基于Vensim的存貨控制系統(tǒng)動力學模擬

王洪海 吳子肖

[摘 要] 本文針對存貨控制管理中存在的問題，引入系統(tǒng)動力學仿真模型進行研究，并以一個簡單的存貨控制案例，首先采用Excel進行分析，進而應(yīng)用SD專業(yè)軟件Vensim進行仿真，最后對Excel與Vensim進行比較，為財務(wù)人員研究存貨控制提供了一個新的路徑。

[關(guān)鍵詞] 存貨控制；系統(tǒng)動力學；Vensim

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 06. 027

[中圖分類號] F272.7 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）06- 0044- 03

0 前 言

存貨控制是現(xiàn)代財務(wù)管理日常工作的重要環(huán)節(jié)，在經(jīng)典的存貨優(yōu)化控制模型中，通常對企業(yè)的內(nèi)部管理與外部環(huán)境作了非常理想化的界定，例如產(chǎn)供銷各個環(huán)節(jié)上的無縫對接，推導(dǎo)出精致的最佳經(jīng)濟采購量公式，然而現(xiàn)實經(jīng)濟活動千頭萬緒，很難符合純數(shù)學意義的運籌學庫存模型假設(shè)前提，一種以數(shù)值仿真技術(shù)為標志的系統(tǒng)動力學為解決這類復(fù)雜問題提供了強有力的工具。系統(tǒng)動力學不同于運籌學，它不是依據(jù)抽象的各類假設(shè)去尋求所謂的“最優(yōu)解”，而是以現(xiàn)實的客觀存在為對象，根據(jù)系統(tǒng)的實際信息構(gòu)建動態(tài)的仿真模型，并通過計算機反復(fù)模擬對系統(tǒng)未來趨勢進行分析與研究。

1 系統(tǒng)動力學基本知識

系統(tǒng)動力學（System Dynamics，英文簡稱SD）是由美國學者Forrester教授在1956年提出的，其最初的目標是為了解決企業(yè)生產(chǎn)與庫存方面的問題。現(xiàn)在系統(tǒng)動力學已經(jīng)廣泛應(yīng)用于項目管理、供應(yīng)鏈管理、學習型組織以及公司戰(zhàn)略等。

系統(tǒng)動力學的思想來源于流體力學，采取生動直觀的方式對組織運作進行描述，即用SD專業(yè)語言刻畫企業(yè)各類資源在時空中的循環(huán)運動，包括訂單流（order）、人員流（people）、資金流（money）、設(shè)備流（equipment）、物料流（material）以及信息流（information）。

構(gòu)建系統(tǒng)動力學模型通常包含如下步驟：①明確建模系統(tǒng)的目標；②界定系統(tǒng)研究邊界；③確定因果作用相互關(guān)系；④運用SD專業(yè)方法建立系統(tǒng)動力學模型；⑤計算機仿真實驗；⑥對仿真結(jié)果分析；⑦對模型進一步修正。其中第③、④步驟是解決問題的重要環(huán)節(jié)，要求對研究問題有深入研究，同時要具備系統(tǒng)動力學知識，包括繪制因果關(guān)系圖、流程控制圖以及建立結(jié)構(gòu)方程式等。

2 存貨控制的系統(tǒng)動力學案例——以Excel為工具

對于財務(wù)工作者來說，通常對Excel軟件比較熟悉，但是該軟件進行系統(tǒng)動力學仿真方面的研究較少。一般來說系統(tǒng)動力學是用一組微分方程來反映系統(tǒng)運動的，通常需要采用相關(guān)專業(yè)軟件處理。對于具備系統(tǒng)動力學的Excel高手，也可以將Excel與VBA工具相結(jié)合來開發(fā)系統(tǒng)動力學仿真模型，這對于普通財務(wù)工作者是很難做到的。但是對于有些簡單問題可以運用Excel來構(gòu)建系統(tǒng)動力學基本框架，其目的主要是掌握系統(tǒng)動力學的基本原理，為進一步學習奠定良好基礎(chǔ)。

