Thierry Moyaux University of Liverpool

Présentation au sujet: "Thierry Moyaux University of Liverpool"— Transcription de la présentation:

1 Représentation d’une chaîne logistique comme un réseau d’enchères à la Steiglitz avec le modèle SCOR
Thierry Moyaux University of Liverpool Séminaire à l’École des Mines de Saint-Étienne Lundi 21 mai 2007

2 Le projet (global) Projet britannique Market-Based Control.
GBP de l’EPSRC (+ gros projet du dépt). Objectif : contrôler des systèmes complexes par des mécanismes de marché. Partenaires : Univ. de Liverpool, Southampton et Birmingham ; HP Labs, BT et BAE Systems. => focus sur conception de mécanismes économiques. => organisation de CAT/TAC (Trading Agent Competition) sur la conception de mécanismes.

3 Mon travail dans ce projet (1)
Je suis assistant de recherche sur ce projet de novembre 2005 à novembre 2008. Poursuite de mes travaux de doctorat sur l’application des SMA à la gestion de chaînes logistiques. Objectif : contrôler des chaînes logistiques par des mécanismes de marché. => chaîne logistique = réseau de marchés. => but de cette présentation = résultats sur les réseaux d’enchères.

4 Mon travail dans ce projet (2)
Résumé de ces résultats : le choix des paramètres dans un réseau d’enchères est plus compliqué qu’ équilibrer la consommation, la transformation et la production de produits, et équilibrer la production et la consommation d’argent car la dynamique des marchés/enchères s’ajoute à la dynamique de la chaîne logistique. => on va voir que les niveaux initiaux d’inventaires ont un impact important sur la dynamique du réseau d’enchères.

5 Plan Introduction Modèle Chaîne logistique avec 1 marché
Chaîne logistique avec 2 marchés 2 outils de contrôle d’un réseau d’enchères

6 Modèle de base avec 1 marché
Entreprises modelisées avec le 1er niveau de SCOR : EndCustomer0 fabrique de l’argent et consomme des produits. RawMatProd1 fabrique des produits et consomme de l’argent. Transactions dans Market01 avec la stratégie d’enchérissage de Steiglitz et al. (1996). EndCustomer0 RawMatProd1 Market01 Source0Ini Source0Level Source0Target Deliver1Ini Deliver1Level Deliver1Target Make0Money=+A>0 Make0Products=-B<0 Make1Money=-A<0 Make1Products=+B>0

7 Modèle de base avec 1 marché
Source0 est un agent proposant sans mentir sa Valu-ation(t)=P(t- 1)*B(Source0Level/Source0Target, gold) (Steiglitz et al., 1996), avec : Source0Level/Source0Target > 1 => B<1 => Source0 propose d’acheter à un prix P(t-1)*B < P(t-1). gold fait proposer par Source0 un prix d’achat supérieur quand EndCustomer0 est riche. Idem pour Deliver1. EndCustomer0 RawMatProd1 Market01 Source0Ini Source0Level Source0Target Deliver1Ini Deliver1Level Deliver1Target Make0Money=+A>0 Make0Products=-B<0 Make1Money=-A<0 Make1Products=+B>0

8 Enchère double EndCustomer0 RawMatProd1 Market01 est une enchère double de JASA (Java Auction Simulator API) de Phelps (projet MBC): Étape 1 : Les acheteurs (Source0) et les vendeurs (Deliver1) proposent un prix et une quantité. Étape 2 : Le commissaire-priseur choisit le prix qui équilibre offre et demande. Étape 3 : Les échanges ont lieu au prix choisi par le commissaire-priseur. Étape 1 du tour suivant… Market01 Source0Ini Source0Level Source0Target Deliver1Ini Deliver1Level Deliver1Target Make0Money=+A>0 Make0Products=-B<0 Make1Money=-A<0 Make1Products=+B>0

9 Exemple 1 d’enchère double
askQuote = les acheteurs doivent proposer plus que askQuote pour que leur offre trouve un vendeur. bidQuote = les vendeurs doivent demander moins que bidQuote pour que leur offre trouve un acheteur. askQuote=2.1, bidQuote=1.2 => P=.5*( ) Ask2 et bid2 ne sont pas matchés ensemble : cela n’arrive jamais quand le prix proposé est le B*P(t-1) de Steiglitz. Vendeurs (Delivers) Acheteurs (Sources) (ask1) 1 unité à 1.1£ (bid1) 1 unité à 2.2£ (ask2) 1 unité à 2.1£ (bid2) 1 unité à 1.2£

