马 骏，孙国芳，赵 静，郭孟轲
(北京电子科技职业学院，北京 100176)
系统仿真是一种在计算机上模拟真实系统的过程，它可以帮助人们更好地理解和分析真实系统的工作原理，并对其进行优化和改进。系统仿真可以应用于各种领域，如交通运输、制造业、经济学、生物学等。
对供应链系统进行研究势必需要科学有效方法的支持，可以将研究方法简单划分为定性研究法与定量研究法。其中，定性研究法主要依据一些供应链相关理论与概念，对现实世界中供应链现象进行定性解读和说明；
定量研究法，则会通过建立供应链系统模型来研究供应链系统的关键因素、相互作用及其之间的定量影响。
在供应链领域，系统仿真可以用来模拟和量化分析各种类型的供应链系统，包括生产、物流、分销等。例如，通过系统仿真，可以预测不同的供应链策略对运营效率、成本和服务质量的影响，并制订优化的供应链计划。此外，系统仿真还可以帮助企业应对突发事件、风险和不确定性，更好地管理供应链风险。
文章在对相关文献进行系统的梳理和分析基础之上，进一步比较和分析系统仿真进行供应链规划的几种范式与方法，以为进一步探究系统仿真在供应链规划领域的应用提供理论依据和实践借鉴。
供应链系统仿真是一个广泛的研究领域，包括仿真技术和模型的发展以及在供应链管理、生产、物流、贸易、运输等领域的应用。
在过去的几年里，学术界对供应链系统仿真的研究有了很多进展。例如，有研究使用深度学习技术来改善供应链仿真模型的预测能力；
有研究使用云计算技术来提高供应链仿真的计算效率；
有研究使用多智能体技术来改进供应链仿真模型的决策方法。
此外，供应链系统仿真还被广泛应用于解决实际问题，如库存管理、运输规划、供应商选择、设施布局等。研究人员还在探索如何将供应链系统仿真与其他工具和方法相结合，如大数据分析、计算机辅助设计、系统动态建模等，以提供更全面、更准确的决策支持。
总的来说，供应链系统仿真在学术界取得了很多进展，并在解决实际问题方面发挥了重要作用。
上述文献中，主要研究的是使用系统仿真的方法来解决供应链规划中的问题。具体来说，有以下四个主要观点。
(1)系统仿真可以帮助研究人员更好地了解供应链规划问题的复杂性，并为解决问题提供有效的方法。
(2)使用系统仿真可以为供应链规划提供更多的可能性，并且可以帮助研究人员更好地比较不同方案之间的优劣。
(3)通过使用系统仿真的方法，可以更好地考虑供应链规划中的不确定性和风险，并为决策者提供可靠的决策支持。
(4)系统仿真可以帮助研究人员更好地模拟供应链规划问题中的各种情况，并提供有价值的见解和建议。
系统建模的本质是对现实世界的一种抽象。现代仿真建模中有三种范式，每个方法服务于一定的抽象级别。系统动力学建模的抽象程度最高，离散事件建模的抽象程度较低，而基于主体的建模则可以覆盖从非常具体的物理对象建模，到以公司为主体的高度抽象的社会对象建模。
3.1 系统动态建模
系统动力学是麻省理工学院杰伊·弗雷斯特教授在20世纪50年代中期创立的一种方法，他最初的背景是科学和工程。弗雷斯特的想法是利用物理定律，特别是电路定律，来描述和研究经济系统的动态，后来还包括社会系统。系统动力学的原理和建模语言形成于20世纪50年代和60年代早期，并一直保持至今。
系统动力学是研究动态系统的一种方法，它希望建模者从内生的角度来看问题，将系统建模成一个因果封闭结构，该结构本身将定义其行为。为此，建模者要力求发现系统中的反馈回路，也就是因果回路关系。可以说，反馈回路是系统动力学的核心。系统动态学将系统构成要素之间的反馈回路视为结构，而系统构成要素则被其量化处理为两种主要变量：存量和流量。存量的变化，则被称为系统动态理论的行为。因此，在系统动态学里有一个核心看待问题的视角：通常看到的是世界的现象，可以称其为事件；
而事件是由系统行为影响和决定的，而系统行为则是由系统结构影响和决定的。换而言之，结构决定行为，行为导致事件。
3.2 离散事件建模
在离散事件建模方法中，建模者将系统视为一个跨越不同实体执行的一系列操作构成的完整过程。这些操作包括延迟、由各种资源提供服务、选择流程分支、拆分、组合以及其他一些操作。由于实体竞争资源并可能被导致延迟，因此队列存在于任何离散事件模型中。
离散事件建模对系统的抽象程度明显要比系统动力学建模方法低很多。一方面，离散事件建模反映了发生在物理系统中的顺序步骤；
另一方面，在系统动力学中，聚合了单个对象并讨论其整体数量的动态。而在离散事件建模中，系统中的每个对象由代理或资源表示，并保持其独立的个体性。
3.3 基于主体建模
相对于上面两种建模方式，基于主体建模是一种较新的建模方式。在21世纪初，随着计算机运算性能的提高以及计算机数据科学的进步，促使基于主体建模这一方式由学术研究领域进入了实际应用领域，并得以迅速发展。
