復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)(CAS)理論及其應(yīng)用

1、 基于基于CASCAS理論的供應(yīng)鏈演化研究理論的供應(yīng)鏈演化研究 2007年1月13日21. 3 2. 73. 184. 255. 316. 397. 48主要內(nèi)容主要內(nèi)容復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論供應(yīng)鏈演化機理分析供應(yīng)鏈演化機理分析供應(yīng)鏈系統(tǒng)主體模型及算法實現(xiàn)供應(yīng)鏈系統(tǒng)主體模型及算法實現(xiàn)基于基于SWARMSWARM多主體仿真分析多主體仿真分析總結(jié)與展望總結(jié)與展望供應(yīng)鏈研究現(xiàn)狀及存在問題供應(yīng)鏈研究現(xiàn)狀及存在問題基于基于CASCAS理論供應(yīng)鏈系統(tǒng)分析理論供應(yīng)鏈系統(tǒng)分析1 1 復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論4CASCAS理論是現(xiàn)代系統(tǒng)科學的繼續(xù)和發(fā)展理論是現(xiàn)代系統(tǒng)科學的繼續(xù)和發(fā)展l代表人物：

2、維納，馮代表人物：維納，馮.諾意曼，香農(nóng)諾意曼，香農(nóng)l背景：機器背景：機器l主要思想：信息和反饋主要思想：信息和反饋l主要工具：早期的控制論和運籌學主要工具：早期的控制論和運籌學l管理模式：集中控制管理模式：集中控制l系統(tǒng)元素：死的，被動的，沒有自身利益和目標的對象。系統(tǒng)元素：死的，被動的，沒有自身利益和目標的對象。以工程系統(tǒng)為主的階段以工程系統(tǒng)為主的階段5CASCAS理論是現(xiàn)代系統(tǒng)科學的繼續(xù)和發(fā)展理論是現(xiàn)代系統(tǒng)科學的繼續(xù)和發(fā)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：熱力學系統(tǒng)，激光等背景：熱力學系統(tǒng)，激光等l主要思想：漲落，自組織主要思想：漲落，自組織l主要工具：概率統(tǒng)計方

3、法主要工具：概率統(tǒng)計方法l管理模式：間接控制，場，環(huán)境管理模式：間接控制，場，環(huán)境l系統(tǒng)元素：具有隨機的運動方式，其本身仍然是無意識的，死的。系統(tǒng)元素：具有隨機的運動方式，其本身仍然是無意識的，死的。以熱力學系統(tǒng)為主的階段以熱力學系統(tǒng)為主的階段6CASCAS理論是現(xiàn)代系統(tǒng)科學的繼續(xù)和發(fā)展理論是現(xiàn)代系統(tǒng)科學的繼續(xù)和發(fā)展l代表人物：代表人物：J.Hollandl背景：生物和經(jīng)濟系統(tǒng)背景：生物和經(jīng)濟系統(tǒng)l主要思想：適應(yīng)和學習主要思想：適應(yīng)和學習l主要工具：計算機模擬，遺傳算法主要工具：計算機模擬，遺傳算法l管理模式：機制設(shè)計，委托代理管理模式：機制設(shè)計，委托代理l系統(tǒng)元素：活的，主動的，具有自身利益

4、和目標，能夠積累經(jīng)驗和學習系統(tǒng)元素：活的，主動的，具有自身利益和目標，能夠積累經(jīng)驗和學習以生物和經(jīng)濟系統(tǒng)為主的階段以生物和經(jīng)濟系統(tǒng)為主的階段7CASCAS理論的基本內(nèi)容與觀點理論的基本內(nèi)容與觀點具有具有適應(yīng)性適應(yīng)性的主體（的主體（Adaptive Agent)Adaptive Agent)l與環(huán)境有信息和物質(zhì)的交流l在反復(fù)的交流中改變自身l個體和整體都在過程中演變適應(yīng)性產(chǎn)生復(fù)雜性適應(yīng)性產(chǎn)生復(fù)雜性把系統(tǒng)的成員看作是具有自身目的與主動性的、積極的主體。主動性以及它與環(huán)境的反復(fù)的、相互的作用，才是系統(tǒng)發(fā)展和進化的基本動因。宏觀的變化和個體分化都可以從個體的行為規(guī)律中找到根源。8螞蟻覓食螞蟻覓食每只螞

