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1、一信息系统协会中国分会第一届学术年会一二二二：二_ L - 二- ：_ 一-基于甩A 构建辅助供应链协同决策的仿真模型代君( 武汉大学信息资源研究中心，武汉4 3 0 0 7 2 )文摘：传统的供应链仿真大都是针对结构固定的供应链或局部决策问题。没有揭示协同变量对系统结构和整体效益的影响，不适合用来辅助供应链协同决策。为此，本文针对供应链协同的分散、自治、动态的特点，采用分布式仿真和多代理技术，在高层体系结构( H i g hL e v e lA r c h i t e c a 肥，H L A ) 的基础上，构建了以协同为关键决策变量的供应链仿真模型。该模型通过代理、H L A R T I 和
2、事件驱动模式来实现实时、同步、分布式仿真，支持面向特定协同决策问题开发仿真应用平台，有助于供应链结构的优化和工作流的整合。关键词。供应链管理；协同决策；仿真；多代理协同有助于供应链总体效益的增加，但在激烈变化的市场环境中，如果供应链成员没有决策工具的辅助，协同仍难以真正实现。供应链协同决策是将依照某种协同机制和组织关系整合在一条供应链上的企业群看成一个整体，研究整体内的各主体之间采用何种策略来保持相互协同关系与群体能力关系，从而获得群体能力的扩展，可见协同决策是有关供应链整体关系的决策，是全局问题。因为供应链协同固有的分散、自治、动态、有组织性的特点，导致了决策问题的复杂，利用仿真技术来处理这
3、种复杂问题比纯数学工具和理论分析更有优势：能够模拟实际决策环境；再现系统运行状况；提供不同决策方案下的运行指标。因此在供应链决策方面，仿真技术一直是倍受欢迎的辅助工具。传统的供应链仿真模型可以分为两类，一类是面向供应链环境下的局部决策问题来构建的局部模型，例如针对仓储配送中心的库存控制、或物流配送比儿3 1 来建立的仿真模型等，这类模型以局部最优为目标，不能用于协同决策。另一类是基于固定的供应链结构来构建的整体模型，例如在供应链成员构成、结构都固定的前提下，研究库存协同或生产协同的问题H 儿引。但是协同决策的主要目标就是要通过对结构的优化和工作流的整合来提高整体效益。这类模型固定了供应链的结构
4、，所以不能揭示不同协同策略通过影响供应链结构而引起的整体效益的变化，而这正是供应链最重要的协同决策，例如战略伙伴的选择等所需要的依据。所以，要想全面地辅助供应链协同决策，必须要以协同为关键的决策变量来重新构建仿真模型。1供应链的协同机制协同S y n e r g y 源于希腊文S y n e r g o s ，含义是“协同工作”之意。1 9 6 5 年A n s o f fnI 在( C o r p o r a t eS t r a t e g y 中首次提到协同的概念，并将其描述为：在资源共享的基础上产生的企业之间互生互长的关系1 ：1 9 9 6 年“协同商务之父”J i mH e p p
5、 l e m a n n指出协同最基本的含义是多人、多部门相互配合完成同一目标。1 9 9 9 年，全球著名的供应链管理专家D a v i dA n d e r s o n 指出新一代的供应链战略就是协同供应链。此后，供应链的协同一直都是研究的热点。供应链的活动涉及多个环节、多种资源，是由多个独立的企业合作完成的。一般地，供应链包括原材料供应商、制造商、分销商、零售商、配送商、客户以及银行、税务、审计等机构。供应链的协同包括了企业内部协同和外部协同埔1 。从分工的角度来看，包括了供应商、制造商、分销商等成员企业各自内部的协同，( 如采购、销售、财务、库存、人力资源管理等方面的协同) 。从协作的
