第5章物流系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用PPT課件

1、第第5章章 物流系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用物流系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用5.1物流系統(tǒng)仿真概述物流系統(tǒng)仿真概述5.2 物流系統(tǒng)仿真理論物流系統(tǒng)仿真理論5.3 物流系統(tǒng)計算機仿真物流系統(tǒng)計算機仿真5.4 物流系統(tǒng)仿真應(yīng)用分析物流系統(tǒng)仿真應(yīng)用分析5.1物流系統(tǒng)仿真概述物流系統(tǒng)仿真概述v5.1.1系統(tǒng)模型與仿真的概念系統(tǒng)模型與仿真的概念1.系統(tǒng)模型系統(tǒng)模型 系統(tǒng)模型是反映系統(tǒng)內(nèi)部要素的關(guān)系，反映系統(tǒng)某些方面本質(zhì)特征，以及內(nèi)部要素與外界環(huán)境關(guān)系的系統(tǒng)的抽象，是對一個現(xiàn)實存在的系統(tǒng)或計劃建立的系統(tǒng)的某種形式的描述。2.仿真仿真 仿真是以系統(tǒng)理論、形式化理論、隨機過程理論、統(tǒng)計理論以及優(yōu)化理論為基礎(chǔ)，借助計算機和仿真

2、軟件對實際系統(tǒng)行為進行動態(tài)實驗研究的方法。 根據(jù)系統(tǒng)特性仿真模型的類別分為離散系統(tǒng)仿真、連續(xù)系統(tǒng)仿真和混合系統(tǒng)仿真三大類。 三種系統(tǒng)仿真類別涵義圖：三種系統(tǒng)仿真類別涵義圖：汽車上的人數(shù)時間飛機水平速度時間離散系統(tǒng)仿真連續(xù)系統(tǒng)仿真油量時間裝油過程入庫過程運輸過程運輸車油量變化庫存油量變化混合系統(tǒng)仿真v5.1.2系統(tǒng)仿真的基本步驟系統(tǒng)仿真的基本步驟問題闡述和仿真目標確定建立仿真模型數(shù)據(jù)采集模型的確認模型的編程實現(xiàn)與驗證仿真試驗設(shè)計模型的仿真運行仿真結(jié)果的輸出分析v5.1.3系統(tǒng)仿真技術(shù)在物流工程中的應(yīng)用系統(tǒng)仿真技術(shù)在物流工程中的應(yīng)用 物流作為一個多因素、多目標的復(fù)雜系統(tǒng)，追求其整體的優(yōu)化是一個復(fù)雜

3、的系統(tǒng)分析問題?，F(xiàn)代物流越來越多地強調(diào)物流的系統(tǒng)化和綜合化。在物流系統(tǒng)研究中系統(tǒng)仿真技術(shù)的應(yīng)用主要有以下幾個方面：物流系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計倉儲規(guī)模與庫存管理物料運輸調(diào)度物料成本估算 系統(tǒng)仿真在物流系統(tǒng)的應(yīng)用，除以上4個主要方面外，還可以用來對物流系統(tǒng)進行可靠性分析等。5.2 物流系統(tǒng)仿真理論物流系統(tǒng)仿真理論v5.2.1離散事件系統(tǒng)仿真離散事件系統(tǒng)仿真離散事件系統(tǒng)仿真的概念離散事件系統(tǒng)仿真的概念 離散事件系統(tǒng)是指系統(tǒng)狀態(tài)在某些隨機時間點上發(fā)生離散變化的系統(tǒng)，因而離散事件系統(tǒng)一般都具有隨機特性，系統(tǒng)的狀態(tài)變量往往是離散變化的。 離散事件系統(tǒng)一般由以下六個基本要素所組成：離散事件系統(tǒng)一般由以下六個基本要素

4、所組成：離散事件系統(tǒng)仿真方法離散事件系統(tǒng)仿真方法 離散事件系統(tǒng)仿真，實質(zhì)上是對那些由隨機系統(tǒng)定義的，用數(shù)值方式或邏輯方式描述的動態(tài)模型的處理過程。離散事件系統(tǒng)仿真方法可分為兩種：v 面向過程的離散事件系統(tǒng)仿真面向過程的離散事件系統(tǒng)仿真 面向過程的仿真方法主要研究仿真過程中發(fā)生的事件以及模型中實體的活動。這些事件或活動的發(fā)生是順序的，而仿真時鐘的推進正是依賴于這些事件和活動的發(fā)生順序。v 面向?qū)ο蟮碾x散事件系統(tǒng)仿真面向?qū)ο蟮碾x散事件系統(tǒng)仿真 在面向?qū)ο蠓抡嬷?，組成系統(tǒng)的實體以對象來描述。對象有三個基本的描述部分，即屬性、活動和消息。每個對象都是一個封裝了對象的屬性及對象狀態(tài)變化操作的自主的模塊，

