供应链建模及系统动力学概述
系统动力学及vensim建模与模拟技术
系统行为分析
预测系统行为
在构建系统动力学模型时，需要对系统的行为进行预测和分析，了 解系统在不同条件下的响应和变化规律。
分析行为特征
通过对系统行为的深入分析，可以了解系统的动态特性和变化趋势， 为模型建立提供依据。
确定行为目标
在分析系统行为的基础上，需要确定系统的行为目标，即希望系统 达到的状态或结果，以便对模型进行有效的优化和控制。
定义模型规则
根据系统行为的特点，定义模型规则，如时 间延迟、逻辑规则等。
参数化模型
根据已知数据和经验，为模型中的参数赋值。
模型验证与测试
01
模型验证
通过对比历史数据和模拟结果，验 证模型的准确性和可靠性。
模型测试
通过多种情景模拟，测试模型的预 测能力和适用范围。
03
02
敏感性分析
分析模型对参数变化的敏感性，了 解参数对系统行为的影响。
详细描述
城市交通系统是一个复杂的网络，包括道路、交通信号、车辆、行人等。通过 建立城市交通系统模型，可以模拟不同交通政策或基础设施改进方案的效果， 为城市交通规划提供决策支持。
案例三：企业运营系统模拟
总结词
企业运营系统模拟是应用系统动力学和Vensim建模与模拟技术的实际应用案例 ，用于优化企业资源配置和提高运营效率。
03 系统动力学模型构建
系统边界设定
1 2
确定研究范围
在构建系统动力学模型时，首先需要明确系统的 研究范围，即确定系统的边界，以避免不必要的 复杂性和不确定性。
排除外部因素
在设定系统边界时，应将注意力集中在系统内部 的相互关系上，暂时忽略外部因素的影响。
3
确定主要变量
在确定系统边界后，应确定对系统行为有重要影 响的主要变量，这些变量将成为模型中的状态变 量。
系统动力学模型在供应链管理中的应用和分析
系统动力学模型在供应链管理中的应用和分析供应链管理是指领导和协调一系列活动，以实现从原材料采购到最终产品交付的整个过程。
在复杂的全球化市场环境中，供应链管理变得越来越复杂，需要项目经理和管理团队不断优化和改进供应链中的各个环节，以提高效率、降低成本并提供更好的客户服务。
系统动力学（system dynamics）是一种用于模拟和理解系统行为的方法。
通过建立动态模型，系统动力学可以帮助我们了解和预测供应链中各个环节之间的相互作用、反馈机制以及如何应对变化。
一、系统动力学模型的构建1. 定义系统的边界和目标：在应用系统动力学模型前，需要明确供应链的边界和目标。
供应链可以被视为一个系统，包括供应商、制造商、分销商和客户等各环节。
边界的明确有助于确定建模的范围和目标。
2. 建立库存-订单循环模型：库存是供应链中重要的变量之一，它直接影响到供应链的效率和成本。
系统动力学模型可以帮助我们分析和优化库存管理策略，以减少库存水平并降低库存成本。
3. 考虑供需关系和反馈机制：供应链中的供需关系和反馈机制经常会导致波动和不稳定性。
建立系统动力学模型时，需要考虑这些相互作用和反馈，以更好地理解系统行为并采取相应的改进措施。
二、系统动力学模型在供应链管理中的应用1. 预测和规划：系统动力学模型能够帮助预测供应链中不同环节的需求，进而帮助企业制定更准确的生产和采购计划。
通过模拟不同的情景和变化，系统动力学模型可以帮助企业制定更灵活的供应链策略，以适应市场需求和变化。
2. 库存管理：库存是供应链中的重要因素，它直接关系到成本和客户服务水平。
通过建立系统动力学模型，企业可以更好地理解库存的变化和波动，从而制定更合理的库存管理策略。
模型可以帮助企业预测库存需求、库存水平和回应时间，并优化相应管理措施。
3. 供应链协同和协作：供应链中的各个环节之间存在相互依赖和协作关系。
系统动力学模型可以帮助企业建立一个集成的供应链网络，并分析供应链中不同环节之间的相互作用和反馈机制。
供应链系统仿真与建模概述
用 ，使得人们认识到供应链管理成为企业绩效改进 的重要因素。为了降低成本，建立供应链管理的仿 真模型有望提高供应链管理的效率。 2 供应链系统仿真建模基本理论 2 . 1 供应链系统
供应链系统是由供应商、工 厂 、仓 库 、配送中 心 和 零 售 商 组 成 的 全 球 网 络 ，通 过 这 些 网 络 ，原材
