基于GI-SIM方法的家电制造企业物流系统建模

吴 伟

（1.河北大学，河北 保定 071002；2.河北软件职业技术学院，河北 保定 071002）

1 引言

随着家电市场需求的扩大，家电企业的利润越来越微薄且挖掘潜力越来越小，因此改进中国家电制造企业物流系统，合理降低物流的成本进而提高利润愈显必要。但是一些传统的物流系统建模方法如GRAI 法、Petri 网、IDEF 法等尚不完善，因此本文将在已有建模方法的基础上，提出基于GI-SIM方法的家电制造企业物流系统。

2 常用的物流系统建模方法

2.1 GRAI法

GRAI 法是波尔多大学为家电制造生产系统制定决策开发的。GRAI由物理系统和生产控制系统组成，其中物理系统是制造单元，功能主要是把原材料生产为产品；生产控制系统主要制定决策，包括信息系统和决策系统两部分。GRAI模型主要描述物理系统、信息系统和决策系统之间的联系，是层次化结构，每一层的决策都取决于执行的任务，每一层构造的信息要满足决策的制定。GRAI法适用于优化决策的功能层，但仿真很难实现。

2.2 IDEF法

IDEF法是以结构化分析法为基础，是一系列分析、建模和仿真的统称，主要用于复杂系统的分析和设计。这种方法由最初的三部分发展成为一个系列，前六个部分已经有了完善的理论研究，之后的还处于研究中。前六部分依次是：IDEF0：功能模型；IDEF1：信息模型；IDEF2：仿真模型设计；IDEF3：过程描述设计；IDEF4：面向对象设计；IDEF5：本体论描述获取。

2.3 GIM法

GIM法是以GRAI法为基础的GIM集成法，是对企业制造管理系统进行分析设计的方法。GIM 模型包括了功能模型、物理模型、信息模型和决策模型，融合了GRAI 和IDEF0 建模法的优点。目前，一种叫IMAGIM 计算机编辑程序支持GIM法。GIM法的缺点是：模型结构缺少层次，不注重物流系统的实施和操作。

2.4 SIM法

SIM法也是一种集成建模的方法，对制造信息系统的建模非常适用，在对制造企业物流系统建模中，SIM 法主要的建模工具是DFDs 和GRAI 格，同时为了弥补DFDs 法的不足，还结合了IDEF0 法。然而，SIM 法的缺点是：没有考虑物流系统的动态性。

以上例举的4 种传统的建模方法都有一定的缺陷。如果单是考虑其中一种建模技术无法达到复杂庞大的物流系统的要求。因此需要创造出一种集合以上各个模型优点的新建模思想。

3 模型建立及求解

通常情况下，系统模型包括概念模型、求解模型和评价模型。概念模型主要是定义系统中的基本概念，并建立活动与功能之间的联系；求解模型主要是通过一些最新的技术对模型进行求解；评价模型主要是利用一些模拟完善并根据系统目标对模型进行评价。好的模型一般满足以下条件：第一，模型适用于复杂的系统；第二，建立的模型具有实用性；第三，在建模的过程中，概念模型、求解模型和评价模型要条理清晰。其中GI-SIM 法就是一种面向于中国制造型企业物流系统的集成建模思想。图1给出了GI-SIM法的结构。

GI-SIM 是一套完善的建模系统，在建模过程中需要用到较为广泛使用的三种工具：IDEF0、GRAI 格和模拟模型，同时辅助计算机仿真系统对物流系统进行分析和设计。

图1 GI-SIM法的结构

3.1 GI-SIM法建模过程

3.1.1 建立物流系统的总体视图。GI-SIM法在分析和设计物流系统的应用过程中的第一步是建立物流系统的总体视图。该视图显示了物流系统的职能划分和活动或决策的中心，可以通过一个一维的并修改过的GRAI格形成。GRAI格结构如图2所示。活动中心之间的关系可以归纳为信息流、决策流和物料流，图中细箭头表示信息流动，粗箭头表示决策流动，H表示GRAI 格的调整期，是对决策检查并修改的时间；P 表示GRAI格的计划期，是决策起作用的时间。GI-SIM法的第一步主要是根据信息流、决策流和物料流三者的关系，确定模型的参数。

图2 GRAI格结构

3.1.2 建立每个活动中心的IDEF0模型。建立每个活动中心的IDEF0 模型是为了分析系统的各个子系统。IDEF0 模型的意义如图3所示，其中矩形表示系统的活动；控制表示系统的约束；机制表示系统的执行者；活动中心的输入和输出为IDEF0 模型的输入输出分类提供依据。IDEF0 模型的最顶层表示活动中心的总结构，能够一直分解，直到分解为独立的最底层模块。将GI-SIM 格中的活动中心分解后就可以得到一系列IDEF0模型，也就是递阶的图形。

图3 IDEFO图形的模型意义

3.1.3 把IDEF0模型转为仿真模型。GI-SIM法的第三步是把IDEF0 模型转为仿真模型。在GI-SIM 法中，仿真模拟运行很重要，因为在这一步中，要把模型中的概念引入到动态的物流系统中。在对真实的物流系统进行分析时，仿真模型优于其他单一的技术模型。通常情况下，仿真模拟的结果为物流系统提供了具体的参数。