5、蟻遵循簡單的規(guī)則四處尋找食物如果某只螞蟻找到了食物就開始返回，并往環(huán)境釋放信息素當另外一只螞蟻過來后會根據(jù)信息素的大小選擇路徑，信息素越大，選擇該路徑的可能性越大螞蟻因為會犯錯誤，所以總會產(chǎn)生創(chuàng)新性作為整體涌現(xiàn)的結(jié)果，最短的道路會自發(fā)出現(xiàn)9CASCAS理論的基本內(nèi)容與觀點理論的基本內(nèi)容與觀點染色體及其適應(yīng)度（染色體及其適應(yīng)度（Fitness)Fitness)l規(guī)則的載體染色體。l染色體的評價適應(yīng)度。l適應(yīng)度的調(diào)整。適應(yīng)性的基本機制適應(yīng)性的基本機制 （刺激（刺激反映模型）反映模型）l“IFTHEN”規(guī)則。l規(guī)則的多樣性和可變性。10自底向上的建模方法自底向上的建模方法2 2 供應(yīng)鏈的研究現(xiàn)狀及存

6、在問題供應(yīng)鏈的研究現(xiàn)狀及存在問題12供應(yīng)鏈的基本概念供應(yīng)商的供應(yīng)商供應(yīng)商制造商分銷商銷售商顧客供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)13國內(nèi)外理論研究回顧供應(yīng)鏈體系結(jié)構(gòu)研究供應(yīng)鏈體系結(jié)構(gòu)研究供應(yīng)鏈建模技術(shù)研究供應(yīng)鏈建模技術(shù)研究供應(yīng)鏈上優(yōu)化問題研究供應(yīng)鏈上優(yōu)化問題研究供應(yīng)鏈上的合作關(guān)系管理供應(yīng)鏈上的合作關(guān)系管理供應(yīng)鏈的績效評價供應(yīng)鏈的績效評價14存在的問題和研究發(fā)展趨勢研究方法研究方法研究對象研究對象研究目的研究目的 存在問題存在問題3 3 基于基于CASCAS理論的供應(yīng)鏈系統(tǒng)分析理論的供應(yīng)鏈系統(tǒng)分析16供應(yīng)鏈中復(fù)雜性供應(yīng)鏈中復(fù)雜性動態(tài)性動態(tài)性實體的實體的復(fù)雜性復(fù)雜性開放性開放性環(huán)節(jié)交互環(huán)節(jié)交互的復(fù)雜性的復(fù)雜性行為行為

7、復(fù)雜性復(fù)雜性結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性復(fù)雜性供應(yīng)鏈復(fù)雜性供應(yīng)鏈復(fù)雜性17供應(yīng)鏈中的供應(yīng)鏈中的CASCAS特征特征CAS理論中的基本概念供應(yīng)鏈發(fā)展演化中的特征聚集供應(yīng)鏈上各主體之間的聚集，包括：技術(shù)、企業(yè)文化、制造工藝流程等，具有很強的抗外界風險的能力非線性供應(yīng)鏈上各主體的發(fā)展路線和性質(zhì)特征以及供應(yīng)鏈系統(tǒng)的性質(zhì)都是在動態(tài)變化的 流供應(yīng)鏈內(nèi)部存在著物流、信息流、資金流，并且這些流通暢的程度直接影響著供應(yīng)鏈系統(tǒng)的穩(wěn)定性多樣性供應(yīng)鏈上的企業(yè)以及整個供應(yīng)鏈的發(fā)展呈現(xiàn)出路徑多樣性 標識供應(yīng)鏈發(fā)展演化過程的企業(yè)文化、技術(shù)、商標、新產(chǎn)品、新工藝等都是一個個的標識，它們直接或者間接的影響著整個供應(yīng)鏈的發(fā)展演化內(nèi)部模型供應(yīng)鏈

