基于仿真的装备供应链库存模型研究

摘要:本文建立了装备供应链二级库存管理模型,利用仿真软件实现了模型并进行仿真运行分析。

Abstract: This paper constructed equipment supply chain two-level stock management model, implemented the model by Arena, ran the simulation model and analyzed the result.

关键词:装备供应链;仿真模型;库存管理

Key words: equipment supply chain;simulation model;stock management

中图分类号:E233 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)29-0013-02

0引言

装备供应链库存系统是一种典型的离散事件系统,其状态只在离散时间点上发生变化,而且这些离散时间点一般是不确定的。由于离散事件系统固有的随机性和实际库存系统模型结构的复杂性,用解析法对这类系统进行研究往往十分困难。因此,本文基于Arena软件对我军装备供应链库存管理进行模型仿真研究。

1装备供应链库存管理模型的抽象与假设

1.1 模型基本假设

①各装备需求点不同区域,需求相互独立;

②对每种装备的需求都是随机的,无周期性、季节性区别,均可拟合成某种分布;

③各需求点之间无调剂;

④各装备不可替代;

⑤装备需求满足实行FIFO策略,即先到达的需求绝对优先满足。

1.2 模型的抽象二级装备库存有n种装备需求,对应的初始状态库存水平分别为I10,I20,……,Ii0,……,In0,装备需求的到达间隔时间服从一定的概率分布F1,F2,……,Fi,……,Fn,该装备需求昼夜不停。装备需求按照基数提交申请,以ξi表示装备需求到达批次数,每批次需求为m个基数的概率分别为p1,p2,……,pj,……,pm,若有装备需求等待被满足,则装备库存水平Ii(t)降为负,t表示系统运行时刻。

一级装备仓库的需求来自于二级装备仓库,其需求产生的时间相对比较稳定,需求量则按照二级装备仓库的订货策略确定。二级装备仓库的查库间隔期为T,按照(S,s)策略发出补给申请,若库存水平Ii(t)降低至小于si,则申请补给量为Si-Ii(t),否则申请补给量为0。因为每种装备的补给过程存在订货提前期Li,而在订单下达后往往还有新的需求产生,则在订货最终到达时,库存水平将会小于Si,但是必须确定库存检查时间和交货提前期对订货的影响,以避免超过一个订单或者是有两批同类型货物在途运输。

整个库存系统的费用主要由三部分构成:

①保管费用(记为CH):记每保管单位装备时间所需费用为hT(元/件•时间),以i表示装备种类,则系统的保管费用可表示为:

C=hSdt (i=1,…,n) (1)

②补给订货费用(记为CO):装备定货费用分为两部分,一部分只与装备补给次数有关,而与装备补给的数量无关,称为固定费用,记为K(元/次),而另一部分则与装备补给数量成正比。记每补给单位装备所需费用为o(元/件)。以l表示装备补给订货的次数,则系统的补给订货费用可表示为:

C=(K+oQl)(l=1,…,r)(2)

③短缺供应损失费用(记为CS):在特殊时期,装备供应链是不允许发生短缺供应的,但是任何系统都不可能做到万无一失,考虑短缺是系统所必须的。记单位装备短缺单位时间的费用为sT(元/件•时间),以t表示系统运行时间,以ηi表示装备i短缺次数,则系统的短缺费用可表示为:

C=sSdt(i=1,…,n)(3)

1.3 模型的优化目标函数模型的优化目标分为运行效益和需求节点满意度。运行效益以系统的总运行费用来衡量,优化的目标是使系统的三项成本之和为最小;需求节点满意度以装备需求的短缺率来衡量,优化的目标是尽量提高需求节点满意度,使装备短缺率为最低。

由以上模型抽象分析可知,费用控制目标函数为:

minATC=(4)

系统的满意度目标函数为:

maxε=(1-)×100%(5)

2基于Arena装备供应链库存管理模型仿真实现与结果分析

2.1 基于Arena装备供应链库存管理模型仿真实现依照模型抽象和假设,运用Arena仿真软件构建二级装备供应链仿真模型。仿真模型依据仿真数据定义,对各模块进行详细参数设定,为仿真设定初始输入数据。通过设计多个备选方案并进行仿真运行,可以对方案进行比较选优;也可以利用Optquest优化算法对选定的目标参数进行自动寻优并得到满意解。具体过程从略,仿真结果及分析如下。

2.2 运行结果分析按照设定的仿真初始条件,驱动仿真模型运行,观察Category Overviw结果报告,总平均费用报告用于显示装备总平均保管费用、装备总平均补给订货费用、装备总平均短缺费用和装备总平均费用以及相关指标。短缺供应费用报告用于显示各装备短缺费用和短缺率。现将结果比较列表如表1、表2所示。

以提高部(分)队节点需求满意度为目标,对比装备A、B、C、D各指标分析上述结果,可以很明显地发现:

①装备C和装备D的平均保管费用较高。

②装备D的固定费用率过高。这说明,相对来说,装备D的补给次数过多,造成固定费用支出占补给订货费用的比率过高。

③各装备的短缺率高。装备的平均短缺率达到17.53%,四种装备中,只有装备B的短缺率稍低(14.75%),其它装备的短缺率都较高,尤其是装备C的短缺率,竟达到19.82%。在装备供应工作中,特别是战时紧急时刻,战机稍纵即逝,高达近1/5的装备供应短缺率是绝对不允许的。

3结论

本文结合装备供应链库存状况,考虑多种装备需求,利用可视化通用交互集成仿真软件Arena建立了包含多种类装备的库存控制系统仿真模型,对装备供应链库存控制过程进行模拟,得到给定库存控制点与补给水平下的平均库存成本,本模型还可以利用Optquet进一步优化,实现装备库存系统平均总费用的最小化和装备短缺率的有效控制,提高库存系统的军事效益和经济效益。

参考文献:

[1]陈琦,刘杰,孟杨.随机需求下考虑损失销售的两级库存(R,Q)策略研究[J].技术与方法,2007(11):45-48.

[2]杜峰坡,路军,王韶光.物流仿真软件在军事物流中的应用[J].四川兵工学报,2009,30(4):47-49.

[3]W.David KeBon. Simulation with Arena[M]. McGraw-Hill Professional,New York,2004.