論文の概要: ISOMORPH: A Supply Chain Digital Twin for Simulation, Dataset Generation, and Forecasting Benchmarks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.12768v1
- Date: Tue, 12 May 2026 21:31:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-14 23:30:27.697799
- Title: ISOMORPH: A Supply Chain Digital Twin for Simulation, Dataset Generation, and Forecasting Benchmarks
- Title(参考訳): ISOMORPH: シミュレーション、データセット生成、予測ベンチマークのためのサプライチェーンデジタルツイン
- Authors: Zhizhen Zhang, Hyemin Gu, Benjamin J. Zhang, Daniel Elenius, Michael Tyrrell, Theo J. Bourdais, Houman Owhadi, Markos A. Katsoulakis, Tuhin Sahai,
- Abstract要約: マルチエケロンロジスティクスネットワークの最初のパブリックデジタルツインであるISOMORPHを紹介する。
シミュレータは、離散時間で有向ルーティンググラフを前進させる。
マルコフ連鎖に符号化された3つの保護法が検証ツールとして機能する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 6.803642669632622
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Open time-series forecasting (TSF) benchmarks cover retail, energy, weather, and traffic, but supply-chain logistics remains underserved. We introduce ISOMORPH, the first public digital twin of a multi-echelon logistics network with fully interpretable, user-configurable parameters and modular topology, demand process, and control rules. The simulator advances a directed routing graph in discrete time: demand arrives at the destination, is served from stock or recorded as backlog, and triggers replenishment through the network. The state vector tracks per-node on-hand inventory with outstanding orders, in-transit shipments, and a smoothed demand estimate, so the dynamics close as a Markov chain on a tractable state space whose transition kernel acts linearly on the empirical distribution of the state. The released data reproduces the bullwhip effect at empirically consistent magnitudes, and three conservation laws encoded in the Markov chain serve as verification tools when users extend the simulator. We release datasets at two catalogue scales ($C=50$ and $C=200$) with six scenario sweeps producing 30 additional rollouts and 20 Latin-hypercube perturbations, exhibiting dynamics absent from fixed TSF benchmarks: variance amplification, cascading bottlenecks, regime shifts, and cross-channel coupling through shared macro shocks. Zero-shot evaluation of four foundation models (Chronos, Moirai, TimesFM, Lag-Llama) shows MASE values exceeding public GIFT-Eval references at low-to-moderate horizons, supporting incorporation into existing benchmarks. The same pairing produces forecast confidence bands via Latin-hypercube perturbation of demand-side knobs, forward UQ from parameter uncertainty unavailable on standard TSF datasets, demonstrating that foundation models can serve as fast surrogates for the digital twin's forward UQ. Code (MIT): https://github.com/tuhinsahai/ISOMORPH.
- Abstract(参考訳): オープン時系列予測(TSF)ベンチマークは小売、エネルギー、天気、交通をカバーしているが、サプライチェーンのロジスティクスはいまだに維持されていない。
完全解釈可能な,ユーザ構成可能なパラメータとモジュールトポロジ,要求プロセス,制御ルールを備えたマルチエケロンロジスティクスネットワークの最初の公開ディジタルツインであるISOMORPHを紹介する。
シミュレータは、指示されたルーティンググラフを個別の時間で前進させ、需要は目的地に到着し、在庫から提供され、あるいはバックログとして記録され、ネットワークを通して補充をトリガーする。
状態ベクトルは、ノードごとの在庫を、卓越した順序、トランジット内出荷、スムーズな需要推定で追跡するので、遷移カーネルが状態の経験的分布に線形に作用するトラクタブルな状態空間上のマルコフ連鎖に近接するダイナミクスである。
解放されたデータは、経験的に一貫した大きさでブルウィップ効果を再現し、マルコフ連鎖に符号化された3つの保存法則は、ユーザーがシミュレータを拡張する際に検証ツールとして機能する。
我々は、2つのカタログスケールでデータセット(C=50$と$C=200$)をリリースし、6つのシナリオスイープで30のロールアウトと20のラテンハイパーキューブの摂動を生成し、固定されたTSFベンチマークから欠落するダイナミクスを示す:分散増幅、カスケードボトルネック、状態シフト、共有マクロショックによるクロスチャネル結合。
4つの基礎モデル(Chronos, Moirai, TimesFM, Lag-Llama)のゼロショット評価は、MASE値がGIFT-Eval参照を低変量地平線で上回り、既存のベンチマークへの組み入れをサポートすることを示している。
同じペアリングは、要求側ノブのラテン・ハイエルキューブ摂動を通じて予測信頼バンドを生成し、標準のTSFデータセットでは利用できないパラメータの不確実性から前方UQを生成し、基礎モデルがデジタルツインの前方UQの高速サロゲートとして機能することを実証する。
コード (MIT): https://github.com/tuhinsahai/ISOMORPH
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