智能制造系统建模与仿真：基于Anylogic 课件 第10章 基于竞争的供应链建模与仿真

第10章基于竞争的供应链建模与仿真基于竞争的供应链建模与仿真目录01020304案例描述动态仿真建立基础模型数据可视化与系统分析05实验与系统优化供应链系统中的竞争机制与消费者行为交互研究是优化产业协同效能的理论基础。本章基于系统动力学与多智能体建模的混合仿真框架，构建竞争性供应链系统的动态演化模型，重点解析市场需求传导与产品偏好形成的耦合机制。模型通过抽象化生产主体与分销节点的层级关系，刻画消费者群体从需求产生到购买决策的行为转化过程，并量化分析市场竞争环境下供需动态平衡的内在规律，为复杂供应链系统的行为建模提供方法论支持。研究背景01案例描述本案例描述了一个简单的基于竞争的供应链模型。该供应链系统由一个系统动力学部分和一个智能体部分构成。两个工厂生产两款相似的产品A、B，分别由两个零售商售卖，消费者根据自身需求选择产品，并分为想要某产品和买了某产品两种状态，观察基于此情境下消费者的偏好。02建立基础模型建立基础模型打开AnyLogic软件,选择“文件”→“新建”→“模型”,在新建模型窗口中,输入模型名为“竞争供应链”,选择存储位置,选择模型时间单位为“天”。①新建一个模型按照面板-系统动力学-存量的操作步骤，找到“存量”，如图10-1所示，鼠标左键长按并将其拖至main操作界面内，并将其命名为factoryA，同样的操作设置另一个存量，命名为retailerA，如图10-2所示。②设置A商品供应环节建立基础模型按照面板-系统动力学-流量的操作步骤，找到“流量”，如图10-3所示，鼠标左键长按并将其拖至操作界面内，连接起factoryA和retailerA，另拖动一个流量至factoryA左侧，表示存货到工厂，如图10-4所示。②设置A商品供应环节同步骤（2）操作类似，设置2个存量和2个流量，并将它们连接起来，存量分别命名为：factoryB、retailerB，如图10-5所示。③设置B商品供应环节建立基础模型设置预测值，按照面板-智能体-参数的操作步骤，找到“参数”，鼠标左键长按并将其拖至操作界面内，并将其命名为“PredictedValueA”，右侧属性界面的“类型”设置为“int”，“默认值”设置为“1”，如图10-6所示。同样的操作新建1个“PredictedValueB”参数，如图10-7所示。④设置其他影响部分建立基础模型设置消费者变量，按照面板-智能体-变量的操作步骤，找到“变量”，鼠标左键长按并将其拖至操作界面内，并将其命名为“NWantA”，表示想要A产品的消费者数量。同样的操作新建2个参数，分别命名为“NWantB”和“NWantAny”表示想要B产品的消费者数量和两个产品都想要的消费者数量，如图10-8所示。④设置其他影响部分建立基础模型链接各部分。点击flow1，在右侧属性界面的“flow1”后填写“PredictedValueA*(NWantA+NWantAny)”，点击公式左侧的红色图标，如图10-9所示，点击各选项，系统将自动按照公式链接元素，如图10-10、图10-11所示。按照上述操作填写flow3的公式，并将其与“PredictedValueB”“NWantB”“NWantAny”连接起来，如图10-12所示。④设置其他影响部分建立基础模型设置交付时间参数并将其与其他部分链接。按照“面板”→“智能体”→“参数”的操作步骤，找到“参数”，长按鼠标左键并将其拖至操作界面内，将其命名为“DeliveryTimeA”，以同样的操作新建参数“DeliveryTimeB”，如图10-13所示。④设置其他影响部分建立基础模型点击“flow”，在右侧属性界面的“flow”后填写“factoryA/DeliveryTimeA”，点击公式左侧的红色图标，点击各选项，系统将自动按照公式链接元素，如图10-14、图10-15所示。点击“flow2”，在右侧属性界面的“flow2”后填写“factoryB/DeliveryTimeB”，点击公式左侧的红色图标，点击各选项，系统将自动按照公式链接元素，如图10-16、图10-17所示。④设置其他影响部分建立基础模型按照“面板”→“智能体”→“智能体”的操作步骤，找到“智能体”，长按鼠标左键并将其拖至操作界面内，选择智能体群，如图10-18所示，点击“下一步”，新类型名处输入“Consumer”，如图10-19所示。点击“下一步”，选择动画为“无”，如图10-20所示；点击“下一步”，群大小页面中令群具有1000个智能体，如图10-21所示；点击“完成”，创建智能体完成。⑤创建消费者智能体，画状态图建立基础模型双击main界面的consumers智能体图标，进入智能体操作界面。按照“面板”→“智能体”→“状态图”→“状态”的操作步骤，找到“状态”，长按鼠标左键并将其拖至操作界面内，新建5个状态，分别为“PotentialUser”“WantA”“WantB”“BuyA”“BuyB”，表示潜在用户、想要A的用户、想要B的用户、买A的用户、买B的用户，如图10-22所示。使用变迁连接各部分。首先，按照“面板”→“智能体”→“状态图进入点”的操作步骤，找到“状态图进入点”，长按鼠标左键并将其拖至操作界面内，箭头端连接“PotentialUser”，如图10-23所示。