基于GPSS仿真的航材周转件最优库存研究

摘要：在保障飞机安全飞行的前提下，对成本进行控制，一直是航空公司关注的焦点。航材成本控制是航空公司成本控制的关键环节，航材周转件库存管理又是航材管理中重要内容。航材周转件的过剩或者短缺都会给航空公司带来庞大支出。本文利用GPSS对航材周转件库存需求量进行仿真模拟，确定航材周转件的最优库存，并结合航空公司的实际数据进行实证分析，具有一定的现实意义。

关键词：最优库存；GPSS；航材周转件

中图分类号：TU275.4 文献标识码：A

1 引言

最优库存是在航材库存控制中成本最低时的库存量，是航材库存管理中的重要的内容。航材周转件，又称可修复型航材，一般指飞机在正常情况下维修和经常更换、价值较高且有序号进行跟踪管理，可以进行多次修复使用的零配件。航材周转件通常占库存项目的20%，却占库存资金的70%到80%。如不采用合理的库存策略，就会造成缺货费用或者存储费用过多。鉴于此，对航材周转件的库存研究显得尤为重要。本文针对航材周转件库存管理,采用GPSS系统仿真工具，进行仿真模拟，并以某骨干航空公司的基地航材周转件为例，从航材保障率入手进行分析，提出一种描述航材周转件库存量及费用的系统模型，并利用该模型进行仿真，最终用实际数据进行比较分析，找到最优库存量。

2 周转件库存管理的现状及存在的问题

随着航空业的不断发展，面对国际航空运输业一体化、自由化和联盟化的新趋势，成本控制成为提升航空公司的核心竞争力、应对激烈市场竞争的有效手段，同时，它也是新形势下航空公司保证持续赢利能力所必不可少的因素。由此，航空公司在各方面采取措施对成本进行控制。尤其是在经历经过金融危机、经济回暖的今天，航空公司更加注重对成本的管理。航材成本占有大量的资本，是航空公司成本控制中的重要内容，因此航材库存管理受到越来越多的关注。

航材库存管理是一个动态发展过程，涉及到航材的购买、维修、存储等环节。各航空公司十分重视库存管理，随着经济的复苏，我国各大航空公司纷纷购置新的飞机，进而加大了航空器材的储备。但长期以来，我国航空器材库存管理不完善，某些基地库存储备过剩，占用大量资金和库存：于此同时，另外一些基地航材储备不足，造成缺件，需要内部调拨或者外部租借来协调，以及调配超过规定的4小时时限，造成航班延误等，导致成本上升。所以需要新的技术手段和管理方法应用到航材管理的实际操作中，从而提升航材的库存管理水平，这对于加强成本控制，提高整体竞争竞争优势，促进航空公司发展具有重要的意义。

3 系统仿真的优势

3.1 系统仿真的优势

系统仿真是一种崭新的辅助管理决策和系统设计的现代化管理技术。尤其是在求解复杂系统过程时，系统仿真具有无可比拟的优势，具体表现在以下几个方面：

（1）对于复杂带有多种随机成分的系统，用数学模型可以精确表述却难以求解。面对此种情况，系统仿真则可以根据系统的内部的逻辑关系和数学关系，面向系统的实际操作过程和系统行为来构造模型，从而能方便得到复杂随机的解。

在航材周转件库存管理过程中，往往存在众多复杂、相互关联的非确定因素，而且在进行库存控制中，航材周转件需要维修的事件产生都具有随机性，不确定性，而且决策方案具有多样性，需要甄别选优，这正是系统仿真的长处所在。

（2）直击问题，简化建模过程，使用简便，应用范围广泛。仿真建模是直接面向问题的建模特点，使仿真模型与实际过程具有形式上和内容上的对应性与直观性，避免了建立数学模型的困难，从而显著简化了建模过程，使建模分析人员有可能把主要精力用于深入了解所研究问题或过程本身，使非计算机专业的广大科技人员和管理人员都能成为系统仿真的直接使用者。

（3）避免人力、物力、财力和时间的浪费。如果为了对现有实际运行的系统进行深入了解、改进，若在实际系统中进行实验，常常需要花费大量的人力、物力、财力及时间，有时甚至都是不可能实现的。而通过仿真，则可以使原系统正常工作不受干扰情况，在现有系统拟定的工作条件下的对系统性能做出正确的分析与评价，及预测其未来发展，提出改进方案，对经营决策产生影响。

