计算机模拟定性研究复杂系统论文

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编者按：本文主要从实证研究；模型运行结果分析；瓶颈分析三个方面进行论述。其中，主要包括：确定系统目标进行系统分析、分析系统的基本问题与主要问题、初步划定系统的界限、确定回路及回路间的反馈耦合关系、Vensim是一个基于视窗界面的系统动力学建模工具、作为加工型企业，主要研究其企业本身的库存控制机制、途中库存一交货率、途中存货入库时间和库存调整时间的改变对库存曲线都有影响、二者均对库存产生着不同程度的影响、库存调整时间是库存系统的主要瓶颈、库存调整时间的增加有利于提高库存系统的稳定性等，具体材料请详见。

系统动力(SD)学采用定性与定量、系统整体思考与分析、综合与推理相结合的方法，来研究处理复杂系统问题，根据SD理论与方法建立模型，借助计算机模拟可以定性与定量地分析研究复杂系统的各种问题。这个过程可分为五步。确定系统目标进行系统分析。其主要任务在于分析问题，剖析要因，调查收集有关系统的情况与统计数据，了解用户提出的要求、目的，明确所要解决的问题。分析系统的基本问题与主要问题，基本矛盾与主要矛盾，变量与主要变量。初步划定系统的界限，并确定内生变量、外生变量、输入量。确定系统行为的参考模式；分析系统中的因果关系。分析系统的变量、变量间的关系，定义变量（包括常数），确定变量的种类及主要变量。确定回路及回路间的反馈耦合关系，初步确定系统的主回路及它们的性质；建立系统动力学模型，建立流图、构造DYANAMO语言方程式。分别建立状态方程、速率方程、辅助方程，确定与估计参数，给所有的赋初值方程，常量方程和表函数等方程赋值；计算机模拟与政策分析，更深入地剖析系统。寻找解决问题的决策，获取更丰富的信息，发现新的矛盾与问题。修改模型，包括结构与参数的修改。将DYANAMO语言方程式和原始数据及相关变量在计算机上多方案模拟实验，绘制结果曲线图；根据结果分析情况，确定是否对模型进行修正，然后再做仿真实验，直至得到满意的结果为止。

一、实证研究

某企业属于加工型企业，主要从事W产品的加工，从供应商那里购进W半成品，利用自己的设备和人员进行成品加工，同时自己拥有庞大的销售团队进行市场的开拓，成为W产品行业的佼佼者并拥有良好的口碑。在激烈的市场竞争中，公司越来越重视“第三利润源”，引进先进的物流库存管理理念模式，公司将进购的半成品分门别类的存放，便于存储和提取。此外，该公司还控制整体库存量，减少积压成本。公司库存订货策略沿用的是定期订货策略中的(T，S)模型。

Vensim是一个基于视窗界面的系统动力学建模工具，它提供了功能强大的图形编辑环境。在构建包含水平变量、速率变量、辅助变量等要素的流图后，通过使用Vensim提供的便捷的公式编辑器，生成完整的模拟模型。利用一系列分析工具对模拟系统的行为机制进行分析研究。结合该公司的库存控制情况，作为加工型企业，主要研究其企业本身的库存控制机制。在仓库管理者发现实际库存低于期望库存时即发出订货请求，经过一段时间的库存调整后向供应商发出订单，通过第三方物流经过一定的时间的运输把半成品送达XX公司，在公司进行W产成品的加工生产并销售出去。通过对XX公司的库存控制系统运行过程以及影响因素进行分析可知，其主要影响因素确定为订货率、交货率、发货率、库存调解率、第三方物流的在途库存、库存、期望库存、途中存货入库时间、库存调整时间。对主要影响因素进行分析，存在七条因果链。在某一时点上，企业的实际库存可以视为一个固定值，而库存调整时间是固定量。因此，按照上述公式，在该时点上，企业期望库存越大，则会导致库存调节率越大，相反，则使库存调节率越小，所以该因果链取“+”号。库存调节率一订货速率。如前所述，发货率是一固定值，所以订货率和库存调节率是正比的关系，库存调节率越大，订货速率越大，该因果链取“+”号。订货速率一途中库存。订货速率越大，在其他参量不变的情况下，供货就会越多，因此，在这个环节出现的货物滞留量也就会越多。订货速率和途中库存同样是一个正比的关系，该因果链取“+”。发货速率一订货速率。在某一时点上，库存调节率可视为一个固定值，故订货率和发货率是正比关系，该因果链取“+”。途中库存一交货率。假设途中存货入库时间是固定值，可知交货率和途中库存是正比的关系，途中库存越大，交货率越大，该因果链取“+”。交货率一库存。初始库存、发货率均是定值，在一定时间dt内库存和交货率正比关系，该因果链取“+”。库存一库存调节率。期望库存是一定值，故库存调节率和库存是反比关系，该因果链取“一”。

