完整版witness实验报告供应链管理系统优化设计

供应链管理系统的设计与分析

实验报告

号 级班 姓名 学

0

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：

1

1 仿真元素表 四、建立模型 第一阶段——基本模型建立：

第一步：点选建立元素。

　(Input/Output Rule) /输出规则 建立钢铁公司 M0 的输入 ）再 Basic窗口，左键点所需元素类型（如Part1. 从“Designer Elements” （设计元素）

出现； 直到十字图标 “+”放开——

”页（见下图）（传送带）的设计元素在“运输 Transport 注：Conveyor

（如仿真元素出现在仿真窗口 将鼠标指向仿真窗口的适当位置，2. 左键点一次——

。这时可用左键在仿真窗口内拉动该元素，改变其显示位置；Part001） (Detail)对话框。修改以下值：， 进入元素明细 鼠标双击3. ,选 “Detail..”

Steel；改 Part001为 在“名称 Name”栏中将默认元素名称改成表1中的名称，即改；等等。

　为 C1为Machine001 M0；改 Conveyor001 为2、C2 为2、M1为 Quantity 在“数量 ”栏将默认数量1 改成1中对应的数量，即M0；点[OK]. 、M3为3、2、M2为 4C3 为 3 1中全部仿真元素。4. 重复以上步骤，建立表然后Layer,）对话框，选择，进入元素明细（DisplyName-Simulation 5. 鼠标右击“Steel”中的元素进行修1”的字体颜色改为紫色，字号为宋体12号。同样的步骤对表将“Steel 改。

）建立流程。

　）和拉（第二步：用推（PUSHPULL ；. M01. 左键点击选择所需仿真元素

对话框建立输入规则；点图标进入输入规则 (Input Rule)2.

； 下拉输入规则对话框的规则（见下图）3. ，选输入规则PULL2

WORLD，Steel ，再在对话框上点输入目标的系统仿真元素 4. 左键点零件元素

。然后点[OK]. 系统自动生成输入规则 PULL Steel out of WORLD 对话框建立输出规则； 进入输出规则 点图标5. (Output Rule)

PUSH；下拉输出规则对话框的规则（见下图） ，选输出规则6.

然后点[OK]. 7. 再左键点输出目标的仿真元素C1,

：输出规则C1 (Output Rule)建立 Conveyor（传送带） C1； 1.左键点击选择所需仿真元素

对话框建立输出规则； 2. 点图标进入输出规则 (Output Rule) 下拉输出规则对话框的规则，选输出规则PUSH；3.

。

　OKB1,4. 再左键点输出目标的仿真元素然后点

： (Input/Output Rule) M1 的输入/输出规则建立钢材服务中心 M1；1. 左键点击选择所需仿真元素

对话框建立输入规则；(Input Rule) 点图标 进入输入规则2.

； 3. 下拉输入规则对话框的规则，选输入规则PULL OK. 4. 再左键点输入来源的仿真元素B1 ，然后点 对话框建立输出规则； 进入输出规则 5. (Output Rule)点图标； 6. 下拉输出规则对话框的规则，选输出规则PUSH OK.。

　再左键点输出目标的仿真元素7. C2,然后点

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

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

3

点图标 进入输出规则 (Output Rule)对话框建立输出规则； 5.

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；

点图标进入输入规则 (Input Rule)对话框建立输入规则； 2.

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.

点图标 进入输出规则 5. (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 ；

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

的检查结果图C1

类的报表，可以看到几”看不同元素类的统计数据。通过 Buffer 、 “<<”点“>> 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：—该可如下调整：先用鼠标点路径path （传送带）路径path的显示(Display)元素 Conveyor 路径的方向及中心坐标出现，两端用小框突出。然后：

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。此时可用鼠标拉按下[Ctrl]?

的显示方向。

　 path 动小框以改变路径

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[Ctrl] 按下? 的折叠显示。拉动方向箭头以增加改变路径path （时间序列）元素如下： 为了动态地看到排队的长度，可建立 Timeseries，左键页（见下图）Reports 从“ Designer Elements”（设计元素）窗口，点击报表 1. 出现；”“（时间序列）再放开，直到十字图标 点元素类型Timeseries +

5

出现在仿真窗 Timeseries001将鼠标指向仿真窗口的适当位置， 左键点一次，仿真元素2.

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； 对话框。左键双击鼠标进入元素明细 (Detail)3.

和报表公式 ： Recording Interval4 4. 输入记录时间间隔 NPARTS(C1) + NPARTS(B1) ： Plot 1 NPARTS(C2) + NPARTS(B2) Plot 2：OK. 4 小时记录一次库存量，包括路上的批量）然后点（每： Plot 3NPARTS(C3)

观察并检查仿真结果。

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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。

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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。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，而这种失牛鞭效应”“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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