10 Exemple 2 d’enchère double
askQuote = les acheteurs doivent proposer plus que askQuote pour que leur offre trouve un vendeur. bidQuote = les vendeurs doivent demander moins que bidQuote pour que leur offre trouve un acheteur. askQuote=2.2, bidQuote=1.1 => P=.5*( ) Si les quantités vendues et achetées sont égales, alors le prix est choisi entre un vendeur et un acheteur. => On verra cela se produire dans la forme B plus loin. Vendeurs Acheteurs (ask1) 1 unité à 1.1£ (bid1) 1 unité à 2.2£ (ask2) 1 unité à 2.1£ (bid2) 1 unité à 1.2£

11 Exemple 3 d’enchère double
askQuote=bidQuote=2.2 => P=.5*( ) Si le groupe d’acheteurs propose une quantité supérieure aux vendeurs, alors l’un des acheteurs impose le prix (cf. formes A et C plus loin). Vendeurs Acheteurs (ask1) 1 unité à 1.1£ (bid1) 2 unités à 2.2£ Vendeurs Acheteurs (ask1) 1 unité à 1.1£ (bid1-1) 1 unité à 2.2£ (bid1-2) 1 unité à 2.2£

12 Paradoxe dans le modèle de Steiglitz (1/2)
B<1 pour Deliver1 fait que ce vendeur cherche à réduire le prix de vente : Deliver1 est un vendeur => Deliver1 veux accroître le prix de vente, pas le réduire => B<1 est illogique pour Deliver1.

13 Paradoxe dans le modèle de Steiglitz (2/2)
B<1 pour le vendeur Deliver1 et B>1 pour l’acheteur Source0 permettent la transaction : => inverser le signe de B interdirait toute transaction => B<1 est logique pour Deliver1. Prix minimal de vente B*P(t-1) (avec B<1) demandé par Deliver1 Prix maximal d’achat B*P(t-1) (avec B>1) proposé par Source0 Zone de prix possibles pour la transaction P(t-1)

14 Plan Introduction Modèle Chaîne logistique avec 1 marché
avec 2 agents avec N≥3 agents Chaîne logistique avec 2 marchés 2 outils de contrôle d’un réseau d’enchères

15 Résultats avec 2 agents dans 1 marché
Source0Target = Deliver1Target = 1500. Échelle de prix entre 0 et 3, de temps entre 0 and 500 : Deliver1 Ini=500 Ini=1499 Ini=1500 Ini=1501 Ini=2500 Ini=500 Ini=1499 Source0 Ini=1500 Ini=1501 Ini=2500

16 Résultats avec 2 agents dans 1 marché
3 formes: Résumé de la page précédente : C (Chaos) B (Border) A (?) Deliver1 << < = > >> Source0 C B A << signifie “(Ini=500) << (Target=1500)” < signifie “(Ini=1499) < (Target=1500)” = signifie “(Ini=1500) = (Target=1500)” > signifie “(Ini=1501) > (Target=1500)” >> signifie “(Ini=2500) >> (Target=1500)”

17 Résultats avec 2 agents dans 1 marché
Règle 2 (règle 1 viendra + tard) : Si (∑ InventoryTarget – ∑ InventoryIni) < 0, Alors P01 a la forme C. Si (∑ InventoryTarget – ∑ InventoryIni) = 0, Alors P01 a la forme B. Si (∑ InventoryTarget – ∑ InventoryIni) > 0, Alors P01 a la forme A. avec ∑ InventoryTarget = Source0Target + Deliver1Target. (2*3) prochains transparents = explications de l’apparition de ces 3 formes. Équilibre production/consommation de produits => ∑ InventoryIni = ∑ InventoryLevel.

