witness实验报告：供应链管理系统的优化设计.doc

供应链管理系统的设计与分析

实验报告

姓 名 班 级 学 号

一、实验目的：
1. 了解供应链系统的元素、系统参数的设置、及供应过程
2. 通过改变元素属性，分析需求及供应参数对供应链系统的影响
3. 熟悉 WITNESS 元素：①离散型元素：Part（零件）、machine（机器）、conveyor（传送带）、buffer（缓冲区） ②连续型元素：Fluid、Pipe、Processor、Tank ③运输逻辑元素：Network(网络)、Carriers(小车)、Section(线路)、Station(工作站) ④逻辑元素：Attribute(属性)、Variable(变量)、Distribution(分布)、Function（函数）、File（文件）。

二、实验说明：
供应链是围绕核心企业，从采购原材料开始，制成零部件以及产品，最后把产品交由消费者使用的连成一个整体的物流、信息流和资金流的链结构模式。它是一个范围更广的企业，可能包含所有加盟的节点企业如供应商、制造商、分销商、零售商，从原材料的供应开始，经过链中不同企业的制造加工、组装和分销等过程直到最终用户。 本实验的模型:钢材从钢铁公司到汽车厂需要经过钢材服务中心和零部件生产商。上游环节根据下一环节的库存供货。通过该模型学生可以熟悉供应链的运作，了解“牛鞭效应”——即下游企业需求的小幅变动，因无法有效地实现信息的共享，常引发上游环节供应计划的大幅震荡。主要流程数据如下：
1. 当钢材服务中心的库存小于15 批时钢铁公司开始生产，每生产一批钢材平均需要
2小时、服从正态分布。
2. 当零部件生产商的库存小于 6 批时，钢材服务中心开始配货。每配一批货需要的
时间服从0.5 - 1小时的均匀分布。
3. 当三个汽车厂商的总库存量小于 10 时，4 个零部件生产商开始生产。每生产一批
零部件平均需要时间4 小时、服从正态分布。
4. 汽车厂商每耗用一批零部件需要 4 小时、服从正态分布。
5. 供应量每两个环节之间的路程需要 5 小时。

三、模型描述
供应链中的物料钢材和零部件是动体， 用 Part 代表； 各工厂是服务台， 用 Machine
代表；库存或配送中心用 Buffer 代表。显示的模型如下图：

表1 仿真元素
四、建立模型
第一阶段——基本模型建立：
第一步：点选建立元素。
建立钢铁公司 M0 的输入/输出规则 (Input/Output Rule)
1. 从“Designer Elements” （设计元素）Basic窗口，左键点所需元素类型（如 Part）再
放开—— 直到十字图标 “+” 出现；
注：Conveyor（传送带）的设计元素在“运输 Transport”页（见下图）

2. 将鼠标指向仿真窗口的适当位置， 左键点一次—— 仿真元素出现在仿真窗口 （如
Part001） 。这时可用左键在仿真窗口内拉动该元素，改变其显示位置；
3. 鼠标双击,选 “Detail..” ， 进入元素明细 (Detail)对话框。修改以下值：
在“名称 Name”栏中将默认元素名称改成表1中的名称，即改 Part001为 Steel；改 Machine001为 M0；改 Conveyor001为 C1；等等。
在“数量 Quantity”栏将默认数量1 改成1中对应的数量，即M0为2、M1为 2、C2 为 2、M2为 4、C3 为 3、M3为 3；点[OK].
4. 重复以上步骤，建立表1中全部仿真元素。
5. 鼠标右击“Steel”，进入元素明细（Disply）对话框，选择Name-Simulation Layer,然后将“Steel”的字体颜色改为紫色，字号为宋体12号。同样的步骤对表1中的元素进行修改。

第二步：用推（PUSH）和拉（PULL）建立流程。
1. 左键点击选择所需仿真元素 M0；.
2. 点图标进入输入规则 (Input Rule)对话框建立输入规则；
3. 下拉输入规则对话框的规则（见下图），选输入规则 PULL；

4. 左键点零件元素 Steel ，再在对话框上点输入目标的系统仿真元素 WORLD，
系统自动生成输入规则 PULL Steel out of WORLD。然后点[OK].
5. 点图标 进入输出规则 (Output Rule)对话框建立输出规则；
6. 下拉输出规则对话框的规则（见下图） ，选输出规则PUSH；

7. 再左键点输出目标的仿真元素C1,然后点[OK].