5、對象之間靠消息傳遞來建立聯(lián)系以協(xié)調(diào)活動。v5.2.2物流系統(tǒng)仿真優(yōu)化理論物流系統(tǒng)仿真優(yōu)化理論 1.物流系統(tǒng)優(yōu)化問題物流系統(tǒng)優(yōu)化問題 物流系統(tǒng)要求在一定條件下，達到物流總費用最省、顧客服務(wù)水平最好、全社會經(jīng)濟效益最高的綜合目標。v 物流系統(tǒng)優(yōu)化的必要性物流系統(tǒng)優(yōu)化的必要性 物流系統(tǒng)要素之間的聯(lián)系同時也是沖突、相持和協(xié)同的綜合表現(xiàn)。物流系統(tǒng)要素之間存在目標、產(chǎn)權(quán)、運作等方面的沖突。這些沖突決定了我們必須進行物流系統(tǒng)優(yōu)化研究。v 系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計 優(yōu)化設(shè)計是最優(yōu)化技術(shù)與計算機技術(shù)在設(shè)計領(lǐng)域應(yīng)用的結(jié)果，它為工程設(shè)計提供了一種重要的科學(xué)設(shè)計方法，在解決復(fù)雜設(shè)計問題時，它能從眾多的設(shè)計方案中找到盡

6、可能完善的設(shè)計方案。 要實現(xiàn)問題的優(yōu)化必須具備兩個條件：要實現(xiàn)問題的優(yōu)化必須具備兩個條件： 存在一個優(yōu)化目標 具有多個方案可供選擇 優(yōu)化設(shè)計通常主要包括兩部分內(nèi)容：優(yōu)化設(shè)計通常主要包括兩部分內(nèi)容： 優(yōu)化設(shè)計的建模技術(shù)； 優(yōu)化設(shè)計問題的求解技術(shù) 將一個實際的設(shè)計問題抽象成一個優(yōu)化設(shè)計問題，并建立起符合實際要求的優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型，這是優(yōu)化設(shè)計的關(guān)鍵。建立實際問題的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，不僅需要掌握優(yōu)化設(shè)計方法的基本理論，更重要的是要具有該設(shè)計領(lǐng)域的設(shè)計經(jīng)驗。2.物流系統(tǒng)優(yōu)化方法物流系統(tǒng)優(yōu)化方法 物流系統(tǒng)優(yōu)化主要有運籌學(xué)方法、智能優(yōu)化方法和模擬仿真法三種方法。 運籌學(xué)方法運籌學(xué)方法 物流系統(tǒng)的運籌學(xué)優(yōu)化方法

7、一般建立在物流系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，物流系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型中的目標函數(shù)是在一定條件下，達到物流總費用最省、顧客服務(wù)水平最好、全社會經(jīng)濟效益最高的綜合目標。一般認為，運籌最優(yōu)化方法是物流一般認為，運籌最優(yōu)化方法是物流系統(tǒng)工程方法論中的重要組成部分。系統(tǒng)工程方法論中的重要組成部分。 智能優(yōu)化方法智能優(yōu)化方法 智能優(yōu)化算法，又稱現(xiàn)代優(yōu)化算法，是20世紀80年代初興起的優(yōu)化算法，這些算法包括禁忌搜索（tabu search）、模擬退火算法、遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以及近年發(fā)展起來的群體智能技術(shù)等，它們主要用于解決大量的實際應(yīng)用問題。它們共同的目標是求NP-hard組合問題的全局最優(yōu)解。 目前引人注目的有模

8、擬退火法（模擬退火法（SA），禁忌搜索（禁忌搜索（TS），遺傳算法（遺傳算法（GA），三種隨機優(yōu)化方法為那些傳統(tǒng)最優(yōu)化技術(shù)難以處理的組合優(yōu)化問題提供了切實可行的解決方案。這三種優(yōu)化方法各有所長，三者的比較如下表所示。 三種常用智能優(yōu)化算法的比較表 算法種類性能特點模擬退火法禁忌搜索法遺傳算法全局搜索能力較強（不但向解得好的方向搜索，而且以一定方式向其他方向搜索）只向使禁忌表的記憶方法方向進行搜索較強（不但向解得好的方向搜索，而且以一定方式向其他方向搜索）缺點最后搜索結(jié)果比中間結(jié)果差用于離散問題的尋優(yōu)“早熟”現(xiàn)象參數(shù)溫度控制參數(shù)，退火速度禁忌表，吸收水平函數(shù)種群規(guī)模，交叉率，變異率等解近似最優(yōu)解

