供应链系统建模及仿真
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更重要的是，仿真技术可以使模型模拟 客户、人员、设施、生产等等诸多因素的 波动所带来的影响，而不是仅仅依靠静态 的数据，这样，整个供应链即便在小概率 的冲击事件下（例如，客户需求的突然变 化，生产的停顿，运输的阻断，原材料的 缺乏等）也可以在规定的范围内得到很好 的恢复。
4.供应链协调和合作模式
• 仿真技术既可以模拟像库存、生产等可 以采集直观数据的流程操作，也可以模拟 供应链参与者之间的默契程度等软性的管 理模式对供应链整体效果的影响。
仿真的本质 对有限资源分配、占用、释放方式进行研究的试验工具 资源包括：时间资源、设备资源、人力资源、空间资源…
仿真模拟技术是应对复杂问题和系统的需要 提高生产效率的难度
提
系统复杂性
高
绩效可量化性
快速实验性
效
低风险和低成本性
率
易于理解和沟通
工欲善其事 必先利其器
利用计算机仿真技术， 利用工业工程原理，
• 广义的供应链既涵盖各环节之间的交互关系，也包 括每个环节内部各功能单位之间的协同关系（例如 制造企业内部的采购、生产和销售部门等）。
• 任何一个供应链中，信息流，物流和资金流的不断 流动形成了供应链的动态特性。
SCM视频
9.1.2 供应链结构模型与特点
1. 供应链结构模型
结构模型构成： ① 供应链的方向 ② 供应链的级
主要内容
9.1 供应链系统概述 9.2 供应链系统建模原则 9.3 供应链系统与流程仿真技术 9.4 仿真技术可以帮助解决的供应链问题
9.1 供应链系统概述
9.1.1 供应链系统 9.1.2 供应链结构模型与特点
9.1.1 供应链系统
• 供应链是一个由供应商，制造商，分销商和零售商 共同组成的实现从原材料到成品并最终满足客户需 求的协同网络。
• 对于构成供应链的制造企业来讲，选择合适的制 造模式直接影响到采购和销售的上下游衔接关系， 同时也直接影响企业内部库存、设备使用率、生 产周期、产出、成本等等。
• 关于制造模式的书籍和论述已经层出不穷，仿真 技术从操作的层面和以定量直观的方式来帮助企 业管理层研究合适的制造模式，提供管理层一个 多方位思考和快速试验的工具。
4.供应链协调和合作模式
• 供应链参与者的合作默契程度可以千差万别，向两个极限 发展。
• 一个极限就是基于完全信任的合作关系，包括投资控股或 者集团下的兄弟公司。这类合作关系特点是信息的完全共 享、产品设计的高度集成、资源共享，职责明晰等等。
• 另一个极限就是基于不信任的合作关系，包括第一次合作 的跨国跨地区的公司等。这类合作关系的特点是信息不透 明，信息量仅仅满足基本订单要求，信息提前量小，款到 发货或货到付款等等。
Ad Hoc Repeatable Defined Managed
Optimizing
Improvement Fed Back Process Defined and Measured
* Greg Hansen “Automating BPR”
成功率增大
9.3 供应链系统与流程仿真技术
最适宜做供应链仿真的软件： ARENA、QUEST、WITNESS、EXTEND、PROMODEL 最便宜、性价比最好的仿真软件： EXTEND
选自 STATE-OF-THE-ART REVIEW TECHNIQUES TO MODEL THE
SUPPLY CHAIN IN AN EXTENDED ENTERPRISE
Leabharlann Baidu
9.4 仿真技术可以帮助解决的 供应链问题