建立 Conveyor（传送带）C1 输出规则 (Output Rule)：
1.左键点击选择所需仿真元素 C1；
2. 点图标进入输出规则 (Output Rule)对话框建立输出规则；
3. 下拉输出规则对话框的规则，选输出规则PUSH；
4. 再左键点输出目标的仿真元素B1,然后点 OK。

建立钢材服务中心 M1 的输入/输出规则 (Input/Output Rule)：
1. 左键点击选择所需仿真元素 M1；
2. 点图标 进入输入规则 (Input Rule)对话框建立输入规则；
3. 下拉输入规则对话框的规则，选输入规则PULL；
4. 再左键点输入来源的仿真元素B1 ，然后点 OK.
5. 点图标进入输出规则 (Output Rule)对话框建立输出规则；
6. 下拉输出规则对话框的规则，选输出规则PUSH；
7. 再左键点输出目标的仿真元素C2,然后点 OK.。

建立 Conveyor（传送带）C2 输出规则 (Output Rule)
1. 左键点击选择所需仿真元素 C2；
2. 点图标 进入输出规则 (Output Rule)对话框建立输出规则；
3. 下拉输出规则对话框的规则，选输出规则（如 PUSH） ；
4. 再左键点输出目标的仿真元素B2,然后点 OK.

建立零部件生产商 M2 的输入/输出规则 (Input/Output Rule)
1. 左键点击选择所需仿真元素 M2；
2. 点图标 进入输入规则 (Input Rule)对话框建立输入规则；
3. 下拉输入规则对话框的规则，选输入规则 PULL；
4. 再左键点输入来源的仿真元素B2，然后点 OK.
5. 点图标 进入输出规则 (Output Rule)对话框建立输出规则；
6. 下拉输出规则对话框的规则，选输出规则PUSH；
7. 再左键点输出目标的仿真元素 C3,然后点 OK.

建立汽车厂商 M3 的输入/输出规则 (Input/Output Rule)
1. 左键点击选择所需仿真元素 M3；
2. 点图标进入输入规则 (Input Rule)对话框建立输入规则；
3. 下拉输入规则对话框的规则，选输入规则PUL ；
4. 再左键点输入来源的仿真元素C3 ，然后点 OK.
5. 点图标 进入输出规则 (Output Rule)对话框建立输出规则；
6. 下拉输出规则对话框的规则，选输出规则PUSH；
7. 因这是模型中流程的最后一道工序， 左键在对话框上点输出目标的系统仿真元素
SHIP , 然后点 OK.
要显示全部的流程线路，选菜单 “View | Element Flow”，在元素流程对话框直接点OK.

仿真模型流程线路图

第三步：运行并输入明细（Detail） 、检查仿真结果。
1. 在 WITNESS软件窗口的下部，左键点仿真“运行”图标 ；
2. 在弹出的 M0操作时间(cycle time)对话框，输入 NORMAL (2,0.1,21)—— 平均
生产时间 2 小时、正态分布；
3. 在弹出的 C1 单位移动时间(index time)对话框，输入 0.25；
4. 在弹出的 M1操作时间(cycle time)对话框，输入UNIFORM (0.5,1,22)—— 平均
配货时间 0.5-1 小时、均匀分布；
5. 在弹出的 C2 单位移动时间(index time)对话框，输入 0.25
6. 在弹出的 M2操作时间(cycle time)对话框，输入 NORMAL (2,0.1,23)—— 平均
生产时间 2 小时、正态分布；
7. 在弹出的 C3 单位移动时间(index time)对话框，输入 0.25
8. 在弹出的 M3操作时间(cycle time)对话框，输入 NORMAL (2,0.1,24)—— 平均
生产时间 2 小时、正态分布；
9. 观察仿真一会儿后，在 WITNESS 软件窗口的下部，点击仿真“停止”图标 ；

