計算機模擬定性研究復雜系統(tǒng)論文

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編者按：本文主要從實證研究；模型運行結果分析；瓶頸分析三個方面進行論述。其中，主要包括：確定系統(tǒng)目標進行系統(tǒng)分析、分析系統(tǒng)的基本問題與主要問題、初步劃定系統(tǒng)的界限、確定回路及回路間的反饋耦合關系、Vensim是一個基于視窗界面的系統(tǒng)動力學建模工具、作為加工型企業(yè)，主要研究其企業(yè)本身的庫存控制機制、途中庫存一交貨率、途中存貨入庫時間和庫存調(diào)整時間的改變對庫存曲線都有影響、二者均對庫存產(chǎn)生著不同程度的影響、庫存調(diào)整時間是庫存系統(tǒng)的主要瓶頸、庫存調(diào)整時間的增加有利于提高庫存系統(tǒng)的穩(wěn)定性等，具體材料請詳見。

系統(tǒng)動力(SD)學采用定性與定量、系統(tǒng)整體思考與分析、綜合與推理相結合的方法，來研究處理復雜系統(tǒng)問題，根據(jù)SD理論與方法建立模型，借助計算機模擬可以定性與定量地分析研究復雜系統(tǒng)的各種問題。這個過程可分為五步。確定系統(tǒng)目標進行系統(tǒng)分析。其主要任務在于分析問題，剖析要因，調(diào)查收集有關系統(tǒng)的情況與統(tǒng)計數(shù)據(jù)，了解用戶提出的要求、目的，明確所要解決的問題。分析系統(tǒng)的基本問題與主要問題，基本矛盾與主要矛盾，變量與主要變量。初步劃定系統(tǒng)的界限，并確定內(nèi)生變量、外生變量、輸入量。確定系統(tǒng)行為的參考模式；分析系統(tǒng)中的因果關系。分析系統(tǒng)的變量、變量間的關系，定義變量（包括常數(shù)），確定變量的種類及主要變量。確定回路及回路間的反饋耦合關系，初步確定系統(tǒng)的主回路及它們的性質(zhì)；建立系統(tǒng)動力學模型，建立流圖、構造DYANAMO語言方程式。分別建立狀態(tài)方程、速率方程、輔助方程，確定與估計參數(shù)，給所有的賦初值方程，常量方程和表函數(shù)等方程賦值；計算機模擬與政策分析，更深入地剖析系統(tǒng)。尋找解決問題的決策，獲取更豐富的信息，發(fā)現(xiàn)新的矛盾與問題。修改模型，包括結構與參數(shù)的修改。將DYANAMO語言方程式和原始數(shù)據(jù)及相關變量在計算機上多方案模擬實驗，繪制結果曲線圖；根據(jù)結果分析情況，確定是否對模型進行修正，然后再做仿真實驗，直至得到滿意的結果為止。

一、實證研究

某企業(yè)屬于加工型企業(yè)，主要從事W產(chǎn)品的加工，從供應商那里購進W半成品，利用自己的設備和人員進行成品加工，同時自己擁有龐大的銷售團隊進行市場的開拓，成為W產(chǎn)品行業(yè)的佼佼者并擁有良好的口碑。在激烈的市場競爭中，公司越來越重視“第三利潤源”，引進先進的物流庫存管理理念模式，公司將進購的半成品分門別類的存放，便于存儲和提取。此外，該公司還控制整體庫存量，減少積壓成本。公司庫存訂貨策略沿用的是定期訂貨策略中的(T，S)模型。

Vensim是一個基于視窗界面的系統(tǒng)動力學建模工具，它提供了功能強大的圖形編輯環(huán)境。在構建包含水平變量、速率變量、輔助變量等要素的流圖后，通過使用Vensim提供的便捷的公式編輯器，生成完整的模擬模型。利用一系列分析工具對模擬系統(tǒng)的行為機制進行分析研究。結合該公司的庫存控制情況，作為加工型企業(yè)，主要研究其企業(yè)本身的庫存控制機制。在倉庫管理者發(fā)現(xiàn)實際庫存低于期望庫存時即發(fā)出訂貨請求，經(jīng)過一段時間的庫存調(diào)整后向供應商發(fā)出訂單，通過第三方物流經(jīng)過一定的時間的運輸把半成品送達XX公司，在公司進行W產(chǎn)成品的加工生產(chǎn)并銷售出去。通過對XX公司的庫存控制系統(tǒng)運行過程以及影響因素進行分析可知，其主要影響因素確定為訂貨率、交貨率、發(fā)貨率、庫存調(diào)解率、第三方物流的在途庫存、庫存、期望庫存、途中存貨入庫時間、庫存調(diào)整時間。對主要影響因素進行分析，存在七條因果鏈。在某一時點上，企業(yè)的實際庫存可以視為一個固定值，而庫存調(diào)整時間是固定量。因此，按照上述公式，在該時點上，企業(yè)期望庫存越大，則會導致庫存調(diào)節(jié)率越大，相反，則使庫存調(diào)節(jié)率越小，所以該因果鏈取“+”號。庫存調(diào)節(jié)率一訂貨速率。如前所述，發(fā)貨率是一固定值，所以訂貨率和庫存調(diào)節(jié)率是正比的關系，庫存調(diào)節(jié)率越大，訂貨速率越大，該因果鏈取“+”號。訂貨速率一途中庫存。訂貨速率越大，在其他參量不變的情況下，供貨就會越多，因此，在這個環(huán)節(jié)出現(xiàn)的貨物滯留量也就會越多。訂貨速率和途中庫存同樣是一個正比的關系，該因果鏈取“+”。發(fā)貨速率一訂貨速率。在某一時點上，庫存調(diào)節(jié)率可視為一個固定值，故訂貨率和發(fā)貨率是正比關系，該因果鏈取“+”。途中庫存一交貨率。假設途中存貨入庫時間是固定值，可知交貨率和途中庫存是正比的關系，途中庫存越大，交貨率越大，該因果鏈取“+”。交貨率一庫存。初始庫存、發(fā)貨率均是定值，在一定時間dt內(nèi)庫存和交貨率正比關系，該因果鏈取“+”。庫存一庫存調(diào)節(jié)率。期望庫存是一定值，故庫存調(diào)節(jié)率和庫存是反比關系，該因果鏈取“一”。

