財(cái)務(wù)信息系統(tǒng)5庫(kù)存管理的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真

1、基于excel的存貨管理系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真溫素彬 摘要利用excel的函數(shù)、控件等工具，建立存貨管理的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，通過(guò)仿真計(jì)算，達(dá)到模擬并控制庫(kù)存波動(dòng)的目的。結(jié)果表明，改變調(diào)節(jié)時(shí)間和延遲時(shí)間可以減小庫(kù)存的波動(dòng)幅度。關(guān)鍵詞存貨管理，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，excel系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是應(yīng)用模擬方法來(lái)研究社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的行為并在此基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)變量在未來(lái)時(shí)間內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)的學(xué)問(wèn)。按照系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)原理建立的模型就是系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬模型。利用excel可建立一個(gè)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)庫(kù)存管理進(jìn)行系統(tǒng)模擬。1 構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的基本方法一個(gè)完整的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬需要經(jīng)過(guò)以下程序：明確系統(tǒng)仿真目的確定系統(tǒng)邊界因果關(guān)系分析構(gòu)建

2、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算結(jié)果分析對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行修正其中，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的構(gòu)建和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算是系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬的兩個(gè)關(guān)鍵步驟。1.1 構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型（1）構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流程圖系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流程圖的作用是明確系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流程圖需要以下基本要素：流（flow）、水準(zhǔn)（level）、速率（rate）、信息（information）、源（source）與匯（sink）、滯后（delay）、參數(shù)（parameter）等，其基本含義和表示法分別是：流。流是系統(tǒng)中的活動(dòng)和行為。以實(shí)箭頭表示實(shí)體流，以虛箭頭表示信息流。水準(zhǔn)。水準(zhǔn)是系統(tǒng)中反映子系統(tǒng)和要素的狀態(tài)，如庫(kù)存量、庫(kù)存現(xiàn)金等。水準(zhǔn)是實(shí)

3、體流的積累，用矩形框表示。速率。速率用來(lái)描述系統(tǒng)中的流隨時(shí)間變化的活動(dòng)狀態(tài)，如物資的入庫(kù)速率、出庫(kù)速率等。信息的取出。信息可以取自水準(zhǔn)、速率等處，用虛箭頭線(xiàn)表示。箭尾的小圓圈表示信息源，箭頭表示信息的接收端。源與匯。源指流的來(lái)源。匯指流的歸宿。滯后。滯后是指由于信息的傳遞需要一定時(shí)間而導(dǎo)致輸入和輸出、發(fā)送和接收之間的時(shí)間滯后。滯后分物流滯后和信息流滯后。參數(shù)。參數(shù)是系統(tǒng)在一次運(yùn)行過(guò)程中保持不變的量。如庫(kù)存調(diào)整時(shí)間、計(jì)劃滿(mǎn)足缺貨量的時(shí)間等。構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流程圖的過(guò)程也就是應(yīng)用模擬方法對(duì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題抽象化，將以上各要素有機(jī)組合，形成一個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的過(guò)程。（2）建立結(jié)構(gòu)方程式系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流程圖能夠說(shuō)明系統(tǒng)

4、的基本結(jié)構(gòu)，但不能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行定量分析，而結(jié)構(gòu)方程式就是用來(lái)定量分析系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的方程式。結(jié)構(gòu)方程式要根據(jù)實(shí)際問(wèn)題設(shè)立，主要包括水準(zhǔn)方程式、速率方程式、給定常量方程式、賦初值方程式，還可以包括輔助方程式、附加方程式。例如,時(shí)刻t的商品庫(kù)存量y與單位時(shí)間商品入庫(kù)量xin和出庫(kù)量xout的關(guān)系用數(shù)學(xué)關(guān)系式表示為:用dynamo語(yǔ)言描述則可表示為:l y.k =y.j+dt *(xin.jk-xout.jk ) （1）上式中,l表示水準(zhǔn)方程。y.k表示k時(shí)刻的庫(kù)存量， y.j表示j時(shí)刻的庫(kù)存量， dt表示時(shí)間步長(zhǎng)， xin.jk和xout.jk分別表示從時(shí)刻j到時(shí)刻k的入庫(kù)量和出庫(kù)量。再如，商品訂貨速

5、率可表示為： （2）其中or.kj表示訂貨速率，at是調(diào)節(jié)時(shí)間，eq.k為k時(shí)刻期望庫(kù)量，q.k為k時(shí)刻實(shí)際庫(kù)存量。以上，（1）式為水準(zhǔn)方程，（2）式為速率方程。1.2 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的仿真計(jì)算通常是運(yùn)用dynamo語(yǔ)言通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。但是，dynamo語(yǔ)言專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)，難以掌握，而excel對(duì)于大多數(shù)管理者來(lái)說(shuō)相對(duì)易于掌握和操作，因此本文運(yùn)用excel進(jìn)行仿真計(jì)算，并通過(guò)建立存貨管理系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模型加以說(shuō)明。excel具有強(qiáng)大的計(jì)算功能，運(yùn)用excel進(jìn)行仿真計(jì)算的主要工具有excel的電子表格功能、各種計(jì)算函數(shù)以及窗體和控件。2 庫(kù)存管理的excel系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真2.1 常見(jiàn)