9、近似最優(yōu)解近似最優(yōu)解模擬仿真方法模擬仿真方法 仿真技術(shù)是高科技發(fā)展的前沿，是可對各種問題進行多學(xué)科綜合研究的邊緣科學(xué)。優(yōu)點：優(yōu)點：v 投資少、周期短、見效快、可控、安全無破壞性、極易修改結(jié)構(gòu)及參數(shù)、易于考慮多種因素。v 可以克服一般研究方法由于難以考慮各種因素相互間的互動影響，使研究結(jié)果與實際情況相距甚遠的缺點，而且可以減少投資風(fēng)險和避免造成人力、資金的浪費。為此，發(fā)達國家在眾多領(lǐng)域中廣泛采用了仿真技術(shù)。 系統(tǒng)仿真就是對真實系統(tǒng)的模仿，這種模仿是對現(xiàn)實系系統(tǒng)仿真就是對真實系統(tǒng)的模仿，這種模仿是對現(xiàn)實系統(tǒng)某一層次抽象屬性的模擬。統(tǒng)某一層次抽象屬性的模擬。5.3 物流系統(tǒng)計算機仿真物流系統(tǒng)計算機仿

10、真v5.3.1物流系統(tǒng)計算機仿真概述物流系統(tǒng)計算機仿真概述 計算機仿真是一種非實物仿真方法，是用計算機對一個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和行為進行動態(tài)演示， 以評價或預(yù)測一個系統(tǒng)的行為效果，為決策提供信息的一種方法。 對于物流系統(tǒng)應(yīng)用計算機仿真技術(shù)，不僅可以避免建立物理實驗?zāi)M系統(tǒng)的投資，減少設(shè)計成本，而且可以通過計算機技術(shù)進行精確計算和驗證分析，提高系統(tǒng)方案的可行性。 仿真結(jié)束后可根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)生成仿真報告，顯示各物流設(shè)備的利用率、空閑率、阻塞率等數(shù)據(jù)。可根據(jù)仿真報告提供的數(shù)據(jù)對物流系統(tǒng)的優(yōu)缺點進行判斷，做出科學(xué)決策。v5.3.2物流系統(tǒng)計算機仿真軟件物流系統(tǒng)計算機仿真軟件RaLC仿真軟件仿真軟件 RaLC系列

11、仿真軟件，是由日本人工智能服務(wù)株式會社獨立開發(fā)的擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的物流仿真軟件。RaLC系列仿真軟件，集現(xiàn)代物流技術(shù)、人工智能、3D圖像、數(shù)據(jù)處理和計算機仿真等技術(shù)于一體，專門服務(wù)于物流行業(yè)和工業(yè)工程領(lǐng)域，處于國際領(lǐng)先水平。 RaLC系列仿真軟件，是專業(yè)面向物流的3D動畫仿真軟件系統(tǒng)。 RaLC系列仿真軟件，采取模塊化設(shè)計理念，注重數(shù)據(jù)分析，提供直觀結(jié)果，以創(chuàng)作利潤和產(chǎn)業(yè)化為根本目標。軟件具有易學(xué)易用、快速建模、專業(yè)實用、性價比高等特點。F1exsim仿真軟件仿真軟件 Flexsim是由美國的Flexsim Software Production公司出品的，是一款商業(yè)化離散事件系統(tǒng)仿真軟件。F

12、lexsim采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，并具有三維顯示功能。建?？旖莘奖愫徒？旖莘奖愫惋@示能力強大是該軟件的重要特點。顯示能力強大是該軟件的重要特點。該軟件提供了原始數(shù)據(jù)擬和、輸入建模、圖形化的模型構(gòu)建、虛擬現(xiàn)實顯示、運行模型進行仿真試驗、對結(jié)果進行優(yōu)化、生成3D動畫影像文件等功能，也提供了與其他工具軟件的接口。v Flexsim應(yīng)用深層開發(fā)對象，這些對象代表著一定的活動應(yīng)用深層開發(fā)對象，這些對象代表著一定的活動和排序過程和排序過程v Flexsim中的對象參數(shù)可以表示幾乎所有存在的實物對象中的對象參數(shù)可以表示幾乎所有存在的實物對象v Flexsim可以使模型構(gòu)造更具有層次結(jié)構(gòu)可以使模型構(gòu)造更具有層次