6、角度来看，就包括了成员企业之间在产品从原料到最终消费者之间所有环节的协同，以及成员企业与物流配送、银行、税务、审计等机构的协同。而企业的内、外两种协同是并存的，一方面，在供应链运作过程中，企业会发送信息要求伙伴企业的协同，同时企业本身受到外部信息的激发又会对自己内部的组织模型和业务过程进行协调。这无疑是一种分散、自治、动态、有组织的协同机制。供应链的协同还具有层次性，有战略协同( 如战略伙伴的选择风险的分担等) 、战术协同( 如生产协同、配送协同、作者俺介l 代君( 1 9 6 9 ) 女( 汉) 四川讲师E - m a i l d a i n m 3 口1 6 3 c o r n5 5 8采
7、购协同等) 和操作协同( 生产工序协同等) ，其中战略协同的影响最大，具有牵一发而动全身的效果。2 供应链的组织模式组织模式影响着供应链的结构，从而影响协同的实现。传统的供应链是按照订单驱动模式建立的，其结构如图1 所示。即对于每一级供应商来说，除了客户的订货信息之外得不到任何信息交流，反之亦然。这种基于订单信息实现的协同，只能适应数量小且稳定的市场需求，一旦需求变化增大，而预测又不准确，这种偏差就会被逐级放大，企业根据失真的需求信息来做出决策，最终的结果必然是系统失调哺1 。图1 基于定单驱动模式的供应链随着市场的全球化，供应商和用户的分布越来越分散，要想准确地把握市场，保证资源在供应链成员
8、之间的统一配置和工作流的整合，就必须在信息共享的基础上，建立良好的企业协同机制。图2所示的就是基于信息共享模式的供应链结构。图2 基于信息共享模式的供应链如图2 所示，基于信息共享模式的供应链由供应商、制造商、零售商和采购中心、配送中心、分销中心构成。( 为了简化，省略了客户、银行、税务等机构。) 其中，零售商、采购中心、分销中心和配送中心，负责联合预测和规划，保证统一采购和配送，并负责向企业发送协同信息，触发它们进行内部协调。这种模式比起订单驱动模式的协同性能显然大大增强了。当然，从协同的观念出发的供应链组织模式也不止图2 所示的一种，在实践中应该由核心企业的决策者视产品、市场、分工的具体5
9、 5 9情况作具体分析和决策。而且按照某种组织模式组织起来的供应链。其结构也不是固定不变的。3 架构平台的选择供应链协同机制具有分散、自治、动态、有组织性的特点，所以可以认为模拟供应链协同运作需要一种分布式、多代理的技术环境。利用分布式仿真技术可以把一个大的仿真系统分解成多个组件模型，使它们以同步地、交互的方式独立地运行。采用这种方法，供应链系统中的伙伴企业就能通过独立运行自己的仿真器，来实现动态地协同，同时还保证了企业内部信息的安全。但必须要基于统一的标准。国际公认的先进的分布式交互仿真构架技术H L A ( H i g hL e v e lA r c h i t e c t u r e )
10、 ，已经被作为并行的、离散事件仿真的一种标准而得到了广泛的应用。虽然，n A 是在解决国防领域的仿真和C 4 I 系统的互操作和重用问题的背景下提如的，但是也适用于民用领域的仿真，如城市交通、民航运输和制造业等领域1 0 】( u 】。H L A 的基本定义主要由规则( R u l e s ) 、对象模型模板O M T ( O b j e c tM o d e lT e m p l a t e ) 和运行支撑系统R T I ( R u nT i m eI n f r a s t r u c t u r e ) 的接口规范说明( I n t e r f a c eS p e c i f i c
11、a t i o n ) 三部分组成。其中，规则描述了联邦成员和R T I 的责任和关系，是仿真实现正确交互的基础，如图3 所示；图3H L A 联邦模型联邦R T I 接口规范以服务的形式定义了每个联邦中成员间信息交互的方式。联邦成员之间的通信必须通过联邦R T I 来完成，这种通信基于大使范例( a m b a s s a d o rp a r a d i g m ) 。一个联邦成员与联邦R T I通信要通过联邦成员自己的R T I 大使。相反，联邦R T I 与一个联邦成员通信要通过联邦成员大使。对象模型模板是甩A 的接口语言，提供一个标准的对象模型结构框架，用标准的文档格式来描述联邦及其