通過分析，我們知道整個回路的7條因果鏈當中，有6條鏈是“+”的因果鏈，有1條鏈是“一”的因果鏈，根據(jù)回路極性判斷原則，將回路中因果鏈的效應累積之后，該反饋回路包含奇數(shù)個負因果鏈，因此整條回路的極性就為負，所以該庫存模型是一個負反饋回路。這種負反饋的存在會使得系統(tǒng)具有不斷縮小當前狀態(tài)和目標狀態(tài)之間偏離的趨勢。

在VENSIM中，途中庫存和公司庫存會隨著時間進行積累，屬于狀態(tài)變量；訂貨速率、交貨速率和發(fā)貨速率反映了各環(huán)節(jié)中輸入和輸出之間的關系屬于速率變量；庫存調(diào)解率是為了獲得訂貨速率而出現(xiàn)的，它對速率方程的建立起到了輔助作用是輔助變量。應用VENSIM中EQUATION可以寫出DAYNAMO方程

二、模型運行結果分析

庫存調(diào)整時間5天，途中存貨入庫時間10天。針對抽象模型的建立，設置途中庫存初始值10000件，公司庫存初始值1000件，發(fā)貨率服從隨機正態(tài)分布均值750件／天來分析庫存系統(tǒng)的運行并進行預測。

途中存貨入庫時間(TI)對庫存的影響。其它各參數(shù)不變的條件下，T1分別為10天(Current)和18天(TI)時的庫存輸出特性比較。當T1增加時，庫存反應相對滯后，波動較大，庫存趨于穩(wěn)態(tài)用時較長，故T1越短越好。

庫存調(diào)整時間T2對庫存的影響。其它各參數(shù)不變的條件下，T2分別為5天(Current)和7天(T2)時的庫存輸出特性比較圖。T2增加時庫存特性曲線波動幅度變小，并且較快的趨于穩(wěn)態(tài)值。

三、瓶頸分析

途中存貨入庫時間(TI)和庫存調(diào)整時間(T2)的改變對庫存曲線都有影響，對Tl和T2給定三組數(shù)據(jù)Al(10，5)，A2(8，3)，A3(8，7)分析該庫存控制系統(tǒng)的主要瓶頸環(huán)節(jié)。

途中存貨入庫時間T1越短越好，庫存調(diào)整時間T2越長越好，二者均對庫存產(chǎn)生著不同程度的影響。A3組和Al組相比，途中存貨入庫時間減少，庫存調(diào)整時間增加?？芍獌蓚€時間同時朝著有利的方向增減能使庫存波動盡快衰減，趨于平穩(wěn)。A2組A1組相比，途中存貨入庫時間減少，庫存調(diào)整時間減少，可知庫存調(diào)整時間對庫存曲線的影響起著決定性的作用。

故在XX公司庫存控制系統(tǒng)中，庫存調(diào)整時間是庫存系統(tǒng)的主要瓶頸，相關部門應多加關注，制定相應的措施加強控制，并指定特定人員根據(jù)公司面臨的實際情況進行分析制定適合實際的庫存調(diào)整時間，同時跟蹤觀察，適時進行調(diào)整，以免影響庫存系統(tǒng)的穩(wěn)定性。庫存調(diào)整時間的增加有利于提高庫存系統(tǒng)的穩(wěn)定性。不過應該注意的是，增加庫存調(diào)整時間雖然有助于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但同時延長了缺貨的補充時間，犧牲了系統(tǒng)的時效性，因此XX公司應根據(jù)情況設定較為合理的系統(tǒng)庫存調(diào)整時間，但同時也應賦予途中存貨入庫時間適當?shù)年P注，從而獲得存儲環(huán)節(jié)的競爭力。

在仿真分析中，途中存貨入庫時間和庫存調(diào)整時間均對庫存產(chǎn)生著不同程度的影響，期望庫存的改變并不影響庫存系統(tǒng)變化曲線的走勢，只是影響著庫存平均量的高低，此因素對該公司庫存控制穩(wěn)定性方面的影響較弱。通過瓶頸分析，庫存調(diào)整時間是該公司庫存系統(tǒng)的主要瓶頸因素，在這方面應加強控制，制定合理的庫存調(diào)整時間。