基于Anylogic的三級線性服裝供應鏈存貯策略選擇研究

摘 要：近些年來，隨著全球制造和經濟一體化的深入發展，服裝企業間的競爭已逐步演變為服裝供應鏈間的競爭。然而，供應鏈中的不確定性因素以及牛鞭效應，增加了服裝供應鏈的整體庫存水平。因此，如何降低服裝供應鏈的庫存水平對供應鏈的穩定高效地運行具有重要的影響。基于此，本文將運用仿真優化的方法來研究由1個制造商、1個分銷商和1個零售商所組成的三級線性服裝供應鏈存貯策略選擇的問題，并通過實例驗證其可行性。

關鍵詞：Anylogic；服裝供應鏈；存貯策略

中圖分類號：F274 文獻標識碼：B 文章編號： 1674-2346（2017）01-0066-05

在全球制造和經濟一體化推動下，服裝企業間有關產品質量、價格、促銷以及公關等方面的競爭已逐漸演變為由供產銷各節點企業所構成的服裝供應鏈之間的競爭。然后，服裝供應鏈中存在的多重不確定性和由此產生的“牛鞭效應”（需求變異現象），增加了服裝供應鏈的整體庫存水平，這給鏈上各節點企業帶來不必要的成本負擔。因此，在終端服務水平不降的前提下如何降低服裝供應鏈的庫存成本就成為研究的熱點。即科學、合理地設置各節點企業的存貯策略，不僅能降低服裝供應鏈的庫存成本，而且也能增強服裝供應鏈的響應能力，最終實現鏈上的整體收益大于各節點企業獨自運行時所獲收益的總和。

1 問題描述

1.1 研究對象

為了滿足消費者高品質、多樣化、及時性的需求，供產銷各節點企業通常以合作共贏、弱化分歧的思想加強彼此之間的合作緊密程度。在消費者的需求驅動下，負責服裝產品銷售的零售商會根據店面銷售情況以及可用庫存量向分銷商訂貨；而負責服裝產品推廣的分銷商會根據零售商的訂貨批量以及可用庫存量向零售商發貨或向制造商訂貨；負責服裝產品生產的制造商則根據分銷商的訂貨批量以及可用庫存量向分銷商發貨或組織生產。其中，各節點企業以何種存貯策略將決定企業的庫存水平，進而影響整條供應鏈的庫存成本。基于此，本文將運用仿真優化的方法來研究由1個制造商、1個分銷商和1個零售商所組成的三級線性服裝供應鏈存貯策略選擇的問題。

1.2 假設前提

假設1：各節點企業均采用（t，s，S）存貯策略，即：各節點企業每隔t時間檢查其庫存量I，當庫存量I低于安全庫存s時，分銷商、零售商將向上游節點企業訂貨，且訂貨批量為S-I，而制造商則進行S-I批量的生產。

假設2：服裝供應鏈所面臨的外部需求具有不確定性，并假設在t時間段內，消費者的需求強度X是一個離散型隨機變量，其分布律可通過歷史數據分析知，而消費者購買產品次數服從均值為的泊松分布。

假設3：服裝產品從制造商到分銷商處的運輸時間服從均勻分布，而服裝產品從分銷商到零售商處的運輸時間也服從均勻分布。

假設4：消費者服務等待時間CSWT是指消費者付款后至拿到全部數量產品這段時間，且當產品缺貨時，允許商家缺貨回補。

假設5：服裝供應鏈各節點企業間是合作伙伴關系，可忽略其競爭關系，即零售商只向分銷商訂貨，以獲取分銷商所提供的多方優惠支持。

2 成本模型構建

2.1 服裝供應鏈庫存總費用

在每隔t時間內，服裝供應鏈庫存總費用TC由零售商庫存總費用TR、分銷商庫存總費用TD以及制造商庫存總費用TM 3部分組成，即TC=TR+TD+TM。

1）零售商（分銷商）庫存總費用

零售商庫存總費用、分銷商庫存總費用均由訂貨費、存貯費和缺貨損失費3部分組成。其中，訂貨費=訂購費+本期產品進貨成本；存貯費=本期存貯量*單位存貯費；缺貨損失費=本期缺貨量*單位缺貨損失費。

2）制造商庫存總費用

制造商庫存總費用包括生產費、存貯費和缺貨損失費3部分。其中，生產費=裝配費+本期產品生產成本；存貯費=本期存貯量*單位存貯費；缺貨損失費=本期缺貨量*單位缺貨損失費。