12、成员的对象模型信息，有利于仿真模型的重用和互操作。包括联邦对象模型F o M ( F e d e r a t i o no b j e c tm o d e l ) 和仿真对象模型S 伽( S i m u l a t i o no b j e c tm o d e l ) ，F O M 提供一个联邦成员间所有共享数据的详细说明，包括系统共享的对象类和交互类信息系统协会中国分会第一届学术年会及参数；S o M 是单一联邦成员的对象模型，它描述了联邦成员可以对外公布或需要订购的对象类、交互类及参数。因此，在n A 协议下，一个联邦是由多个联邦成员组成的，每个联邦成员都有一个自己的仿真对象模型S O
13、 M 和一个共同的联邦对象模型F O M 以及运行支撑系统R T I 。在甩A 支持下，参与到供应链中的企业可以针对具体的应用选择不同的仿真语言建立模型，实现了模型的重用、互操作和同步仿真的目的。所以，甩A 正是符合供应链协同仿真要求的理想候选平台。4 基于H L A 的仿真模型基于甩A 构建辅助供应链协同决策的仿真模型，是采用分布式体系结构、多代理技术，面向供应链运作中各成员主体的协同决策活动来构建的。4 1 联邦成员的确定联邦成员的划分十分重要，一般是根据组织的分： 来确定。因为供应链组织模式决定了角色的分工，所以可以根据组织模式来划分供应链联邦成员。例如基于信息共享模式，可以得到以下方案
14、：联邦成员包括零售商联邦、分销中心联邦、配送中心联邦、采购中心联邦、制造商联邦、供应商联邦等，其中有一个充当核心联邦成员，负责创建联邦。联邦成员的组织也由供应链的组织结构直接映射。值得注意的是，基于不同的组织模式得到的供应链联邦成员的划分方案是不相同的，如果划分得不合理，就不能得到理想的仿真运行结果。同时这还是一种可扩展的模型结构，在具体中运行允许核心企业根据市场变化来动态地添加新的联邦成员，例如添加子供应商联邦或子制造商联邦等。4 2 多代理系统模型在甩A 框架中，联邦成员的仿真器，就象是挂在R T I 软总线上的部件，每个联邦成员完成一个或多个相对独立的分布仿真任务，其互操作由多代理在甩A
15、 R T I 的支撑下，根据甩A 交换协议完成。代理系统模型设计的关键是要正确地划分代理的功能，确定它们的关系。本仿真模型中的多代理系统模型的联邦成员代理包括内部仿真代理( I n t e r n a lS i m u l a t i o nA g e n t ，I S A ) ，决策代理( D e ci s i o nA g e n t ，D A )和本地大使代理( L o c a lA m b a s s a d o rA g e n t ，L A A ) ，如图4 所示。各类代理的功能及相互关系如下：( 1 ) 内部仿真代理负责联邦成员内部过程的仿真；( 2 ) 决策代理负责联邦成员间协
16、同的决策。各联邦成员的决策代理的功能可以通过对供应链协同决策活动的分析来得到。下面列出了根据信息共享的组织模式得到的各联邦成员决策代理的功能：核心企业的决策代理根据战略决策规则确定供应链联邦成员的组成；各零售商决策代理利用预测模型对自己所负责的市场范围的需求进行预测分析，然后根据预测结果向分销中心决策代理发购物订单；分销中心决策代理负责统一销售，对接受到的购物订单进行分类整合，同时根据决策规则与制造商决策代理、配送中心代理、用户发送协调信息；制造商决策代理根据分销售中心的协同信息，以及自己的成品库存、材料库存控制规则及订单的数量和紧急程度，制定生产计划，并通过采购中心决策代理向原材料供应商决策
