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第27章 建模与仿真优化技术在

数字化营销中的应用

一、建模与仿真优化技术的概念与发展系统仿真是一种模型方法研究的学科,它是利用计算机针对被研究的真实系统的模型,所进行的实验研究。其应用涵盖国民经济各个领域,比如生产管理、军事研究、国民经济、航空航天以及核工业等等。其研究的诸多活动是通过仿真软件体现的。它充分吸收了仿真方法学、计算机、网络、图形/图象、多媒体、软件工程、自动控制、人工智能和系统工程领域的新成果,从而获得了飞速发展。它与“线性规划”和“网络技术”一起被称为运筹学的三大支柱。

典型的系统仿真分为实物半实物仿真和数字仿真。一般的数字仿真系统通常由视景、仿真驱动及相应模型、系统仿真开发框架和面向应用的系统仿真环境组成。

系统仿真可以解决对复杂系统的预测分析与性能评价等问题,因此而被广泛应用于各个领域。系统仿真的发展与和仿真语言、仿真软件的研究开发紧密相关。仿真语言和仿真软件的发展大致可以分为四个阶段:第一阶段(20世纪60年代初以前),是通用程序设计语言阶段,比如利用FORTRAN语言进行仿真程序设计。第二阶段(20世纪60~70年代),是初级仿真语言阶段,如面向方程和框图的CSSL与MIDAS语言。

第三阶段(20世纪70年代中期~80年代初),是高级仿真语言阶段。许多高级仿真语言问世,其功能比较完善,面向过程和方便用户的特点非常明显,对促进系统仿真的应用起到决定性作用。这一阶段具有代表性的仿真语言有:GPSS、GASPIV、OGERT、VERT、SLAM、SIMSCRIPT及DYNAMO等。

第四阶段(20世纪80年代中期~现在),是专家仿真系统阶段,这一阶段的特点是将专家系统与仿真系统相结合,综合人工智能、数据库、智能推理等计算机领域的最新发展技术,使仿真更具智能性。

目前,计算机仿真技术研究主要集中在系统模型描述、仿真工具开发和仿真数据分析等三个方面。仿真是为了优化。因此在计算机仿真研究领域内还有一项重要工作就是进行优化技术研究。

二、数字化营销中的模型化和仿真优化方法由于数字化营销是数字化管理中的一个子系统,因此数字化管理中的建模和仿真优化技术对于数字化营销来说,同样也是适用的。由于目前还没有完全意义上的针对数字化营销的建模和仿真优化技术问世,所以我们在这里更多的是介绍企业数字化管理中所使用的建模和仿真优化技术。

通过建模、仿真与分析可以提高项目实施的成功率。其中,作为核心环节的流程建模阶段,能够借鉴许多已有的建模方法,比如IDEF方法、流程图、PERT图、GANT图和离散系统仿真模型等。近年来,又研究出了几种比较专用的方法,如Petri网、CERC模型及STDP模型等。以下介绍几种较成熟的、可支持BPR和ERP的仿真分析的方法:RAD(R01e Acti Vity Diagram)法、Petri网法、IDEF3法、工作流法与战略性行为关系模型法等。

(一)RAD(R01e Acti Vity Diagram)法在企业数字化管理中,RAD采用以下五种概念作为模型建立的出发点:①角色的活动如何划分,即角色;②企业在过程中要实现什么,即过程目标;③为实现目标采取的行动,即活动;④人们如何协作来完成工作,即交互作用;⑤企业用什么约束条件来规定人们能做什么和应该如何做,即经营规则。

基于上述概念,RAD涵盖了以下工作内容:1.按角色分解过程。角色通常是由担负一定职责的个人或部门所完成的一组活动。与角色相关联的是为完成这组活动而必要的资源。过程中的角色是相对独立的,它用各自的资源来完成相应的活动,并通过与其他角色的交互作用进行协同工作。

2.过程目标。目标表述了一种功能性的状态,即过程试图达到的一种状态或状态集。

3.活动。活动是由一个角色执行的。它确定了各个活动的发生顺序,形成各种状态的时间流序列。

4.角色间的交互作用。企业内员工的工作并不是相互独立的,过程也无疑包含了许多个人或部门的合作,这些合作是通过各种形式的交互作用实现的。

5.经营规则。我们所看到的角色、目标、活动和作用这些概念在RAD中都有专门的符号表示。而像顺序、决策和并行性等将它们联系在一起的经营规则,也有两种标识符,分别是路径选择和并行路径。

6.如何处理复杂问题。传统的系统分析工具,其层次化的结构特点使得问题的表述规范简单和便于理解,也是处理复杂问题的有效途径。如果过程不但不具层次性特点,而且趋向于多维网络结构,解决RAD建模复杂性问题的方式就是将活动或作用拓展成一个新的RAD图。