2.2 服裝供應鏈平均庫存總費用模型

目標函數：minZ=（TR+TD+TM）/t

決策變量：各節點企業的安全庫存和最高庫存

約束條件：CSWT≤ （ 為常數）

各節點企業的安全庫存其最高庫存

3 系統仿真

3.1 系統各模塊功能簡介

為了確定各節點企業的安全庫存和最高庫存，本文將基于Multi-Agent的仿真建模技術，在Anylogic7.0仿真平臺上再現各節點企業的業務流程。該仿真模型將設置4個Agent（MainAgent、零售商Agent、分銷商Agent以及制造商Agent）和3個Java類（需求Java類、訂單Java類以及裝運Java類）。下面將分別說明各模塊的主要功能。

3.1.1 Main Agent

Main Agent是模型的控制中心，通過對表函數（Table Function）、變量（Variable）以及事件（Event）的設置，將消費者的需求信息引入到仿真系統中，并通過連接器（Connector）實現零售商Agent、分銷商Agent以及制造商Agent間的信息通信，同時通過分析庫（Analysis庫）的功能，實現對仿真運行時數據的實時性統計與分析。

3.1.2 零售商Agent

零售商Agent主要實現滿足消費者需求、向分銷商訂貨、庫存管理以及成本統計等功能。主要通過消費者需求處理、訂貨處理兩個行動圖（Action Chart）來實現。其中，零售商對消費者需求處理的業務流程如下：

（1）判斷demands隊列（消費者訂單隊列）是否不為空。若是，則定義demand局部變量，并令其初始值為demands隊列中最早排隊的訂單二維信息值，然后轉到（2）；若為空，則轉到（4）。

（2）判斷可用庫存量是否大于零。若是，則轉到（3）；若為零，則說明零售商無法供貨給消費者，并轉到（4）。

（3）判斷可用庫存量是否能夠全部滿足此單需求量。若能全部滿足，則增加main中消費者服務等待時間集的值，并將demands隊列中最早排隊的訂單出列，以及更新可用庫存量，然后循環到（1）；如部分滿足，則更新可用庫存量，并轉到（4）。

（4）更新零售商的存貯費和缺貨損失費。

而零售商對訂貨處理的業務流程如下：

（1）定義IEB（庫存量）局部變量，并令其初始值為可用庫存量+在途庫存-目前未能滿足消費者需求的訂單總量。

（2）定義O（訂貨批量）局部變量，當IEB<安全庫存時，令O=最大庫存-IEB；當IEB≥安全庫存時，令O=0。

（3）判斷O是否大于零，若是，則向分銷商訂貨，并增加在途庫存，以及增加訂貨費；若否，則結束訂貨。

3.1.3 分銷商Agent

分銷商Agent主要實現處理零售商訂單、向制造商訂貨、庫存管理以及成本統計等功能。主要通過業務處理行動圖（Action Chart）來實現。其中，分銷商業務處理流程如下：

（1）判斷orders隊列（零售商訂單隊列）是否不為空。若不為空，則定義order局部變量（臨時變量），并令其初始值為orders隊列中最早排隊的訂單二維信息值，然后轉到（2）；若為空，則轉到（3）。

（2）判斷此單需求量是否小于等于當前可用庫存量。若是，則向零售商發貨，并將此單從orders隊列中刪除，以及更新可用庫存量 ，然后循環到（1）；若為不是，則說明分銷商無法供貨給零售商，并轉到（3）。

（3）定義IEB（庫存量）局部變量，并令其初始值為可用庫存量+在途庫存-目前未能滿足零售商需求的訂單總量。

（4）定義O（訂貨批量）局部變量，當IEB<安全庫存時，令O=最大庫存-IEB；當IEB≥安全庫存時，令O=0。

（5）判斷O是否大于零，若是，則向制造商訂貨，并增加在途庫存，以及增加訂貨費，然后轉到（6）；若不是，則直接轉到（6）。

（6）更新分銷商的存貯費和缺貨損失費。

3.1.4 制造商Agent

制造商Agent主要實現處理分銷商訂單、產品生產、庫存管理以及成本統計等功能。主要通過業務處理行動圖（Action Chart）來實現。其中，制造商業務處理流程如下：