1. 供应链和物流网络设计和评估 2. 工厂，库存，和配送中心等重要资源配置和整合 3. 供应链反应能力和抗波动能力分析 4. 供应链协调和合作模式 5. 制造模式［推式（PUSH），拉式（PULL），及
➢ 绿公司用配送中心来满足客户需求，只对配送中 心的需求做出快速反应，所以在生产点的成品库 不需要保有大量库存；而红公司直接面对客户， 需要在生产点留有较大的仓储空间。
➢ 两家公司有一部分相同的供应商。在产品线上， 两个公司的产品没有交叉，未来也不会。
应用案例： 合并之后的工厂面临的战略选择有：
1. 保持现状，继续所有现存的策略——就像两个独立 的运营实体，只是多了一个总部办公室来协调；
9.1.2 供应链结构模型与特点
2. 供应链的特点 ① 复杂性（vs单个企业，节点企业跨度不同） ② 动态性（随着战略/需求等变化，节点企业动态更新） ③ 面向客户需求（是三流驱动源） ④ 交叉性（众多SCM交叉，协调难）
9.2 供应链系统建模原则
1.自顶向下和自底向上相结合的设计原则（先后） 2.简洁性原则（少而精） 3.动态性原则（供、产、客不确定性的影响） 4.互补性原则（强强联合） 5.战略性原则（以战略观点考虑，减少不确定性的影响） 6.创新性原则（创新管理）
• 往往使一个供应链上的公司损失最大的不是日常 的客户需求，而是不经常的低概率事件，包括： 生命周期比较短的新产品（电子产品）推出，季 节性非常强的产品，市场促销等等。这些对供应 链抗波动能力的考验往往在设计供应链和物流的 时候都没有被考虑进去。
• 应用案例：
➢ 成立于1837年，宝洁（Procter & Gamble）已经发展 为覆盖医药、日常用品、造纸、化工等多个领域的财富 500强企业， 年收入超过400亿美元以上。 在72个国家拥 有120多个生产基地和十万多名员工。
A
s elec t
刃之砺信息科技（上海）有限公司版权所有
www.edgestone-it.com
S
0
工厂货源
Get A
中心仓库
s elec t
Get
A
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1
Get
A
s elec t
配送区域2
2 2
2
2.工厂，库存，和配送中心等重要资 源配置和整合
降低成本的核心是资源的最优利用。减 少冗余利用率不高的流程，整合设施和人 员设备，做到“人尽其才，物尽其用。”
一个简化的看板制造模式的仿真分析
零件箱
use # 987
u change
机器1
T US
D down
在制 库存
1F LW
库存满了吗？
机器2 成品库存 定单匹配 发货
T US
D down
1F LW
aab c b c
# Exit
8
库存满了吗？
demand
V1 2 3
客户定单
0F
LW
未满足客户定单
6.计划制定和资源配置
设施和第三方设施的利用平衡？ ⑥ 如何设置安全库存，再订货点和订货批量？ • 等等。
应用案例：
2
配送区域1
2 2 供应链管理配送网络绩效仿真分析系统
通过运用计算机仿真的手段对物流配送网络进行多变环境下的关键 指标分析，从而找到症结所在，提高配送网络反应速度，协调资源 配置，改善客户服务质量
Get
1
进行管理优化
用仿真进行生产系统的分析
仿真可以回答的问题
操作问题 Operational
决定制造周期的主要因素有哪些 紧急订单对正常生产有多大影响 什么是比较好的调度策略
管理问题 Managerial
在制库存和制造周期如何变化? 机器的冗余产能应该设置多少合适? 哪里是瓶颈工序，为什么会成为瓶颈? 怎么样增加机器利用率?
