【建模教程】-供應(yīng)鏈管理學(xué)建模

----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----煉化企業(yè)供應(yīng)鏈中的基于代理的建模和數(shù)值標(biāo)桿建模概述：如今，煉化企業(yè)的整合供應(yīng)鏈中的復(fù)雜性主要在于兩方面（1）一種適用于多種體系的復(fù)雜生產(chǎn)–參與者）’為著手點(diǎn)的基于代理的建模。在此文中，我們將面向煉化企業(yè)的整合化供應(yīng)鏈，深入地對(duì)幾種‘模型范式’進(jìn)行評(píng)估。初次的幾次試驗(yàn)證明了兩種方法的表現(xiàn)方式是幾乎相同的 –也就是說，一個(gè)問題在這兩種范式中都能得到正確的描述。基于方程似乎能夠更好的描述復(fù)雜的物理和化學(xué)現(xiàn)象；基于agent(智能體)關(guān)鍵詞:基于代理的建模（AB建模），數(shù)值標(biāo)桿建模,基準(zhǔn)測(cè)試,石油精煉,供應(yīng)鏈引言：當(dāng)代流程系統(tǒng)通常都需要為其解決方案尋找出一種模型（流程，生產(chǎn)，或者體系）?；诮Ｄ康?，功能特點(diǎn)，可用信息等，我們可以找出很多方法去給一個(gè)體系或者系統(tǒng)進(jìn)行模式化處理。供應(yīng)鏈的做法是作為社會(huì)技術(shù)系統(tǒng)最先進(jìn)的理念。在這個(gè)社會(huì)技術(shù)系統(tǒng)當(dāng)中，復(fù)雜的生產(chǎn)技術(shù)與分散式的智能體（個(gè)人，組織等等）相互作用，而這些智能體本身就有著，不同的源動(dòng)力，目標(biāo)和需求。要想將這樣基于代理的建模在此文中接下來(lái)的內(nèi)容大概如此：第二部分闡述基準(zhǔn)測(cè)試的流程以及其相應(yīng)的成績(jī)指標(biāo)；第三部分將圍繞煉油來(lái)展開相應(yīng)的研究；第四部分我們開始探討兩種不同的建模方式（數(shù)值標(biāo)桿建模和基于代理的建模）。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----第五部分則將會(huì)進(jìn)行對(duì)比性的實(shí)驗(yàn)；第六部分將就基準(zhǔn)測(cè)試的結(jié)果來(lái)進(jìn)行總結(jié)分析。一、測(cè)試流程測(cè)試將對(duì)測(cè)試對(duì)象進(jìn)行對(duì)比且以此獲得概括性的結(jié)果。由于我們無(wú)法僅僅基于概念描述來(lái)對(duì)幾種建模方式進(jìn)行對(duì)比，那么我們就需要尋找出一個(gè)清晰且適宜的測(cè)試方法。為了更好地評(píng)估這兩種建模方式，得出了以下方案：研究目的的定義參與研究（測(cè)試）的對(duì)象詳述出成績(jī)?cè)u(píng)估標(biāo)準(zhǔn)方案（合理的實(shí)驗(yàn)）詳述模擬方案并且對(duì)其結(jié)果進(jìn)行討論且提出建議首先，正如我們?cè)谝灾兴岬降?，此研究的目的就是?duì)兩種不同的建模方式進(jìn)行對(duì)比；參與（測(cè)試的對(duì)象是煉化企業(yè)供應(yīng)鏈所運(yùn)用的兩種建模方式。為確定適宜的表現(xiàn)衡量標(biāo)準(zhǔn)，除對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較外，同樣需要就模型的運(yùn)用進(jìn)行綜合分析。舉例來(lái)說，如今，人們普遍認(rèn)為模型的易用性以及是否能在其使用周期內(nèi)保持良好運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)于工業(yè)應(yīng)用是相當(dāng)重要的。因此，我們不但要對(duì)‘?dāng)?shù)據(jù)結(jié)果’進(jìn)行比較，還必須考慮其他的一些關(guān)鍵指標(biāo)。2007Cavalieri一文介紹了一種標(biāo)桿測(cè)試方法，適用于控制體系中的各種不同使用者（如Cavalieri這篇著作的啟迪，我們還構(gòu)想出另一種成績(jī)衡量指標(biāo)-----對(duì)模型進(jìn)行說明的簡(jiǎn)易度以及其適用性。二、個(gè)案研究：對(duì)煉化企業(yè)供應(yīng)鏈整合（原油一般由超級(jí)油輪進(jìn)行運(yùn)輸操作部門負(fù)責(zé)監(jiān)督原油通過精煉（蒸餾、化學(xué)重組、異構(gòu)化作用、產(chǎn)品調(diào)和）轉(zhuǎn)變成各類產(chǎn)品的Julka三、煉化企業(yè)供應(yīng)鏈整合建模----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----在整個(gè)煉化企業(yè)供應(yīng)鏈當(dāng)中，目前有兩種動(dòng)態(tài)模型：數(shù)據(jù)標(biāo)桿建模和基于代理的建模。雖然它們是兩種不同的模型，但卻享有著相同的猜想和模型邊界。具體來(lái)說。兩種模型同樣對(duì)上文中所涉及的各種供應(yīng)鏈行為進(jìn)行研究，使用相同的價(jià)值參數(shù)如生產(chǎn)方法和收益、藏量、市場(chǎng)分析、原油價(jià)格、浮動(dòng)比例等等。數(shù)據(jù)標(biāo)桿建模：2007Pitty等人進(jìn)行了塊化模擬1996當(dāng)中。該模型當(dāng)中有四種類型的實(shí)體：1.外部供應(yīng)鏈（如供應(yīng)商（如采購(gòu)部）3.精煉環(huán)節(jié)（如原油蒸餾）4.