车辆装备维修器材采购决策模型仿真

军事交通学院学报

Journal of Military Transportation University

Vol. 19 No. 8August 2017

•装备保障 Equipment Support

车辆装备维修器材采购决策模型仿真

王敏\\吴兆东2,王开勇1

(1.军事交通学院军事物流系，天津300161; 2.军事交通学院学员旅，天津300161)

摘要：为加强车辆装备维修器材采购决策的科学性，提高库存管理的效率，从车辆装备维修器材

的消耗规律入手，考虑库存调节和时间延迟等相关因素，运用系统动力学方法，建立车辆装备维修 器材采购决策模型，分析其在不同需求状态下，满足不缺货条件的最小订购批量，并以管理总成本 最小为目标，验证不同订购批量与管理总成本之间的变化关系。关键词：车辆装备维修器材;采购决策；系统动力学；仿真 DOI：10.16807/j. cnki. 12-1372/e.2017.08.007

中图分类号：E246

文献标志码：A

文章编号=1674-2192(2017)08- 0026- 05

Simulation on Purchasing Decision-making Model of

Vehicle Equipment Maintenance Material

WANG Min1 , WU Zhaodong2, WANG Kaiyong1

(1. Military Logistics Department, Military Transportation University, Tianjin 300161, China；

2. Cadets Brigade, Military Transportation University, Tianjin 300161, China)

Abstract ： To strengthen the scientificalness of purchasing decision-making model for vehicle equipment maintenance mate­rial ,and to improve the efficiency of inventory management, the paper firstly introduces the consumption rule of vehicle e­quipment maintenance material. Then, considering the factors of inventory adjustment and time delay, it establishes pur­chasing decision-making model with system dynamics method and analyzes the minimum order quantity under different de­mand conditions. Finally, it verifies the relationship between order quantity and total management cost by taking minimum management cost as target.

Keywords ： vehicle equipment maintenance material ； purchasing decision-making ； system dynamics ； simulation

车辆装备维修器材受器材寿命、维修方式和 偶然因素的影响，其消耗规律具有需求不确定 性[1]，这给车辆装备维修器材的采购决策和库存 管理带来了极大的影响

。

一

学合理的采购决策就成了车辆装备维修器材管理 的难点工作。基于此，本文运用系统动力学方法， 考虑库存调节和时间延迟等相关因素，建立了车 辆装备维修器材采购决策模型，以不缺货条件下 总成本最小为目标，制订了科学的订购决策。

系统动力学（system dynamics,SD)是麻省理工 学院的Foirestei•教授在1960年研究工业管理中长 期决策与分析建模问题时创立的系统仿真方 法[2_3]。该方法在库存管理、安全管理和能力评估

旦采购和库存储备数

量过少，出现了缺货现象，将严重影响车辆装备保 障要求。而大量储备维修器材，又导致库存管理 的效率低下与成本高昂。因此，如何从车辆装备 维修器材的消耗规律出发，以满足不确定需求条 件下，采购和库存管理总成本最小为目标，制订科

收稿日期=2017-05-04;修回日期=2017-06-09.作者简介:王敏（1979—），女，博士，副教授.

2017年8月

王敏等:车辆装备维修器材采购决策模型仿真27

等诸多领域得到了广泛应用[4_7]。应用系统动力 学方法对车辆装备维修器材采购决策进行动态模 拟，主要是分析影响车辆装备维修器材采购、库存 管理和需求保障这一系统的相关要素，确立车辆 装备维修器材采购管理因果关系，绘制车辆装备 维修器材采购系统动力学仿真流图，利用dyna­

mo 语言建立状态变量、速率变量与辅助变量方

调节量，进而对车辆装备维修器材的订货量产生 很大影响。同时，车辆装备维修器材订货到维修 器材入库不是瞬时的，受出库、装卸搬运、运输等 因素的影响，有一个入库延迟时间，这就产生了车 辆装备维修器材的在途库存量。并且考虑到车辆 装备维修器材的经济订购情况，需要较少的维修 器材是不足以订购一次的，一般是大于某个订购 批量才开始订购，因此订购批量也是不容忽视的 因素。

在车辆装备维修器材订购过程中还有成本因 素。除可变订购成本、维修器材单位在途物资成 本、维修器材单位库存成本对维修器材管理总成 本有影响外，不同的订购量使维修器材订购成 本、维修器材在途成本和维修器材库存成本不 同，从而影响维修器材管理总成本。在车辆装备 维修器材管理因果关系图分析的基础上，利用系