13、結(jié)構(gòu)AnyLogic仿真軟件仿真軟件 AnyLogic，是一款應(yīng)用廣泛，對離散、連續(xù)和混合系統(tǒng)建模和仿真的工具。 AnyLogic是一款獨創(chuàng)的仿真軟件，它以最新的復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計方法論為基礎(chǔ)，是第一個將UML語言引入模型仿真領(lǐng)域的工具，也是唯一支持混合狀態(tài)系統(tǒng)設(shè)計并有效描述離散和連續(xù)行為的語言的商業(yè)化軟件。v AnyLogic是一個專業(yè)虛擬原型環(huán)境，用于設(shè)計包括離散，是一個專業(yè)虛擬原型環(huán)境，用于設(shè)計包括離散，連續(xù)和混合行為的復(fù)雜系統(tǒng)連續(xù)和混合行為的復(fù)雜系統(tǒng)v 使用使用AnyLogic, 用戶并不需要另外再學(xué)習(xí)什么語言或圖形用戶并不需要另外再學(xué)習(xí)什么語言或圖形語言語言v AnyLogic的動態(tài)仿真具

14、有獨創(chuàng)的結(jié)構(gòu)的動態(tài)仿真具有獨創(chuàng)的結(jié)構(gòu)v AnyLogic提供客戶獨特的仿真方法提供客戶獨特的仿真方法Quest仿真軟件仿真軟件 Quest開發(fā)商是Dassault Systemes法國達索系統(tǒng)公司開發(fā)，DELMIA是針對eManufacturing-數(shù)字化制造技術(shù)的統(tǒng)一產(chǎn)品品牌，Quest是針對設(shè)備建模、實驗、分析設(shè)備分布和工藝流程的柔性、面向?qū)ο蟮摹⒒谶B續(xù)事件的專用模擬軟件。作為制造業(yè)生產(chǎn)線的仿真器，Quest具有出類拔萃的操作簡便性和功能。v 優(yōu)點：優(yōu)點：演示性能強大，富有現(xiàn)實感，幾乎獨一無二，可以設(shè) 置邏輯命令語言。v 缺點：缺點：Quest以適用于大型制造業(yè)生產(chǎn)線為目的，沒有自動立體

15、倉庫等常用設(shè)備，對物流生產(chǎn)線不太適用，且價格非常昂貴。AutoMod仿真軟件仿真軟件 AutoMod 仿真軟件由美國 Brooks Automation Inc.公司出品，目前已成為國際上產(chǎn)品較成熟、應(yīng)用較廣泛的仿真軟件之一，可以完成制造系統(tǒng)、物料處理、企業(yè)內(nèi)部物流、港口、配送中心，以及控制系統(tǒng)等的仿真分析、評價和優(yōu)化設(shè)計。 AutoMod 仿真軟件通過建立實時模型從而對物料處理、物流和配送系統(tǒng)進行規(guī)劃設(shè)計和方案優(yōu)化。AutoMod主要包括了三大模塊：主要包括了三大模塊：v AutoMod，提供給用戶一系列的物流系統(tǒng)模塊來仿真現(xiàn)實世界中的物流自動化系統(tǒng)。v AutoStat，為仿真項目提供增強

16、的統(tǒng)計分析工具。v AutoView，允許用戶通過AutoMod模型定義場景和攝像機的移動，產(chǎn)生高質(zhì)量的AVI格式的動畫。Arena仿真軟件仿真軟件 Arena系統(tǒng)仿真軟件是由美國Rockwell公司在早期的SIMAN/CINEMA仿真系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā)的具有代表性的一款支持離散事件系統(tǒng)仿真的仿真軟件包。作為通用的可視化仿真環(huán)境,Arena軟件具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，其中代表性的包括：制造業(yè)、物流及供應(yīng)鏈、服務(wù)、醫(yī)療、軍事、日常生產(chǎn)作業(yè)、各類資源的配置、業(yè)務(wù)過程的規(guī)劃、系統(tǒng)性能和計劃結(jié)果的評價、風(fēng)險預(yù)測等。v Arena通過使用層次化的建模體系以保證靈活地進行各個通過使用層次化的建模體系以保證靈活地進