煉化企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。此模型中的某些實(shí)體如‘精煉環(huán)節(jié)’能夠持續(xù)進(jìn)行，即使是當(dāng)別的諸如運(yùn)輸油輪的Pitty當(dāng)中，似乎都使用了一種統(tǒng)一離散時(shí)域的方式。該模型能夠精確地捕捉到諸如原油供應(yīng)及運(yùn)輸?shù)榷喾N供應(yīng)鏈從屬信息和煉化企業(yè)內(nèi)部的行為活動(dòng)如采購(gòu)計(jì)劃、調(diào)度和經(jīng)營(yíng)管理。與此同時(shí)，運(yùn)輸、產(chǎn)能、價(jià)格和經(jīng)營(yíng)問題所帶來(lái)的不確定性都能夠被很好的考慮其中。另外，該模型所具有的靈活性，使用者不僅可以更改限定因素，還可以即時(shí)地、輕易地使用不同的策略和決策法則?；诖淼慕＃簀ava20072007Chappin等人開展的‘二氧化碳排放配額貿(mào)易’；2007Nikolic等人開展的‘工業(yè)集’研究。（包含智能實(shí)體和所有的技術(shù)組成部分如煉化企業(yè)單元、碼頭等以及它們（如碼頭和原油倉(cāng)之間的運(yùn)輸管道已經(jīng)被儲(chǔ)存在‘Protégé在該模型當(dāng)中，各個(gè)智能實(shí)體為了各自不同的目標(biāo)進(jìn)行的活動(dòng)，并且將會(huì)生成一個(gè)進(jìn)程安（諸如采購(gòu)在某一時(shí)間段或者某一區(qū)間內(nèi)進(jìn)行，而另一些諸如生產(chǎn)環(huán)節(jié)則按照模型的每一時(shí)間步進(jìn)行。系統(tǒng)將會(huì)對(duì)諸如運(yùn)輸游輪的抵達(dá)的此類事件進(jìn)行不間斷，持續(xù)的監(jiān)Repast注：repast平臺(tái)由諾斯教授及其合作伙伴于2006年所開發(fā)。四、實(shí)驗(yàn)：120Pitty等人在2007年所提出。通過模型預(yù)測(cè)法，我們看到兩種建模范式在原油加工和原油采購(gòu)方面近乎一致。而通過對(duì)比表12，我們可以很清楚地發(fā)現(xiàn)多種原油庫(kù)存的水平的演變。由于建模當(dāng)中眾多的隨機(jī)因素的影----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----Matlab----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----16001400

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80 100 120----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----1.數(shù)據(jù)標(biāo)桿建模的原油儲(chǔ)存和采油曲線2.基于代理的建模的原油儲(chǔ)存和采油曲線五、評(píng)估與結(jié)論以下通過第二部分所提及的衡量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)兩種建模的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)估：1.表述的簡(jiǎn)易度。任何供應(yīng)鏈都包含兩種截然不同的元素①伴隨著復(fù)雜的物理和化學(xué)現(xiàn)象的生產(chǎn)過程（技術(shù)體系）②決策制定/業(yè)務(wù)流程。涉及一系列實(shí)體間協(xié)作（即社會(huì)體系）。對(duì)于前者，方程式能更好地對(duì)其進(jìn)行表述，而后者則更依賴規(guī)則的制定。（生產(chǎn)過程AB建模對(duì)此在表達(dá)范圍上則稍顯薄弱。相反，AB建模能夠更好的為業(yè)務(wù)流程和‘規(guī)則’進(jìn)行表述。舉例來(lái)說，對(duì)于原油運(yùn)（從碼頭到油倉(cāng)AB建模中稍顯復(fù)雜，但在數(shù)據(jù)標(biāo)----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----桿建模中卻能得到較好地處理。另一方面，AB建模則能夠更簡(jiǎn)易地表現(xiàn)諸如第三方物流（3PL）在供應(yīng)鏈中的角色以及眾多承運(yùn)商之間的協(xié)作此類事件。模型擴(kuò)展性：目前的研究顯示在此方面兩種模型有著類似的表現(xiàn)。例如：將新的采購(gòu)策略并入數(shù)據(jù)標(biāo)桿建模AB則需要更改相應(yīng)的行為規(guī)則—采購(gòu)部門要求倉(cāng)儲(chǔ)部門給予最新的原油存量數(shù)據(jù)，之后又被用于決定新的采購(gòu)數(shù)量。重復(fù)使用簡(jiǎn)易度：AB使用分級(jí)結(jié)構(gòu)來(lái)對(duì)其組成成分進(jìn)行描述。在其工作原理中，關(guān)鍵的本體來(lái)源于早期其他的使用也使得重復(fù)使用以及與其他建模之間進(jìn)行關(guān)聯(lián)變對(duì)模型進(jìn)行說明的簡(jiǎn)易度：VanderZee2006所理解的模型。AB當(dāng)中清晰的層次結(jié)構(gòu)更利于對(duì)‘行為’進(jìn)行有組織的且形象化地表現(xiàn)。基于代理的建模（AB建模）和數(shù)據(jù)標(biāo)桿建模有著互補(bǔ)的優(yōu)勢(shì)，這是因?yàn)樗鼈兛捎糜诓煌牟僮饔?jì)劃，并且不需要進(jìn)行太多的個(gè)性化修改。