• 应用案例： ➢ 一个大的食品加工企业最近决定和另一个大小相
仿的食品加工企业合并。公司希望更有效的整合 它们的业务和供应链。
➢ 为了案例研究，叫一家公司“红”，另一家 “绿”。绿公司有4个生产点来把产品送到3个不 同的配送中心。红公司有3个生产点来把所有的产 品直接地送到他们顾客那里。两家公司有共同的 顾客，也有些不同的顾客。
2. 开始红公司分送到绿公司的配送中心； 3. 开始绿公司分送到红公司的工厂，使得红公司在保
有生产能力的同时，成为一个准配送中心。
选取合适的方案需要合并之后的管理层在资金、库 存容量、反应速度和客户服务水准之间做出最优的 平衡。
而仿真技术提供了快速，多样，量化的决策手段。
3.供应链反应能力和抗波动能力分析
9.3 供应链系统与流程仿真技术
• 高通-精简手机制造流程 • UPS-人员车辆配置和成本间最佳平衡 • 宝洁-覆盖北美的高效的供应链网络
9.3 供应链系统与流程仿真技术
• 流程仿真技术在复杂系统的分析和决策中的 巨大价值在欧美已成为不争的事实，每年创 造着数以千亿美元的经济效益。
9.3 供应链系统与流程仿真技术
• 供应链和物流管理领域一个重要的关注方 向是供应链的反应能力和抗波动能力。
• 前者容易理解，就是考察一个供应链在响 应客户需求时各个环节处理的时间和处理 的质量。而后者同样重要，但往往被忽视。
3.供应链反应能力和抗波动能力分析
• 当客户的需求有规律的在合理范围之内波动时， 供应链系统，不论设计和协调的质量如何千差万 别，都可以比较容易的满足，就好像船舶在静水 中航行一样，看不出船舶设计的优劣。但是当客 户的需求剧烈动荡时，供应链的反应能力和抗波 动能力的优劣就一清二楚。
• 介于两者之间的是不同程度的合作伙伴关系，包括技术结 盟、联合销售等等。这些合作关系直接影响到整个供应链 的反应速度和客户服务水平。
供应链管理中的“鞭尾效应”仿真演示
供应商
批发商
零售商 客户
ab c a b c
demand
# Exit 1338
刃之砺信息科技（上海）有限公司版权所有 www.edgestone-it.com
Value 56
Plotter, Discrete Event
49
42
35
28
21
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0
0
416.6667
833.3333
1250
1666.667
2083.333
2500
2916.667
3333.333
3750
4166.667
4583.333
5000
Time
客户
零售商
批发商
5.制造模式的选择和实施
第9章 供应链系统建模与仿真
本章学习要点
1.了解供应链和供应链管理的基本概念，掌 握供应链结构模型与特点；
2.了解供应链系统的建模原则和考虑因素， 熟练掌握建立供应链系统模型的思路；
3.了解流程仿真技术的应用价值和优势，了 解适用于供应链仿真的各类软件；
4.熟悉仿真技术，可以针对具体的供应链系 统问题建立仿真模型，并对仿真结果进行 分析。
时生产（JIT）等］的选择和实施 6. 计划制定和资源配置 7. 供应链和物流的成本评估
1.供应链和物流网络设计和评估
供应链和物流网络设计和评估包括以下一些问题：
① 需要多少厂房，仓库，配送中心？应该布局在什么地方？ ② 对于配送网络，应该怎样划分客户群体和选择配送路径？ ③ 每一个设施应该完成供应链里的哪项功能和扮演哪种角色？ ④ 每一个设施应该存储或生产什么产品最能发挥资源利用率？ ⑤ 应该选择哪些第三方设施作为备选方案，如何平衡企业自有
➢制造企业效率的灵魂是高质量的计划体系， 包括协调一致的销售计划、生产计划，采 购计划，维修计划，装配计划等等。
➢而这些计划的制定体现了在多种约束（资 金，设备，人员，交货日期等）情况下， 企业对资源的配置能力和响应能力。
6.计划制定和资源配置
仿真技术可以对以下方面进行分析和试验： ① 原材料和半成品释放策略对效率的影响； ② 工厂日历、人员和设备变动对效率的影响； ③ 设备维护对效率的影响； ④ 运输单车负荷比例对配送的影响； ⑤ 质量波动对效率的影响； ⑥ 产品的组合对效率的影响； ⑦ 产品和生产线的匹配对效率的影响； ⑧ 设备（机器，车辆，零件等）的增减对效率的影响； ⑨ 各种排产策略对效率的影响。
战略问题 Strategic
工厂生产能力如何确定？ 工厂负载如何影响生产成本和制造周期? 制造周期缩短需要付出多大代价?
