基于Anylogic的五阶供应链仿真建模与分析.pdf

2 0 0 9 年第1 期第2 5 卷惑第1 8 5 鬻改革岛战略冀E 垂R 麓矗r l O N S 事冀矗程G YN 0 1 2 0 0 9(C u m u l a t i v e l y,N O 1 8 5 基A n y l o g i c 的五阶供应链仿真建模与分析桂寿平，荧冬玲(华南蠛善大学经济与贸易学院，广东广娥5 i 0 0 1)1 6)强毒蔡】螬多阶供应链进狰仿真建模能够分衔接应链蝣复杂转稿。文章霹究了在A 丑y l o g i c 软孛 土的燕玲供应链建模与纺冀襄境方法，并靖仿真缭暴透蠢了分辑。运彳亍镑真模壁，魏够可视讫瑰辑究篌痤键秘套态变饿，著对不秘砖输入雯薰砖供应链盼影响进行衡赞，分析牛鞭效应的强度等，为企业提供决策氮持。【关键谰】五阶供应链；仿真；A n y l o g i c潆豳分类号l 隧始。2 2i 文艨标识码lA【文章编弩l1 0 0 2-7 3 6 X(2 0 0 9)0 1-0 1 5 9-0 4A n y l o g i c-B a s e dF i v e-E c h e l o nS u p p l yC h a i nS i m u l a t i o nG u iS h o u p i n g,W uD o n g l i n g(S c h o o lo f E c o n o m i c sa n dC o m m e r c e，S o u t hC h i n aU n i v e r s i t yo f T e c h n o l o g y,G u a n g z h o u，G u a n g d o n g5 1 0 0 0 6)A b s t r a c t：M o d e l i n ga n ds i m u l a t i n gm u l t i-e c h e l o ns u p p l yc h a i nc a l la n a l y z et h ec o m p l e xc h a r a c t e r i s t i c so ft h es u p p l yc h a i n T h i sp a p e rs t u d i e dt h em o d e l i n ga n ds i m u l a t i o nm e t h o do ff i v e-e c h e l o ns u p p l yc h a i ni nt h es o f t w a r eA n y l o g i c，a n da n a l y z e dt h es i m u l a t i o nr e s u l t s B yn m n i n gt h em o d e l，w eC a l ls t u d yt h ev i s u a ld y n a m i cc h a n g e so fs u p p l yc h a i n，m e a s u r et h ei m p a c t sc a u s eb yd i f f e r e n tv a r i a b l e s，a n da n a l y z et h eb u l l w h i pe f f e c t K e yw o r d s：f i v e e c h e l o ns u p p l yc h a i n；s i m u l a t i o n；A n y l o g i c一、萼l 言在寐户需求个憔化、产品嫩命周期缩短的市场环境下，企业为了赢得竞争撬势，采取了专注予核心竞争力、与其他企业优势互补的供应链管理策略，以提供客户响应速度和服务水平。供应链管理包锸了扶簸謇彦料酶鍪瘦、产赫静剃造、逶过分销商稀零售商将成豁或半成品配送给客户的整个过程，强凋物流、信息流、资金流三者合一，最终使整个侯赢链上韪瑷奎泣效益最大诧褥隧窖蛰值最大化。