8、系統(tǒng)具有層次的，每個主體都是一個內(nèi)部模型，這些內(nèi)部模型是一些具體處理問題形成的經(jīng)驗?zāi)Ｊ交蛘咝袨槟Ｊ降目偨Y(jié)積木供應(yīng)鏈系統(tǒng)內(nèi)部各個模型的不同組合，依次供應(yīng)鏈系統(tǒng)性地處理遇到的問題，靜態(tài)上講，各個積木的組合演化形成一個個內(nèi)部模型張丹松，牛文學.基于CAS理論的供應(yīng)鏈系統(tǒng)分析J. 物流科技，2005.918供應(yīng)鏈復(fù)雜系統(tǒng)的符號描述供應(yīng)鏈復(fù)雜系統(tǒng)的符號描述供應(yīng)鏈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)學符號描述供應(yīng)鏈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)學符號描述( )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數(shù)學符號表示數(shù)學符號表示供應(yīng)鏈涌現(xiàn)結(jié)果描述供應(yīng)鏈涌現(xiàn)結(jié)果描述4 4 供應(yīng)鏈的演化機理分析供應(yīng)鏈的演化機理分析20供應(yīng)鏈演化的定義供應(yīng)鏈演化的定義供應(yīng)鏈演化中的要素流動供應(yīng)鏈演化中的要素流動供應(yīng)鏈演化中的學習供應(yīng)鏈演化中的學習供應(yīng)鏈演化中的創(chuàng)新供應(yīng)鏈演化中的創(chuàng)新供應(yīng)鏈演化中的知識共享供應(yīng)鏈演化中的知識共享供應(yīng)鏈演化中的信任供應(yīng)鏈演化中的信任 供應(yīng)鏈是由關(guān)聯(lián)企業(yè)群體組成的復(fù)雜經(jīng)濟系統(tǒng)，供應(yīng)鏈發(fā)展演化是一個由自組織與環(huán)境適應(yīng)混合作用的系統(tǒng)演化過程。 21供應(yīng)鏈演化的內(nèi)涵供應(yīng)鏈演化的內(nèi)涵供應(yīng)

10、鏈之間的關(guān)系供應(yīng)鏈之間的關(guān)系供應(yīng)鏈內(nèi)企業(yè)之間的關(guān)系供應(yīng)鏈內(nèi)企業(yè)之間的關(guān)系 供應(yīng)鏈演化中，根據(jù)供應(yīng)鏈提供的最終產(chǎn)品或者服務(wù)之間的關(guān)系，可以供應(yīng)鏈演化中，根據(jù)供應(yīng)鏈提供的最終產(chǎn)品或者服務(wù)之間的關(guān)系，可以把供應(yīng)鏈之間的作用關(guān)系可以分為以下三種：把供應(yīng)鏈之間的作用關(guān)系可以分為以下三種：共生、寄生和競爭共生、寄生和競爭。競合的關(guān)系競合的關(guān)系 供應(yīng)鏈的演化具有雙層含義：首先，供應(yīng)鏈的演化將決定了整個宏觀層供應(yīng)鏈的演化具有雙層含義：首先，供應(yīng)鏈的演化將決定了整個宏觀層次上產(chǎn)業(yè)鏈的演進及其產(chǎn)業(yè)生命周期的推進；其次，就單個供應(yīng)鏈而言，它次上產(chǎn)業(yè)鏈的演進及其產(chǎn)業(yè)生命周期的推進；其次，就單個供應(yīng)鏈而言，它的演化將是

11、一個學習積累的過程，創(chuàng)新是內(nèi)在根本動力，組成單位的創(chuàng)新行的演化將是一個學習積累的過程，創(chuàng)新是內(nèi)在根本動力，組成單位的創(chuàng)新行為是供應(yīng)鏈上核心企業(yè)演變的內(nèi)在原因，同時，核心企業(yè)的演變也恰恰帶來為是供應(yīng)鏈上核心企業(yè)演變的內(nèi)在原因，同時，核心企業(yè)的演變也恰恰帶來了供應(yīng)鏈的演化。了供應(yīng)鏈的演化。 22供應(yīng)鏈演化的界定供應(yīng)鏈演化的界定 供應(yīng)鏈上核心企業(yè)的類型是供應(yīng)鏈系統(tǒng)形態(tài)的標志，核心供應(yīng)鏈上核心企業(yè)的類型是供應(yīng)鏈系統(tǒng)形態(tài)的標志，核心企業(yè)的改變意味著供應(yīng)鏈系統(tǒng)內(nèi)部主體作用模式和整個系統(tǒng)特企業(yè)的改變意味著供應(yīng)鏈系統(tǒng)內(nèi)部主體作用模式和整個系統(tǒng)特征發(fā)生轉(zhuǎn)變。征發(fā)生轉(zhuǎn)變。 核心企業(yè)處在供應(yīng)鏈上的不同環(huán)節(jié)決定著供應(yīng)

