基于Vensim-PLE啤酒游戲仿真實驗報告

1、基于Vensim-PLE啤酒游戲仿真 實驗報告基于Vensim PLE啤酒游戲仿真實驗報告專業(yè)班級：工業(yè)工程一班姓 名：石洋洋 學 號：201007702232基于Vensim PLE啤酒游戲仿真1 .實驗報告2 .提交啤酒游戲的因果關系及仿真結果基于Vensim PLE啤酒游戲仿真實驗報告一、實驗目的與要求1.1 實驗目的(1)初步掌握VENSI楸件的仿真模擬過程，認識并了解 VENSIM 件VENSIM 是一個建模工具，可以建立動態(tài)系統(tǒng)的概念化的，文檔化 的仿真、分析和優(yōu)化模型。PLE (個人學習版)是VENSIM勺縮減版，主 要用來簡單化學習動態(tài)系統(tǒng)，提供了一種簡單富有彈性的方法從常規(guī)的

2、 循環(huán)或儲存過程和流程圖建立模型。本實驗就是運用VENSIM進行系統(tǒng)動力學仿真，進一步加深對系統(tǒng)動力學仿真的理解。(2)以上機題目所給的啤酒游戲為案例實際操作 VENSI嗽件進行 模擬仿真運用系統(tǒng)動力學的原理和 VENSI瞅件構建了啤酒游戲的供應鏈模 型，以及各相關因素之間的因果反饋關系模型。 模擬仿真一個供應鏈流 程的運行。從而將系統(tǒng)動力學的知識與軟件實際操作融會貫通，更加了解該軟件的應用。(3)通過模擬仿真的結果來分析牛鞭效應 牛鞭效應，就是指當供應鏈上的各級供應商只根據(jù)來自其相鄰的下級銷售商的需求信息進行供應決策時，需求信息的不真實性會沿著供 應鏈逆流而上，產(chǎn)生逐級放大的現(xiàn)象。通過增加供

3、應鏈模型節(jié)點個數(shù)并對其仿真結果進行分析，證明隨著供應鏈長度的增加，牛鞭效應也愈加明顯；對 VMI庫存管理模式與傳 統(tǒng)庫存管理模式的系統(tǒng)結構及運營績效進行了比較， 說明供應鏈成員間 的信息共享可以有效地弱化牛鞭效應o1.2 實驗要求啤酒游戲中包含零售商、批發(fā)商、供應商三個成員。同時對游戲中 的參數(shù)進行如下假設：消費者對啤酒的前 4周的需求率為300箱/周, 在5周時開始隨機波動，波動幅度為士 200,均值為0,波動次數(shù)為100次，隨機因子為4個。假設各節(jié)點初始庫存和期望庫存為 1000箱，期望庫存持續(xù)時間為3周，庫存調(diào)整時間為4周，預測平滑時間為5周,生產(chǎn)延遲時間和運輸延遲時間均為 3周,且為3

4、階延遲；不存在訂單延遲。仿真時間為0100周，仿真步長為1周。期望庫存等于期望庫存持續(xù)時間和各節(jié)點的銷售預測之積。策略1 :不補充以往缺貨需求Q 1 ej 1 j Nj T a策略2:考慮以往缺貨需求Q j -ej I fjNk I a根據(jù)啤酒游戲基于 VENSIM軟件的上級題目要求，分析確立所需建立的模型關系，并在VENSIM中建立相應的系統(tǒng)動力學因果關系圖, 系統(tǒng)動力學流圖和DYNAMO方程，進行仿真模擬。二、實驗過程(1)系統(tǒng)分析：系統(tǒng)動力學分析的系統(tǒng)行為是基于系統(tǒng)內(nèi)部要素相互作用而產(chǎn)生的，并假定系統(tǒng)外部環(huán)境的變化不給系統(tǒng)行為產(chǎn)生本質的影響，也不受系統(tǒng)內(nèi)部因素的控制。(2)系統(tǒng)因果關系分

5、析：系統(tǒng)動力學的研究重點在于自反饋機制的系統(tǒng)動力學問題。為了研 究系統(tǒng)的反饋結構，首先要分析系統(tǒng)整體與局部的關系， 進而追索因果 與相互關系，然后把它們重新聯(lián)結一起形成回路?；芈返母拍钭詈唵蔚谋硎痉椒ㄊ菆D形。系統(tǒng)動力學中常用的是因果關系圖。(3)系統(tǒng)動力學模型的建立：為了進一步明確表示系統(tǒng)各元素之間的數(shù)量關系，并建立相應的動 力學模型，系統(tǒng)動力學方法通過廣義的決策反饋機構來描述上述機制。 系統(tǒng)動力學通過引入水平變量(Level)、速率變量(Rate)、信息流等 因素，構造成更加深入的系統(tǒng)行為關系圖(流圖)，更完整、具體地描 述系統(tǒng)構成、系統(tǒng)行為和系統(tǒng)元素相互作用機制的全貌。即是系統(tǒng)流圖模型的建