通过分析，我们知道整个回路的7条因果链当中，有6条链是“+”的因果链，有1条链是“一”的因果链，根据回路极性判断原则，将回路中因果链的效应累积之后，该反馈回路包含奇数个负因果链，因此整条回路的极性就为负，所以该库存模型是一个负反馈回路。这种负反馈的存在会使得系统具有不断缩小当前状态和目标状态之间偏离的趋势。

在VENSIM中，途中库存和公司库存会随着时间进行积累，属于状态变量；订货速率、交货速率和发货速率反映了各环节中输入和输出之间的关系属于速率变量；库存调解率是为了获得订货速率而出现的，它对速率方程的建立起到了辅助作用是辅助变量。应用VENSIM中EQUATION可以写出DAYNAMO方程

二、模型运行结果分析

库存调整时间5天，途中存货入库时间10天。针对抽象模型的建立，设置途中库存初始值10000件，公司库存初始值1000件，发货率服从随机正态分布均值750件／天来分析库存系统的运行并进行预测。

途中存货入库时间(TI)对库存的影响。其它各参数不变的条件下，T1分别为10天(Current)和18天(TI)时的库存输出特性比较。当T1增加时，库存反应相对滞后，波动较大，库存趋于稳态用时较长，故T1越短越好。

库存调整时间T2对库存的影响。其它各参数不变的条件下，T2分别为5天(Current)和7天(T2)时的库存输出特性比较图。T2增加时库存特性曲线波动幅度变小，并且较快的趋于稳态值。

三、瓶颈分析

途中存货入库时间(TI)和库存调整时间(T2)的改变对库存曲线都有影响，对Tl和T2给定三组数据Al(10，5)，A2(8，3)，A3(8，7)分析该库存控制系统的主要瓶颈环节。

途中存货入库时间T1越短越好，库存调整时间T2越长越好，二者均对库存产生着不同程度的影响。A3组和Al组相比，途中存货入库时间减少，库存调整时间增加。可知两个时间同时朝着有利的方向增减能使库存波动尽快衰减，趋于平稳。A2组A1组相比，途中存货入库时间减少，库存调整时间减少，可知库存调整时间对库存曲线的影响起着决定性的作用。

故在XX公司库存控制系统中，库存调整时间是库存系统的主要瓶颈，相关部门应多加关注，制定相应的措施加强控制，并指定特定人员根据公司面临的实际情况进行分析制定适合实际的库存调整时间，同时跟踪观察，适时进行调整，以免影响库存系统的稳定性。库存调整时间的增加有利于提高库存系统的稳定性。不过应该注意的是，增加库存调整时间虽然有助于提高系统的稳定性，但同时延长了缺货的补充时间，牺牲了系统的时效性，因此XX公司应根据情况设定较为合理的系统库存调整时间，但同时也应赋予途中存货入库时间适当的关注，从而获得存储环节的竞争力。

在仿真分析中，途中存货入库时间和库存调整时间均对库存产生着不同程度的影响，期望库存的改变并不影响库存系统变化曲线的走势，只是影响着库存平均量的高低，此因素对该公司库存控制稳定性方面的影响较弱。通过瓶颈分析，库存调整时间是该公司库存系统的主要瓶颈因素，在这方面应加强控制，制定合理的库存调整时间。