12、鏈的類型。核心企業(yè)處在供應(yīng)鏈上的不同環(huán)節(jié)決定著供應(yīng)鏈的類型。比如：以生產(chǎn)型企業(yè)為中心、以終端銷售企業(yè)為中心、或以上比如：以生產(chǎn)型企業(yè)為中心、以終端銷售企業(yè)為中心、或以上游原材料為中心等不同類型供應(yīng)鏈。游原材料為中心等不同類型供應(yīng)鏈。23供應(yīng)鏈演化中的機制供應(yīng)鏈演化中的機制差異差異選擇選擇維續(xù)維續(xù)體現(xiàn)在稟賦、行為模式和組織模式等方面 企業(yè)的經(jīng)營策略也有主動適應(yīng)環(huán)境和被動適應(yīng)環(huán)境之分 維續(xù)意味著組織的存續(xù)，既包含對系統(tǒng)原有結(jié)構(gòu)及其有效機能的遺傳，也包含對學習中所獲得的成功變異的保持。企業(yè)及供應(yīng)鏈的存在之所以能夠被識別，是因為它們具有特殊的系統(tǒng)質(zhì)的規(guī)定性及其穩(wěn)定標識物。 24供應(yīng)鏈動態(tài)適應(yīng)演化的數(shù)學

13、模型表示供應(yīng)鏈動態(tài)適應(yīng)演化的數(shù)學模型表示,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張丹松，牛文學.供應(yīng)鏈演化的內(nèi)涵及其機制分析J.商業(yè)研究，2

14、006.11(已錄用)5 5 供應(yīng)鏈系統(tǒng)主體模型及算法實現(xiàn)供應(yīng)鏈系統(tǒng)主體模型及算法實現(xiàn)26主體結(jié)構(gòu)模型主體結(jié)構(gòu)模型主體行為其他主體信息環(huán)境信息外部環(huán)境探測器IFTHEN規(guī)則處理器效應(yīng)器交易關(guān)聯(lián)主體主體行為主體內(nèi)部結(jié)構(gòu)供應(yīng)鏈系統(tǒng)中主體結(jié)構(gòu)模型27供應(yīng)鏈演化中算法的實現(xiàn)供應(yīng)鏈演化中算法的實現(xiàn)供應(yīng)鏈之間相互作用對供應(yīng)鏈演化的影響供應(yīng)鏈之間相互作用對供應(yīng)鏈演化的影響編碼及有關(guān)計算編碼及有關(guān)計算 染色體編碼染色體編碼 創(chuàng)新型供應(yīng)鏈創(chuàng)新型供應(yīng)鏈 模仿性供應(yīng)鏈模仿性供應(yīng)鏈 算法實現(xiàn)流程算法實現(xiàn)流程 算法中的選擇算子算法中的選擇算子演化中的交叉演化中的交叉演化中的突變演化中的突變供 應(yīng) 鏈 編號標識總稟賦日

15、常 經(jīng) 營投入模仿投入 搜索投入28研究思路研究思路圖追求利益最大化經(jīng)濟學中企業(yè)性質(zhì)假設(shè)核心企業(yè)經(jīng)濟優(yōu)勢企業(yè)在供應(yīng)鏈中價值分成改變核心企業(yè)變動供應(yīng)鏈演化的環(huán)境適應(yīng)性市場經(jīng)營環(huán)境決定了企業(yè)創(chuàng)新的成敗，也說明了企業(yè)對市場環(huán)境的適應(yīng)狀況供應(yīng)鏈演化的自組織性供應(yīng)鏈演化創(chuàng)新學習知識共享信任供應(yīng)鏈內(nèi)部企業(yè)相互作用與供應(yīng)鏈演供應(yīng)鏈內(nèi)部企業(yè)相互作用與供應(yīng)鏈演化化29供應(yīng)鏈演化中算法的實現(xiàn)供應(yīng)鏈演化中算法的實現(xiàn)供應(yīng)鏈內(nèi)部企業(yè)相互作用與供應(yīng)鏈演化供應(yīng)鏈內(nèi)部企業(yè)相互作用與供應(yīng)鏈演化主動創(chuàng)新型企業(yè)染色體編碼主動創(chuàng)新型企業(yè)染色體編碼被動配合型企業(yè)染色體編碼被動配合型企業(yè)染色體編碼張丹松,牛文學.遺傳算法在供應(yīng)鏈演化研究