18 2 agents dans 1 marché : Forme C
(∑ InventoryTarget – ∑ InventoryIni) < 0. Période de croissance de P01 : Source0 assez riche pour acheter ce qu’EndCustomer0 consomme. => qtté proposée par Source0 > qtté proposée par Deliver1. => Source0 fixe le prix et Deliver1 fixe la qtté de l’échange (cf. exemple 3). Période de décroissance de P01 : Source0 pas assez riche pour acheter ce qu’EndCustomer0 consomme => qtté proposée par Source0 < qtté proposée par Deliver1. => Source0 fixe la quantité et Deliver1 fixe le prix de l’échange (cf. exemple 3).

19 2 agents dans 1 marché : Forme C
Source0 Deliver1 Commissaire-priseur Fond s en £ Source 0Level Quantité proposé e Prix propos é Fonds en £ Deliver1 Level Prix demand é Quantité échangée Prix de l’échang e 1000 1500 1499 1 1100 1400 100 1.139 900 1599 99 0.882 2 1087 1399 101 1.296 913 1600 1.007 3 1058 1.468 942 1.148 4 1011 1.657 989 1.302 5 945 1.863 1055 1.472 6 1141 2.087 859 1.656 7 750 2.329 1250 1.856 8 617 2.590 1383 2.072 9 458 2.868 1542 2.304 1 0 271 85 3.164 1729 2.551 11 155 1384 54 2.850 1845 1615 115 2.220 1 2 135 1338 51 2.592 1865 1661 161 1.818 1 3 142 1289 63 2.228 1858 1710 210 1.387 1 4 1252 87 1.769 1848 1747 247 0.993 1 5 168 1239 130 1.292 1832 1760 260 0.682 1 6 180 1269 206 0.869 1820 1730 230 0.478 1 7 181 1375 125 0.548 1819 1624 124 0.390 …

20 2 agents dans 1 marché : Forme B
(∑ InventoryTarget – ∑ InventoryIni) = 0. Périodes de croissance et de décroissance de P01 : qtté proposée par Source0 = qtté proposée par Deliver1. Source0 + ou - riche que Deliver1. => Seul l’écart de richesse explique que le prix croisse/décroisse lentement (cf. exemple 2).

21 2 agents dans 1 marché : Forme B
Source0 Deliver1 Commissaire-priseur Fond s en £ Source 0Level Quantité proposé e Prix propos é Fonds en £ Deliver1 Level Prix demand é Quantité échangée Prix de l’échang e 1000 1500 1 1100 1400 100 1.139 900 1600 0.882 1.011 2 1099 1.151 901 0.891 1.021 3 1097 1.163 903 0.901 1.032 4 1094 1.175 906 0.911 1.043 … 3 0 696 1.375 1304 1.075 1.225 3 1 673 1326 1.076 3 2 651 1.374 1349 3 3 628 1.373 1372 1.224 9 1 658 0.895 1342 0.686 0.790 9 2 679 1321 0.791 9 3 699 0.896 1301 0.687 9 4 720 0.898 1280 0.793

22 2 agents dans 1 marché : Forme A
(∑ InventoryTarget – ∑ InventoryIni) > 0. Période de décroissance infinie de P01 : => qtté proposée par Source0 < qtté proposée par Deliver1. => Source0 fixe la quantité et Deliver1 fixe le prix de l’échange (cf. exemple 3).

23 2 agents dans 1 marché : Forme A
Source0 Deliver1 Commissaire-priseur Fond s en £ Source 0Level Quantité proposé e Prix propos é Fonds en £ Deliver1 Level Prix demand é Quantité échangée Prix de l’échang e 1000 1500 1501 1 0.995 1100 1400 100 1.138 900 1601 101 0.880 2 1112 1.006 888 0.773 3 1134 0.887 865 0.677 4 1167 0.780 833 0.592 …

24 2 agents dans 1 marché : Forme A
Opposé de la forme C, sauf que rien ne fait passer dans une période de croissance de P01. (il faudrait, par exemple, que Deliver1 manque de produits). La chute de P vers zéro a (malheureusement) une explication logique.