由于中国铁路线路长且分布广，一般情况下铁 路企业负责管理的地区较大，特别是铁路工务段、 电务段、供电段，异地仓库普遍存在。由于一些异 地仓库地处偏远，地区用料少，工作量较小，达不 到一个仓库管理人员的工作量。异地仓库具备应用 无人仓库技术的有利场景。异地无人仓库采取自助 取 料 方 式 ，领 料 人 按 照 车 间 领 料 计 划 进 人 无 人 仓 库 取料 ，自助取料、自动核算，可保证异地仓库物资 发放的准确性和核算的及时性，极大释放异地仓库 管理的效能。
最近，在供应链领域中，其他技术也被结合到 仿真技术中。基 于 移 动 代 理 （agent) 的决策辅助系 统可以为决策者提供必要的信息并保护其他敏感信 息 ，Truong和 Azadivar设计了一个集成的供应链网 络 系统 ，包括对设施位置、库 存位 置、生产 策略 、 生 产 能 力 、分销和运输 方式进 行战 略决策 ， 他们 提出了基于模拟的优化方法，将模拟混合整数规划 和 遗 传 算 法 （GA) 结合 起来，以尽可能降低整个系 统 的 成 本 ，同 时 保 持 零 售 商 的 客 户 服 务 在 预 先 指 定 的水平。 4 仿真在供应链管理中的应用展望
系统是指具有特定功能且相互融合的若千有机 部分组合而成的一个整体。模型是对相应的真实对 象和真实关系中那些研究对象某种特性的抽象。系 统仿真是以计算机和其他专用物理效应设备为工 具 ，建立在控制、相 似 、信息处理技术和计算机初 等 理 论 基 础 之 上 ，利 用 系 统 模 型 对 真 实 存 在 或 假 设 的 系 统 进 行 实 验 ，并 借 助 于 专 家 的 经 验 知 识 、统计 数 据 和 信 息 资 料 对 实 验 结 果 进 行 分 析 研 究 ，进而做 出决策的一门综合的实验性学科。
第8章 物流系统动力学模型
第一节
系统动力学概述
三、系统动力学的基本原理
（二）系统动力学的工作原理
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
8－1 系统动力学工作原理
第一节 三、系统动力学的基本原理 （三）系统动力学建模步骤
系统动力学概述
明确目的
确定系统边界
因果关系分析 建立系统动力学模型 仿真试验 结果分析 模型修改
第二节
系统动力学建模
一、建模目的与系统边界 二、因果关系分析
结构 分析 数据集 分析
分析工具
如Cause tree用树状图形的形式表 示出所有工作变量之间的因果关系 如Cause tree用树状图形的形式表 示出所有工作变量之间的因果关系
第三节
Vensim软件及物流系统动力学建模
一、Vensim软件 （二）Vensim操作界面
第三节
Vensim软件及物流系统动力学建模
第二节 二、因果关系分析 （二）因果链
系统动力学建模
因果链是用因果箭来描述的递推性的因果关系。
负因果链：含有奇数个负因果箭的因果链，如图( b )所示 正因果链：含有偶数个负因果箭的因果链，如图( c )所示
第二节 二、因果关系分析
系统动力学建模
（三）因果关系的反馈回路
当因果链中“原因”引起“结果”，“结果”又引起 “结果的结果”，最终又作用于最初的“原因”，形成一个 封闭的回路，则称为因果关系的反馈回路或因果反馈回路、 因果反馈环。
（三） Vensim 绘图工具 说明
第三节 （四）Vensim建模
Vensim软件及物流系统动力学建模
1.绘制因果关系图
1)启动Vensim，点击菜单栏“File”－“New Model”，显示“Model Settings Time Bounds”对话窗口，点击“OK”按钮即可显示空白窗口， 接下来可以开始绘制因果循环图。
基于系统动力学的供应链管理研究
８３《商场现代化》２００６年２月（上旬刊）总第４５７期２．电子商务与ＥＲＰ整合应用实现（１）设计整合：两种销售模式必须对同一产品库存进行减量，销售额必须反映到市场营销部，并在市场营销部进行汇总，为市场需求分析提供数字依据；两种采购模式必须对同一投入品库存进行加量，销售额必须反映到计划与生产部，并在该部门进行汇总，为市场供给分析提供数字依据；两种模式可以共享投入品编号或产品编号数据库、供应商数据库、客户数据库和其他相关数据库，使现有的和未来的数据库进行共享。
