仿真技术在供应链物流管理中的应用

效率提速―仿真技术在供应链物流管理中的应用王岩峰博士刃之砺信息科技（上海）公司总经理一．流程仿真技术广为应用当高通(Qualcomm)想通过精简手机制造流程，改善库存管理大幅度减少成本以保持市场竞争力的时候，它求助的方法是流程仿真技术；当UPS（UnitedParcelService）想在满足客户服务质量的前提下，在庞大的人员车辆配置和成本之间取得最佳平衡的时候，它求助的方法也是流程仿真技术；当宝洁（P&G）总部提出要求，要设计一个覆盖北美的高效的供应链网络，不但要满足客户的日常订单处理和配送要求，更要求这个供应链网络具有极强的抗波动性（鲁棒性，既在非正常市场需求和供货干扰时，网络仍具有极好的反应能力和自恢复能力），它所求助的方法还是流程仿真技术。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。随着企业发展规模的不断扩大，管理的复杂程度也不断挑战着管理者的能力极限。当今中国的企业在许多领域的竞争已经非常激烈，竞争的成败取决于“成本低、速度快和质量高”。企业都面临着在有限资源的前提下，迅速地对客户的需求做出反应，提供高质量的产品和服务，也就是我们所特指的“效率提速”的要求。而做到低风险环境下的“效率提速”需要强有力的决策工具来支持。仿真技术是分析、设计和优化复杂系统的有力的工具。它不用搭建实体模型，只用实体模型的一小部分费用在计算机中建立虚拟模型来测试各种想法和假设条件，因而可以节省大量的资金投入，最重要的是，极大地降低了决策的风险。通过对研发设计、生产制造、物流配送、售后服务等产品生命周期的各个流程的研究，可以帮助企业找到增值能力不强、资源没有充分利用和反应速度不够及时的环节，并做出改进的建议。同时，得益于仿真的无风险性，可以快速地对各种设想进行计算机仿真模拟和验证，找到最优的解决方案。仿真技术在流程管理中应用的另一个优势是绩效的可量化性。企业的运营管理质量是通过一系列绩效指标体现出来，例如制造周期，库存周转，按时送货率，资源利用率等等。这些指标都可以在仿真模型中得到量化体现，并通过对模型的改进，观察绩效指标的改善，指导实际的操作。所以，计算机仿真技术比任何其他分析手段，在企业流程绩效管理方面，都具有更直观更准确的结果，对经济效益有更直接的影响。仿真技术的可视化和动画界面提供了不可替代的沟通方式。企业管理者可以通过仿真模型，直观、具体、无误的向其他人员表达对系统的理解和对未来的设想，成为企业跨部门和企业之间合作交流的共同平台。二．仿真技术可以帮助解决的供应链问题供应链和物流管理是仿真技术应用最广泛，产生经济效益最大的领域之一。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。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。虽然供应链管理的重要性在近几年内得到广泛关注，但供应链管理的有效应用却仍踯躅不前。一个供应链是一个高度动态，高度变化的复杂系统。客户的需求永远在波动；原材料的供货周期永远不会一成不变。供应链任何一个环节的表现在很大程度上依赖于其他环节的表现。正如单方面减少成品库存可能会牺牲分销商补货的及时性一样，优化供应链的一个环节未必带来整体效率的提高，有时甚至会牺牲其他环节的表现水准。因此，企业的共识是将供应链应该作为一个整体系统来研究，而与此同时，企业对复杂系统的分析研究却束手无策，不知如何着手。仿真技术的应用往往和供应链物流绩效管理紧密相联。正因为仿真技术的可试验性、可量化性和快速性，使得仿真技术有着比其他分析工具更强的说服力和直观性。仿真在供应链管理各决策层次上的应用体现在：（一）供应链和物流网络设计和评估在供应链管理中，没有什么比供应链和物流网络设计更具有长远和战略的重要意义。供应链和物流网络设计和评估包括以下一些问题：需要多少厂房，仓库，配送中心？应该布局在什么地方？对于配送网络，应该怎样划分客户群体和选择配送路径？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？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？应该选择哪些第三方设施作为备选方案，如何平衡企业自有设施和第三方设施的利用平衡？如何设置安全库存，再订货点和订货批量？等等。应用案例：我们用EXTEND仿真软件模拟了国内一家家电公司的三级配送网络。以下模型是一个简化模型，用于研究配送流程对客户订单满足的及时性和库存积压程度的影响。012222221selectAGetselectAGetSselectAGetselectAGet配送区域1配送区域2工厂货源中心仓库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，改善客户服务质量刃之砺信息科技（上海）有限公司版权所有www.edgestone-it.com供应链管理配送网络绩效仿真分析系统在这个简化的仿真模型中，我们模拟了工厂、中心仓库、配送中心仓库和客户。通过对客户下订单之后，一系列订单信息的向上传递和货物的向下配送，我们考察各配送中心库存量的最佳设置、运输路径和最佳运输单车负荷等一系列指标对客户订单的平均满足时间的影响。（二）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。”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。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。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；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。这些都挑战着管理层的决策智慧。显然，这样的决策不可能只凭借定性的分析和感觉的引导，需要有大量的数据、精确的模型和反复的试验权衡才能找到。而仿真技术提供了快速，多样，量化的决策手段。（具体案例请联系刃之砺信息科技（上海）有限公司www.edgestone-it.com）。（三）供应链反应能力和抗波动能力分析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。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。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。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。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。（四）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。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。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。应用案例：在供应链管理中，“鞭尾效应”是一个很好的例子来说明合作关系对供应链各参与者库存的影响。“营销过程中的需求变异放大现象被通俗地称为‘鞭尾效应’。它是市场营销中普遍存在的高风险现象，是销售商与供应商在需求预测修正、订货批量决策、价格波动、短缺博弈、库存责任失衡和应付环境变异等方面博弈的结果，增大了供应商的生产、供应、库存管理和市场营销的不稳定性。”（徐章一）我们用EXTEND仿真模拟了一个确定性系统的“鞭尾效应。”客户零售商供应链管理中的“鞭尾效应”仿真演示demandabcabcExit#1338供应商批发商刃之砺信息科技（上海）有限公司版权所有www.edgestone-it.com0416.6667833.333312501666.6672083.33325002916.6673333.33337504166.6674583.33350000714212835424956TimeValuePlotter,DiscreteEvent客户零售商批发商（五）制造模式［推式（PUSH），拉式（PULL），及时生产（JIT）等］的选择和实施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。应用案例：我们用EXTEND仿真软件建立了一个简化的看板（Kanban）生产系统。usechangeu#987STUdownDLWF1STUdownDLWF13V12demandabcabcFLW0Exit#8库存满了吗？库存满了吗？零件箱机器1机器2在制库存成品库存客户定单未满足客户定单定单匹配发货一个简化的看板制造模式的仿真分析刃之砺信息科技（上海）有限公司版权所有www.edgestone-it.com（六）计划制定和资源配置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。仿真技术可以对以下方面进行分析和试验：原材料和半成品释放策略对效率的影响；工厂日历、人员和设备变动对效率的影响；设备维护对效率的影响；运输单车负荷比例对配送的影响；质量波动对效率的影响；产品的组合对效率的