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----維度建模與關(guān)系建模的比較徐輝強(qiáng) 北京大學(xué)智能科學(xué)系 1001213776數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、實(shí)體關(guān)系建模、維度建模1、 引言。這種分離劃清了數(shù)據(jù)處理的分析型環(huán)境與----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是決策支持系統(tǒng)（數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是決策支持系統(tǒng)（ dss）和聯(lián)機(jī)分析應(yīng)用數(shù)據(jù)源的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)環(huán)境。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)研究和解決從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取信息的問結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)環(huán)境。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)研究和解決從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取信息的問題。題。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的特征在于面向主題、集成性、穩(wěn)定性和時(shí)變性。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)之父 William H. Inmon 在 1991 年出版的“BuildingtheDataWarehouse”一書中所提出的定義被廣泛接受——數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)（Data Warehouse）是一個(gè)面向主題的（Subject Oriented）、集成的（ Integrated）、相對(duì)穩(wěn)定的（Non-Volatile反映歷史變化（TimeVariant的數(shù)據(jù)集合，用于支持管理決策(DecisionMakingSupport) 。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，是在數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)大量存在的情況下，為了進(jìn)一步挖掘數(shù)據(jù)資源、為了決策需要而產(chǎn)生的，它并不是所謂的“大型數(shù)據(jù)庫(kù)”。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的方案建設(shè)的目的，是為前端查詢和分析作為基礎(chǔ)，由于有較大的冗余，所以需要的存儲(chǔ)也較大。設(shè)計(jì)好一個(gè)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是一個(gè)相對(duì)比較復(fù)雜的過程，需要抽象數(shù)據(jù)進(jìn)行具體化，并且建立好模型，因此在這個(gè)過程中，模型設(shè)計(jì)是一個(gè)比較重要的一環(huán)。2、 關(guān)系建模實(shí)體關(guān)系模型是通過兩個(gè)概念“實(shí)體”和“關(guān)系）構(gòu)造特定的集合論中的關(guān)系概念為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的。關(guān)系模型中無(wú)論是實(shí)體----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----還是實(shí)體間的聯(lián)系均由單一的結(jié)構(gòu)類型——關(guān)系來(lái)表示。在實(shí)際的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的關(guān)系也稱表。一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)就是由若干個(gè)表組成。關(guān)系模型主要的組成部分有：1）關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)單一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——關(guān)系現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)體以及實(shí)體間的各種聯(lián)系均用關(guān)系來(lái)表示，從用戶角度看，關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表。2）關(guān)系操作集合常用的關(guān)系操作包括查詢操作和插入、刪除、修改操作兩大部分。其中查詢操作的表達(dá)能力最重要，包括：選擇、投影、連接、除、并、交、差等。關(guān)系模型中的關(guān)系操作能力早期通常是用代數(shù)方法或邏輯方法來(lái)表示，分別稱為關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算。