统动力学的Vensim -PLE仿真软件绘制车辆装 备维修器材采购管理系统动力学仿真流图（如图 1所示）。

程，最后应用Vensim - PLE软件进行模型仿真，从 而确定车辆装备维修器材最优采购决策。

1车辆装备维修器材釆购管理流图

一般情况下，车辆装备维修器材的消耗是满

足一定规律的。但为了应对突发事件，车辆装备 维修器材储备通常保持一定量的期望库存，以满 足车辆装备维修器材正常消耗的同时，更好地供 应突发事件首发批次的维修器材。车辆装备维修 器材的期望库存量和消耗量影响维修器材的库存

2 系统动力学仿真DYNAMO方程

本+订购成本；

订购成本= integ(订购成本增量，订购成本初始值）；

在途成本=初始值）；

库存成本=INTEG(库存成本增量，库存成本 初始值）；

订购成本增量=订货量X可变订购成本+ IF

integ(在途成本增量，在途成本

根据图1确定车辆装备维修器材采购管理系

统动力学仿真DYNAMO方程如下：

维修器材在途量=INTEG (订货率-入库率， 维修器材在途初始量）；

维修器材库存量=INTEG (入库率-出库率， 维修器材库存初始量）；

28军事交通学院学报

表1

第19卷第8期

某车辆装备维修器材采购初始数据

数据

11^〜£1^：(订货量>0，1，0)\\固定订购成本；

在途成本增量=维修器材在途量x单位维修 器材在途物资成本；

库存成本增量=维修器材库存量x单位维修 器材库存成本；

订货量=IF THEN ELSE (调节周期> 0: AND:维修器材需要订货量>0, IF THEN ELSE(维修器材订购批量>=维修器材需要订货量，维 修器材订购批量，维修器材需要订货量），〇);相关信息

维修器材m存初始hi:/个期蝌作存最/个/¥存调节时M/天出件:调们丨、m/大信息延迟时间/夫入庳延迟吋间/天订货周期/天3 00040037147维修器材需要订货量=库存调节量+ SMOOTH(出库量x调节时间，信息延迟时间）；

库存调节量=(维修器材期望库存量-维修 器材库存量)/库存调节时间；

入库量=DELAY N(订货量，延迟时间，0, 3)，这里引入延迟函数来表示维修器材出库、装卸 搬运、运输等导致的延迟；

出库量=IF THEN ELSE(维修器材库存量> 0, IF THEN ELSE(维修器材库存量-维修器材需 求>0,突变需求，维修器材库存量），0)。出库量 根据维修器材的实际消耗需求和维修器材库存量 来计算。一般情况下，车辆装备维修器材的消耗 服从突变需求、均勻需求和增长需求等情况。

除以上外，可变订购成本、固定订购成本、单 位维修器材在途成本、单位维修器材库存成本、出 库延迟时间、维修器材订购批量、信息延迟时间、 维修期望库存量、库存调节时间和需求情况，根据 具体的车辆装备维修器材的采购实际情况来 确定u

3模型仿真与结果分析

滤清器是车辆装备维修器材的一种，该类器

材属于消耗类器材，一旦损坏不可修复。某仓库 为了保障范围内车辆装备更换需求，实施定期采 购管理。滤清器采购和库存管理的相关信息初始

数据见表U滤清器的消耗规律有以下3种情况， 根据上面建J：的车辆装备维修器材采购管理系统 动力学仿真模型进行采购决策分析。

(1)该类车辆装备维修器材消耗规律大致满 足突变需求，其需求函数为6〇 + 8〇 X PULSE TRAIN(70,50，1，120)。在该情况下订廳批量为 825个时，其出库情况如图2所示。

同定订购成木/元100可变订购成本/元

5单位维修器材在途成本/元5筚位维修器材昨存成木/元2维修器材_途初始M/个0

维修器材耑求m

函数维修器材订购批量/个

固定值

00

50

0 050

T1

图2突变需求订购批量为825时出库情况

从图2可以看出，订购批量为825个时出现一 次缺货。为满足该类车辆装备维修器材不缺货的 情况，模拟仿真最小订购批量为850。设订购批量 分别为850个、1 050个和1 250个，通过仿真可以 得到图3所示的3种订购策略维修器材管理总成 本变化曲线。

