基于系统动力学的物流系统研究

基于系统动力学的物流系统研究

摘要:本文将系统动力学方法应用于物流运输这个复杂的系统当中，建立模型，对现实情况进行模拟，以期为物流企业提供定量的可持续发展预测分析，达到辅助企业科学决策的目的，引导物流企业沿着正确的方向发展壮大，提高物流企业生存竞争的能力，并进一步促进物流企业管理的科学化与现代化。

关键词：系统动力学；物流系统；管理科学

中图分类号：F252 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2010）08-0018-02

0 引言

系统动力学（system dynamics），简称SD，是一种以反馈控制理论为基础，以数字计算机仿真技术为手段的研究复杂社会经济系统的定量方法。[1]由美国麻省理工学院史隆管理学院JAY W.FORRESTER教授于创立，是一种研究大系统的计算机仿真方法。系统动力学模型的一大特点是能作长期的、动态的、战略性的定量分析研究。[2]通过计算机实验的方法来研究战略与策略，因此被誉为“战略与策略实验室”。系统动力学创造至今，在人口、经济、环境、能源、教育等领域都得到了广泛应用。[3]近些年来物流业在中国得到了前所未有的发展，物流活动的一个显著特征就是系统性，通过将系统动力学应用于物流系统领域，可以较为深入地从定性和定量的角度分析物流活动的动态发展运行机制，进而对制定物流决策提供辅助和参考。有学者甚至提出了“物流系统动力学”的边缘学科概念，以阐释将系统动力学引入物流系统分析领域的可能性和必要性。

本文就是将系统动力学应用于物流系统中，尝试建立物流系统的系统动力学模型，并进行仿真，进而为物流决策提供辅助和参考。

1 模型的建立

整个供应链包括生产商、物流公司和顾客，而我们研究的是物流系统，因此将其从供应链中分离出来。站在一个物流企业的角度分析整个物流系统。一个企业取得收益是最重要的目标，而利益是收入与成本之差，对于一个物流企业的收入就是将物资配送至目的地从而取得利益；而物流企业的成本包括配送费用和仓储费用，配送费用即物流公司用汽车、飞机等交通工具将客户的货物送至目的地的费用，仓储费用即物流公司用仓库存放货物而产生的费用。

在系统分析的过程中发现，仓库数是整个物流系统中很重要的一个指标，它直接关系到物流公司的收益。随着仓库数的增多，可以缩短客户响应时间，提高客户服务水平，因此会使物流企业的周转率提高从而提高收入，对整个企业的收益起正面作用；但是从另一个方面考虑，随着仓库数量的增加使得配送费用和仓储费用都提高了，从而使成本提高，对整个企业的收益起负面作用。因此仓库数是一个重要的指标。

根据系统分析的结果我们建立起因果关系。如因果关系所示，收益与收入成正向增长，与成本成负向增长，收入与仓库数为正因果关系；配送费用和仓储费用均与成本为正因果关系，配送量与配送费用同向增长，而仓库数与配送费用和仓储费用同向增长。

增加仓库数量可缩短客户响应时间，提高客户服务水平，从而提高周转率，增加一个仓库到底能缩短多少客户响应时间，使周转率能提高多少，很难一概而论，但是在物流行业有仓库销售率这一指标，它的含义是每增加一个仓库每个月能够带来的收入有多少。而成本方面有配送成本和仓储成本，配送成本受运输费

率与配送量的影响，配送量可以用单位仓库配送量与仓库数之积得到。仓储费用

可以由仓储费率与仓库数之积得到。物流企业可以根据收益情况来增加或者减少

仓库数量，在这里就需要引进期望销售量指标。

在构建完因果关系图并确定参数后，根据企业的实际情况和经验性物流资料

数据，利用VENSIM软件建立起系统动力学流程图（如图1）。根据资料给各参

数赋值如下：

仓库销售率＝12 Units: wanyuan/(N*Month)

仓储费率＝2 Units: wanyuan/(N*Month)

单位仓库配送量＝30 Units: ton/(N*Month)

收益初始值＝30 Units: wanyuan

销售调整常数＝0.5 Units: Month

运输费率＝0.3 Units: wanyuan/ton

接下来，应该对所建模型的正确性进行检查。检查的内容包括两方面：一是

对各变量单位的检查，确定各个系统动力学方程两边的单位是否匹配；另一方面

是对模型整体的测试，以确定模型能否正常运行。这一步骤由VENSIM提供的units check和check model功能执行完成。以上所建模型通过检验。于是可以根

据模型得到一组方程，如下所示：

（01）仓储费率=2 Units: wanyuan/(Month*N)

（02）仓储费用=仓储费率*仓库数 Units: wanyuan/Month

（03）仓库数=INTEGER(期望销售量/仓库销售率) Units: N

（04）仓库销售率=12 Units: wanyuan/(Month*N)

（05）成本=仓储费用+配送费用 Units: wanyuan/Month

（06）单位仓库配送量=30 Units: ton/(Month*N)

（07）配送费用=配送量*运输费率 Units: wanyuan/Month

（08）配送量=仓库数*单位仓库配送量 Units: ton/Month

（09）期望销售量=收益/销售调整常数 Units: wanyuan/Month

（10）收入=仓库数*仓库销售率 Units: wanyuan/Month

（11）收益= INTEG (+收入-成本, 30) Units: wanyuan

（12）FINAL TIME= 12 Units: Month The final time for the simulation.

（13）INITIAL TIME=0 Units:Month The initial time for the simulation.

（14）销售调整常数=0.5 Units: Month

（15）运输费率=0.3 Units: wanyuan/ton

（16）SAVEPER=TIME STEP Units: Month The frequency with which output is stored.

（17）TIME STEP=1 Units: Month The time step for the simulation.

2 系统模拟及对策

2.1 基础数据下面对根据模型对近12个月进行模拟，我们可以看到在既定的

条件下，对仓库数量的需求不断增加。

2.2 基于模型的对策研究仓库销售率是根据实际情况和物流资料得到的数据，我们看一下它的变化对模型的影响。将仓库销售率由原来的12 wanyuan/

（N*Month）降低为11.5 wanyuan/（N*Month）将模型再次进行模拟，我们关注

一下仓库数和收益的变化。

如果仓库销售率下降即出现数据不准确或者销售能力下降的情况，会导致仓

库的需求数下降，这是由于销售率下降导致效益减少，进而影响到预期效益水平，使仓库需求数量减少，此时管理者应当减少仓库的租用数量。同时可以利用此模