两种模式下的资金收入与支出，包括应收应付，必须反映到财务部，在财务部进行汇总，并做一些财务指标分析。
（２）功能整合：基于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的ＥＲＰ系统应满足企业及伙伴库存管理和销售管理的基本功能。
库存管理包括出入库、盘点等；销售管理包括订单管理、发货、发票管理、收款管理等。
（３）体系整合：系统可采用Ｊａｖａ语言开发，应用基于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｂ／Ｓ结构的数据库应用程序。
企业可以利用网络系统建立面向全国甚至全球的库存及销售管理系统。
系统主机通过ＤＤＮ、帧中继或宽带连接到Ｉｎｔｅｒｎｅｔ，外地办事处或客户通过拨号或专线上网，访问主机中的应用程序。
在企业总部可以通过局域网直接访问主机。
（４）观念和人才整合：整合必然牵动全局，会影响企业现行的管理思想、管理制度和管理方法，这就要求最高决策层全力推动转变观念，接受先进的管理理念，要求企业的所有员工必须在思想意识上有正确的认识，以便在有机组织中充分发挥每个主观能动性与潜能，提高企业对市场动态变化的响应速度。
五、电子商务与ＥＲＰ整合对企业信息化建设前景展望电子商务和企业资源计划的整合系统引入企业，既是一种技术上的创新，也是一种经营管理上的创新，它必然给企业的发展和信息化建设带来广阔前景：一是实施整合企业可以迅速建立起以企业为核心的Ｂ２Ｂ企业电子商务应用模式，提高企业的运作效率，降低运作成本，扩大市场机会，直接将企业的运作模式转变为电子商务模式，同时使ＥＲＰ系统与电子商务门户和Ｂ２Ｂ市场紧密连接，从而使供应链管理更加完善。
供应链建模及系统动力学概述
第二十二页，共86页。
一阶物流延迟(yánchí)
L SLV.K=SLV.J+DT*(IN.JK-OUT.JK) R OUT.KL=SLV.K/DEL N SLV=IN*DEL
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一阶物流延迟(yánchí)
SL V
DELAY1
如果无需了解(liǎojiě)其中动态变化的细节，前面的模型可简化为： R OUT.KL=DELAY1(IN.JK, DEL)
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系统(xìtǒng)动力学概述
系统动力学一种以反馈控制理论为基础，以计算机仿真技术为手段， 通常用以研究复杂的社会经济系统的定量方法。
适用于处理长期性和周期性的问题。如自然界的生态平衡、社会问 题中的经济危机(jīngjì wēi jī)等都呈现周期性规律并需通过较长的历 史阶段来观察。
C AT=5
A GAP.K=S.K-A.K N A=S
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一阶信息(xìnxī)延迟
（S）
AT A
SMOOTH
A.K=SMOOTH(S.K, AT) SMOOTH的宏
L SMOOTH.K = SMOOTH.J+DT*(S.K-SMOOTH.J)/AT
N SMOOTH = S
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一阶信息(xìnxī)延迟
用过去一段时间内的销售情况作出订货的决策数，便用到了 信息延迟(yánchí)，它所对应的数学方法是指数平均。
A(N)=(4/5)*A(N-1)+(1/5)*S(N-1) 前一天的销量所占的比重是4/5，前两天的销量占的比重是
1/5*4/5,前三天的销量占的比重是1/5*4/5*4/5，……。 A(N)=A(N-1)+(1/5)*[S(N-1)-A(N-1)] 如果以天为单位，令DT＝1，得到： A(N)=A(N-1)+DT*[S(N-1)-A(N-1)]/5