6、的庫(kù)存管理問(wèn)題常見(jiàn)的存管理問(wèn)題的基本條件（或假定）如下：（1）存貨采用定期實(shí)地盤(pán)存制；（2）倉(cāng)庫(kù)管理員根據(jù)期望庫(kù)存量與實(shí)際庫(kù)存量的差額來(lái)決定訂貨速率，即訂貨速率和期望庫(kù)存量與實(shí)際庫(kù)存量的差呈正比，比例系數(shù)為調(diào)節(jié)時(shí)間的倒數(shù)；（3）實(shí)際庫(kù)存量的變化率等于收貨速率；（4）收貨速率與訂貨在途量呈正比，比例系數(shù)為訂貨延遲（訂貨商品的入庫(kù)時(shí)間）的倒數(shù)；（5）在途訂貨量的變化率等于訂貨速率與收貨速率之差；（6）給定參數(shù)：期望庫(kù)存量為5000件，初始庫(kù)存量為1100件，初始在途訂貨量為9000件，調(diào)節(jié)時(shí)間為5周，訂貨商品的入庫(kù)時(shí)間為10周，模擬間隔時(shí)間為2周。2.2 系統(tǒng)目的模擬庫(kù)存波動(dòng)情況，控制庫(kù)存波動(dòng)性。

7、2.3 構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流程圖為構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流程圖，首先令eq為期望庫(kù)存量，q0為初始庫(kù)存量，dq0為初始在途訂貨量，qt為t時(shí)刻的庫(kù)存量，dqt為t時(shí)刻的在途訂貨量，at為調(diào)節(jié)時(shí)間，dt為訂貨延遲時(shí)間，it為模擬間隔時(shí)間，vq為庫(kù)存量的改變量，vdq為在途訂貨量的改變量， or為訂貨速率，rr為收貨速率。按照系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)常用的流程圖符號(hào)構(gòu)建流程圖如下。eq-qtdteqat在途訂貨量dqt庫(kù)存量qtor訂貨速率rr收貨速率dq0q0 圖1 庫(kù)存管理的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流程圖 fig.1 diagram of system dynamics of stock management2.4 建立結(jié)構(gòu)方程式為

8、解決該庫(kù)存管理問(wèn)題需建立以下結(jié)構(gòu)方程：（1）水準(zhǔn)方程t時(shí)刻的庫(kù)存量等于前一時(shí)刻的庫(kù)存量加上收貨速率與時(shí)間間隔的乘積。qt =qt-1 +vq= qt-1+rritt時(shí)刻的在途訂貨量等于前一時(shí)刻的在途訂貨量加上訂貨收貨速率之差和時(shí)間間隔的乘積。dqt=dqt-1+vdq= dqt-1+（or-rr）it（2）速率方程訂貨速率與期望庫(kù)存量和實(shí)際庫(kù)存量之差成比例。or =（eq-qt）/at實(shí)際倉(cāng)庫(kù)的收貨速率等于在途訂貨量的出貨速率，與在途訂貨量成比例。 rr =dqt /dt（3）給定常量方程。 it =1（周） eq =5000（件）（4）賦初值方程。 q0 =1100（件） dq0 =9000

9、（件）2.5 excel模擬計(jì)算將上述結(jié)構(gòu)方程式按照一定規(guī)則輸入excel電子表格中，進(jìn)行模擬計(jì)算。（1）在b2e8的區(qū)域中輸入模型的已知條件；（2）在b10i10區(qū)域內(nèi)分別輸入有關(guān)變量名稱(chēng)及字母表示；（3）令b11=0，d11=d6,f11=d7,g11=$d$3-d11,h11=g11/$d$4,i11=f11/$d$5；（4）令b12=b11+$d$8，c12=i11*$d$8,d12=d11+c12,e12=(h11-i11)*$d$8,f12=f11+e12,g12=$d$3-d12, h12=g12/$d$4, i12=f12/$d$5；（5）拖動(dòng)鼠標(biāo)，選中b12i12區(qū)域，單擊“

10、復(fù)制”按鈕；（6）拖動(dòng)鼠標(biāo)，選中b13i61區(qū)域，單擊“粘貼”按鈕。經(jīng)過(guò)以上步驟，一個(gè)時(shí)間范圍為50周的存貨波動(dòng)模擬計(jì)算表就完成了。從表中能夠觀察不同時(shí)間的存貨水平（本例以1周為一個(gè)觀察點(diǎn)）。圖2是excel模擬的部分計(jì)算結(jié)果。圖2 excel模擬部分計(jì)算結(jié)果fig.2 part result of simulation based on excel在不同的調(diào)節(jié)時(shí)間和訂貨延遲時(shí)間條件下，存貨的波動(dòng)情況會(huì)有很大差異。存貨管理的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真正是通過(guò)觀察不同調(diào)節(jié)時(shí)間和訂貨延遲時(shí)間條件下存貨的波動(dòng)情況，進(jìn)而控制調(diào)節(jié)時(shí)間和訂貨延遲時(shí)間，使存貨波動(dòng)趨于平穩(wěn)，從而降低存貨管理的風(fēng)險(xiǎn)性。所以，應(yīng)改進(jìn)以上基本