(取2

><)/符每雄朝_

时间/天

图3

突变需求下3种订购策略总成本变化曲线

211

2017年8月

王敏等:车辆装备维修器材采购决策模型仿真29

从图3可以看出，保证不缺货的情况下，车辆 装备维修器材订购批量越小，管理总成本越小。 定。按照图6订购策略进行订购，仓库库存量如 图7所示。

因此，可以选定订购批量为850个，其订购策略如 图4所示。

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

时间/天

图4

突变需求下订购批量为850的订购策略

从图4可以看出，突变需求时在开始的前3个 周期不用订购，从第4到12个周期每两周订购一 次，订购批量为850个；中间部分每个周期都订 购，其中有3个周期根据实际需求订购，其他周期 订购批量为850个；到最后又每两个周期订购一 次，订购量为850个9

按照图4的订购策略进行订购，维修器材库存 量变化曲线如图5所示。从图5可以看出，车辆装 备维修器材在突变需求情况下仓库库存量波动幅 度比较大，在短时间内很难达到期望库存量，库存 整体水平较高。

3 000

0

20

40

60

80

100 120 140 160 180 200

时间/天

图5

突变需求下订购批量为850的仓库库存量

(2)该类车辆装备维修器材消耗规律大致满 足每天80个的均勻需求。通过分析得知，在该情 况下订购批量为任意值时都不会出现缺货现象。 并且同样是订购批量越小，维修器材管理总成本 越小，因此可以选定订购批量为1〇〇个。订购策

略如图6所示e

从图6可以看出，均勻需求时开始订购批量 由小逐渐增大，经过几个周期后，订购批量趋于稳

<-/

製卜I图6均匀需求下订购批量为100的订购策略

3 000

<-/

-桦耻

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

时间/天

图7

均匀需求下订购批量为1〇〇的仓库库存量

从图7可以看出，在开始阶段车辆装备维修 器材仓库库存量迅速下降，下降到一定程度后开 始波动，并且库存整体水平随时间变化逐渐变小， 很快在期望库存水平上稳定波动。

(3)该类车辆装备维修器材消耗规律大致满 足增长需求，其需求函数为1〇乩叩（[(0,0)-

(200,200) ], (0,20) , (30,50) , (60,80) , (90, 110)，（150，110)，（200,20))。在该情况下，出现 不缺货的订购批量为520个单位。同样是订购批 量越小，维修器材管理总成本越小。设订购批量

为520个，其订购策略如图8所示。

0

20 40

60

80 100 120 140 160 180 200

时间/天

图8

增长需求下订购批量为520的订购策略

在图8中，前几个周期不需订购，从第6个周

30军事交通学院学报

第19卷第8期

期到12个周期订购量为520个，从第10个周期之 后订购量根据消耗需求略有上升，从第23个周期 之后又保持订购量为520个。

按照图8的订购策略进行订购，仓库库存量变 化曲线如图9所示_从图9可以看出，车辆装备维 修器材在增长需求情况下，仓库库存量很快下降 到一个水平后开始以较小幅度波动，库存整体水 平在达到期望库存水平后又开始随时间变化逐渐 变大，远离期望库存水平@

和需求状况等相关要素相同的情况下，采购批量 不同，在整个管理周期内管理成本不同Q —般情 况下，满足不缺货条件下订购批量越小，管理总成 本越低。

(3)车辆装备维修器材在满足突变需求、均勻 需求和增长需求不缺货情况下，按最小订购批量 进行订购，其库存变化情况不同。突变需求库存 量变化幅度较大，库存量较高；均勻需求库存量开 始变化幅度较大，很快达到期望库存水平;增长需 求库存量变化幅度开始较大，达到期望库存后库 存量又开始逐渐变大。

<-/_桦餘

参考文献：

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0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

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时间/天

图9

增长需求下订购批量为520的仓库库存量

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等相关要素相同的情况下，消耗规律和需求状况 不同，满足不缺货条件下采购策略不同，也即采购 批量和采购周期不同。

(2) 车辆装备维修器材在采购成本、采购周期

(编辑:孙协胜)

(上接第25页）

转型运用法规的良好工作秩序，确保维修保障转 型建设沿着法制化轨道发展Q

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5结语

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(编辑:孙协胜)