(二)Petri网法

Petfi网是一种适用于多种系统的图形化、数学化建模工具,为描述和研究具有并行、异步、分布式和随机性等特征的信息加工系统提供了强有力的手段。作为一种图形化工具,可以把Petri网看做与数据流图和网络相似的通信辅助方法;作为一种数学化工具,Petri网可以建立各种状态方程、代数方程和其他描述系统行为的数学模型。

在建模过程中,如果使用条件和事件的概念,那么位置就代表条件,转移则代表事件。一个转移(事件)有一定数量的输入和输出位置,分别代表事件的先决条件和事后条件。位置中的符号代表可以使用的资源或数据。

Petri网的主要功能为各种与并行系统有关的特性和问题提供分析方法。利用Petri网模型可以研究两类特性:依赖于初始状态和独立于初始状态的特性。前者是指状态行为特性,后者是指状态结构特性。

在我国企业中,一些制造型企业实行的并行式计算机化管理,其技术基础都与Petri网方法有关。

(三)IDEF3过程建模法

这种方法可以用来描述数字化管理中序列的经营活动,提供了一种机制去捕捉项目活动之间的约束。通过该方法,某领域的专家能够表述一个特定系统或组织的操作知识,对于参与活动的对象来说,它提供了详细描述的途径。

IDEF3过程流描述和对象状态转移网络为数据采集和分析提供了有力的支持,这些支持包括:①为记录和分析来自于调研的原始数据提供系统化方法;②确定一个组织的信息资源对企业主要运作方案的影响;③确定归档过程;

④定义数据结构管理,改变控制策略定义;⑤支持系统设计和设计权衡分析;⑥为产生仿真模型提供强有力的支持机制;⑦为专家系统的开发收集并表达某领域专家的观点。

IDEF3方法的基本组成部分包括:①行为单元(UOB):其作用是描述“正在发生什么事”,相当于功能或活动。

②交汇点(Juncti On):是IDEF3方法的一个创新,用于过程分支的情况下,可以粗略地表示多个分支活动之间的逻辑关系和时间关系。

③参照(Referent):IDEF3方法中一种内涵比较复杂、功能较为丰富的成分。

④OSTN图:从对象的角度来描述一个过程,通过记录某对象的状态集、状态保持/转移的条件等因素,可以反映出实际过程的进展。

在实施数字化管理中可以利用IDEF系列方法(1DEFO/IDEF3)作为企业经营过程建模方法的主要方法:首先,建立企业业务流程的功能模型是数字化管理过程建模的核心。通过功能分析,可以从宏观上确立过程所包含的各项活动、活动的信息流动、活动开展所必须的控制和支持机制。

其次,在功能模型中,活动一般可以对应过程的任务信息输入输出代表任务间的信息传递;活动执行的控制表明任务执行时需要的控制制约;活动的机制表明活动开展所需要的资源。

(三)工作流方法

工作流技术是实现流程执行和控制管理的一条途径,它可以被有效地应用于企业经营过程重构中的数字化过程建模。一个工作流包括一组活动以及他们的相互顺序关系,还包括过程以及活动的启动和终止条件,以及对每个活动的描述。

从生产经营过程的角度出发,一个制造企业可以被视为由多个相互关联的不同层次的流程组成的活动流程网络。如由订货、采购、设计、生产交货组成的主流程,该主流程又可以分为多个彼此相关的子流程,如产品设计流程、产品制造流程、销售经营流程等等。这些流程可以被处理为多个相关的工作流,从而利用工作流技术对其进行建模和管理。

基于企业经营管理过程进行数字化建模的目的是实现由人、应用、数据动态等组成的流程管理、控制和优化,通过把应用逻辑和过程逻辑分离,把过程建模和数据、功能分离,可以不修改具体功能实现而只修改过程模型来改变系统功能。

(五)战略性行为关系模型法

战略性行为模型关系建模分为两个主要部分——参与者依赖模型(AD,Act Or Dependency)和论证模型(IA,ISSue Argumentati On)。参与者依赖模型从参与者之间的内部关系来描述组织过程。而论证模型则从支持过程重新设计中的辅助推理。这两个模型的规范表述有助于计算机工具的实现和开发,并最终与其他支持信息系统开发的工具进行集成。企业组织成员应被看作是具有目的和能力的自主性参与者。他们不仅仅执行过程步骤,而且使用知识和资源来实现目的。经营过程的实现也就是通过这样一种参与者间的内部依赖关系网络:参与者彼此依赖以达到目的,执行任务和提供资源。

三、数字化营销建模与仿真优化的常用工具系统仿真分为“连续系统仿真”和“离散系统仿真”两大类,所以,仿真工具大致上也可以分为两类,即支持连续系统仿真的工具和支持离散系统仿真的工具。连续系统仿真工具是动力学和控制系统等的最佳工具。而企业内的许多系统都是离散事件系统,所以,这里主要介绍一些离散事件系统仿真工具,尤其是支持过程仿真的工具。

(一)Enterpri Sem Ode1ing Sy Stem(EMS)