仿真模拟技术是提升流程成熟度的需要
用仿真进行生产系统的分析
什么样的流程适合仿真分析 (Capability Maturity Model)
Chaotic Process Process Informally Defined with Predictable Results Process Defined with Standard Results
➢ 几年前，宝洁启动了称为“终极供应链”的计划，就 是通过合理的供应链再设计，将所有供应链的参与者有机 的组织起来以更有效的方式及时响应客户需求。
➢ 通过仿真技术，宝洁的全球研究部模拟工厂/仓库的分 布，仓库的容量，运输管理，配送模式，配送流程，补货 策略等等对不同客户群体服务水准的影响。
• 应用案例：
仿真模拟技术的应用价值
精益化管理的需要 应对复杂问题和系统的需要 提升流程成熟度的需要
仿真模拟技术是精益化管理的需要
仿真模拟技术的本质
时间是自然所赐，它是无形的，但不是虚无的，它是无价的，却不可能提前领取， 也无法滞后保留，它一纵即逝，所以工业工程非常重视对时间资源的充分利用。
矛盾 需求的时间 ↔ 供给的时间 需求的数量 ↔ 供给的数量
4.供应链协调和合作模式
• 仿真技术既可以模拟像库存、生产等可 以采集直观数据的流程操作，也可以模拟 供应链参与者之间的默契程度等软性的管 理模式对供应链整体效果的影响。
仿真的本质 对有限资源分配、占用、释放方式进行研究的试验工具 资源包括：时间资源、设备资源、人力资源、空间资源…
仿真模拟技术是应对复杂问题和系统的需要 提高生产效率的难度
提
系统复杂性
高
绩效可量化性
快速实验性
效
低风险和低成本性
率
易于理解和沟通
工欲善其事 必先利其器
利用计算机仿真技术， 利用工业工程原理，
• 广义的供应链既涵盖各环节之间的交互关系，也包 括每个环节内部各功能单位之间的协同关系（例如 制造企业内部的采购、生产和销售部门等）。
• 任何一个供应链中，信息流，物流和资金流的不断 流动形成了供应链的动态特性。
SCM视频
9.1.2 供应链结构模型与特点
1. 供应链结构模型
结构模型构成： ① 供应链的方向 ② 供应链的级
主要内容
9.1 供应链系统概述 9.2 供应链系统建模原则 9.3 供应链系统与流程仿真技术 9.4 仿真技术可以帮助解决的供应链问题
9.1 供应链系统概述
9.1.1 供应链系统 9.1.2 供应链结构模型与特点
9.1.1 供应链系统
• 供应链是一个由供应商，制造商，分销商和零售商 共同组成的实现从原材料到成品并最终满足客户需 求的协同网络。
• 对于构成供应链的制造企业来讲，选择合适的制 造模式直接影响到采购和销售的上下游衔接关系， 同时也直接影响企业内部库存、设备使用率、生 产周期、产出、成本等等。
• 关于制造模式的书籍和论述已经层出不穷，仿真 技术从操作的层面和以定量直观的方式来帮助企 业管理层研究合适的制造模式，提供管理层一个 多方位思考和快速试验的工具。
4.供应链协调和合作模式
• 供应链参与者的合作默契程度可以千差万别，向两个极限 发展。
• 一个极限就是基于完全信任的合作关系，包括投资控股或 者集团下的兄弟公司。这类合作关系特点是信息的完全共 享、产品设计的高度集成、资源共享，职责明晰等等。
• 另一个极限就是基于不信任的合作关系，包括第一次合作 的跨国跨地区的公司等。这类合作关系的特点是信息不透 明，信息量仅仅满足基本订单要求，信息提前量小，款到 发货或货到付款等等。
Ad Hoc Repeatable Defined Managed
Optimizing
Improvement Fed Back Process Defined and Measured
* Greg Hansen “Automating BPR”
成功率增大
9.3 供应链系统与流程仿真技术
最适宜做供应链仿真的软件： ARENA、QUEST、WITNESS、EXTEND、PROMODEL 最便宜、性价比最好的仿真软件： EXTEND
选自 STATE-OF-THE-ART REVIEW TECHNIQUES TO MODEL THE
SUPPLY CHAIN IN AN EXTENDED ENTERPRISE
Leabharlann Baidu
9.4 仿真技术可以帮助解决的 供应链问题
1. 供应链和物流网络设计和评估 2. 工厂，库存，和配送中心等重要资源配置和整合 3. 供应链反应能力和抗波动能力分析 4. 供应链协调和合作模式 5. 制造模式［推式（PUSH），拉式（PULL），及
➢ 绿公司用配送中心来满足客户需求，只对配送中 心的需求做出快速反应，所以在生产点的成品库 不需要保有大量库存；而红公司直接面对客户， 需要在生产点留有较大的仓储空间。
