复杂适应系统(CAS)理论及其应用

1、 基于基于CASCAS理论的供应链演化研究理论的供应链演化研究 2007年1月13日21. 3 2. 73. 184. 255. 316. 397. 48主要内容主要内容复杂适应系统理论复杂适应系统理论供应链演化机理分析供应链演化机理分析供应链系统主体模型及算法实现供应链系统主体模型及算法实现基于基于SWARMSWARM多主体仿真分析多主体仿真分析总结与展望总结与展望供应链研究现状及存在问题供应链研究现状及存在问题基于基于CASCAS理论供应链系统分析理论供应链系统分析1 1 复杂适应系统理论复杂适应系统理论4CASCAS理论是现代系统科学的继续和发展理论是现代系统科学的继续和发展l代表人物：

2、维纳，冯代表人物：维纳，冯.诺意曼，香农诺意曼，香农l背景：机器背景：机器l主要思想：信息和反馈主要思想：信息和反馈l主要工具：早期的控制论和运筹学主要工具：早期的控制论和运筹学l管理模式：集中控制管理模式：集中控制l系统元素：死的，被动的，没有自身利益和目标的对象。系统元素：死的，被动的，没有自身利益和目标的对象。以工程系统为主的阶段以工程系统为主的阶段5CASCAS理论是现代系统科学的继续和发展理论是现代系统科学的继续和发展l代表人物：普里高津代表人物：普里高津, 哈肯哈肯l背景：热力学系统，激光等背景：热力学系统，激光等l主要思想：涨落，自组织主要思想：涨落，自组织l主要工具：概率统计方

3、法主要工具：概率统计方法l管理模式：间接控制，场，环境管理模式：间接控制，场，环境l系统元素：具有随机的运动方式，其本身仍然是无意识的，死的。系统元素：具有随机的运动方式，其本身仍然是无意识的，死的。以热力学系统为主的阶段以热力学系统为主的阶段6CASCAS理论是现代系统科学的继续和发展理论是现代系统科学的继续和发展l代表人物：代表人物：J.Hollandl背景：生物和经济系统背景：生物和经济系统l主要思想：适应和学习主要思想：适应和学习l主要工具：计算机模拟，遗传算法主要工具：计算机模拟，遗传算法l管理模式：机制设计，委托代理管理模式：机制设计，委托代理l系统元素：活的，主动的，具有自身利益

4、和目标，能够积累经验和学习系统元素：活的，主动的，具有自身利益和目标，能够积累经验和学习以生物和经济系统为主的阶段以生物和经济系统为主的阶段7CASCAS理论的基本内容与观点理论的基本内容与观点具有具有适应性适应性的主体（的主体（Adaptive Agent)Adaptive Agent)l与环境有信息和物质的交流l在反复的交流中改变自身l个体和整体都在过程中演变适应性产生复杂性适应性产生复杂性把系统的成员看作是具有自身目的与主动性的、积极的主体。主动性以及它与环境的反复的、相互的作用，才是系统发展和进化的基本动因。宏观的变化和个体分化都可以从个体的行为规律中找到根源。8蚂蚁觅食蚂蚁觅食每只蚂

5、蚁遵循简单的规则四处寻找食物如果某只蚂蚁找到了食物就开始返回，并往环境释放信息素当另外一只蚂蚁过来后会根据信息素的大小选择路径，信息素越大，选择该路径的可能性越大蚂蚁因为会犯错误，所以总会产生创新性作为整体涌现的结果，最短的道路会自发出现9CASCAS理论的基本内容与观点理论的基本内容与观点染色体及其适应度（染色体及其适应度（Fitness)Fitness)l规则的载体染色体。l染色体的评价适应度。l适应度的调整。适应性的基本机制适应性的基本机制 （刺激（刺激反映模型）反映模型）l“IFTHEN”规则。l规则的多样性和可变性。10自底向上的建模方法自底向上的建模方法2 2 供应链的研究现状及存

6、在问题供应链的研究现状及存在问题12供应链的基本概念供应商的供应商供应商制造商分销商销售商顾客供应链网络结构13国内外理论研究回顾供应链体系结构研究供应链体系结构研究供应链建模技术研究供应链建模技术研究供应链上优化问题研究供应链上优化问题研究供应链上的合作关系管理供应链上的合作关系管理供应链的绩效评价供应链的绩效评价14存在的问题和研究发展趋势研究方法研究方法研究对象研究对象研究目的研究目的 存在问题存在问题3 3 基于基于CASCAS理论的供应链系统分析理论的供应链系统分析16供应链中复杂性供应链中复杂性动态性动态性实体的实体的复杂性复杂性开放性开放性环节交互环节交互的复杂性的复杂性行为行为