下面根據(jù)溫素彬博士Excel系統(tǒng)動力學方面的論文進行修改得到如下存貨控制案例：假設(shè)某存貨系統(tǒng)初始庫存量為2 000千克，初始在途訂貨量為6 800千克，期望庫存量為7 500千克，庫存調(diào)節(jié)時間為2周，訂貨延遲時間為4周，模擬時間間隔為1周，試采用系統(tǒng)動力學方法探討庫存系統(tǒng)變化情況。

在分析存貨系統(tǒng)前作如下基本假設(shè)：①訂貨速率R1與期望庫存量EQ與實際庫存量Qt之差成正比，與庫存調(diào)節(jié)時間T1成反比；②實際庫存量變化率ΔQ等于收貨速率R2；③收貨速率R2與在途訂貨量ZQ成正比，與訂貨延遲時間T2成反比；④在途訂貨量變化ΔZQ率等于訂貨速率R1與收貨速率R2之差。

在Excel表格中建立各參數(shù)之間的數(shù)量勾稽關(guān)系，用系統(tǒng)動力學專業(yè)術(shù)語表示為狀態(tài)變量（level variable）方程與速率變量（rate variable）方程，具體方程式見表1。

為了動態(tài)反映存貨系統(tǒng)的變化情況，利用Excel中的控件工具調(diào)整時間，得到庫存量與在途訂貨量之間的動態(tài)變化（圖1）。

從圖1可知，存貨量與在途訂貨量在最初的前31周波動較大，31周以后將趨于平穩(wěn)。

在存貨控制中要注意防止劇烈振蕩或者出現(xiàn)類似混沌現(xiàn)象，例如在其他條件不變的情況下，將庫存調(diào)節(jié)時間為1周，訂貨延遲時間為1周，則會出現(xiàn)圖2中的不利情況。

3 存貨控制的Vensim系統(tǒng)動力學模擬

對于簡單存貨問題可以采用Excel來模擬，但是如果系統(tǒng)比較復(fù)雜這時就要采用專業(yè)軟件Vensim，該軟件是由美國Ventana公司設(shè)計開發(fā)，是一個可視化的模擬、優(yōu)化軟件，為了清晰反映存貨系統(tǒng)，仍以上述存貨系統(tǒng)為例，運用系統(tǒng)動力學專業(yè)軟件Vensim繪制存貨控制流程圖（該圖很難用Excel繪制）如圖3。

繪制控制流程圖僅僅從定性上反映各變量之間的因果作用關(guān)系，要對上述存貨系統(tǒng)進行模擬，就需要對上述參數(shù)定量化，其參數(shù)定義公式見表1，Vensim建立各參數(shù)之間關(guān)系操作界面如圖4、圖5。

從圖6、圖7可知，存貨量與在途訂貨量在最初的前31周波動較大，31周以后將趨于平穩(wěn)。

4 結(jié) 論

（1）Excel進行系統(tǒng)動力學仿真僅僅適應(yīng)于簡單問題，如果對于復(fù)雜系統(tǒng)，這時就需要與VBA相結(jié)合，因而對計算機編程水平要求很高。

（2）Vensim是專業(yè)的系統(tǒng)動力學軟件，可以繪制生動形象的流程控制圖，而Excel軟件很難實現(xiàn)，同時Vensim在定義各類系統(tǒng)動力學方程時，采取圖形界面引導(dǎo)，因此學習方便、操作簡單，對于本文中的存貨控制案例，兩種軟件仿真結(jié)果完全相同。

（3）Vensim系統(tǒng)動力學軟件，可以將Excel軟件中的函數(shù)、控件、模擬運算表以及方案管理器等方面的功能有機集成與融合在一起，為解決財務(wù)管理各種復(fù)雜問題提供了強有力工具。

主要參考文獻

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