系统动力学模型在供应链管理中的应用研究
系统动力学模型在供应链管理中的应用研究供应链管理是如今全球企业必不可少的经营策略之一。
随着全球贸易的蓬勃发展，企业之间的合作和竞争关系越来越紧密，供应链管理的复杂性也日益增加。
在这种趋势下，如何有效地管理供应链，提升效率和降低成本，成为企业迫切需要解决的问题。
这时候，系统动力学模型就成为了供应链管理的重要工具。
本文将重点探讨系统动力学模型在供应链管理中的应用研究。
一、系统动力学模型的概念和特点系统动力学模型是指一种分析系统行为的方法，将系统看成是由多个相互作用的部分组成的整体。
系统动力学主要通过建立各种数量和关系之间的方程式来表达系统的特性，并发展出各种数值或循环模拟方法来模拟系统的动态行为。
系统动力学模型有着以下几个重要特点：（1）系统动力学模型是一个动态模型，它能够模拟系统的长期行为。
（2）系统动力学模型是基于系统结构的，它将系统分成若干部分，通过分析这些部分之间的相互作用来理解整个系统行为。
（3）系统动力学模型包括多项式关系和非线性关系，能够更好地反映实际问题。
（4）系统动力学模型能够模拟模糊的或者不确定的因素，并进行动态优化。
二、系统动力学模型在供应链管理中的应用供应链管理是一个包含多个组织、公司和环节的复杂系统，在这个系统中，每个环节的变化都会引起整个供应链系统的变化，因此，供应链链管理问题是一个典型的系统动力学问题。
在供应链管理中，系统动力学模型的应用可以帮助管理者分析供应链的整体性能，识别瓶颈、研究影响因素、优化策略等。
其中，系统动力学模型广泛应用于以下几个方面：（1）供应链协调在供应链协调问题中，系统动力学模型能够表达各方参与者的决策行为和其变化对整个系统的影响，并分析系统各种政策对供应链绩效的影响，帮助建立有效的协调机制。
（2）库存管理在库存管理问题中，系统动力学模型能够表达系统中许多因素的复杂关系，如生产时间、生产任务、库存安全水平、订单接单率等，以及这些因素对库存水平和服务水平的影响，以此来优化库存管理策略。
供应链系统的动力学与复杂性建模仿真问题研究综述_王雯
第22卷第2期 系统 仿 真 学 报© V ol. 22 No. 22010年2月 Journal of System Simulation Feb., 2010供应链系统的动力学与复杂性建模仿真问题研究综述王 雯，傅卫平（西安理工大学机械与精密仪器工程学院，西安 710048）摘 要: 供应链系统的动力学和复杂性问题正在成为供应链设计、分析、优化和管理研究的一个热点。
然而，相当多的研究侧重于定性的分析或简化的模型，而且不同领域的学者一般采用不同的理论和方法。
通过对该领域相关研究文献的分析和归纳，在系统科学、复杂性科学和非线性科学理论的基础上，总结出供应链系统动力学和复杂性研究的建模仿真理论和方法的基本框架以及这些理论方法的相互联系，力图为供应链系统的动力学和复杂性建模仿真问题提供系统的研究思路。
关键词：供应链系统；建模仿真；复杂适应系统；非线性动力学；系统动力学；离散事件仿真 中图分类号：N945.1 文献标识码：A 文章编号：1004-731X (2010) 02-0271-09Review of Research on Modeling and Simulation for Dynamics and Complexity of Supply Chain SystemsWANG Wen, FU Wei-ping(Faculty of Mechanical and Precision Instrument Engineering, Xi’an University of Technology, Xi’an 710048, China)Abstract: The problems of dynamics and complexity are becoming one of focuses on design, analysis, optimizaiton and management of supply chains. Quite a few researches, however, have