基于主体建模提供了另外一个建模思路，在这个思路中，建模者可能不知道系统作为一个整体是如何行为的，关键变量及其之间的相互关系是什么，或者也看不出有一个完整的过程，但是可能对系统中对象的单独行为有一些了解。那么，就可以通过标识这些对象(称为“主体”)并定义它们的行为，从下向上开始构建模型。继而，建模者可以将主体与主体连接起来，并让它们进行交互；
然后，系统的全局行为从许多(数十、数百、数千，甚至数百万)并发的个体行为中浮现出来。
供应链这类复杂组织系统的复杂性远远超过上述三种方法单一就能覆盖的程度。供应链的战略层、战术层和操作层这三个层次分别对应实际供应链的三种不同层次的抽象模型。每个层次的模型适于采用不同的建模仿真方法。一般来说，离散事件建模较多适用于操作层和战术层仿真，系统动态建模较多用于战略层和战术层仿真，而基于主体建模则适合三个层次仿真；
系统动态建模大多处理连续过程，而离散事件建模和基于主题建模则大多处理离散过程。也就是说，全面、准确揭示供应链系统的行为和演化规律不是上述三种方法中任何一个单一的建模仿真方法所能够完全胜任的。
供应链系统仿真的方法通常包括建模、仿真、验证和评估四个步骤。
4.1 建模
建模是指建立一个数学模型来描述真实系统的工作机制，包括对系统的结构、过程、参数、决策等进行建模。建模可以使用各种方法和工具，如状态转移方程、队列网络模型、贝叶斯网络模型、线性规划模型等。
假设有一家公司生产并销售电子产品，它的供应链包括生产、物流、分销三个环节。公司想通过系统仿真来优化供应链管理，提高运营效率和客户满意度。在建模这个步骤，公司需要建立数学模型来描述供应链的结构、过程、参数等。建模时，可以考虑使用队列网络模型或贝叶斯网络模型来表示生产、物流、分销三个环节之间的相互作用和决策流程。
4.2 仿真
仿真是指在计算机上运行建模得到的数学模型，生成模拟结果。仿真可以帮助人们预测系统的行为，并分析不同的决策对系统的影响。
在仿真这个步骤，这家公司可以使用计算机运行建模得到的数学模型，生成模拟结果。仿真时，可以设定不同的输入条件，如销售预测、生产能力、物流成本等，并根据模拟结果分析供应链的运营效率、成本、库存水平等。
4.3 验证
验证是指对模型的准确性进行评估，确保模型能够反映真实系统的特征。在验证步骤中，公司需要通过对比真实数据和模拟结果，评估模型的准确性。
4.4 评估
评估是指根据仿真结果，对系统的性能、效率、可靠性、安全性等进行评价，并为决策者提供决策支持。
在评估步骤，公司可以根据仿真结果，对供应链的性能、效率、可靠性、安全性等进行评价，并为决策者提供决策支持。例如，可以分析不同的供应链策略对运营效率、成本、服务质量的影响，并确定最优的供应链方案。此外，还可以根据仿真结果，预测突发事件、风险和不确定性的影响，并制定应对方案。
使用系统仿真进行供应链规划可以帮助企业解决一些实际问题，大致包括模拟优化、模拟分析、模拟预测、模拟比较及模拟设计。
模拟优化：在模拟过程中，自动搜索最优解，并不断更新模拟模型。例如，假设现在要设计一个供应链网络，需要决策如何分配库存和生产能力。可以建立一个模拟模型，并设定目标函数(比如最小化成本)，然后使用优化算法对模拟模型进行自动搜索，找到最优解。
模拟分析：对模拟结果进行分析，提取有价值的信息。例如，假设有一个供应链网络，希望了解其运行情况。可以建立一个模拟模型，模拟供应链网络的运行，然后对模拟结果进行分析，了解供应链网络的运行状况。
模拟预测：使用模拟模型对未来的情况进行预测。例如，假设现在有一个供应链网络，希望预测未来一段时间内其运行情况。可以建立一个模拟模型，并设置未来的变量(比如需求量、运输成本等)，然后进行模拟，预测未来供应链网络的运行情况。
模拟比较：使用模拟模型对不同的方案进行比较，探讨各方案的优劣。例如，假设现在有两种供应链规划方案，希望比较两者的优劣。可以建立两个模拟模型，分别模拟两种方案的运行情况，然后对模拟结果进行比较，探讨两种方案的优劣。
模拟设计：使用模拟模型帮助设计供应链网络、库存政策等。假设现在希望设计一个供应链网络，可以建立一个模拟模型，并设置各种变量(比如需求量、运输成本等)，然后进行模拟，帮助设计供应链网络的结构、库存政策等。
总的来说，供应链系统仿真是一种科学的有效方法，能够全面支持研究供应链系统，帮助建模者建立供应链系统模型，研究供应链系统的关键因素、相互影响以及定量的效果。通过仿真，企业可以对不同方案进行优化、分析、预测和比较。然而，由于供应链系统复杂，建模者需要合理使用系统动态建模、离散事件建模和基于主体建模等不同的建模方法。
只有将建模与仿真、验证和评估等环节灵活有效地结合，才能建立匹配供应链战略层、战术层和操作层的抽象模型。这样，可以帮助企业预测不同供应链策略对运营效率、成本和服务质量的影响，制订优化的供应链计划，帮助企业应对突发事件、风险和不确定性，更好地管理供应链风险。
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