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基于系统动力学的冷链物流库存仿真研究论文

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2025-07-21 15:54:00    来源:    作者:xuling

摘要:人们对食品、药品等的精益化需求,给其在途运输提出了更高的要求,冷链物流应运而生并得到大力发展。冷链物流库存影响着整条供应链的运行效率,能够反映冷链物流系统的运行水平。

  【摘要】人们对食品、药品等的精益化需求,给其在途运输提出了更高的要求,冷链物流应运而生并得到大力发展。冷链物流库存影响着整条供应链的运行效率,能够反映冷链物流系统的运行水平。文中以冷链物流库存管理为研究对象,对相关主体的库存影响因素进行分析,利用系统动力学的方法,模拟现实冷链运输环境,探究终端客户需求和库存调整周期的变动对生产商和供应商库存的影响,为实现供应链成本最低和供应商库存响应最高效提出建议。


  【关键词】冷链物流;系统动力学;供应链管理


  随着我国社会发展水平和经济实力的不断提高,消费者对于消费品的质量要求也在不断提高,对食品、疫苗等对运输温度有特殊要求的商品需求增多,越来越多的货品需要冷链物流来保证其满足市场需求,冷链物流的发展成为人们关注的重点之一。因此,如何保证冷链物流高效运转成为一个重要课题。


  1研究背景及意义


  冷链物流是以冷冻工艺为基础、制冷技术和蓄冷技术为手段,使冷链物品(易腐食品、药品等)从生产、流通、销售到消费者的各个环节始终处于规定的温度环境,以保证冷链物品质量,减少冷链物品损耗的物流活动[1]。冷链物流库存是冷链物流的一部分,反映冷链物流的整体规划的效率和运行水平[2]。本文针对冷链物流供应链之间的关系,研究不同终端客户需求对供应链中库存量的影响。通过分析冷链物流中生产商、供应商库存与客户需求之间的因果关系,利用系统动力学建立系统流图将模型中的变量通过函数关系进行关联,并利用Vensim模拟冷链供应链环境,输入不同终端客户需求得到相应库存响应情况。


  2冷链物流库存问题描述


  冷链物流库存问题涉及的上下游企业,包括生产商、供应商以及分销商。生产商采购生产冷链商品所需原材料并进行生产,供应商将从生产商处采购到的冷链物品销售给分销商,分销商将购入的冷链物品销售到社会。各企业的库存量,涉及企业的订货率、到货率、期望库存等因素,而由于冷链货物对于环境温度的高要求,随着时间的推移,货物质量会下降甚至腐败,最终导致库存量减少,因此,冷链物流中应重点关注库存的腐败率。研究冷链物流库存问题需对系统当中的各个主体的相关要素进行深度分析。


  2.1生产商与供应商库存影响因素分析


  2.1.1对于生产商


  生产商到货率,即冷链商品生产商生产冷链商品所需原材料的到货率,指生产商在特定时间段内实际到货的订单数量占总订单数量的比例,对生产商库存有着直接影响。生产商到货率越高,生产商的库存量就会越大。


  生产商订货率,即冷链商品生产商订购供应商货物的多少,受生产商订货率直接影响,订货率越高,到货率也就越高。而订货率才真正被许多因素制约,供应商的期望库存为生产商订货率的上限。生产商的期望生产量越大、供应商期望库存越大、均衡分销商需求库存越大,生产商的订货率也就越大。


  生产商库存腐败率严重影响着生产商库存,生产商库存腐败率越高,生产商库存越少。


  2.1.2对于供应商


  供应商到货率,为冷链商品供应商采购生产商生产的冷链商品的到货率,对生产商库存有着直接影响。供应商到货率越高,供应商的库存量就会越多。


  供应商库存腐败率越高,供应商库存越少。


  供应商期望库存,是影响生产商订货率的主要原因之一。而供应商期望库存又是由供应商库存、均衡分销商需求库存决定的。供应商期望库存、均衡分销商需求库存越大,供应商的期望库存也就越大。