➢ 两家公司有一部分相同的供应商。在产品线上， 两个公司的产品没有交叉，未来也不会。
应用案例： 合并之后的工厂面临的战略选择有：
1. 保持现状，继续所有现存的策略——就像两个独立 的运营实体，只是多了一个总部办公室来协调；
9.1.2 供应链结构模型与特点
2. 供应链的特点 ① 复杂性（vs单个企业，节点企业跨度不同） ② 动态性（随着战略/需求等变化，节点企业动态更新） ③ 面向客户需求（是三流驱动源） ④ 交叉性（众多SCM交叉，协调难）
9.2 供应链系统建模原则
1.自顶向下和自底向上相结合的设计原则（先后） 2.简洁性原则（少而精） 3.动态性原则（供、产、客不确定性的影响） 4.互补性原则（强强联合） 5.战略性原则（以战略观点考虑，减少不确定性的影响） 6.创新性原则（创新管理）
• 往往使一个供应链上的公司损失最大的不是日常 的客户需求，而是不经常的低概率事件，包括： 生命周期比较短的新产品（电子产品）推出，季 节性非常强的产品，市场促销等等。这些对供应 链抗波动能力的考验往往在设计供应链和物流的 时候都没有被考虑进去。
• 应用案例：
➢ 成立于1837年，宝洁（Procter & Gamble）已经发展 为覆盖医药、日常用品、造纸、化工等多个领域的财富 500强企业， 年收入超过400亿美元以上。 在72个国家拥 有120多个生产基地和十万多名员工。
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工厂货源
Get A
中心仓库
s elec t
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A
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Get
A
s elec t
配送区域2
2 2
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2.工厂，库存，和配送中心等重要资 源配置和整合
降低成本的核心是资源的最优利用。减 少冗余利用率不高的流程，整合设施和人 员设备，做到“人尽其才，物尽其用。”
一个简化的看板制造模式的仿真分析
零件箱
use # 987
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库存满了吗？
机器2 成品库存 定单匹配 发货
T US
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库存满了吗？
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客户定单
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6.计划制定和资源配置
设施和第三方设施的利用平衡？ ⑥ 如何设置安全库存，再订货点和订货批量？ • 等等。
应用案例：
2
配送区域1
2 2 供应链管理配送网络绩效仿真分析系统
通过运用计算机仿真的手段对物流配送网络进行多变环境下的关键 指标分析，从而找到症结所在，提高配送网络反应速度，协调资源 配置，改善客户服务质量
Get
1
进行管理优化
用仿真进行生产系统的分析
仿真可以回答的问题
操作问题 Operational
决定制造周期的主要因素有哪些 紧急订单对正常生产有多大影响 什么是比较好的调度策略
管理问题 Managerial
在制库存和制造周期如何变化? 机器的冗余产能应该设置多少合适? 哪里是瓶颈工序，为什么会成为瓶颈? 怎么样增加机器利用率?
• 应用案例： ➢ 一个大的食品加工企业最近决定和另一个大小相
仿的食品加工企业合并。公司希望更有效的整合 它们的业务和供应链。
➢ 为了案例研究，叫一家公司“红”，另一家 “绿”。绿公司有4个生产点来把产品送到3个不 同的配送中心。红公司有3个生产点来把所有的产 品直接地送到他们顾客那里。两家公司有共同的 顾客，也有些不同的顾客。
2. 开始红公司分送到绿公司的配送中心； 3. 开始绿公司分送到红公司的工厂，使得红公司在保
有生产能力的同时，成为一个准配送中心。
选取合适的方案需要合并之后的管理层在资金、库 存容量、反应速度和客户服务水准之间做出最优的 平衡。
而仿真技术提供了快速，多样，量化的决策手段。
3.供应链反应能力和抗波动能力分析
9.3 供应链系统与流程仿真技术
• 高通-精简手机制造流程 • UPS-人员车辆配置和成本间最佳平衡 • 宝洁-覆盖北美的高效的供应链网络
9.3 供应链系统与流程仿真技术
• 流程仿真技术在复杂系统的分析和决策中的 巨大价值在欧美已成为不争的事实，每年创 造着数以千亿美元的经济效益。
