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工程、采购和建设行业中材料采购管理的系统动力学方法

期刊:International Journal of Production EconomicsDOI:10.1016/j.ijpe.2021.108390

本文由Mary Bajomo、Akinola Ogbeyemi和Wenjun Zhang共同撰写,发表于2022年的《International Journal of Production Economics》期刊。研究的主要机构是加拿大萨斯喀彻温大学机械工程系。该研究旨在通过系统动力学(System Dynamics, SD)方法,解决工程、采购和施工(Engineering, Procurement, and Construction, EPC)行业中的材料采购和供应链管理问题,特别是成本超支、工期延误和生产力损失等问题。

研究背景

EPC行业中的材料采购和物流管理对项目的成功至关重要。然而,EPC项目常常面临成本超支、工期延误、材料供应延迟和生产力下降等问题。这些问题的主要原因是供应链中各单元之间缺乏信息共享和协作,导致材料供应不及时,进而影响项目进度。为了解决这些问题,研究提出了一个基于系统动力学的EPC材料供应链(Construction Material Supply Chain, CMSC)模型,旨在通过模拟分析,帮助决策者优化供应链管理策略。

研究方法

研究采用了系统动力学方法,构建了一个动态模型,模拟EPC行业中的材料供应链。模型包括三个子模型:供应商处理模型、供应商发货与订单履行模型以及EPC承包商材料管理模型。每个子模型都通过因果循环图(Causal Loop Diagram, CLD)来描述变量之间的关系。研究使用了Anylogic软件进行模型实现和模拟。

  1. 供应商处理模型:该模型描述了供应商根据EPC公司的订单进行材料生产和库存管理的过程。供应商采用按订单生产的库存策略,模型中的变量包括供应商的工作在制品库存(Work-in-Process Inventory, WIP)和材料生产速率。

  2. 供应商发货与订单履行模型:该模型描述了供应商库存、订单积压和发货之间的关系。模型中的关键变量包括订单积压、发货速率和订单履行率。通过模拟,研究分析了供应商如何根据订单积压调整发货速率,以减少材料交付延迟。

  3. EPC承包商材料管理模型:该模型描述了EPC承包商如何管理材料库存和使用速率。模型中的关键变量包括材料使用速率(Material Usage Rate, MUR)和材料交付速率(Material Delivery Rate, MDR)。通过模拟,研究分析了材料短缺对施工进度的影响。

模型验证与应用

研究通过多种标准测试对模型进行了验证,包括变量维度一致性测试和极端场景测试。验证结果表明,模型能够有效模拟EPC材料供应链的动态行为。随后,研究基于模型进行了模拟分析,探讨了不同安全库存水平对材料交付延迟和订单积压的影响。模拟结果表明,适当的安全库存水平可以有效减少材料短缺和交付延迟,但过高的安全库存会导致浪费。

主要结论

  1. 信息共享的重要性:EPC供应链中各单元之间的信息共享对减少材料交付延迟和订单积压至关重要。供应商需要及时了解EPC公司的订单变化,以便调整生产和库存策略。

  2. 安全库存的作用:适当的安全库存水平可以提高供应链的稳健性,减少材料短缺和交付延迟。然而,过高的安全库存会导致浪费,影响供应链的整体绩效。

  3. 系统动力学的应用价值:研究表明,系统动力学方法可以有效模拟EPC材料供应链的动态行为,并为决策者提供定量分析工具,帮助其优化供应链管理策略。

研究亮点

  1. 创新性模型:研究首次将系统动力学方法应用于EPC材料供应链管理,提出了一个综合的动态模型,能够捕捉供应链中的关键变量和反馈机制。

  2. 实际应用价值:通过模拟分析,研究为EPC行业的供应链管理提供了具体的政策建议,特别是在信息共享和安全库存管理方面。

  3. 多维度分析:研究不仅关注供应链中的材料流动,还考虑了信息流动和决策过程,提供了全面的供应链管理视角。

未来研究方向

  1. 不确定性处理:未来的研究可以进一步考虑供应链中的不确定性因素,如市场需求波动和政府政策变化,以提高模型的准确性。

  2. 成本分析:将成本因素纳入系统动力学模型,分析成本与交付时间之间的耦合关系,为EPC公司提供更全面的决策支持。

  3. 环境因素:研究可以进一步探讨环境因素(如天气和气候条件)对施工项目绩效的影响,特别是在全球气候变化背景下。

总结

该研究通过系统动力学方法,为EPC行业的材料供应链管理提供了一个有效的定量分析工具。研究不仅揭示了信息共享和安全库存管理的重要性,还为EPC公司提供了具体的政策建议,具有重要的理论和实践意义。

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