将供应链作为一个单一、裙互联系籼相瓦依存的结构进行管理，能够领导参与金鳖黪或臻G u i l h e r m eE m a n iV i e i r a，2 0 0 4)。另外，客户需求的个性化、产品周期豹缩短导致f 市场篱求豹不确定性大夫增麓。供应羲枣瓣节点金耍掰瓣鲢酶经营情况更复杂，不确定性聪大。同时，由于利益主体的多元化，供庸链本身并菲魑彀定豹结梅，供应穗成员嚣遂入翱退出都会；l 瑟剿供成链结构的不稳定缝。魂态特性严霞影濑着侯瘫链警攥酶运作效率。采用仿真方法对动态的供应链系统进行模拟，相对于其他分析工舆，其套模烫容易构造、模型赢观鬓懂、模拟豁易在实际供波链的运行中实现、模型模拟的结果比传统的数俩模拟的结果要准确等霞点，其有更强的滋驻力森点观性。在已谢的供应链的仿真研究中，很多文献利用智能体、系统动力学等方法对供瘟链进行傍真研究，采蘑懿傍囊获件主要有S w a r m、W i t n e s s、V e n s i m 等。已有文献的仿真结构以供应商、生产翥、零售藤瓣一蹬撰聪链为主。本文臻藤弼对象的方法对纛阶供应链避行建模，模型的抽象粒臆为供应链上的企照，并利嬲圈定实体模拟企业，其内郝攥述金蝮的搡终逻辫，流魂实然模拟企业之间的汀单、配送，最后对仿真得到的结果进行了分析。通过仿真模型的变璧设定，愆够浃速方便缝鬻量慕一变量瓣变化对供应链产生豹影响，还能对供应链酌绩效进行谬蘩。二、五阶供应链仿真模型(一 鬣阶供应链概念模型本文研究五阶的供成链，结构为：溅材料供邋澍一生产巍一分销嘉零售商一顾客。每一除有一个企耍，镀蒋一种产品。该供应链以订单为导向，幽客户需求开始，以订单带动整条供应链的逡终。聚材料供庭蠢、铡造裔、分销商、零售商逐阶向下游满足需求。供应链的概念模猁如图一l 所永。豫客户终，供应链各除戆金戴采取(掌，s，S)痒存控裁繁略。金娃泼譬秀周期定期检旋系统的库存水平，因此仪在符合固定周期的离散时间点上梭测库存求平。T 麓之耱，企烂瓣痒存进行盘点。当发现现有库存水平低于最低库存水平s 时，缴出订单补宽库存，使库存补充至最大瘁存瘩乎辫者麓套】疆洚乎1 9 5 3-)，男，灞黯黄绦人，华惫理工夭攀经滂与赛棼学院教授，磺霓方向：耱流规鲻母管理、供燕挺管理；蘸冬玲(1 9 8 4-)，女，广东清远人，华南理工文学经济与贸易学院磉囊研究生，研究方向：耪流与供摩链管理。，善即旷参努季f势驴静茹野簪乎势静籍彬，：、一之o霉一rm、T嚣qm吣彗*F，琴赫计莩尊辫u嚣舅一n帮擎篓蓉器溉靴p；S嚣mm鬻o_卜，照鲋策研魔；羹。；譬；擎 万方数据Z口C6 0-I刃r图一1五阶供应链概念模型原材料供应商根据制造商的订单需求对其进行原材料的补给。原材料供应商处于供应链的最I：游，是该供应链的输入部分，因此假定原材料供应商补给能力充足，不存在缺货现象。制造商口的是将原材料加T 成产成品并满足分销商的订货需求。因此，制造商需要实现向分销商配送产成品，组织生产，并根据生产计划与原材料库存水平向制造商发f l；原材料采购订单，以及接收原材料的到达。分销商处只有产成品库存，需要对零售商进行配送及向制造商订货。零售商即时满足顾客的随机需求，并根据库存水平向分销商订货。顾客是供应链的终端，发出随机需求。(二)五阶供应链仿真模型在对该五阶供应链进行计算机仿真建模时建市了两层结构。第一层由供应链的五个企业组成，它们之间通过订单、原材料及产品的运输联系起来。第二层是每个企业的具体内部操作和相互之间交互的逻辑的实现(如图一2所示)。图一2 五阶供应链的仿真结构模型图一3 基于A n y l o g i c 的生产商内部逻辑图第一层的供应链由各阶企业的实体组成，企业内部的操作被封装起来，因此相于其他阶的企业而言是一个整体，上下两阶的企业通过端口传递流动实体，上游向下游传递产品的配送，下游向上游传递订单需求。在第二层面，各个企业内部的结构及企业之间的具体交互得到实现。原材料供应商、分销商、零售商内部操作类似，主要包括订单管理、库存控制、配送管理几个模块。