7、复杂性复杂性结构结构复杂性复杂性供应链复杂性供应链复杂性17供应链中的供应链中的CASCAS特征特征CAS理论中的基本概念供应链发展演化中的特征聚集供应链上各主体之间的聚集，包括：技术、企业文化、制造工艺流程等，具有很强的抗外界风险的能力非线性供应链上各主体的发展路线和性质特征以及供应链系统的性质都是在动态变化的 流供应链内部存在着物流、信息流、资金流，并且这些流通畅的程度直接影响着供应链系统的稳定性多样性供应链上的企业以及整个供应链的发展呈现出路径多样性 标识供应链发展演化过程的企业文化、技术、商标、新产品、新工艺等都是一个个的标识，它们直接或者间接的影响着整个供应链的发展演化内部模型供应链

8、系统具有层次的，每个主体都是一个内部模型，这些内部模型是一些具体处理问题形成的经验模式或者行为模式的总结积木供应链系统内部各个模型的不同组合，依次供应链系统性地处理遇到的问题，静态上讲，各个积木的组合演化形成一个个内部模型张丹松，牛文学.基于CAS理论的供应链系统分析J. 物流科技，2005.918供应链复杂系统的符号描述供应链复杂系统的符号描述供应链系统结构数学符号描述供应链系统结构数学符号描述( )1123()()()()()(4 1)tnSCE tE tE tE tE tRa，()(),(), ()(4 2)iiiiE tELE t CON t F t123( , , , , )(4 4

9、)inmSCa a aa11, , , ,(4 5)iiiiijaAa aa ( ,)(4 6)cinB FSC数学符号表示数学符号表示供应链涌现结果描述供应链涌现结果描述4 4 供应链的演化机理分析供应链的演化机理分析20供应链演化的定义供应链演化的定义供应链演化中的要素流动供应链演化中的要素流动供应链演化中的学习供应链演化中的学习供应链演化中的创新供应链演化中的创新供应链演化中的知识共享供应链演化中的知识共享供应链演化中的信任供应链演化中的信任 供应链是由关联企业群体组成的复杂经济系统，供应链发展演化是一个由自组织与环境适应混合作用的系统演化过程。 21供应链演化的内涵供应链演化的内涵供应

10、链之间的关系供应链之间的关系供应链内企业之间的关系供应链内企业之间的关系 供应链演化中，根据供应链提供的最终产品或者服务之间的关系，可以供应链演化中，根据供应链提供的最终产品或者服务之间的关系，可以把供应链之间的作用关系可以分为以下三种：把供应链之间的作用关系可以分为以下三种：共生、寄生和竞争共生、寄生和竞争。竞合的关系竞合的关系 供应链的演化具有双层含义：首先，供应链的演化将决定了整个宏观层供应链的演化具有双层含义：首先，供应链的演化将决定了整个宏观层次上产业链的演进及其产业生命周期的推进；其次，就单个供应链而言，它次上产业链的演进及其产业生命周期的推进；其次，就单个供应链而言，它的演化将是

11、一个学习积累的过程，创新是内在根本动力，组成单位的创新行的演化将是一个学习积累的过程，创新是内在根本动力，组成单位的创新行为是供应链上核心企业演变的内在原因，同时，核心企业的演变也恰恰带来为是供应链上核心企业演变的内在原因，同时，核心企业的演变也恰恰带来了供应链的演化。了供应链的演化。 22供应链演化的界定供应链演化的界定 供应链上核心企业的类型是供应链系统形态的标志，核心供应链上核心企业的类型是供应链系统形态的标志，核心企业的改变意味着供应链系统内部主体作用模式和整个系统特企业的改变意味着供应链系统内部主体作用模式和整个系统特征发生转变。征发生转变。 核心企业处在供应链上的不同环节决定着供应

12、链的类型。核心企业处在供应链上的不同环节决定着供应链的类型。比如：以生产型企业为中心、以终端销售企业为中心、或以上比如：以生产型企业为中心、以终端销售企业为中心、或以上游原材料为中心等不同类型供应链。游原材料为中心等不同类型供应链。23供应链演化中的机制供应链演化中的机制差异差异选择选择维续维续体现在禀赋、行为模式和组织模式等方面 企业的经营策略也有主动适应环境和被动适应环境之分 维续意味着组织的存续，既包含对系统原有结构及其有效机能的遗传，也包含对学习中所获得的成功变异的保持。企业及供应链的存在之所以能够被识别，是因为它们具有特殊的系统质的规定性及其稳定标识物。 24供应链动态适应演化的数学