17、行各個水平上的仿真建模。水平上的仿真建模。v Arena是一個通用仿真工具，離散系統(tǒng)、連續(xù)系統(tǒng)和混合是一個通用仿真工具，離散系統(tǒng)、連續(xù)系統(tǒng)和混合系統(tǒng)都可以用它來構(gòu)建。系統(tǒng)都可以用它來構(gòu)建。 5.4 物流系統(tǒng)仿真應(yīng)用分析物流系統(tǒng)仿真應(yīng)用分析 結(jié)合Y醫(yī)藥物流中心實際案例，利用ARENA仿真軟件對物流系統(tǒng)進行分析，介紹仿真技術(shù)在物流系統(tǒng)分析中的應(yīng)用。v5.4.1項目規(guī)劃方案介紹項目規(guī)劃方案介紹 本方案結(jié)合Y醫(yī)藥物流中心的地理條件，在科學(xué)進行需求PCB、EIQ分析的基礎(chǔ)上，形成了醫(yī)藥交易區(qū)、倉儲區(qū)、商務(wù)辦公區(qū)三大主功能相互依托，完備輔助功能區(qū)予以支撐的方案設(shè)計。最終可實現(xiàn)年吞吐量400萬箱、經(jīng)營品種8

18、000-10000種、可容納200-500家不同規(guī)模醫(yī)藥企業(yè)的現(xiàn)代化醫(yī)藥物流大平臺。布局結(jié)構(gòu)布局結(jié)構(gòu) 對于一期一體化倉庫總體規(guī)劃為三層結(jié)構(gòu)，單層高度7.8米，單層建設(shè)面積10764m2。倉庫設(shè)計符合國家GSP要求，功能完備，布局合理。動線設(shè)計動線設(shè)計 結(jié)合倉庫跨度大，橫向長的特點，進貨、補貨采取從中間向兩邊輻射，出貨從兩邊利用重力輸送裝置及升降機向一層分揀系統(tǒng)集中后到出貨口的設(shè)計思路。 對于以托盤入庫，以托盤形式出庫的動線如下圖，說明如下：對于以托盤入庫，以托盤形式出庫的動線如下圖，說明如下：以整托盤形式P進庫；直接送往一樓重型貨架托盤存儲區(qū)；通過升降機送往二樓重型貨架托盤存儲區(qū)；通過升降機送

19、往三樓重型貨架托盤存儲區(qū)；進行分揀作業(yè)后，直接送到出貨暫存區(qū)，后合流后出庫；通過升降機送到一樓，進行分揀作業(yè)后，直接送到出貨暫存區(qū)，后合流后出庫；通過升降機送到一樓，進行分揀作業(yè)后，直接送到出貨暫存區(qū)，后合流后出庫；和以整箱C及拆零B出庫進行匯集，整體到達出庫暫存區(qū)，完成出庫。 對于以整箱入庫，以托盤、整箱及單件三種形式出庫的對于以整箱入庫，以托盤、整箱及單件三種形式出庫的動線如圖說明如下動線如圖說明如下:以整箱形式C入庫。在進貨暫存區(qū)理貨后形成托盤存儲形式P。直接送往一樓就地堆碼區(qū)。通過升降機送往二樓就地堆碼區(qū)。通過升降機送往三樓重力式貨架區(qū)。一樓直接堆碼區(qū)可直接通過主出庫輸送機把整箱貨C通

20、過分揀設(shè)備進行出庫。也可送到拆零區(qū)進行拆零出庫。二樓直接堆碼區(qū)可通過庫區(qū)兩邊二樓到一樓的重力式輸送系統(tǒng)直接把整箱貨C送到主出庫輸送機上，后通過分揀設(shè)備進行出庫。也可通過庫中間二樓到一樓的重力式輸送系統(tǒng)把整箱貨C送到一樓拆零區(qū)進行拆零出庫。三樓的重力式貨架整箱貨可通過庫區(qū)右下腳的重力式輸送系統(tǒng)送到二樓的重力式輸送系統(tǒng)，然后再到達一樓的主輸送系統(tǒng)經(jīng)過分揀后出庫。拆零區(qū)的單件B可直接通過輸送帶送到主輸送帶，后通過分揀出庫，和以整托盤P出庫進行匯集，整體到達出庫暫存區(qū)，完成出庫。v5.4.2物流系統(tǒng)物流系統(tǒng)ARENA仿真過程仿真過程1.系統(tǒng)邊界系統(tǒng)邊界 本仿真模型主要是以江蘇Y醫(yī)藥物流中心出入庫作業(yè)系