17、代理发送材料订单；采购中心决策代理负责统一采购，接受来自制造商决策代理和分销中心决策代理的采购请求向相应的企业决策代理发采购单；供应商决策代理负责处理接受到的采购订单；配送中心决策代理根据运输调度模型制定运输调度计划，并根据现有的资源按订单的优先级别安排运输，并向要求运输部门通报订单运输完成信息。( 3 ) 本地大使代理按照n A 协议行使联邦成员大使的职责，它包括内部通信模块、外部通信模块和事件管理模块。外部通信模块主要负责所有与联邦的通信，包括保证本地联邦成员与其他联邦成员同时启动并在整个仿真过程中保持同步，保证本地仿真时间与联邦仿真时间同步；事件管理模块负责暂时储存有关事件的信息；内部通
18、信模块负责接收内部仿真过程代理和决策代理发来的有关外部实体的信息或接收由外部发给内部仿真代理或决策代理的信息，这种信息交换基于T C P I P 协议来实现。值得说明的是，代理的划分没有定式，允许有不同的划分方案。4 3 仿真驱动模式本系统仿真采用事件驱动的模式，为此采用动态连接库( D L L ) 作为事件发生器( E v e n tG e n e r a t o r ，E G ) 来支持R T I n 引，当内部仿真代理要与外部联邦成员交互时，需要通过E G 建立起与本地大使代理之间的通信连接，为了保证信息传输的准确和可靠，选择T C P I P 协议来实现通信，如图4 所示。例如，当联邦
19、成员的I S A 需要其他联邦成员的仿真配合时，它首先要激活E G ，这时内部仿真终止，E G通过代P I P 协议将事件消息传给本地大使代理( L 从) 的相应模块，L 从通过联邦R T I 传给相应的联邦成员处理该事件。这种通信模式有助于提高系统的运行效率。信息系统协会中国分会第一届学术年会q 螵d ：霭联岛威盲叫盎地丈健代窟令l睽辫l图4 代理系统模型4 4F O H 和S 伽的开发根据前面的分析，可以确定本仿真系统的联邦对象模型( F 嘣) 包括6 个仿真对象模型( S 伽) ：零售商、制造商、供应商、分销中心、采购中心、配送中心。下面给出一种基于联邦成员的通用仿真模型的分析方法，来辅
20、助对象模型中的对象类和交互类的识别。一般地，联邦成员仿真模型中都包括以下活动：( 1 ) 服务请求的输入：来自客户的请求服务的订单；( 2 ) 数据汇总：对收到的订单进行分类整合；( 3 ) 汇总数据的存储和处理：设计数据库来存储各类数据；( 4 ) 服务任务的分配：根据本联邦成员的现有资源及决策规则对任务进行分配，将协同任务信息向联邦成员发送；( 5 ) 内部作业过程的仿真：对内部资源的使用过程进行仿真。( 6 ) 仿真结果的输出：在这个阶段，除了要分析仿真统计结果外，还要将订单完成的消息通报给所有感兴趣的联邦成员。根据这些活动，可以得到如图5 所示的联邦成员通用仿真模型框架。图5 联邦成员
21、通用仿真模型利用图5 所示的联邦成员通用仿真模型来开发对象模型之前，要结合各联邦成员的职能对通用模型作进一步地扩展和细化，然后分析协同决策活动和内部业务活动中涉及的对象，将其映射为S O H 的5 6 1对象类，分析输入、输出中涉及的对象，将它们分别映射为S O M 的交互类。然后在S O M 基础上，开发F O M 的对象类和交互类。5 模型的应用利用上述模型，可以开发面向特定协同决策问题的仿真应用平台，但应用效果还要取决于仿真者对决策因素的洞见和模型的再设计。供应链协同决策是关于有组织的群体的行为配合，按照前面分析的供应链协同机制，完整的决策机制应该是由战略协同、战术协同和操作协同的有机结
22、合。要满足完整意义上的协同决策的需要，从理论上将可以将代理系统模型进行扩展，在内部仿真代理下增设多个内部决策代理类( 例如财务决策代理、库存决策代理、作业计划决策代理等) 来实现，实际应用起来可能就很复杂。因为一个协同方案由多个主体的不同层次的策略构成，那么它们的由不同组合而得到的方案数量就很可观了。所以在实际应用的时候，应该考虑面对特定协同决策问题，通过固定某些协同策略、简化协同规则来将模型进行简化。另外，该模型还可以扩展到支持不同供应链之间的协同决策，这时就要考虑供应链整体之间的组织模式和协同机制了。在具体实现时，要根据所选定的供应链的组织模式，划分联邦成员、调整决策代理的协同规则和功能，