25 Plan Introduction Modèle Chaîne logistique avec 1 marché
avec 2 agents avec N≥3 agents Chaîne logistique avec 2 marchés 2 outils de contrôle d’un réseau d’enchères

26 Résultats avec N≥3 agents dans 1 marché
# Source0Ini=1499 # Source0Ini=1500 # Source0Ini=1501 #Deliver1Ini=1499 #Deliver1Ini=1500 #Deliver1Ini=1501 #Source0 Vs. #Deliver1 Forme de P01 1 3=3 B 2 3<4 A 3<5 3<6 4>3 C 4=4 4<5 4<6 Règle 2 (rappel) : (∑ InventoryTarget – ∑ InventoryIni) < 0 => forme C. (∑ InventoryTarget – ∑ InventoryIni) = 0 => forme B (∑ InventoryTarget – ∑ InventoryIni) > 0 => forme A. La ligne en rouge illustre qu’une autre interprétation de la règle 2 est insuffisante : ∑ InventoryTarget = (3+4)*1500 = ∑ InventoryIni = ( ) + ( * ) = (∑ InventoryTarget – ∑ InventoryIni) = 0 => forme B selon la règle 2. Or la simulation trouve une forme A.

27 Résultats avec N≥3 agents dans 1 marché
# Source0Ini=1499 # Source0Ini=1500 # Source0Ini=1501 #Deliver1Ini=1499 #Deliver1Ini=1500 #Deliver1Ini=1501 #Source0 Vs. #Deliver1 Forme de P01 1 3=3 B 2 3<4 A 3<5 3<6 4>3 C 4=4 4<5 4<6 On ajoute donc une règle 1 à appliquer avant la règle 2. Règle 1 : (#Source0 – #Deliver1) > 0 => forme C. (#Source0 – #Deliver1) = 0 => cf. règle 2. (#Source0 – #Deliver1) < 0 => forme A. Règle 2 : (∑ InventoryTarget – ∑ InventoryIni) < 0 => forme C. (∑ InventoryTarget – ∑ InventoryIni) = 0 => forme B (∑ InventoryTarget – ∑ InventoryIni) > 0 => forme A.

28 N≥3 agents dans 1 marché : Forme C
Forme C si : (#Source0 – #Deliver1) > 0 [Règle 1], OU (#Source0 – #Deliver1) = 0 [Règle 1] ET (∑ InventoryTarget – ∑ InventoryIni) < 0 [Règle 2]. 2 types de période (croissance et décroissance) :

29 N≥3 agents dans 1 marché : Forme C
Période de croissance de P : Les Source0s sont assez riches pour acheter ce que leur entreprise a besoin. => qtté totale proposée collectivement par les Source0s > qtté totale proposée collectivement par les Deliver1s. => une des Source0s fixe le prix et l’ensemble des Deliver1s fixe la qtté de l’échange (cf. exemple 3).

30 N≥3 agents dans 1 marché : Forme C
Période de croissance de P : Offres initiales dans un tour (3 Deliver1s et 4 Source0s) : Vendeurs (Deliver1s) Acheteurs (Source0s) (ask1) 229 unités à £ (bid4) 263 unités à £ (ask2) 216 unités à £ (ask3) 100 unités à £ (bid3) 272 unités à £ (bid2) 280 unités à £ (bid1) 283 unités à £ + Total : 545 + Total : 1098

31 N≥3 agents dans 1 marché : Forme C
Période de croissance de P : Offres transformées dans un tour (3 Deliver1s et 4 Source0s) : Vendeurs (Deliver1s) Acheteurs (Source0s) (ask1) unités à £ (ask2-1) 034 unités à £ (bid4-1) 229 unités à £ (bid4-2) 034 unités à £ (ask2-2) 182 unités à £ (ask3-1) 090 unités à £ (ask3-2) 010 unités à £ (bid3-1) 182 unités à £ (bid3-2) 090 unités à £ (bid2-1) 010 unités à £ (bid2-2) 270 unités à £ (bid1) 283 unités à £ askQuote bidQuote

32 N≥3 agents dans 1 marché : Forme C
Période de décroissance de P01 : Un des Source0s pas assez riche pour acheter ce que son entreprise a besoin. => qtté totale proposée collectivement par les Source0s < qtté proposée collectivement par les Deliver1s. => une des Source0s fixe la quantité et l’ensemble des Deliver1s fixe le prix de l’échange (cf. exemple 3).