21、統(tǒng)為主要研究對象，系統(tǒng)邊界范圍從醫(yī)藥物流中心接收入庫或出庫訂單并開始服務(wù)到貨物入庫完畢或貨物裝車完畢為止。2.仿真目標仿真目標 本仿真模型的仿真目標為：本仿真模型的仿真目標為：v 統(tǒng)計并分析系統(tǒng)的實體、資源利用率和隊列的量化指標；統(tǒng)計并分析系統(tǒng)的實體、資源利用率和隊列的量化指標；v 通過對仿真輸出報告中統(tǒng)計結(jié)果的分析，評估系統(tǒng)的總體通過對仿真輸出報告中統(tǒng)計結(jié)果的分析，評估系統(tǒng)的總體運營性能狀況，并探尋影響系統(tǒng)運營的瓶頸因素；運營性能狀況，并探尋影響系統(tǒng)運營的瓶頸因素；v 在仿真模型中設(shè)定系統(tǒng)服務(wù)水平指標及總成本函數(shù)，并以在仿真模型中設(shè)定系統(tǒng)服務(wù)水平指標及總成本函數(shù)，并以服務(wù)水平最優(yōu)和系統(tǒng)總成本

22、最小為目標，對系統(tǒng)資源進行優(yōu)服務(wù)水平最優(yōu)和系統(tǒng)總成本最小為目標，對系統(tǒng)資源進行優(yōu)化分析及合理配置?；治黾昂侠砼渲谩?.模型簡化模型簡化v 在本仿真模型中，將訂單實體設(shè)定為訂單中不同的出入庫作業(yè)指令，即包含多個不同出入庫作業(yè)指令的訂單在模型中被認為是在同一時刻到達的多個不同的訂單實體；v 本仿真模型的運行時間定義為30天，每天工作16小時（2次倒班，每次工作8小時）；v 假設(shè)叉車以勻速運行，時速為15km/h，每張訂單的延遲成本設(shè)定為50元/張；v 假設(shè)所有設(shè)施設(shè)備一般都不會出現(xiàn)故障，也就是說只要有出入庫的需求指令，設(shè)施設(shè)備就應(yīng)當正常運轉(zhuǎn)。4.模型的實體定義模型的實體定義 實體在Arena仿真

23、模型中一般包括兩種：永久性實體與臨時性實體。本模型中，永久性實體分為資源類和運輸設(shè)備類，臨時性實體分為訂單實體和實物實體。 在本模型中，訂單實體定義為在本模型中，訂單實體定義為A、B、C、D、E五種訂五種訂單類別，其訂單類別及方式如下表所示：單類別，其訂單類別及方式如下表所示：訂單類別方式出庫訂單A類訂單整托盤B類訂單整箱整批C類訂單整箱零散入庫訂單D類訂單整托盤E類訂單整箱5. ARENA建模建模 根據(jù)項目中對Y醫(yī)藥物流中心的作業(yè)系統(tǒng)的流程分析，構(gòu)建出Y醫(yī)藥物流中心作業(yè)系統(tǒng)第0級Arena模型架構(gòu)，如下圖：出庫訂單到達子模型的邏輯結(jié)構(gòu)圖：出庫訂單到達子模型的邏輯結(jié)構(gòu)圖：入庫訂單到達子模型的邏

24、輯結(jié)構(gòu)圖：入庫訂單到達子模型的邏輯結(jié)構(gòu)圖：訂單處理子模型的邏輯結(jié)構(gòu)圖：訂單處理子模型的邏輯結(jié)構(gòu)圖：出庫作業(yè)子模型在出庫作業(yè)子模型在Arena的第的第1級構(gòu)架圖：級構(gòu)架圖：Decide模塊參數(shù)設(shè)定如圖：模塊參數(shù)設(shè)定如圖：整托盤出庫子模型整托盤出庫子模型Arena邏輯結(jié)構(gòu)圖：邏輯結(jié)構(gòu)圖：整箱出庫子模型邏輯結(jié)構(gòu)圖：整箱出庫子模型邏輯結(jié)構(gòu)圖：出庫確認子模型的邏輯結(jié)構(gòu)圖：出庫確認子模型的邏輯結(jié)構(gòu)圖：入庫作業(yè)子模型的入庫作業(yè)子模型的Arena第第1級構(gòu)架圖：級構(gòu)架圖：卸貨與檢驗子模型的卸貨與檢驗子模型的Arena邏輯結(jié)構(gòu)圖：邏輯結(jié)構(gòu)圖：整托盤入庫作業(yè)子模型的整托盤入庫作業(yè)子模型的Arena邏輯結(jié)構(gòu)圖：邏輯