been concentrated on the qualitative analysis or simplified models; moreover, the researchers in the different domains usually used different theories and methods. With analizing and inducing the related research literatures, and based on the theories of system science, complexity science and nonlinearity science, the fundmental framework and interrelationship of the theories and methods of modeling and simulation on dynamics and complexity in supply chain systems were summarized to supply systematic research thinking to the modeling and simulation of dynamics and complexity problems in supply chain systems.Key words: supply chain systems; modeling and simulation; complex adaptive systems; nonlinear dynamics; system dynamics; discrete event simulation引 言供应链系统是一个具有不同实体、过程和资源之间的大量相互作用和相互依赖的复杂网络。
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、流率等。它控制着存量的变化。流图用阀门模拟控制水位的高低的机制。
（3）
实线称为实物流。实线连接“阀门”和“水池”，模仿控制的通路
。它贯穿存量和速率。
（4）
虚线称为信息链，模仿信息传递的过程。它指向速率，表示根
据什么信息控制速率。但不能从这条曲线看出具体控制方式的细节；
基本概念
（5）
圆称为辅助变量，辅助表示流速变动的规律。
每年出 生人口
+
+人 口
延迟
系统动力学的另一个基本点是延迟。延迟也是普遍存在的，物理学认 为“在宏观的自然界中不存在突变”。一般来说，原因并非立即就能产 生结果，往往某个原因经过了一段时间才能作用产生了效果。比如在 调节室温的过程中，空调机马力加大以后，室温不会马上就上升。要 经过一定的热传导的过程，热量不断积累，才会使室温上升。
DYNAMO语言的名字是由dynamic（动态）和model两词的词 头合并而成，表明了其预期的用途：模拟真实世界系统，使得 它们随时间变化的动态行为能用计算机来跟踪、模拟。
系统动力学把现实生活中的复杂系统映射成系统动力学流图， DYNAMO语言则把系统流图模型送入计算机并计算出数字结 果。
基本思想
计算机模拟语言的分类
离散模拟语言 如GPSS 连续模拟语言 如DYNAMO
动态性，是指系统所包含的量具有随时间而变化的 特征。比如，企业雇用员工的变动、股票市场上股 票价格和交易额的波动、城市中税收和生活标准的 变化、甚至糖尿病的血糖指标的变化，这些都是动 态问题，可以用变量随时间变化的图形来表示。
热量积累
热风调节
室温增加
室温
延迟+反馈
把这个因果关系图转换成流图。室温是一个存量，室温增加是对应的速 率，它们用实物流相连。热风调节使热量积累，所以热量积累是一个存量 ，热风调节是使其增加的对应速率，它们也用实物流相连。热量积累使室 温增加，这是存量对速率的影响，它是一个信息链，用温升时间常数辅助 表示这个关系。
系统动力学 及 DYNAMO语言
什么是计算机模拟？
计算机模拟是数值分析方法的一种。它用计算机 程序直接建立真实系统的模型，并且通过计算机 的计算了解系统随时间变化的行为或系统的特性 。