16、中的應(yīng)用J,數(shù)學的實踐與認識，2005（8） 6 6 基于基于SWARMSWARM多主體仿真分析多主體仿真分析31SWARMSWARM平臺的特點平臺的特點領(lǐng)域無關(guān)性領(lǐng)域無關(guān)性自由軟件自由軟件豐富的類庫豐富的類庫良好的時間調(diào)度機制和通訊機制良好的時間調(diào)度機制和通訊機制 32供應(yīng)鏈系統(tǒng)的仿真設(shè)計供應(yīng)鏈系統(tǒng)的仿真設(shè)計供應(yīng)鏈系統(tǒng)與供應(yīng)鏈系統(tǒng)與SWARMSWARM仿真系統(tǒng)對照仿真系統(tǒng)對照33供應(yīng)鏈系統(tǒng)的仿真設(shè)計供應(yīng)鏈系統(tǒng)的仿真設(shè)計供應(yīng)鏈系統(tǒng)仿真參數(shù)設(shè)計供應(yīng)鏈系統(tǒng)仿真參數(shù)設(shè)計34供應(yīng)鏈系統(tǒng)仿真結(jié)果分析供應(yīng)鏈系統(tǒng)仿真結(jié)果分析在演化仿真開始時，市場價格偏高市場中的所有供應(yīng)鏈最后全部演化成創(chuàng)新型供應(yīng)鏈，使得整個

17、產(chǎn)業(yè)在演化進行了100個周期后仍然能夠持續(xù)向前發(fā)展市場價又開始下降并出現(xiàn)了一定的波動，意味著剛成為創(chuàng)新類型的供應(yīng)鏈創(chuàng)新行為成本變得很低 隨著市場創(chuàng)新和模仿行為的增強，市場中的創(chuàng)新型供應(yīng)鏈和模仿型供應(yīng)鏈比例趨于穩(wěn)定，市場供給也趨于穩(wěn)定 35仿真要點總結(jié)仿真要點總結(jié)市場價格趨于穩(wěn)定時候，市場中的供應(yīng)鏈比例也同時趨于穩(wěn)定，但是隨著仿真繼續(xù)進行創(chuàng)新型供應(yīng)鏈占據(jù)了整個市場當市場價格達到最高的時候市場中的模仿型供應(yīng)鏈也達到最多供應(yīng)鏈角色選擇圖分析供應(yīng)鏈角色選擇圖分析36仿真要點總結(jié)仿真要點總結(jié)供應(yīng)鏈平均適應(yīng)度供應(yīng)鏈平均適應(yīng)度結(jié)論：供應(yīng)鏈演化起初時，模仿性供應(yīng)鏈略顯強勢，但是長期來看，創(chuàng)新型供應(yīng)鏈顯示出持續(xù)

18、的競爭力7 7 小結(jié)與展望小結(jié)與展望38小結(jié)與展望小結(jié)與展望總的來說，供應(yīng)鏈演化機理研究是對供應(yīng)鏈理論與供應(yīng)鏈管理理論從復(fù)雜系統(tǒng)理論角度進行的一次很好的補充與完善，同時對于以下方面可以有更加深入的研究與認識： 從多層次、多角度分析供應(yīng)鏈如何涌現(xiàn)出的，也就是對供應(yīng)鏈聚合的動態(tài)過程進行一個詳細研究，這樣可以鞏固供應(yīng)鏈動態(tài)演化研究的基礎(chǔ)。 把供應(yīng)鏈演化中的影響因素加以豐富，充分考慮現(xiàn)實中影響企業(yè)決策的市場因素和非市場因素，使得供應(yīng)鏈研究更加符合現(xiàn)實。比如：要充分考慮供應(yīng)鏈內(nèi)部企業(yè)之間性質(zhì)、企業(yè)文化、企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者的風格和及他們個人文化背景關(guān)系等因素與供應(yīng)鏈構(gòu)成的穩(wěn)定性和發(fā)展動態(tài)模式之間的關(guān)系。 深入研究衡量供應(yīng)鏈系統(tǒng)發(fā)生動態(tài)演化的指標體系，從單一指標（核心企業(yè)）發(fā)展成為多指標體系。比如供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)的變化除了包括組織結(jié)構(gòu)變化（企