6、立。(4)系統(tǒng)動力學方程的建立：將各因素之間的函數(shù)關系用 DYNAMO程式的語言來建立和表達。(5)軟件進行系統(tǒng)模擬仿真運行:模型建立完成，進入編譯運行的階段，對已建立好的模型進行仿真 運行。(6)輸出仿真結果：模型仿真運行結束，輸出運行的結果圖。(7)進行結果分析：根據(jù)輸出的結果圖對該供應鏈進行分析，觀察牛鞭效應。三、實驗心得(1)只有先掌握了一些基本因果圖、 流圖及其基本方程式的建立， 才能為該啤酒游戲的分析打好基礎，以便于后續(xù)仿真模型的因果關系分 析和模型的建立。(2)只有了解了啤酒游戲的游戲規(guī)則，理解了模擬仿真建立的模 型各因素間的關系才能正確的建立方程式，使得模型能夠正確運行。(3)

7、 了解牛鞭效應的含義，才能更好的分析仿真運行的結果圖。四、附上啤酒游戲的因果關系圖，以及兩種策略下的仿真結果4.1 “啤酒游戲”因果圖的建立系統(tǒng)動力學了解系統(tǒng)動態(tài)特性的主要方法是回路分析法 (即因果關 系和反饋思想)。反饋回路中的因果關系都是相互的，從整體上講，我 們無法判定任意兩種因素誰是因， 誰是果。社會和個人的決策過程也是 這樣。導致行為的決策是企圖改變系統(tǒng)的狀態(tài)；改變了的狀態(tài)又產(chǎn)生進 一步的決策及變化，這即形成了因果反饋回路。因此，互為因果就成了 反饋回路的基本特征。當然，為了分析各種因素對市場需求的影響，還需要引入一些輔助的中間變量，以反映各種因素之間的相互關系和作用 過程。啤酒游戲

8、的各因素之間的因果關系圖如圖所示:因果關系圖訂貨周期+庫存差+庫存量制造商的制造商的 庫存差批發(fā)商的 庫存量制造商的 生產(chǎn)周期制造商的 期望庫存批發(fā)商的 庫存差批發(fā)商 的期望 庫存客戶的 訂貨量批發(fā)商的 訂貨周期批發(fā)商的 發(fā)貨量制造商的 出庫量批發(fā)商的 訂貨量制造商的 庫存量4.2系統(tǒng)動力學建模-流圖零售商的 期望庫存系統(tǒng)動力學通過引入水平變量（Level ）、速率變量（Rate）、信息流等因素，構造成更加深入的系統(tǒng)行為關系圖（流圖）更完整、具體地描述系統(tǒng)構成、系統(tǒng)行為和系統(tǒng)元素相互作用機制的全貌。系統(tǒng)動力學流圖是系統(tǒng)動力學的基本變量和表示符號的有機組合。根據(jù)啤酒游戲供應鏈系統(tǒng)內(nèi)部各因素之間的

9、關系設計系統(tǒng)流圖，其目的 主要在于反映系統(tǒng)各因果關系中所沒能反映出來的不同變量的特性和特點，使系統(tǒng)內(nèi)部的作用機制更加清晰明了， 然后通過流圖中關系的進一步量化，實現(xiàn)啤酒供應的政策仿真目的。如圖；4.3 關于流圖的一些方程式的設置：策略二的參數(shù)方程設置：(01) FINAL TIME = 100 Units: weekThe final time for the simulation.(02) INITIAL TIME = 0 Units: weekThe initial time for the simulation.(03) SAVEPER =TIME STEP Units: week 0,

10、? The frequency with which output is stored.(04) TIME STEP = 1 Units: week 0,? The time step for the simulation.(05)市場需求率=300+if thenelse(Time4,randomnormal(-200,200,0,100,4),0)Units: *undefined*(06)庫存調(diào)整時間=4Units: *undefined*(07)批發(fā)商發(fā)貨率=delay3(零售商訂單，運輸延遲)Units: *undefined*(08)批發(fā)商庫存=INTEG (生產(chǎn)商發(fā)貨率-批發(fā)商發(fā)