23、开发F O M 和S 伽。企业内部仿真可考虑重用现有的软件或用仿真语言重新开发，事件发生器( E G ) 可用C + + 开发，协同决策不宜采用太复杂的决策模型，否则会影响仿真速度，适宜采用基于决策规则的模型。6 结论本文在分析供应链协同机制和组织模式的基础上，采用分布式仿真和代理技术，设计了以协同为关键决策变量的供应链仿真模型，主要包括多代理系统模型、仿真驱动模式、对象模型的分析方法。通过该模型可以构建面向特定协同决策问题的仿真平台，实现实时、周步、分布式仿真，提供因协同决策引起的供应链整体反应能力与效益的变化指标，为供应链协同决策提供依据。参考文献【l 】周宏，黎志成分销仓储配送中心定货决
24、策模拟系统研究c J 运筹与管理2 0 0 2 1 l ( 4 ) ：6 0 _ “【2 】余峰齐欢，代建民基于H L 的物流配送系统仿真 J 】计算机与数字工程，2 0 0 5 3 3 ( 4 ) ：4 I - “( 3 】史扬，詹跃东，骆瑛基于有色P e t r i 网建模的A G V S 优化调度规则研究 J 】昆明理工大学学报2 0 0 2 ，2 7 ( 8 ) ：8 3 - 8 9 【4 】左秀峰。韩泊棠，何世伟供应链库存控制策略的进化仿真U 】北信息系统协会中国分会第一属学术年会京理工大学学报，2 0 0 4 , 2 4 ( 8 ) ：7 1 2 7 3 4 【5 】姚李刚黄晓云冯
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26、n i z c ds u p p b , e h a i m ：t h el l e w 丘蚀t i 酉f J 】A s ( ：E 疋1 9 9 9 6 ( 1 ) H a p ：w w w a s c 咀c o m e 8 D J v a n d e r z e c J O A v a a d e r v o r s t A m o d e l i n g f r a m e w o r k f o r 锄弹哆c h a i ns i m I l I a t i ：0 p p a 帕l n i t i 嚣f o ri m j 拍v e dd e c i s i m a k i n g 闭D
27、e c i s i S c 蠡c 嚣。2 0 0 5 。3 6 ( 1 ) ：6 孓9 6 【9 】朱卫峰费奇一种集成的复杂物流系统仿真体系结构【J 华中科技大学学报( 自然科学版) ，2 0 0 4 ，3 2 ( 7 l ：2 4 - 2 6 【1 0 】F o x , M S B 酬, & T e i g e a J L A g e a t - m i e a t e d 娜卵峥曲a i nm i r a -a g e m e a t 【J 】1 u t e m a lJ o t m a a lo fF l e x i b l eM a m l f a e t m - i a gs y s
28、 t e m s ，2 0 0 0 ( L 2 ) ：L 6 5 1 8 8 【l l 】A n t o n i oCC a p t l l o ，h c i f i c oM h 喵孵静E e d e r i S c a c c h i a J a t e 鄹a t m gw a m p o t , ts y s t e m si ns u p p l yc h a i nn m m g e m 唧s o f t w a r et o o l s 册I n d a s t r i a ll i n e a r & D a t aS y s t e m , 2 0 0 3 ，1 0 3 c 7 ) ：5 0 3 5 1 6 【1 2 】穆源，蒋晓原，陈少卿事件驱动的指挥自动化对抗仿真软件框架 J 3 计算机仿真。2 0 0 5 , 2 2 ( 1 ) ：1 7 2 0