仿真初步运行图
然后选仿真元素，用菜单“报表 Report | 统计 Statistics”检查结果。例如C1的检查结果：

C1的检查结果图

点“>>” 、 “<<”看不同元素类的统计数据。通过 Buffer 类的报表，可以看到几
个库存的最大存量、最小存量和平均存量以及平均库存时间。

第二阶段——改进模型显示：
元素 Conveyor（传送带）路径path的显示 (Display)可如下调整：先用鼠标点路径path—该路径的方向及中心坐标出现，两端用小框突出。然后：
• 按下[Ctrl]键，再将鼠标在一端的小框内移动直到光标变成横向双箭头。此时可用鼠标拉动小框以改变路径 path 的显示方向。
• 按下[Ctrl]键，再将鼠标中心的方向箭头处移动直到光标变成横向双箭头。此时可用鼠标拉动方向箭头以增加改变路径path的折叠显示。
为了动态地看到排队的长度，可建立 Timeseries（时间序列）元素如下：
1. 从“Designer Elements” （设计元素）窗口，点击报表 Reports 页（见下图） ，左键点元素类型 Timeseries（时间序列）再放开，直到十字图标 “+” 出现；

2. 将鼠标指向仿真窗口的适当位置， 左键点一次，仿真元素 Timeseries001出现在仿真窗口。这时可用左键在仿真窗口内拉动该元素，改变其显示位置；
3. 左键双击鼠标进入元素明细 (Detail)对话框。

4. 输入记录时间间隔 Recording Interval：4 和报表公式
Plot 1：NPARTS(C1) + NPARTS(B1)
Plot 2：NPARTS(C2) + NPARTS(B2)
Plot 3：NPARTS(C3) （每 4 小时记录一次库存量，包括路上的批量）然后点 OK.
观察并检查仿真结果。

第三阶段——完善模型建立：

逻辑元素用来控制配送中心的库存量
为了控制钢材服务中心、零部件生产商的库存量，可建立变量Variable、赋值并控制钢材服务中心和零部件生产商的库存量：
建立逻辑元素来控制配送中心的库存量
1. 从“Designer Elements”（设计元素）窗口，点击报表 Variable页，左键点元素类型 Vreal（实型变量）再放开，直到十字图标 “+” 出现；
2. 将鼠标指向仿真窗口的适当位置，左键点一次Vreal001 出现在仿真窗口。
3. 左键双击鼠标进入元素明细 (Detail)对话框，在 Name 栏Vreal001 修改为 MaxLevel（订货库存），在 Quantity栏改为 2（即含两个数据的一维数组） ；然后点[OK].
4. 菜单“模型 Model | 初始化 Initialize Actions” ，赋值：
MaxLevel(1) = 15
MaxLevel(2) = 6

修改 M0 和 M1 的输入规则 (Input Rule)
1. 左键点击选择所需仿真元素（M0） ；
2. 左键双击鼠标进入元素明细 (Detail)对话框，点[From..]进入输入
规则 (Input Rule)的编辑状态（Editor） ；
3. 将 PULL Steel out of WORLD改为:
IF NPARTS (C1) + NPARTS (B1) < MaxLevel(1)
PULL Steel out of WORLD
ENDIF
4. [OK]，再[OK]退出 M0的明细(Detail)对话框。
5. 左键点击选择所需仿真元素（M1） ；
6. 右击鼠标进入元素明细 (Detail)对话框，点[From..]进入输入规则 (Input Rule)的编辑状态（Editor） ；
7. 将 PULL from B1改为:
IF NPARTS (C2) + NPARTS (B2) < MaxLevel(2)
PULL from B1
ENDIF
8. [OK]，再[OK]退出 M1的明细(Detail)对话框。在 WITNESS软件窗口的下部，左键点仿真“运行”图标；即可观察到动态显示的库存量比上一阶段的仿真要少。

完善后的仿真结果

实验总结：
通过该实验可以发现，不同的库存量，对应的仿真结果有所不同。
“牛鞭效应”其实是在下游企业向上游企业传导信息的过程中发生信息失真，而这种失真被逐级放大的结果，从而波及到企业的营销、物流、生产等领域。牛鞭效应成因于系统原因和管理原因，它们的共同作用提高了企业经营成本，对产品供应链造成消极影响，导致对市场变化的过激反应。当市场需求增加时，整个供应链的产能增加幅度超过市场需求增加幅度，超出部分则以库存形式积压在供应链不同节点。一旦需求放缓或负增长，大量资金和产品将以库存形式积压，整个供应链可能资金周转不良，严重影响供应链的良好运作，甚至导致企业倒闭，尤其是处于供应链末端的小企业。

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