13、模型表示供应链动态适应演化的数学模型表示,1,1(1)( ( ), ( ),( )(1)( ( ),( )( ( )( ( ),( )( )( ( )( ( ),( )(1)( ( ), ( ),( ),( )(5 15)( )( )( )(1), (2), (1)( )tEEtEEE tE tE tttEfTE ttEfA tf A tI t MtMtf I t MtuA tuA tE tI tuA tuh A tE tf tg A tI t Mt MtU TuA tAMtIII tMt(1),(2),(1),( )fff tf t张丹松，牛文学.供应链演化的内涵及其机制分析J.商业研究，2

14、006.11(已录用)5 5 供应链系统主体模型及算法实现供应链系统主体模型及算法实现26主体结构模型主体结构模型主体行为其他主体信息环境信息外部环境探测器IFTHEN规则处理器效应器交易关联主体主体行为主体内部结构供应链系统中主体结构模型27供应链演化中算法的实现供应链演化中算法的实现供应链之间相互作用对供应链演化的影响供应链之间相互作用对供应链演化的影响编码及有关计算编码及有关计算 染色体编码染色体编码 创新型供应链创新型供应链 模仿性供应链模仿性供应链 算法实现流程算法实现流程 算法中的选择算子算法中的选择算子演化中的交叉演化中的交叉演化中的突变演化中的突变供 应 链 编号标识总禀赋日

15、常 经 营投入模仿投入 搜索投入28研究思路研究思路图追求利益最大化经济学中企业性质假设核心企业经济优势企业在供应链中价值分成改变核心企业变动供应链演化的环境适应性市场经营环境决定了企业创新的成败，也说明了企业对市场环境的适应状况供应链演化的自组织性供应链演化创新学习知识共享信任供应链内部企业相互作用与供应链演供应链内部企业相互作用与供应链演化化29供应链演化中算法的实现供应链演化中算法的实现供应链内部企业相互作用与供应链演化供应链内部企业相互作用与供应链演化主动创新型企业染色体编码主动创新型企业染色体编码被动配合型企业染色体编码被动配合型企业染色体编码张丹松,牛文学.遗传算法在供应链演化研究

16、中的应用J,数学的实践与认识，2005（8） 6 6 基于基于SWARMSWARM多主体仿真分析多主体仿真分析31SWARMSWARM平台的特点平台的特点领域无关性领域无关性自由软件自由软件丰富的类库丰富的类库良好的时间调度机制和通讯机制良好的时间调度机制和通讯机制 32供应链系统的仿真设计供应链系统的仿真设计供应链系统与供应链系统与SWARMSWARM仿真系统对照仿真系统对照33供应链系统的仿真设计供应链系统的仿真设计供应链系统仿真参数设计供应链系统仿真参数设计34供应链系统仿真结果分析供应链系统仿真结果分析在演化仿真开始时，市场价格偏高市场中的所有供应链最后全部演化成创新型供应链，使得整个

17、产业在演化进行了100个周期后仍然能够持续向前发展市场价又开始下降并出现了一定的波动，意味着刚成为创新类型的供应链创新行为成本变得很低 随着市场创新和模仿行为的增强，市场中的创新型供应链和模仿型供应链比例趋于稳定，市场供给也趋于稳定 35仿真要点总结仿真要点总结市场价格趋于稳定时候，市场中的供应链比例也同时趋于稳定，但是随着仿真继续进行创新型供应链占据了整个市场当市场价格达到最高的时候市场中的模仿型供应链也达到最多供应链角色选择图分析供应链角色选择图分析36仿真要点总结仿真要点总结供应链平均适应度供应链平均适应度结论：供应链演化起初时，模仿性供应链略显强势，但是长期来看，创新型供应链显示出持续

18、的竞争力7 7 小结与展望小结与展望38小结与展望小结与展望总的来说，供应链演化机理研究是对供应链理论与供应链管理理论从复杂系统理论角度进行的一次很好的补充与完善，同时对于以下方面可以有更加深入的研究与认识： 从多层次、多角度分析供应链如何涌现出的，也就是对供应链聚合的动态过程进行一个详细研究，这样可以巩固供应链动态演化研究的基础。 把供应链演化中的影响因素加以丰富，充分考虑现实中影响企业决策的市场因素和非市场因素，使得供应链研究更加符合现实。比如：要充分考虑供应链内部企业之间性质、企业文化、企业领导者的风格和及他们个人文化背景关系等因素与供应链构成的稳定性和发展动态模式之间的关系。 深入研究衡量供应链系统发生动态演化的指标体系，从单一指标（核心企业）发展成为多指标体系。比如供应链结构的变化除了包括组织结构变化（企