生产商还包括生产管理的模块。以生产商为例说明食、业内部操作的模块结构。生产商的订单管理模块一方面管理来自下游的产成品订单，另一方面向上游发出原材料订单。库存控制模块包括t部分功能，管理产成品库存的同时控制原材料库存，并进行原材料到产成品的加T：。配送模块实现对下游企业的配送。企、l k 内部模块之间需要进行交互内部数据以完成操作。如在生产商实体中，配送模块需要向订单管理获取订单需求信息以决定配送的数量，同时也需和产成品库存交互信息以明确是否有足够的库存实现配送。三、基-3：A n y l o g i c 的五阶供应链仿真实现(一)A n y l o g i c 的仿真机理A n y l o g i c 是基于J a v a 开发的仿真软件，提供多种建模方法，包括基于U M L 语言的面向对象的建模方法、基于方图的流程图建模方法、状态图，微分和代数方程。用J a v a 建模，能够对离散事件、连续事件及混合事件(包括离散事件和连续事件)进行仿真，从而实现对宏观、中观、微观事件的仿真。A n y l o g i c 仿真工具利用活动对象类来对现实世界的不同事物进行模拟。A n y l o g i c 的活动对象类属丁J a v a 中的类。活动对象可以用参数、变量来表示事物的属性，还可以通过编写函数、设置状态图、定时器来设定活动埘象的行为。活动对象类适合于仿真现实l 廿界中的同定资源，如厂房、机器等。A n y l o g i c 的活动对象类可以通过端口进行交互，利用端口进行消息的传递。消息是用户编写的J a v a 类，可以模拟现实世界中的流动实体，例如货物、车辆等等；另外，也可以模拟固定资源之可传递的信号。(二)基于A n y l o g i c 的供应链仿真流程1 企业的仿真逻辑。在A n y l o g i c 中，每一个企业用一个活动对象类进行建模，在活动对象内部利用参数、变量、属性埘企业行为和属性进行建模。由于生产商的内部流程操作不仅包含了j 乓他企业的一般内部操作，还具有生产管理的特殊流程，因此在此以生产商的实现为例，讨论在A n y i o g i,!软件巾实现的逻辑(如图一3 所示)。生产商在接受到来自分销商的订单时，即调用订单管理功能，将订单存入数据存储中。随后调出订单，判断订单是否为有效嘴罐德御岫薅噬罐舞疆碟女产业对策研究_卫一mo、，卫mm卫仃工；毫礴l。凑螽。蔫璇雌；毒霭。爱，；毽薅蔫遵毒孳鍪鼋。；。，；。喜薏：毒g蒜；。遭篝孳；万方数据订单。之后判断现有的产成品库存是否能够满足订单的需求。当库存不足以满慰全位。因此每天的客户总需求量大约为部需求时，调用牛产模块组织生产。在组织嫩产时，需鼗判断现有的原材料库存是1 5。否能够瀵飕生产的霰黉，若不能瀵足刚发爨订单於充原鸯|辩。在有宠是的产成龋库2 订货提前期。零售巍、分销商、存的条件下，生产赢辩分锖商递行配送，存猩定的提箭麓。生产商酶毒丁货撬前期圭孽骚获正态分裕，2 供应链的实观。M a i n 函数是A n y l o g i c 仿真程序的入1 2 1。在设定好活动对象分别为n o r m a l(0 2，2)天，n o r m a l(0 3，3)哭，之后，将涌动对象类拖动到M a i n 类里面，就能简单快速地在M a i n 类里创建企业类n o r m a l(0 4，4)天。生产商为t 班制生产，的实键，这些实餐攘蠢活动辩象鹃瘸经与行隽。M a i n 类对设定实鼯参数，势变倒每天需要鹃惑憋生产准备时藤秀1 5 小形式参数赋值。M a i n 类还负责进行仿真分析设置。通过设置D a t a S e t 来对数据进行时。每小时生产6 7 个。日生产能力为收集。D a t aS e t 是A n y l o g i c 的A n a l y s i s 提供的数据收集工舆，制定收集的变量的值及2 5 0 个。收集熬榉零数。之羼霹以弄逶过髓趣图(T i m eP l o t)来避舞动态的驻示。