（4）优化决策方案。在管理的宏观和微观决策中，通过收集、处理和分析有关信息，可以制定多个由不同的决策变量和参数组合方案。针对不同的决策方案，进行计算机仿真的多次运行，根据既定的目标函数对不同的决策方案的可能性和经济效益进行比较分析，选择最优方案，辅助最优管理决策。

3.2 采用GPSS仿真工具

GPSS(General-purpose Systems Simulator)，由Geoffrey Gordon在IBM于1960年左右研制出来，是第一个使模拟成为实用工具的语言。GPSS是一种通用的模拟语言，是目前在离散系统计算机模拟领域使用的最常见模拟语言之一。它提供了多种形式的实体、块语句、定义语句、控制语句、模拟操作语句等等，可以实现高难度的程序设计。GPSS仿真工具，比较广泛应用在离散事件中的模拟语言，如库存系统等动态仿真。它可以预测极其复杂的现实世界系统，影响经营决策。

采用GPSS仿真工具的程序如下:

(1)建立仿真的逻辑模型；(2)按照仿真的逻辑模型转化为GPSS仿真语言；(3)运行输入不同组数据，多次进行仿真，生成结果；(4)统计和分析仿真出来的数据。(5)进行优化，最终确立最优方案。

4 建模及实证分析

4.1 建立仿真的逻辑模型

航材周转件库存系统的逻辑模型见下图

图1 航材周转件拆换库存系统逻辑模型

将航材周转件拆换库存系统逻辑模型转化为GPSS语句进行仿真。转换方法为：产生拆换采用GENRATE语句。产生拆换后，拆下来的部件送修，使用ADVANCE语句，同时增加一件库存成本，使用SAVEVALUE语句。拆换后，查看库存是否有备件满足装机需求，使用TEST语句，当库存满足装机需求则成功保障一次，存货相应减少一件，运用SAVEVALUE语句，当库存不满足装机需求则未成功保障一次，缺货次数增加一次，增加一件缺货成本，采用SAVEVALUE语句。最终，查看是否满足条件，不满足则再次循环，满足条件要求则结束仿真。

4.2 实例证明

经验证知天津基地的某件号航材的拆换间隔时间服从平均值为27天的负指数分布。已知该件号的单价为242666元人民币，航材的送修时间为45天，规定保障率为98%。设每次缺件成本为3.5万元人民币，每件航材的年存储成本=航材单价*6%。仿真分析该件号航材的最优库存量。（航材保障率=保障成功次数/产生拆换次数。）

本题运用GPSS仿真工具，每件航材的年存储成本为14559.96元。航材的拆换间隔时间服从平均值为27天的负指数分布，则采用EXPONENTIAL语句。

设定最初始的库存量、保障成功次数、缺货次数及航材购买成本，使用INITIAL语句。仿真365天，运用START语句。

将具体的数值代入程序中。

当库存备件为1件时，仿真运行结果如下

SAVEVALUE RETRY VALUE

STOCK00

SUCCESS 0 141.000

FAIL0 225.000

COST 0 8117666.000

即一年中成功保障次数为141次，未成功保障次数为225次，成本为8117666元。航材保障率=保障成功次数/产生拆换的次数，则航材保障率为38.52%。显然低于所要求的航材保障率为98%。

4.3 最优库存的确定

利用仿真工具，可以针对多个不同的库存备件数的决策变量，进行计算机仿真的多次运行。根据最优库存的要求，成本最低，同时达到航材保障率为98%的库存，对不同库存备件数决策方案进行分析比较。从中选择最优的方案。

经仿真后汇总结果如下：

从结果可以看出当库存为6时，航材成本最低，而且达到所要求航材保障率，所以确定最优库存策略为库存备件数量是6件。

5 结论

本文在航材保障率基础上，利用GPSS对航材周转件库存需求量进行仿真，及实证分析和优化，从而达到费用最低的最优库存，进一步加强航材管理，符合成本控制的要求，为航空公司有效进行库存管理提供了一种决策支持。采用GPSS仿真解决了运筹学中需求量须服从正态分布等条件限制，所适用的航材需求量可以服从随机分布，与航空公司航材周转件拆换维修现状更加接近，具有现实意义。

参考文献

[1]李斌华.航材周转件库存策略研究[J].江苏航空.2006(4).

[2]任毅.孙健.管理系统仿真与GPSS/Java[M]. 北京:清华大学出版社,2009，2.

[3]隽志才.管理系统仿真建模及应用[M].北京:清华大学出版社,2010，9．

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