33 N≥3 agents dans 1 marché : Forme C
Période de décroissance de P01 : offres initiales dans un tour (3 Deliver1s et 4 Source0s) : Vendeurs (Deliver1s) Acheteurs (Source0s) (ask1) 100 unités à £ (bid4) 91 unités à £ (ask2) 100 unités à £ (ask3) 100 unités à £ (bid4) 30 unités à £ (bid2) 30 unités à £ (bid1) 80 unités à £ + Total : 300 + Total : 201

34 N≥3 agents dans 1 marché : Forme C
Période de décroissance de P01 : offres transformées dans un tour (3 Deliver1s et 4 Source0s) : Vendeurs (Deliver1s) Acheteurs (Source0s) (ask1-1) 91 unités à £ (ask1-2) 09 unités à £ (bid4) 91 unités à £ (bid4-1) 09 unités à £ (ask2-1) 21 unités à £ (ask2-2) 30 unités à £ (ask2-3) 49 unités à £ (ask3-1) 31 unités à £ (ask3-2) 69 unités à £ (bid4-2) 21 unités à £ (bid2) 30 unités à £ (bid1-1) 49 unités à £ (bid1-2) 31 unités à £ bidQuote askQuote

35 N≥3 agents dans 1 marché : Forme B
Forme B si : (#Source0 – #Deliver1) = 0 [Règle 1] ET (∑ InventoryTarget – ∑ InventoryIni) = 0 [Règle 2]. Le système se comporte comme plusieurs simulations en parallèle de couples {Source0, Deliver1}. => mêmes explications que pour la forme B avec 2 agents.

36 N≥3 agents dans 1 marché : Forme A
Forme A si : (# Source0 – #Deliver1) < 0 [Règle 1], OU (# Source0 – #Deliver1) = 0 [Règle 1] ET (∑ InventoryTarget – ∑ InventoryIni) > 0 [Règle 2]. Le prix tombe à zéro car les vendeurs Deliver1s (plutôt que l’unique vendeur du cas à 2 agents) proposent collectivement plus de produits que les acheteurs.

37 Plan Introduction Modèle Chaîne logistique avec 1 marché
Chaîne logistique avec 2 marchés 2 outils de contrôle d’un réseau d’enchères

38 Modèle de base avec 2 marchés
EndCustomer0 Source0Ini Source0Level Source0Target Make0Money= +A>0 Make0Products= -B<0 Market01 Manufacturer1 Deliver1Ini Deliver1Level Deliver1Target Source1Ini Source1Level Source1Target Make1Money=0 Make1Products=+B=0 Market12 RawMatProd2 2 additions Deliver2Ini Deliver2Level Deliver2Target Make2Money= -A<0 Make2Products= +B>0

39 Plan Introduction Modèle Chaîne logistique avec 1 marché
Chaîne logistique avec 2 marchés : avec 3 agents avec N≥4 agents 2 outils de contrôle d’un réseau d’enchères

40 Résultats avec 3 agents dans 2 marchés
Market12 Src1,Del 2 Src0,Del 1 <,< <,= <,> =,< =,= =,> >,< >,= >,> Market01 C,C C,B C,A B,C B,B B,A A,A Où > Signifie “(Ini=1501) > (Target=1500)”

41 Résultats avec 3 agents dans 2 marchés
Les résultats sont prévisibles avec la règle 2 (la règle 1 ne s’applique pas encore) sauf dans les cas en rouge. Deliver << < = > >> Source C B A << signifie “(Ini=500) << (Target=1500)” < signifie “(Ini=1499) < (Target=1500)” = signifie “(Ini=1500) = (Target=1500)” > signifie “(Ini=1501) > (Target=1500)” >> signifie “(Ini=2500) >> (Target=1500)”

42 Résultats avec 3 agents dans 2 marchés
Les résultats sont prévisibles avec la règle 2 (la règle 1 ne s’applique pas encore), sauf dans les cas en rouge. Les cas en rouge correspondent à : apparition seulement dans Market12 (jamais Market01), la forme dans Market01 est A, et la forme dans Market12 devient A. La forme A de Market01 se propage dans Market12. => Manufacturer1 ne reçoit pas d’argent de Market01 (cf. forme A), et ne peux donc pas envoyer cet argent dans Market12.

