供应链系统建模与仿真课件

第9章供应链系统建模与仿真第9章供应链系统建模与仿真1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。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2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主要内容9.1供应链系统概述39.1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供应链系统概述9.1.1供应链系统49.1.1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。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9.1.1供应链系统供应链是一个由供应商，制造商，分销商和59.1.2供应链结构模型与特点1.供应链结构模型结构模型构成：供应链的方向供应链的级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69.1.2供应链结构模型与特点2.供应链的特点复杂性（vs单个企业，节点企业跨度不同）动态性（随着战略/需求等变化，节点企业动态更新）面向客户需求（是三流驱动源）交叉性（众多SCM交叉，协调难）9.1.2供应链结构模型与特点2.供应链的特点79.2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）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89.3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高通-精简手机制造流程99.3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10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9.3供应链系统与流程仿真技术仿真模拟技术的应用价值精益化管理的需要9.3供应链系统11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

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12利用计算机仿真技术，利用工业工程原理，进行管理优化工欲善其事必先利其器

系统复杂性绩效可量化性低风险和低成本性提高效率快速实验性易于理解和沟通提高生产效率的难度仿真模拟技术是应对复杂问题和系统的需要利用计算机仿真技术，利用工业工程原理，进行管理优化工欲善其事13用仿真进行生产系统的分析仿真可以回答的问题战略问题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?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?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用仿真进行生产系统的分析仿真可以回答的问题战略问题工厂生产能14用仿真进行生产系统的分析什么样的流程适合仿真分析(CapabilityMaturityModel)AdHocChaoticProcessRepeatableProcessInformallyDefinedwithPredictableResultsDefinedProcessDefinedwithStandardResultsManagedProcessDefinedandMeasuredOptimizingImprovementFedBack成功率增大*GregHansen“AutomatingBPR”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(Capa15选自STATE-OF-THE-ARTREVIEWTECHNIQUESTOMODELTHESUPPLYCHAININANEXTENDEDENTERPRISE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：EXTEND9.3供应链系统与流程仿真技术选自STATE-OF-THE-ARTREVIEWTE169.4仿真技术可以帮助解决的

供应链问题供应链和物流网络设计和评估工厂，库存，和配送中心等重要资源配置和整合供应链反应能力和抗波动能力分析供应链协调和合作模式制造模式［推式（PUSH），拉式（PULL），及时生产（JIT）等］的选择和实施计划制定和资源配置供应链和物流的成本评估9.4仿真技术可以帮助解决的

供应链问题供应链和物流网络171.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：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。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18应用案例：应用案例：192.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。”2.工厂，库存，和配送中心等重要资源配置和整合20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。应用案例：21应用案例：合并之后的工厂面临的战略选择有：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；开始红公司分送到绿公司的配送中心；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。

应用案例：223.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。3.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233.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。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。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24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。

应用案例：25应用案例：

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。应用案例：264.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。4.供应链协调和合作模式仿真技术既可以模拟像库存、生274.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。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。4.供应链协调和合作模式28供应链系统建模与仿真课件295.制造模式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。5.制造模式的选择和实施对于构成供应链的制造企业来讲，选择合30供应链系统建模与仿真课件316.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。6.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，326.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：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影响；产品和生产线的匹配对效率的影响；设备（机器，车辆，零件等）的增减对效率的影响；各种排产策略对效率的影响。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：33供应链系统建模与仿真课件347.供应链和物流的成本评估追求最低成本是供应链上每个参与者的共同目标。供应链的最低成本意味着整体供应链利润的增加，因此，每个参与者可以共享这个由合作所带来的聚合效益。基于作业的成本法可以更准确地划分成本产生的来源，帮助企业找到增值能力不强或者不产生效益的环节。7.供应链和物流的成本评估追求最低成本是供应链上每个参与者的357.供应链和物流的成本评估流程仿真技术既可以通过模拟分析与效率有关系的考核指标（例如按时交货率，制造周期，库存量，设备利用率等），又可以分析与成本有关系的考核指标（例如单个作业平均成本，单个产品平均成本，资源耗费总量等）。在模拟离散事件发生的同时，计算事件产生的成本，是仿真技术用于分析供应链和物流问题的强大优势。7.供应链和物流的成本评估36供应链系统建模与仿真课件37习题1.如何理解供应链系统？试说明供应链系统的结构模型与特征。2.试从离散事件系统五个基本要素的角度对某具体的供应链系统进行描述？习题1.如何理解供应链系统？试说明供应链系统的结构模型与特征38第9章供应链系统建模与仿真第9章供应链系统建模与仿真39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。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40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主要内容9.1供应链系统概述419.1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供应链系统概述9.1.1供应链系统429.1.1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。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9.1.1供应链系统供应链是一个由供应商，制造商，分销商和439.1.2供应链结构模型与特点1.供应链结构模型结构模型构成：供应链的方向供应链的级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449.1.2供应链结构模型与特点2.供应链的特点复杂性（vs单个企业，节点企业跨度不同）动态性（随着战略/需求等变化，节点企业动态更新）面向客户需求（是三流驱动源）交叉性（众多SCM交叉，协调难）9.1.2供应链结构模型与特点2.供应链的特点459.2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）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469.3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高通-精简手机制造流程479.3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48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9.3供应链系统与流程仿真技术仿真模拟技术的应用价值精益化管理的需要9.3供应链系统49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

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50利用计算机仿真技术，利用工业工程原理，进行管理优化工欲善其事必先利其器

系统复杂性绩效可量化性低风险和低成本性提高效率快速实验性易于理解和沟通提高生产效率的难度仿真模拟技术是应对复杂问题和系统的需要利用计算机仿真技术，利用工业工程原理，进行管理优化工欲善其事51用仿真进行生产系统的分析仿真可以回答的问题战略问题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?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?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用仿真进行生产系统的分析仿真可以回答的问题战略问题工厂生产能52用仿真进行生产系统的分析什么样的流程适合仿真分析(CapabilityMaturityModel)AdHocChaoticProcessRepeatableProcessInformallyDefinedwithPredictableResultsDefinedProcessDefinedwithStandardResultsManagedProcessDefinedandMeasuredOptimizingImprovementFedBack成功率增大*GregHansen“AutomatingBPR”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(Capa53选自STATE-OF-THE-ARTREVIEWTECHNIQUESTOMODELTHESUPPLYCHAININANEXTENDEDENTERPRISE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：EXTEND9.3供应链系统与流程仿真技术选自STATE-OF-THE-ARTREVIEWTE549.4仿真技术可以帮助解决的

供应链问题供应链和物流网络设计和评估工厂，库存，和配送中心等重要资源配置和整合供应链反应能力和抗波动能力分析供应链协调和合作模式制造模式［推式（PUSH），拉式（PULL），及时生产（JIT）等］的选择和实施计划制定和资源配置供应链和物流的成本评估9.4仿真技术可以帮助解决的

供应链问题供应链和物流网络551.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：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。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56应用案例：应用案例：572.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。”2.工厂，库存，和配送中心等重要资源配置和整合58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。应用案例：59应用案例：合并之后的工厂面临的战略选择有：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；开始红公司分送到绿公司的配送中心；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。

应用案例：603.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。3.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613.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。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。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62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。

应用案例：63应用案例：

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。应用案例：644.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。4.供应链协调和合作模式仿真技术既可以模拟像库存、生654.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