11、貨率,1000)Units: *undefined*(09)批發(fā)商期望庫存甘比發(fā)商銷售預測*期望庫存覆蓋時間Units: *undefined*(10)批發(fā)商訂單=max(0,批發(fā)商銷售預測+(批發(fā)商期望庫存-批發(fā)商庫存)/庫存調(diào) 整時間)Units: *undefined*(11)批發(fā)商銷售預測=smooth(批發(fā)商發(fā)貨率，移動平均時間)Units: *undefined*(12)期望庫存覆蓋時間=3Units: *undefined*(13)生產(chǎn)商發(fā)貨率=delay3(批發(fā)商訂單，運輸延遲)Units: *undefined*(14)生產(chǎn)商庫存=INTEG (生產(chǎn)商生產(chǎn)率-生產(chǎn)商發(fā)貨率,1

12、000)Units: *undefined*(15)生產(chǎn)商期望庫存 項望庫存覆蓋時間*生產(chǎn)商銷售預測Units: *undefined*(16)生產(chǎn)商生產(chǎn)率=delay3(生產(chǎn)商生產(chǎn)需求，生產(chǎn)延遲)Units: *undefined*(17)生產(chǎn)商生產(chǎn)需求=max(0,生產(chǎn)商銷售預測+(生產(chǎn)商期望庫存-生產(chǎn)商庫存)/庫 存調(diào)整時間)Units: *undefined*(18)生產(chǎn)商銷售預測=smooth(生產(chǎn)商發(fā)貨率，移動平均時間)Units: *undefined*(19)生產(chǎn)延遲=3Units: *undefined*(20)移動平均時間=5Units: *undefined*(21)運輸

13、延遲=3Units: *undefined*(22)零售商庫存=INTEG (批發(fā)商發(fā)貨率-市場需求率，1000)Units: *undefined*(23)零售商期望庫存項望庫存覆蓋時間*零售商銷售預測Units: *undefined*(24)零售商訂單=max(0,零售商銷售預測+(零售商期望庫存-零售商庫存)/庫存調(diào) 整時間)Units: *undefined*(25)零售商銷售預測=smooth(市場需求率，移動平均時間)Units: *undefined*策略一的參數(shù)方程設置：只需將策略二的以下幾個參數(shù)方程改變即可：(1)批發(fā)商訂單=max(0,批發(fā)商銷售預測+(批發(fā)商期望庫存-i

14、f then else( 批發(fā)商 庫存0,批發(fā)商庫存,0)/庫存調(diào)整時間)Units: *undefined*(2)生產(chǎn)商生產(chǎn)需求=max(0,生產(chǎn)商銷售預測+(生產(chǎn)商期望庫存-if then else( 生產(chǎn) 商庫存0,生產(chǎn)商庫存,0)/庫存調(diào)整時間)Units: *undefined*(3)零售商訂單=max(0,零售商銷售預測+(零售商期望庫存-if then else( 零售商庫存0,零售商庫存,0)/庫存調(diào)整時間)Units: *undefined*4.4 結果圖輸出市場需求率600Time （周）市場需求率：Current策略一的結果圖Time 偶）零售商庫存：Current 聯(lián)批

15、發(fā)商庫存：Current 11生產(chǎn)商庫存 ：Current受衛(wèi)Time 周）批發(fā)商訂單：Current生產(chǎn)商生產(chǎn)需求：Current 1222222222-2零售商訂單：Current ：.3：.：.3策略二的結果圖:2,0001,5001,00050000102030405060708090100Time 闔）批發(fā)商期望庫存：CurrentI I I I I I I I I I生產(chǎn)商期望庫存：Current之-32-W-芝3-W_-2零售司期望庫存:Current 33333Time 闔）批發(fā)商訂單：Current 1111111111U 生產(chǎn)商生產(chǎn)需求：Current -222222222

16、22 零售商訂單：Current T33一33333一3334.5 結果圖說明：通過兩種策略的模擬仿真，可以看出兩種策略下的供應鏈管理均存在牛鞭效應，當改變訂貨策略時，各個物流單元的庫存以及各個單元的 訂貨量均發(fā)生了明顯的改變。牛鞭效應是供應鏈管理中一個非常普遍的現(xiàn)象，牛鞭效應是衡量供應鏈效率高低的重要指標，認識并且分析牛鞭效應，對于改進供應鏈的 運行和構筑供應鏈的結構都有很大的幫助。五、通過該實驗，說明了什么問題這次上機，我們主要利用Vensim軟件對“啤酒游戲”進行了計算機仿真。但是我們這次的上機僅僅研究的是最最簡單的供應鏈情況.市場需求為節(jié)約函數(shù)時對供應鏈的影響。 不容置疑的是實際的物流系統(tǒng)遠遠比本文之中的模型要復雜的多。首先客戶需求變化不會像啤酒游戲模擬的那樣有規(guī)律