43 Résultats avec 3 agents dans 2 marchés
Règle 1 : (#Source – #Deliver) > 0 => forme C. (#Source – #Deliver) = 0 => cf. règle 2. (#Source – #Deliver) < 0 => forme A. Règle 2 : (∑ InventoryTarget – ∑ InventoryIni) < 0 => forme C. (∑ InventoryTarget – ∑ InventoryIni) = 0 => forme B (∑ InventoryTarget – ∑ InventoryIni) > 0 => forme A. Règle 3 : Forme A dans Market01 => Forme A dans Market12.

44 Plan Introduction Modèle Chaîne logistique avec 1 marché
Chaîne logistique avec 2 marchés : avec 3 agents avec N≥4 agents 2 outils de contrôle d’un réseau d’enchères

45 Résultats avec N≥4 agents dans 2 marchés
Les règles 1, 2 et 3 semblent rester valables. Mais pas encore d’exploration exhaustive.

46 Plan Introduction Modèle Chaîne logistique avec 1 marché
Chaîne logistique avec 2 marchés 2 outils de contrôle d’un réseau d’enchères : Spéculateurs artificiels Information retournée par les commissaires-priseurs

47 Spéculateurs artificiels
Modèle des spéculateurs : Prévision du prix : Πi(t)=0.008×Πi(t-1)+( )×P(t- 1) Offre de vente quand P(t-1)<Π(t-1)×(1-margini) Prix demandé : P(t-1)×(1+margini), Quantité proposée : tout le stock. Offre d’achat quand P(t-1)>Π(t-1)×(1+margini) Prix proposé : P(t-1)×(1-margini), Quantité demandée : tout ce que le spéculateur peut s’offrir au prix proposé P(t-1)×(1-margini).

48 Résultats sans spéculateurs
Furniture market Lumber market Wood market * * * * * x x x x x o 25 EndCustomers 6 Factories 4 Sawmills 2 Raw material suppliers *=product sink x=product transformers +=speculators o=money attractor Furniture market Lumber market Wood market

49 Résultats avec 5 spéculateurs par marché
Furniture markets Lumber markets Wood markets + 5 wood speculators + 5 lumber speculators + 5 lumber speculators + 5 wood speculators

50 Résultats avec 25 spéculateurs par marché
Furniture markets Lumber markets Wood markets + 25 wood speculators + 25 lumber speculators + 25 lumber speculators + 25 wood speculators

51 Remarque sur l’action des spéculateurs
Peu de spéculateurs réduisent les fluctuations de prix. Trop de spéculateurs créent des bulles de prix. => Compromis sur le nombre de spéculateurs.

52 Plan Introduction Modèle Chaîne logistique avec 1 marché
Chaîne logistique avec 2 marchés 2 outils de contrôle d’un réseau d’enchères : Spéculateurs artificiels Information retournée par les commissaires-priseurs

53 Information retournée par les commissaires-priseurs
Résultats de Mizuta et al. (2003) basés sur le modèle mono-marché de Steiglitz et al. (1996) : => application à un réseau d’enchères ? (en cours)

54 Conclusion Chaîne logistique = réseau d’enchères.
Choix des paramètres est plus compliqué qu’ équilibrer la consommation de produits par les EndCustomer0s, la capacité de transformation des produits par les Manufacturer1s et la création de produits par les RawMaterialProducer2s. la création d’argent des EndCustomer0s et la consommation d’argent par les RawMaterialProducer2s. => la dynamique des enchères dépend aussi des niveaux d’inventaire initiaux. Spéculation et feedback des commaissaires- priseurs.

55 Paradoxe dans le modèle de Steiglitz (3/3)
B<1 pour Deliver1 est logique par rapport à la gestion de l’inventaire (idem avec B>1 pour Source0) : RawMatProd1 fabrique des produits => excès de produits Deliver1Level/Deliver1Target > 1 => le coût de stockage augmente => Deliver1 consent une baisse de prix pour se « débarrasser » des produits en trop => B<1 est logique pour Deliver1.

56 Le projet (Liverpool) Participants à Liverpool :
Permanents : Michael Wooldridge et Peter McBurney ; Assistants de recherche : Tomasz Michalak et moi ; Étudiant au doctorat : Andrew Dowell.