为什么要进行计算机模拟？
数学方法用解析式子反应变量之间的精确关系。 数学模型方法例如运筹学的方法，以及概率统计的方法，对研
负反馈
室温高，则热风量应减小，可在室温对热风调节影响的箭头上加一个 负号。反之，热风量大，则室温增加，可在热风调节对室温影响的箭 头上加一个正号。从整体上看，室温影响热风量，热风量又影响了室 温。从室温回到了室温，这就是一个反馈关系。另一方面，这些互相 影响是相互制约的。因为温度高，则热风量减小，使室温降低。反之 ，室温低，则增大热风量，使室温升高。这种关系称为负反馈。图中 用一个带负号的环来表示，这个环称为负反馈环，此处，负反馈环的 目的是使室温接近恒定的温度。
热量积累
系统动力学流图
系统动力学流图
控制作用
由信息 确定如 何控制
从系统 获取信 息
基本概念
（1）
存量（LEVEL），图中的长方形，象一个水池，可称为水平、
存量、积累量、流位，它是系统的状态，也就是系统的某个指标值。流图中
用水池的水位高低来模仿系统状态值的大小。
（2）
速率（RATE），图中的阀门形，可称为决策函数、速度、速率
系统动力学的基本思想是充分认识系统中的反馈和延迟，并 按一定的规则从因果关系图逐步的建立系统动力学流式图的 结构模式。
反馈
“反馈”是指信息的传送和返回。“反馈”一词的重点是在“ 返回”上。
反馈的概念是普遍存在的。以取暖系统产生热量温暖房间 为例，屋内一个和它相连的探测器将室温的信息返回给取 暖系统，以此来控制系统的开关，因此也控制了屋内的温 度。室温探测器是反馈装置，它和炉子、管道、抽风机一 起组成了一个反馈系统。
这里所说的动态性，不是随机的不稳定的动态性， 而是可以预期的，有一定规律的动态性。
系统动力学概述
系统动力学一种以反馈控制理论为基础，以计算机仿真技术为 手段，通常用以研究复杂的社会经济系统的定量方法。
适用于处理长期性和周期性的问题。如自然界的生态平衡、社 会问题中的经济危机等都呈现周期性规律并需通过较长的历史 阶段来观察。
Part2. Dynamo语言介绍
语法 时间下标
综述
热风调节模型
L 热量积累.K=热量积累.J+DT*(热风调节.JK-室温增加.JK) R 热风调节.KL=温差.K*调节系数 A 温差.K=给定温度-室温.K C 调节系数=0.1 C 给定温度=100 L 室温.K=室温.J+DT*室温增加.JK R 室温增加.KL=热量积累.K/温升时间 C 温升时间=15 N 室温=80 N 热量积累=0 SPEC DT=1,LENGTH=80,PRTPER=5,PLTPER=1 PRINT 热风调节,热量积累,室温增加,室温 PLOT 热风调节=1,热量积累=2,室温增加=3,室温=4,温差=5
（6）
小圆加斜线称为常数，是系统中重要的参数。
Байду номын сангаас
（7）
不规则的闭曲线称为源或汇。源指实物的来源，汇指实物的
去向，好比水的源泉和去向。它是系统之外的元素。
（8）
函数变量、表变量。
（9）
延迟。
系统动力学基本概念
流图中区分实物和信息。存量是实物的积累；速 率是实物随时间变化的规律；实物流是实物集散 的路径；源和汇是实物的来源或去向。用信息来 控制速率变动的规律，信息来自系统外部变量或 内部存量；信息流是从信息源到速率的路径。
室温
_
热风调节
正反馈
相反，正反馈环总是加大环内的偏差或扰动，它具有不平衡、不断增 长的特性。例如在人口系统中，人口数增加了，每年所出生的人就增 加，这就使人口数按指数规律很快的增长下去。这样，从“人口数”到 “每年出生的人”又返回到“人口数”之间就存在一个正反馈。增强而不 是抵消环中某个元素的变化是所有正反馈环的共同特征。
究复杂系统问题，最优化问题以及各种决策问题都起到了巨大 的作用。 但是在寻求数学表达式及求解的时候，都会遇到很多问题。这 些问题有的可以设法解决，有些根本解决不了。 而计算机模拟采用了一种全新的思想，它充分利用计算机的优 势，只凭经验数据，直接模仿客观现象，不仅利用数据关系， 还利用逻辑关系描述复杂的现象。它可以利用程序把难以用数 学式子表示的事件、活动、进程都模仿下来。