提出的一种系统模拟方法，用于分析企业问题，如生产控制中的库存管理，最初称为工业动态学。^[12]

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