⑥刻画状态图部分建立基础模型按照“面板”→“智能体”→“变迁”的操作步骤，找到“变迁”，长按鼠标左键并将其拖至操作界面内，连接起“PotentialUser”和“WantA”，在右侧属性界面的“触发通过”选择“速率”，速率内填写0.011，单位选择每天，如图10-24、图10-25所示。以同样的设置，使用变迁将“PotentialUser”和“WantB”连接起来，如图10-26所示。⑥刻画状态图部分建立基础模型按照“面板”→“智能体”→“变迁”的操作步骤，找到“变迁”，长按鼠标左键并将其拖至操作界面内，连接起“WantA”和“BuyA”。在右侧属性界面的“触发通过”选择“条件”，“条件”内填写“main.retailerA>=1;”，表示零售商A的库存大于或等于1时才会触发该变迁；“行动”内填写“main.retailerA--;”，表示零售商A的库存减1，如图10-27所示。以同样的设置，使用变迁将“WantB”和“BuyB”连接起来，填写的内容均将A改为B，如图10-28、图10-29所示。⑥刻画状态图部分建立基础模型按照“面板”→“智能体”→“变迁”的操作步骤，找到“变迁”，长按鼠标左键并将其拖至操作界面内，使之在“BuyA”中，为内变迁，表示消费者买A商品后传递消息；在右侧属性界面“行动”内填写“send("buyA",RANDOM);”，如图10-30所示。以同样的设置，使用内部变迁放入“BuyB”中，填写的内容均将A改为B，如图10-31、图10-32所示。⑥刻画状态图部分建立基础模型在上述内部变迁的影响下，加入一条变迁，连接“PotentialUser”和“WantA”，表示消费者消息传递的影响，在属性的“触发通过”选择“消息”，消息类型选择“String”，“触发变迁”选择“特定消息时”，消息后填写“buyA”，如图10-33所示。同样设置新建变迁连接，如图10-34、图10-35所示。⑥刻画状态图部分建立基础模型按照“面板”→“智能体”→“变迁”的操作步骤，找到“变迁”，长按鼠标左键并将其拖至操作界面内，连接“WantA”和“BuyA”，箭头朝向“WantA”，表示消费者买A商品后再次想买A；在右侧属性界面“到时”的单位选择“天”，“行动”内填写“uniform(17,23);”，表示17～23天时再次想买A产品，如图10-36、图10-37所示。以同样的设置连接“WantB”和“BuyB”，如图10-38所示。⑥刻画状态图部分建立基础模型按照“面板”→“演示”→“椭圆”的操作步骤，找到“椭圆”，长按鼠标左键并将其拖至操作界面内，将其放入黑色实线与蓝色实线的交叉处，并调整为合适大小，如图10-39所示。⑦设置动画单击状态“WantA”，在“进入行动”后填写“oval.setFillColor(pink);main.NWantA++;”，在“离开行动”后填写“main.NWantA--;”，表示进入状态时圆圈变为粉色，想要A的消费者数量加1，离开时想要A的消费者数量减1，如图10-40所示。⑦设置动画建立基础模型单击状态“WantB”，在“进入行动”后填写“oval.setFillColor(lightblue);main.NWantB++;”，在“离开行动”后填写“main.NWantB--;”，表示进入状态时圆圈变为粉色，想要B的消费者数量加1，离开时想要B的消费者数量减1，如图10-41所示。单击状态“BuyA”，在“进入行动”后填写“oval.setFillColor(red);”，表示进入状态时圆圈变为红色，如图10-42所示。单击状态“BuyB”，在“进入行动”后填写“oval.setFillColor(blue);”表示进入状态时圆圈变为蓝色，如图10-43所示。⑦设置动画⑦设置动画建立基础模型回到main界面，按照“面板”→“演示”→“矩形”的操作步骤，找到“矩形”，长按鼠标左键并将其拖至操作界面内，放置于系统动力学模型的右方，并将consumers智能体的圆圈拖动到该矩形的左上角，如图10-44所示。⑦设置动画单击矩形，在右侧属性界面的位置和大小，修改其尺寸。单击main操作界面空白处，在右侧属性的空间和网络部分，将大小设置为与矩形相同，并将布局类型选为随机，如图10-45所示。⑦设置动画03动态仿真点击“运行”，观察模型运行情况，可见各存量数据不停变化，圆圈颜色随之变化，如图10-46所示。04数据可视化与系统分析数据可视化与系统分析在main操作界面点击consumers智能体，在右侧属性界面的统计处，点击左下角加号按钮，增加统计内容。本模型此处统计2个产品的用户数量：在第一条统计处，名称为“A用户”，条件为“item.inState(Consumer.BuyA)”；第二条统计处，名称为“B用户”，条件为“item.inState(Consumer.BuyB)”，如图10-47所示。分析用户数量的具体操作数据可视化与系统分析按照“面板”→“分析”→“时间堆叠图”的操作步骤，找到“时间堆叠图”，长按鼠标左键并将其拖至操作界面内，在右侧属性的数据界面添加两条数据，分别为：“A用户”，值为“consumers.A用户()”；“B用户”，值为“consumers.B用户()”，如图10-48所示。分析用户数量的具体操作再次运行，在运行界面可以看到用户数量已经直观地体现在时间堆叠图中，如图10-49所示。分析用户数量的具体操作05实验与系统优化实验设计与数据收