25、結(jié)構(gòu)圖：整箱入庫作業(yè)子模型的整箱入庫作業(yè)子模型的Arena邏輯結(jié)構(gòu)圖：邏輯結(jié)構(gòu)圖：入庫確認子模型的邏輯結(jié)構(gòu)圖：入庫確認子模型的邏輯結(jié)構(gòu)圖：6.輸入數(shù)據(jù)分析輸入數(shù)據(jù)分析經(jīng)驗分布擬合經(jīng)驗分布擬合 經(jīng)驗分布擬合方法主要采用TRIA分布來對部分操作活動進行數(shù)據(jù)擬合。這些操作活動可以通過對歷史數(shù)據(jù)的觀測得出一定的規(guī)律，從而采用經(jīng)驗分布的方式來實現(xiàn)對操作活動的數(shù)據(jù)擬合。TRIA分布擬合的隨機活動過程如下表：活動隨機分布形式單位C類出庫訂單到達TRIA（2，16.6，26）小時E類入庫訂單到達TRIA（2.5，9，22）小時出庫復(fù)核檢驗TRIA（0.5，1，1.5）分鐘裝貨操作TRIA（0.3，0.8，1.

26、7）分鐘卸貨操作TRIA（0.8，1，1.6）分鐘入庫復(fù)核檢驗TRIA（0.2，1.3，1.7）分鐘揀選貨物TRIA（0.3，0.8，1.8）分鐘輸入分析器擬合輸入分析器擬合 對所得數(shù)據(jù)運用Arena自帶的輸入分析器進行數(shù)據(jù)擬合，其擬合結(jié)果如下圖：資源計劃表擬合資源計劃表擬合 對于A類出庫訂單和D類入庫訂單的到達時間，其規(guī)律一般是在一天中固定的某幾個時間段并按照計劃的方式到達，因此這類活動應(yīng)當采用資源計劃表方法對其進行數(shù)據(jù)擬合，其資源計劃表的設(shè)定如下圖： A類出庫訂單資源計劃表 D類入庫訂單資源計劃表 7.系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置 在該仿真模型中，根據(jù)實際情況將每天的工作時間設(shè)定為8小時，每次

27、運行一周（即運行長度為7天）。 主要統(tǒng)計指標為總成本，因此以總成本的精度要求來確定仿真次數(shù)。初次可以設(shè)定仿真次數(shù)為8次，其仿真結(jié)果總成本為19178.36，其半寬值為968.2458。在此可以設(shè)定可接受的半寬值為500，可依據(jù)公式 來確定其合適的仿真次數(shù)。2200hhnn 30)500()2458.968(8222200hhnn（次） 根據(jù)仿真目標所需的仿真統(tǒng)計指標，可以選擇相應(yīng)的輸出統(tǒng)計類別。在本仿真模型中，需要選擇成本、隊列、運輸、實體、進程、傳送、資源以及站點等輸出統(tǒng)計類別，其選擇結(jié)果如右圖：8.系統(tǒng)模型的驗證與輸出評估系統(tǒng)模型的驗證與輸出評估 本仿真模型的輸出統(tǒng)計結(jié)果與真實系統(tǒng)的實際數(shù)

28、據(jù)對比如下表：名稱實際數(shù)據(jù)仿真統(tǒng)計結(jié)果誤差（%）訂單到達個數(shù)A23258B68725.8C1471587.5D36345.5E8910012.4裝貨時間1.61.812.5卸貨時間1.81.95.5裝卸工成本128013565.9叉車搬運時間4.84.64.2叉車搬運成本299832237.5傳送帶傳送時間5.85.91.7傳送帶傳送成本364038746.4復(fù)核檢驗時間1.51.713.3復(fù)核檢驗成本198621327.3 從表中可以明顯得出，實際數(shù)據(jù)與仿真統(tǒng)計結(jié)果的誤差不超過從表中可以明顯得出，實際數(shù)據(jù)與仿真統(tǒng)計結(jié)果的誤差不超過14，在合理的接受范圍內(nèi)，所以認為該仿真模型是有效的。在合理的

29、接受范圍內(nèi)，所以認為該仿真模型是有效的。 實體在系統(tǒng)中所經(jīng)歷的增值活動、非增值活動、搬運、其他類別時間實體在系統(tǒng)中所經(jīng)歷的增值活動、非增值活動、搬運、其他類別時間及成本輸出統(tǒng)計結(jié)果如下表所示：及成本輸出統(tǒng)計結(jié)果如下表所示：實體類別增值活動非增值活動搬運其他總計A0.330.212.120.312.97B0.220.193.230.223.86C0.730.553.810.435.52D0.320.282.210.333.14E0.340.312.780.423.85實體各類活動時間輸出統(tǒng)計結(jié)果（單位：h）實體類別增值活動搬運總計A1.3526.828.15B1.7833.635.38C2.68