11、模型，使其能夠進(jìn)行關(guān)于調(diào)節(jié)時(shí)間和訂貨延遲時(shí)間的敏感性分析。excel的“窗體”工具欄是進(jìn)行敏感分析的非常有效的工具。另外，為了便于觀察，通常需要繪制存貨波動(dòng)圖。下文結(jié)合存貨波動(dòng)圖的繪制來(lái)敘述如何運(yùn)用excel進(jìn)行敏感分析，從而繪制出可隨參數(shù)的改變而自動(dòng)調(diào)整的會(huì)動(dòng)的圖形，使系統(tǒng)模擬更加逼真。2.6 動(dòng)態(tài)可調(diào)模擬圖的繪制（1）分別以qt和dqt為序列作時(shí)間序列波動(dòng)圖；（2）在圖中插入兩個(gè)微調(diào)器。制作方法如下：?jiǎn)螕鬳xcel的“視圖” “工具欄” “窗體”，調(diào)出“窗體”工具欄；單擊微調(diào)項(xiàng)“”，單擊波動(dòng)圖的空白處，此時(shí)圖中出現(xiàn)一個(gè)控制鈕“”。在該控制鈕被選中情況下雙擊它，出現(xiàn)“設(shè)置控件格式”對(duì)話(huà)框；在

12、對(duì)話(huà)框的“最小值”中輸入“調(diào)節(jié)時(shí)間”的最小值，如“1”；在“最大值”中輸入“調(diào)節(jié)時(shí)間”的最大值，如“20”；在“步長(zhǎng)”中輸入“調(diào)節(jié)時(shí)間”的改變節(jié)奏，如“1”；光標(biāo)移至“單元格鏈接”，然后單擊工作表1中“調(diào)節(jié)時(shí)間”的值所在單元格“d4”，使微調(diào)器與調(diào)節(jié)時(shí)間at建立鏈接。單擊“確定”,調(diào)節(jié)微調(diào)器的大小，使其與波動(dòng)圖相吻合。為了直觀，在微調(diào)器旁邊附加一個(gè)“動(dòng)態(tài)顯示框”。調(diào)節(jié)時(shí)間=首先在微調(diào)器旁邊附加一個(gè)文本框“ ”；然后在該文本框旁邊再附加一個(gè)文本框，并使該文本框的內(nèi)容顯示為工作表1的單元格“d4”的值，其制作方法是：?jiǎn)螕粑谋究蜻吘?，使其處于編輯狀態(tài)情況下在excel公式條中鍵入一個(gè)等號(hào)，再單擊工作

13、表1的單元格“d4”，回車(chē)，此時(shí)該文本框的顯示內(nèi)容將隨“調(diào)節(jié)時(shí)間”的改變而改變；然后同時(shí)選中微調(diào)器和兩個(gè)文本框，使它們組合為一個(gè)整體?！坝嗀浹舆t時(shí)間”的微調(diào)器的制作方法同上，其鏈接的單元格為“d5”。將上述兩個(gè)調(diào)節(jié)器組合為一個(gè)整體，并附加一個(gè)矩形框作為底板。利用制作的微調(diào)器，單擊上下箭頭便可以輕松地改變“調(diào)節(jié)時(shí)間”和“訂貨延遲時(shí)間”兩個(gè)參數(shù)，進(jìn)行敏感性分析，并繪制出動(dòng)態(tài)可調(diào)的存貨波動(dòng)圖（圖3），省去了重新計(jì)算和繪圖的麻煩。其他參數(shù)可用同樣的方法加以控制。圖3 庫(kù)存波動(dòng)圖fig.3 fluctuation of stock2.7 結(jié)論利用excel能夠方便地建立庫(kù)存管理的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。仿真結(jié)果

14、顯示，通過(guò)改變調(diào)節(jié)時(shí)間和延遲時(shí)間可以減小庫(kù)存的波動(dòng)幅度，使庫(kù)存趨于平穩(wěn)，便于企業(yè)決策。system dynamics simulation of stock management based on excelwen su-bin(dept.of economic manegement, huaihai institute of technology, lianyungang 222005,china)abstract using function, control and other tools of excel, a model of system dynamics of stock management is built. stock fluctuation can be simulated and controlled by the model. it is indicated that changing the adjusting time and delaying time can reduce range of stock fluctuation.key words stock management，system dynamics，excel參考文獻(xiàn)1汪應(yīng)洛系統(tǒng)工程理論、方法與應(yīng)用