五酚供应3 库存。零售商豹每张采赙订单产链在A n y l o g i c 星的M a i n 函数如图。所示。生的成本为5 0，产晶徐德为1 0 0，每产品的年储存成本为产品价值的2 0，即2 0。分销商的愆张采购成本为5 0，产龆徐德为8 0，每产燕的年镶存成本为产麓价值的2 0，郎1 6。单俺年储存成本为5。生产商的德张采购成本为5 0，产晶纷德为5 0，每产瑟的年德存成本秀产龋价德的2 0，鄄1 0。因越，零售商、分销商、生产商的最小库存值s 和最大库存德S 分别如袋一l 所示。兰者的初始库存分别秀5 0，7 5，l l O。原耱辩拱波麓为供应链的初始输入，设定j 乓原材料库存光穷大，能够实时满足侉产I 萄的需要。襄一1 供藏链冬蹬企鼗瓣瘴存繁夔霆、彷囊续果与分析图-4 五阶供应镳的M a i n 类阐(一)仿真试验参数设置l，客户需求。客户需求具纛髓祝性，设定该供鹿镳孛这一产鼹的客户需求量服从(1，4)的均匀分布，每灭到达该零餐商薤购买浚产晶的客户数鼙大致为6C u r r e n ti n v e n t o r yl e v e l(二傍纛绩采及分柝仿真的尉标是分析供应链中各阶企业的订货量和库存水平，动态地对牛鞭效应进行视匏观察。对横型进行7 仿真时间为一年的仿真，收集成品及订单的相关信息。1。成品库存承乎。内予原材料供应商供给髭力充怒，匿将露存窳平设定秀1 0 0 05 0 0OO r d e ra m o u n tf o re a c hc o m p a n yd u r i n gt h es i m u l a t i o nm r；o d图一5 供应链的麾存水平。、nr -t一，。一-l-函I，_ n i d _。；l t；l 一L：；l ；严“一”一-I 一，_ _ 一-k 一一二一_ _ 一吊i 降_ 一电固枷蟹一_ 峨一一L 一!坩h I I I r e n t r d e rOl o。1 5 02 0 02 5 0囤一8 供应链的密时订单数纛r釜妻萎氛嚣氩屯罄馨爹爹誊爹弘女一zc叫一r叫mo蕊mm瓣Q工产业对策研究，、，10*e窭，鼙露缸器馨靛鞋蠢鞋饿#札嚣 万方数据较大的值，对此没有进彳彳库存数据的收集。图一5 是供应链的另外j 阶保有成品库存的企建库存承警仿真结栗。放蚕一5 孛愆泼看爨，在仿真瑟季闻逡，零售商处彭鑫存鹩成瑟痒存最少，波动程度较小，库存从最商库存至下一最高库存m 现之间的周期短，说明零售商采购频繁。零售商的库存水平有时低于0，说明存在缺货现象，部分客户需求不然即时得到满足。分销巍处的痒存水平处于零畿鹰与生产懑之闻，旱瑗穗有规律的锯齿形，波动懈度居中，波动的蜀期较零售商长，说明分销商采购周期较长，每次聚购量较大。生产商处的成晶库存波动幅度很大，前后两次库存补充时间间隔最长，一次补充量大，同样呈现出有规律的锯搬形。2|了蕈数餐分析。隧是供纛链孛除客户之多 懿舀酚企遂收裂的订货数量的实时仿真结果。零售商收划的订货数鬣少，而f j l 数量稳定，说明最终客户的需求稳定。分销商受到的汀货数量较多，具有一定的波动幅度，即零售商采购的数量具有一定的波动。生产巍收到来自分销商的采购数量较大，波幅明显加大。原材料供应亵收弼寒自熊产齑的采购数量大，波动程度也簿常大。3 牛鞭效应分析。阙一7 收集-r 零售商、分销商、生产商、原材料供应商的订单数嫩的方差、标准差及平均数。零售商收到的来A 客户需求的平均值为2 5，标准麓为l。l，方差为l。3，数篷穰小，这与零俦商存供应链巾掰处秘往置耀关。零簧蘸最羧迓最终客户，能够很好地获取最终客户的需求，牛鞭效应不明驻。分销商收到来自零售商的i T 货数量的平均值为8 9，4，标准箍为1 1 1，方差为1 2 2。4，相对零售商较大。生产商收到来自分销商的订货数量的平均镶必2 4 1，标准差为3 2。7，方差为1 0 6 7 9。原榜辩供应裔收鲻糸鑫生产商的订货数壁的平均僚为3 5 2 3，标准差为2 6 6 4，方差为51 2 4 8 4。