EMS(又名Fir St STEP)由加拿大Interfacing Techn010_gie S公司开发的软件工具,它提供了面向数字化过程建模和仿真能力。EMS允许用户建立当前和未来经营过程模型。利用EMS,用户首先建立组织结构模型,然后识别属于这一结构的各种资源,最后建立一个经营过程中所有活动与特定资源和部门的联系。这一特性使用户可以将资源和组织集成到过程模型中。EMS支持图示化建模,并且在仿真后还提供图示表示事件的功能。

(二)De Sign/CPN

De Sign/CPN是由Meta SOftware公司开发的软件工具。它是基于Petri网的过程仿真工具。它利用自动编程特性与活动模型相集成。De Sign/CPN具有非常柔性的应用范围。该工具有一个称为WOrk F10w Ana1y Zer的应用,它可以用来将IDEFO模型自动转换为CPN(着色Petri网)仿真模型。但是,用户在使用该工具之前必须掌握ML(Meta Language)编程语言。

(三)BPSimu1at Or

BPSimu1at Or是由Techn010gy Ec On Omic SInternati Ona1公司开发的软件工具,是一个实时的离散事件仿真工具。它为经营管理者提供了一个简单方便的经营过程建模仿真环境。

(三)Pr OTem

Pr OTem由SCIL(SOftware COn Su1tant SInterna_ti Ona1Limited)公司开发,也是一个基于Petri网的工具。它允许用户建立各种复杂过程和流程模型,可以表示多种变迁的使能条件和库所的令牌。但是,它缺少层次结构描述能力。

(五)PACE

PACE由Gm SSen-bacher软件公司开发,也是一个基于Petn网的仿真工具软件包。该工具允许用户在逻辑上以面向对象、图示化方式为复杂任务编程。该工具尤其适合应用于数据流建模、资源管理、信息流分析和后勤计划。类似于De_Sign/CPN,使用该工具的用户必须掌握编程语言Sma11ta1k。

(五)MOde1er

MOde1er由AI-HATECH公司开发,也是基于Petri网的仿真工具。它是面向对象的,并且具有非常出色的用户界面。该工具的不足是它对对象系统的规模以及所能表示的资源属性数量有局限性。

(七)WITNESS

WITNESS是AT&TISTEL的产品。它是一个建立在制造仿真环境之上的标准仿真器。WITNESS不仅具备标准仿真器所应具有的所有特性,而且增加了许多其他的功能性和灵活性。尽管该工具也不支持层次结构描述,但它几乎可以应用于所有复杂的或特定的仿真系统中。

(八)SIMPROCTSS

SIMPROCESS由CACI公司开发,是一个功能强大的高端过程建模与仿真工具。它是独立于模型方法论的过程建模与仿真工具。它可以描述业务的动态视图或信息流图。它不仅支持层次化建模与仿真,并且能够支持用户定义属性,它是面向对象的,而且无需用户编程。另外,它还有一个报告生成器,可以给出运行统计;以及一个基于活动的成本估计模块,用于成本估计。

(九)Bu Sine SSde Signfaci1ity(BDF)

BDF是由Te Xa S1n Strument S公司开发出售的软件。BDF利用动态数据交换(DDE)机制与其他软件系统交换数据。BDF是一个出色的数字化管理软件。用户可以简便快速建立起经营过程模型。BDF支持用户使用著名的模型化方法(信息流图、IDEFO)建立过程模型,支持建立图示化模型。BDF通过将过程数据输出到EXCEL中并进行仿真,利用EXCEL对各种数据进行分析。

(十)Pr Oce SSWi Se

Pr Oce SSWi Se由英国ICL公司开发的软件。它包含两种工具:Bu Sine SSMOde11ing WOrkbench(BMW)和Integrat Or。这两个工具可以分别使用,也可以结合一起使用。它主要用于经营过程建模、仿真和自动化。

四、仿真优化分析在数字化营销中的应用仿真优化分析可以涉及从产品设计到产品制造、销售、配送的所有活动。因此,根据市场竞争的需要与竞争目标(例如进度、资源、成本等),有选择地运用建模、仿真及优化技术等于段,对企业从产品研发到售后服务的全过程实施数字化管理,将有助于企业经营管理活动各环节上、下游流程间的顺畅交流与协调运作。

例如,市场需求预测技术研究是提高企业对市场的应变能力,实现计划经营,并在激烈的市场竞争中处于有利地位的根本途径,也是CIMS应用工程的信息基础和核心技术之一。目前国内企业在市场需求预测中主要是基于一定的市场调研,根据已有的经验作一些定性分析;而在国外企业,利用微观经济学和运筹学方法,通过建立模型进行动态预测,并逐步逼近以期求出最优解。根据项目“市场需求预测与生产计划快速反应系统”的研究经验,利用Petri网良好的离散事件动态表达和并行计算能力以及图形表示的直观性,就可以建立市场需求预测问题的Petri模型,并能对较准确的作出预测。由于该模型的复杂性,且不是本书讨论的重点,我们这里就不再介绍了,读者可以参考相关的资料。

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