9.3 供应链系统与流程仿真技术
• 供应链和物流管理领域一个重要的关注方 向是供应链的反应能力和抗波动能力。
• 前者容易理解，就是考察一个供应链在响 应客户需求时各个环节处理的时间和处理 的质量。而后者同样重要，但往往被忽视。
3.供应链反应能力和抗波动能力分析
• 当客户的需求有规律的在合理范围之内波动时， 供应链系统，不论设计和协调的质量如何千差万 别，都可以比较容易的满足，就好像船舶在静水 中航行一样，看不出船舶设计的优劣。但是当客 户的需求剧烈动荡时，供应链的反应能力和抗波 动能力的优劣就一清二楚。
• 介于两者之间的是不同程度的合作伙伴关系，包括技术结 盟、联合销售等等。这些合作关系直接影响到整个供应链 的反应速度和客户服务水平。
供应链管理中的“鞭尾效应”仿真演示
供应商
批发商
零售商 客户
ab c a b c
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# Exit 1338
刃之砺信息科技（上海）有限公司版权所有 www.edgestone-it.com
Value 56
Plotter, Discrete Event
49
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0
416.6667
833.3333
1250
1666.667
2083.333
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2916.667
3333.333
3750
4166.667
4583.333
5000
Time
客户
零售商
批发商
5.制造模式的选择和实施
第9章 供应链系统建模与仿真
本章学习要点
1.了解供应链和供应链管理的基本概念，掌 握供应链结构模型与特点；
2.了解供应链系统的建模原则和考虑因素， 熟练掌握建立供应链系统模型的思路；
3.了解流程仿真技术的应用价值和优势，了 解适用于供应链仿真的各类软件；
4.熟悉仿真技术，可以针对具体的供应链系 统问题建立仿真模型，并对仿真结果进行 分析。
时生产（JIT）等］的选择和实施 6. 计划制定和资源配置 7. 供应链和物流的成本评估
1.供应链和物流网络设计和评估
供应链和物流网络设计和评估包括以下一些问题：
① 需要多少厂房，仓库，配送中心？应该布局在什么地方？ ② 对于配送网络，应该怎样划分客户群体和选择配送路径？ ③ 每一个设施应该完成供应链里的哪项功能和扮演哪种角色？ ④ 每一个设施应该存储或生产什么产品最能发挥资源利用率？ ⑤ 应该选择哪些第三方设施作为备选方案，如何平衡企业自有
➢制造企业效率的灵魂是高质量的计划体系， 包括协调一致的销售计划、生产计划，采 购计划，维修计划，装配计划等等。
➢而这些计划的制定体现了在多种约束（资 金，设备，人员，交货日期等）情况下， 企业对资源的配置能力和响应能力。
6.计划制定和资源配置
仿真技术可以对以下方面进行分析和试验： ① 原材料和半成品释放策略对效率的影响； ② 工厂日历、人员和设备变动对效率的影响； ③ 设备维护对效率的影响； ④ 运输单车负荷比例对配送的影响； ⑤ 质量波动对效率的影响； ⑥ 产品的组合对效率的影响； ⑦ 产品和生产线的匹配对效率的影响； ⑧ 设备（机器，车辆，零件等）的增减对效率的影响； ⑨ 各种排产策略对效率的影响。
战略问题 Strategic
工厂生产能力如何确定？ 工厂负载如何影响生产成本和制造周期? 制造周期缩短需要付出多大代价?
仿真模拟技术是提升流程成熟度的需要
用仿真进行生产系统的分析
什么样的流程适合仿真分析 (Capability Maturity Model)
Chaotic Process Process Informally Defined with Predictable Results Process Defined with Standard Results
➢ 几年前，宝洁启动了称为“终极供应链”的计划，就 是通过合理的供应链再设计，将所有供应链的参与者有机 的组织起来以更有效的方式及时响应客户需求。
➢ 通过仿真技术，宝洁的全球研究部模拟工厂/仓库的分 布，仓库的容量，运输管理，配送模式，配送流程，补货 策略等等对不同客户群体服务水准的影响。
• 应用案例：
仿真模拟技术的应用价值
精益化管理的需要 应对复杂问题和系统的需要 提升流程成熟度的需要
仿真模拟技术是精益化管理的需要
仿真模拟技术的本质
时间是自然所赐，它是无形的，但不是虚无的，它是无价的，却不可能提前领取， 也无法滞后保留，它一纵即逝，所以工业工程非常重视对时间资源的充分利用。
矛盾 需求的时间 ↔ 供给的时间 需求的数量 ↔ 供给的数量