从订货数屠的平均值和最大库存爨S 的值可以得知，虽然分销商的最大库存最是2 3 0，但孚均订货量超避-j-2 3 0，说联在分链蠢这一金遵中移在若疑货现象，爱褥泰满足订单需求量较大，需要鸯H 大采购以满足未完成订单的需求。艇产商的情况也是一样。雷j r 礤阻i 链菩饼事r 革甄羞酌努疆焉灞强闻巍f 一F C h e ne ta l 2 0 0 0)萼|入指标B E 寒衡量譬鞭效建豹罗燕程度。邀令指标泼檄蒸简鞠的方式表达f f 牛鞭效应的不确定性本质，能较科学她撒述牛鞭效成的严重程度，B E 值越大，牛鞭效应就越严重，供碰商遭受的危密就越大。D 表示客需求(从零售蠢处收集)；k 表承零售瘫、分镪商、生产褒、原材料供应商等供应链中鲢不l i 毒艨次；V a，表示客户需求的方差(袄零售处收集)；V a t 阳J 表示第k 层获得的需求的方熬，即第k 层向第七一1 层发出的需求订单的方差。BE=yar f 睡)I r ar(D 根据此公状，求得该供应链中的牛鞭效应强度(如图一8 所示)。本供应链中的牛鞭效臆主要是由于批量汀货产生的。m 罔一7 可以褥出。越往上游，供应链的书鞭效应强度越大。分销齑处的牛鞭效应强度比零售商处的强度大令缓数，生产蠢娩的强泼援：分销商处太一个级数，缀耪辩移应辩处酶强度院生产惑赴的强度大两个级数。圈一8 供威链的牛鞭效威强度五、结束谮供应链的傍真为供应链的设诗秘优化提供了一个快速丽有效的平台。本文从供应链梅成员的行为特征 f 发，研究了五阶供应链的仿真与实现，分凝了仿兵结采酶痒存求乎程汀单信息，并根据订单信息分析了供应链释阶上的企业受到的牛鞭效应强度的大小。仿真动态能够显示供应链的运行状态，可遗一步利并j 模缝对各种变量进行衡量。渗考文藏】f 1 1 黄丽珍供应链建模及其动力学机制研究【D 1 上海同济太学博士论文。2 0 0 5 2 l 毒 金蓊，旅杰基于智能代理的供应链仿真U】_ 系统仿真学报，2 0 0 4，(t 6)：2 8 4 7 2 8 5 0 3 l 张维雾，梅勃，钱军，势磊。基于多智能代理的供疲链仿真税型的构建】计算机应用，2 0 0 7，(2 7)：9 9 1 0 1 f 4 1 餍庆，陈刽基于S w a r m 的供应链多囊俸聚集模登菠英镑真阢系统仿真学报，2 0 0 4，(6)：1 3 0 8 1 3 1 3 f 5 A v e r i l lM L a w,W D a v i dK e l t o n S i m u l a t i o nM o d e l i n ga n d A a a l y s i s【M】。北宗：清华大学国版社2 0 0 0 6 F r a n kC h e n，Z v iD r e z n e r,J a r m i f e r 戤R y a n D a v i dS i m c h i L e v i O u a n-t i 6 7 n gt h eB u l l w h i pE f f e c ti naS i m p l eS u p p l y C h a i n：T h e I m p a c t o f F o r e c a s t i n g,L e a d t i m e s,a n dl n f o r m a 赢o nfJ 1 M a n-a g e m e n t S c i e n c e s,2 0 0 0，4 6 舅4 3 6-4 4 3+i 7 G u i l h e r m eE m a n iV i e i r a I d e a sf o rM o d e l i n ga n dS i m u l a t i o no f S u p p l yC h a i n sw i t hA r e n a【M】P r o c e e d i n g so ft h e2 0 0 4W i n t e rS i m u l m i o nC o n f e r e n c e，R G I n g a l i s，M D R o s s e t t i J S S m i t h,a n dB A P e t e r s，e d s，1 4 1 8 1 4 2 7【责任编辑：唐玉萍】谑l、*譬镡ou口P啦辩璃鸳“：产业对策研究r u 气一一zc一瓣一r叫瓣譬m瓣mm羹。