（1）判斷orders隊列（分銷商訂單隊列）是否不為空。若不為空，則定義order局部變量，并令其初始值為orders隊列中最早排隊的訂單二維信息值，然后轉到（2）；若為空，則轉到（3）。

（2）判斷此單需求量是否小于等于當前可用庫存量。若是，則向分銷商發貨，并將此單從orders隊列中刪除，以及更新可用庫存量，然后循環到（1）；若為不是，則說明制造商無法供貨給分銷商，并轉到（3）。

（3）定義IB（庫存量）局部變量，并令其初始值為可用庫存量-目前未能滿足分銷商需求的訂單總量。

（4）定義M（生產批量）局部變量，當IB<安全庫存時，令M=最高庫存-IB；當IB≥安全庫存時，令M=0。

（5）判斷M是否大于零，若是，則將觸發Manufacturing動態事件以進行產品生產，并增加生產費，然后轉到（6）；若不是，則直接轉到（6）。

（6）更新制造商的存貯費和缺貨損失費。

3.1.5 Java類

需求Java類：定義一個包含消費者需求量（amount）和需求發生時刻（timestamp）二維需求信息的Demand類。

訂單Java類：定義一個包含訂貨商和訂貨量二維訂貨信息的Order類。

裝運Java類：定義一個包含發貨量信息的Shipment類。

3.2 仿真模型實現

借助Anylogic仿真軟件所提供的優化實驗（Optimization Experiment）功能，通過對參數（Parameters）、模型運行時間（Model time）、約束條件（Constraints）以及附加篩選條件（Requirements）的設置，每經過500次迭代后，可得一個關于存貯策略的備選方案組。然后根據各節點企業的實際情況，經過協商后可得供應鏈最優存貯策略。

4 案例分析

4.1 背景材料

為了適應現代化管理、提高企業競爭力，擬建關于服裝制造商M、服裝分銷商D以及服裝零售商R的三級線性供應鏈系統，實現產銷一體化。通過各節點企業所提供的數據，可得下面相關信息：

1）根據消費者以往購買秋季男士休閑風衣的行為分析知，每天購買該產品的次數服從均值為10的泊松分布，而需求強度X的分布律為：

2）設t=1天，且模擬仿真前各節點企業相關參數值見表1。

3）服裝制造商的生產能力遠大于終端市場需求，且機器裝配時間為0.8小時，每個產品的生產時間為0.03小時。

4）消費者服務等待時間CSWT不超過2.4小時（0.1天）。

5）該產品從服裝制造商到服裝分銷商處的運輸時間服從均勻分布，而該產品從服裝分銷商到服裝零售商處的運輸時間服從均勻分布。

4.2 仿真結果分析

設模型運行時間為365天，仿真10次，分別記錄服裝零售商R、服裝分銷商D以及服裝制造商M的安全庫存（s）、最高庫存（S）、最優迭代次數以及服裝供應鏈平均庫存總費用的結果，具體見表2。

從表2中數據分析知，在供應鏈平均庫存總費用在1575元左右波動時，服裝零售商的安全庫存均高于服裝制造商的安全庫存，同時服裝分銷商的安全庫存也基本高于服裝制造商的安全庫存；服裝零售商的最高庫存均高于服裝制造商的最高庫存，同時服裝分銷商的最高庫存也基本高于服裝制造商的最高庫存。

因而，可以認為：在市場需求不確定性因素的推動下，為了滿足消費者高品質、多樣化、及時性的需求，服裝供應鏈中分銷節點企業（分銷商和零售商）通常將安全庫存、最高庫存設置較高，而服裝供應鏈中制造節點企業（制造商）則為了及時地響應市場需求的變化會保有較高的原材料、半成品，進而達到各節點企業共贏的局面。即各節點企業可根據自身實際情況（比如倉庫的最大容量、產品以往銷售情況等），經協商后可得供應鏈最優存貯策略。

比如，服裝零售商提出自身倉庫的最大容量為68單位，服裝分銷商提出自身倉庫的最大容量為70單位，服裝制造商提出自身倉庫的最大容量為60單位，則通過對表2中每組存貯策略進行篩選，可得該條線性供應鏈的最優存貯策略。即服裝零售商的存貯策略為（64，68），服裝分銷商的存貯策略為（63，63），服裝制造商的存貯策略為（55，58），且供應鏈的平均庫存總費用為1577.032元。

參考文獻

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