在物流系统的设计中，要用系统分析结果去评价或重新设计GRAI 格和运行变量。设计模型一般从物流系统中简单的概念开始，要充分利用系统分析得到的结果。GI-SIM 法在动态建模过程中，为使用者提供了多个模拟模型，以便处理不同的物流决策。使用递阶的方法，可以让使用者容易理解活动中心的总目标。在GI-SIM模型中，GRAI格和IDEF0模型的运用体现了模型的静态性，仿真模型体现了模型的动态性。

3.2 GI-SIM方法的评价和总结

与传统的物流系统建模方法相比，GI-SIM法的优势在于：体现了概念、功能以及仿真模拟的建模思想；从物流系统的参数到系统的结构，全面地描述了物流系统，同时也体现了物流系统的动态性。GI-SIM 法能够实现对物流系统的分析和设计，表现为以下三条特性：在模型中，通过图形来说明物流系统的活动中心和决策，让使用者更容易理解整个物流系统模型；采用功能表示法说明物流系统的活动中心，让使用者了解物流系统的具体操作和要求；对IDEF0 模型中最底层的独立模块进行模拟，让使用者了解物流系统的动态性。

4 实例分析

在这里以TCL 公司的物流为例来说明基于GI-SIM 方法的家电制造企业物流系统的建立。

4.1 TCL公司的物流概况

TCL公司的四大工厂分别设立在惠州、呼和浩特、无锡和新乡，并在这四个工厂的基础上设了CDC（全国配送中心），分别设立在华南、华东、东北、中原、西北、西南与华北7大销售大区的经济中心。为了系统方便有序地配送家电，TCL 公司建立的物流网络结构是：各个工厂—全国各个配送中心—地方级配送中心—销售点—客户。这个物流网络结构有着密集的物流网络和众多的物流节点，大大缩短了每次的运输距离，提高了运输效率。但是国内运输成本的大幅度上涨导致原本微薄的家电制造企业的利润一再降低，降低物流成本、提高服务质量成为家电业发展的必由之路。所以TCL公司必须改进已有的物流系统。

4.2 基于GI-SIM方法的TCL公司物流系统的建立

4.2.1 物流系统的初步设计。首先TCL公司将物流运作按资产专用性的高低分类。对于耐腐蚀、耐酸、高温高压物资的运输和仓储这种资产专用性高的物流，由于效率和规模等原因会增大成本，所以公司采用先按照标准投资在全国12个物流节点（北京、天津、唐山、邯郸、呼和浩特、沈阳、新疆、上海、成都、南京、长沙、广州）建立仓库，再将专用性资产租给第三方物流，由他们来负责TCL 的物流。对于资产专用性较低的物流，TCL 采用长期的外包政策。这种模式可以有效提高资产的利用率，降低成本，并得到第三方物流企业更好、更稳定的低价服务。

接着需要建立物流一体化的信息平台。信息化是利用计算机和通讯网络技术来对物流信息进行加工和处理，以加快物流信息的传递，增加信息的准确性，是企业的决策依据和现代物流的基础。TCL 公司采用基于WEB 的订单管理系统：从成品到客户，其中包括订单的处理、库存的整理与规划、销售情况的预测以及相应的信息系统。在这个基础上引入更高层次的计划以及预测的软件系统，建立完善的一体化信息平台。该信息平台连接了供应链的各个环节，可加强企业内部的协作。

4.2.2 建立每个活动中心的IDEF0模型。图4 即为TCL 公司家电物资标准的IDEF0模型。

图4 家电物资的IDEFO模型

4.2.3 TCL 公司物流系统的动态实现。物流—信息一体化平台的建立可以使决策者随时了解到货物的物流、库存以及配送情况，并适时制定随时变动的补货计划，实现物流信息的透明化。与此同时，公司内部还能与第三方物流公司实现数据共享与交互，从而对各个物流运作环节进行可视化管理。物流—信息一体化实现了以配送中心为核心的流程一体化的运作体系，对物流组织结构和信息系统进行集中化管理，优化和改善了物流运作和库存管理，最终降低了物流成本，提高了服务水平。

TCL 公司在物流—信息一体化的平台上，不仅要加强内部各个供应链的协作，还应加强与各个经销商的合作。通过与经销商的合作，TCL 公司可以根据经销商的销售数据（如POS数据）及时地了解到家电产品的销售情况和销售动向，制定更好的家电研发和生产计划。在这个基础上，公司可以实施生产厂商管理用户的策略，根据各个销售点的库存和销售信息，利用补给策略来决定家电的补货情况，并在经销商的同意下设立库存，及时补充库存。这样可以大大提高TCL 公司对家电需求的反应速度并降低库存。TCL公司与经销商的合作，可以使企业内部的供应链和和外部的供应链结合起来，提高整个供应链的运作效率，降低成本，实现共赢。

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