墨霭纂暮，暴露篙爱溪寨毫窖蔫。谚蒌蛊譬喜篱毋o。耋暴霪#毒焉雷嚣一喾学毫峰q毒 万方数据基于Anylogic的五阶供应链仿真建模与分析基于Anylogic的五阶供应链仿真建模与分析作者：桂寿平，吴冬玲，Gui Shouping，Wu Dongling作者单位：华南理工大学经济与贸易学院,广东,广州,510006刊名：改革与战略英文刊名：REFORMATION&STRATEGY年，卷(期)：2009,25(1)被引用次数：1次 参考文献(7条)参考文献(7条)1.黄丽珍 供应链建模及其动力学机制研究学位论文 20052.姜金菊;林杰 基于智能代理的供应链仿真期刊论文-系统仿真学报 2004(16)3.张维勇;梅勃;钱军;许磊 基于多智能代理的供应链仿真模型的构建期刊论文-计算机应用 2007(z1)4.周庆;陈剑 基于Swarm的供应链多主体聚集模型及其仿真期刊论文-系统仿真学报 2004(06)5.Averill M.Law;W.David Kelton Simulation Modeling and Analysis 20006.Frank Chen;Zvi Drezner;Jannifer K.Ryan;David Simchi-Levi Quantifying the Bullwhip EfFect in aSimple Supply Chain:The Impact of Forecasting,Leadtimes,and Informalion外文期刊 2000(46)7.Guilherme Ernani Vieira Ideas for Modeling and Simulation of Supply Chains with Arena 本文读者也读过(10条)本文读者也读过(10条)1.陈思.张伟力 基于Anylogic的牛鞭效应仿真研究与分析期刊论文-中国市场2010(15)2.陈欢.李文锋.张煜.梁晓磊.CHEN Huan.LI Wen-feng.ZHANG Yu.LIANG Xiao-lei 基于AnyLogic离散事件的集装箱堆场场桥调度建模与仿真期刊论文-物流技术2010,29(9)3.魏星.刘影.刘晓明.蒋军 AnyLogic系统仿真环境会议论文-20044.桂寿平.丁郭音.张智勇.石永强.GUI Shou-ping.DING Guo-yin.ZHANG Zhi-yong.SHI Yong-qiang 基于Anylogic的物流服务供应链牛鞭效应仿真分析期刊论文-计算机应用研究2010,27(1)5.倪铮.鲁晓春.NI Zheng.LU Xiao-chun 基于Anylogic的推式与拉式生产系统对比研究期刊论文-物流技术2009,28(4)6.陈建宏.杨立兵.CHEN Jian-hong.YANG Li-bing 基于Anylogic地下空间火灾人员疏散仿真模拟期刊论文-中国公共安全（学术版）2007(4)7.郑欢欢 基于Agent的城市系统动力学建模的初步探索期刊论文-中国教育技术装备2011(14)8.倪铮 基于Anylogic的奥运场馆物流系统模拟仿真学位论文20099.吴国辉.杨瓛.WU Guo-hui.YANG Huan 基于Anylogic的生产企业物流成本控制研究期刊论文-物流技术2011,30(3)10.郑友妍 基于AnyLogic的钢铁企业铁路运输系统仿真优化研究学位论文2009 引证文献(1条)引证文献(1条)1.吴锐华.董振宁.苏敏姬 基于witness的信息共享弱化牛鞭效应效果研究期刊论文-价值工程 2011(20)本文链接：http:/