  2.2系统边界及要素


  系统边界是按照系统模型的要求,对所要研究的系统进行粗略的概括。通过对系统边界的界定,将与系统相关的部分划入模型中,将不相干的部分剔除,从而使系统与外部环境相隔离[3]。本文系统边界要素包含生产商库存、供应商收货率、供应商库存、供应商销售率、均衡分销商需求库存,供应商期望库存、期望生产量、生产商订货率、生产商到货率、生产商期望库存等。


  3系统动力学分析


  在冷链物流系统中,动态分析系统的内在反馈回路,可得知冷链终端客户对冷链货物需求的增加,带来的是均衡分销商需求库存的增加,供应商的期望库存增加,则供应商的批量订货率必定会增加,生产商的到货率就会相应减少,生产商的库存随之减少,供应商收货率增加,进而导致供应商库存增加。


  3.1因果关系分析


  通过分析上述要素之间的因果关系,得到冷链物流库存预测因果关系图,如图1所示。

 

  式中,SCSFBL,GYSFBL,SJZQ,XQPHSJ,SCYC为初始参数,a,b为赋予变量的常量值。


  4模型检验及仿真分析


  4.1参数设定


  冷链生产商库存及供应商库存的初始库存均为100万吨;订单累积的初始值为100万吨;生产商到货率、供应商收货率、供应商销售率初始速率均为100万吨/周。生产延迟设置为2周,需求平滑时间为100周。其余速率变量初始值为0。


  4.2参数改变及相应仿真结果分析


  基于上述数据,利用Vensim软件对冷链供应链进行模拟仿真,通过改变终端客户需求率以及库存调整周期,研究他们对生产商库存以及供应商库存的影响,仿真结果如下。


  4.2.1终端客户需求率对生产商库存、供应商库存的影响


  改变终端客户需求量分别为100万吨/周、150万吨/周、200万吨/周、250万吨/周,其他参数设置情况不变。利用Vensim软件进行模拟仿真,可得到不同终端客户需求率下的生产商库存对比情况,如图3所示,供应商库存对比情况如图4所示。

  由图3可知,随着终端客户需求率的增加,生产商库存也会增加。无论终端客户需求量为多少,生产商的库存都在第10周达到均衡。生产商库存的影响与终端客户需求率成正比,应根据客户需求率制定相应库存计划,上下游企业紧密联合,以防牛鞭效应。由图4可知,随着终端客户需求率的增加,供应商库存增加,呈线性增长的趋势。当终端客户需求率改变时,供应商库存不存在平衡点,有很大的不确定性,因此要时刻关注终端客户需求率的动向。

  4.2.2库存调整周期对生产商库存、供应商库存的影响


  改变库存调整周期分别为2周、3周、4周、5周以及6周,其他不变,对生产商库存利用Vensim软件进行模拟仿真,得到不同库存调整周期下的生产商库存对比情况如图5所示,供应商库存对比情况如图6所示。

  由图5可知,随库存调整周期的增加,生产商库存增加。生产商库存随时间呈现正偏态分布,并且都在第5周达到峰值。库存调整周期越长,生产商库存峰值越大,可能出现爆仓,所以要合理确定库存调整周期。由图6可知,随着库存调整周期的增加,供应商库存增加。供应商库存在这几种变化下都在15周左右达到均衡值。供应商应设置合理的库存调整周期,估算库存均衡值及达到均衡值所需时间,从而有效应对库存量的增加。


  5结论


  冷链物流生产商和供应商库存策略有所不同,不同的终端客户需求率和不同的库存调整周期都会对它们的库存量产生较大的影响,冷链物流终端客户需求率越大、库存调整周期越大,生产商和供应商库存越高,并且会存在均衡点。在冷链物流供应链中,对物流活动的时效性要求很高,有必要对冷链供应链上下游进行实时把控并紧密联系,避免牛鞭效应的产生,并利用VMI供应商管理库存来达到整条供应链成本最低。

 [参考文献]


  [1]王鹏飞.乳制品冷链物流技术发展现状及问题分析[J].食品安全导刊,2022,(23):162-164.


  [2]孙伟卿.冷链物流库存系统动力学仿真研究[D].天津:天津师范大学,2016.


  [3]沈彤,李晓鸿.常州市私家车保有量计量模型分析及发展建议[J].统计与管理,2016(03):52-53.