關(guān)系代數(shù)是用對(duì)關(guān)系的代數(shù)運(yùn)算來(lái)表達(dá)查詢要求的方式；關(guān)系演算是用謂詞來(lái)表達(dá)查詢要求的方式。另外還有一種介于關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算的語(yǔ)言稱位結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言，簡(jiǎn)稱SQL。3）關(guān)系的數(shù)據(jù)完整性包括：域完整性、實(shí)體完整性、參照完整性和用戶自定義的完整性。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----域完整性：指屬性的取值范圍，如性別取值應(yīng)為男或女。實(shí)體完整性(EntityIntegrity) 規(guī)則：若屬性 A是基本關(guān)系 R的主屬性，則屬性 A不能取空值。例如：在課程表（課程號(hào)，課程名，教師，周課時(shí)數(shù)，備注）中，“課程號(hào)”屬性為主鍵，則“課程號(hào)”不能取相同的值，也不能取空值。參照完整性規(guī)則：若屬性（或?qū)傩越M）F是基本關(guān)系R的外鍵，它與基本關(guān)系S的主鍵Ks相對(duì)應(yīng)（關(guān)系R和S不一定是不同的關(guān)系），則對(duì)于關(guān)系R中每個(gè)元組在屬性F上的值必須為：1）或者取空值（F中的每個(gè)屬性值均為空）；2）或者等于 S中某個(gè)元組的主鍵值。域完整性、實(shí)體完整性和參照完整性是關(guān)系模型中必須滿足的完整性約束條件，只要是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)就應(yīng)該支持域完整性、實(shí)體完整性和參照完整性。除此之外，不同的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)根據(jù)其應(yīng)用環(huán)境的不同，往往還需要一些特殊的約束條件，用戶定義的完整性就是對(duì)某些具體關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的約束條件。3、 維度建模維度建模（維度建模（dimensionalmodeling ）是數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)建設(shè)中的一種數(shù)據(jù)建模方法。Kimball 最先提出這一概念。其最簡(jiǎn)單的描述就是，按照事實(shí)表，維表來(lái)構(gòu)建數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，數(shù)據(jù)集市。這種方法的最被人廣泛知曉的名字就是星型模式（Star-schema）。實(shí)體關(guān)系體關(guān)系(E-R)建模通常用于為單位的所有進(jìn)程創(chuàng)建一個(gè)復(fù)雜的模(OLTP) 系統(tǒng)----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----方面很有效。相反，維度建模針對(duì)零散的業(yè)務(wù)進(jìn)程創(chuàng)建個(gè)別的模方面很有效。相反，維度建模針對(duì)零散的業(yè)務(wù)進(jìn)程創(chuàng)建個(gè)別的模型。例如，銷售信息可以創(chuàng)建為一個(gè)模型，庫(kù)存可以創(chuàng)建為另一型。例如，銷售信息可以創(chuàng)建為一個(gè)模型，庫(kù)存可以創(chuàng)建為另一個(gè)模型，而客戶帳戶也可以創(chuàng)建為另一個(gè)模型。每個(gè)模型捕獲事實(shí)數(shù)據(jù)表中的事實(shí)，以及那些事實(shí)在鏈接到事實(shí)數(shù)據(jù)表的維度表中的特性。由這些排列產(chǎn)生的架構(gòu)稱為星型架構(gòu)或雪花型架構(gòu)，已被證實(shí)在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)中很有效。維度建模將信息組織到結(jié)構(gòu)中，這些結(jié)構(gòu)通常對(duì)應(yīng)于分析者希望對(duì)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)數(shù)據(jù)使用的查詢方法。 1999 年第三季度西北地區(qū)的食品銷售額是多少？表示使用三個(gè)維度（產(chǎn)品、地理、時(shí)間）指定要匯總的信息。星型模式之所以廣泛被使用，在于針對(duì)各個(gè)維作了大量的預(yù)處理，如按照維進(jìn)行預(yù)先的統(tǒng)計(jì)、分類、排序等。通過這些預(yù)處理，能夠極大的提升數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的處理能力。特別是針對(duì) 3NF 的建模方法，星型模式在性能上占據(jù)明顯的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，維度建模法的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，維度建模非常直觀，緊緊圍繞著業(yè)務(wù)模型，可以直觀的反映出業(yè)務(wù)模型中的業(yè)務(wù)問題。不需要經(jīng)過特別的抽象處理，即可以完成維度建模。這一點(diǎn)也是維度建模的優(yōu)勢(shì)。但是，維度建模法的缺點(diǎn)也是非常明顯的，由于在構(gòu)建星型模式之前需要進(jìn)行大量的數(shù)