30、38.441.08D1.5242.544.02E2.6647.650.26實體各類活動成本輸出統(tǒng)計結(jié)果（單位：元） 從輸出統(tǒng)計結(jié)果中總活動時間可以得出，C類訂單出庫時間B類訂單出庫時間E類訂單入庫時間D類訂單入庫時間A類訂單出庫時間，這說明C類訂單的整箱零散出庫方式需要在貨物揀選、貨物搬運上花費更多的時間和精力。系統(tǒng)資源利用狀況輸出統(tǒng)計結(jié)果表：系統(tǒng)資源利用狀況輸出統(tǒng)計結(jié)果表：資源類別裝卸工升降機揀選操作員傳送帶復(fù)核員電瓶叉車利用率（%）0.230.320.280580.260.54成本（元）忙時成本01695.3443.71897.3323.4976.4閑時成本0568.71582.5674.

31、11232.31783.9使用成本860.200000 由表可以得出，整個醫(yī)藥物流中心作業(yè)系統(tǒng)的資源利用率偏低，對于揀選整個醫(yī)藥物流中心作業(yè)系統(tǒng)的資源利用率偏低，對于揀選操作人員、復(fù)核員和裝卸工來說，人員利用率明顯偏低，這也如實地反映了他操作人員、復(fù)核員和裝卸工來說，人員利用率明顯偏低，這也如實地反映了他們的工作強度低，也間接地說明人員數(shù)量比較臃腫，因此應(yīng)考慮對此類員工進們的工作強度低，也間接地說明人員數(shù)量比較臃腫，因此應(yīng)考慮對此類員工進行精簡。行精簡。 同時可以看出 ，裝卸工、復(fù)核員和揀選操作人員的利用率比值都較低，裝卸工、復(fù)核員和揀選操作人員的利用率比值都較低，說明這三種員工數(shù)量過剩，應(yīng)考

32、慮適當精簡說明這三種員工數(shù)量過剩，應(yīng)考慮適當精簡。系統(tǒng)各類活動進程時間及成本輸出統(tǒng)計結(jié)果：系統(tǒng)各類活動進程時間及成本輸出統(tǒng)計結(jié)果：活動進程類別總時間（Hour）平均時間（Hour）總成本（元）平均成本（元）升降機運輸30.314.332928.38418.34傳送帶傳送42.146.023390.08423.76電瓶叉車搬運40.325.763366.96420.87裝貨36.360.45537.6412.26卸貨27.380.35322.5610.34揀選貨物43.270.54867.4718.22復(fù)核檢驗24.960.32433.344.65 可以看出傳送帶傳送和電瓶叉車搬運的總時間大致相

33、當，但比升降機運輸可以看出傳送帶傳送和電瓶叉車搬運的總時間大致相當，但比升降機運輸?shù)目倳r間要多，而且其總成本分別為的總時間要多，而且其總成本分別為2928.38、3390.08和和3366.96元，平均完成元，平均完成每個訂單的該活動運輸成本為每個訂單的該活動運輸成本為418.34、423.76和和420.87元，說明每個訂單的搬運元，說明每個訂單的搬運活動所花費的成本基本一致。在裝卸成本中，從表中可以得出，裝車活動成本為活動所花費的成本基本一致。在裝卸成本中，從表中可以得出，裝車活動成本為537.64元，卸車活動成本為元，卸車活動成本為322.56，這說明裝車活動成本還是占主要部分。，這說明

34、裝車活動成本還是占主要部分。9.方案優(yōu)化方案優(yōu)化本模型的服務(wù)水平輸出統(tǒng)計結(jié)果如下表：本模型的服務(wù)水平輸出統(tǒng)計結(jié)果如下表：服務(wù)水平類別名稱含義結(jié)果人時產(chǎn)出裝卸工裝卸工總作業(yè)量/總?cè)藭r48.32揀選操作員揀選操作員總作業(yè)量/總?cè)藭r67.77復(fù)核員復(fù)核員總作業(yè)量/總?cè)藭r32.67設(shè)備運轉(zhuǎn)（忙時運輸量）升降機平均每天每臺設(shè)備運輸量46.12傳送帶平均每天每小時設(shè)備傳送量66.65電瓶叉車平均每天每臺設(shè)備搬運量58.33客戶服務(wù)質(zhì)量平均每日訂單數(shù)平均每天到達訂單數(shù)45.2出庫訂單延遲率延遲出庫訂單的比例0.18入庫訂單延遲率延遲入庫訂單的比例0.06 從指標的仿真結(jié)果可以看出：裝卸工、揀選操作員和復(fù)核員

35、這三種操作人從指標的仿真結(jié)果可以看出：裝卸工、揀選操作員和復(fù)核員這三種操作人員的人時產(chǎn)出結(jié)果分別為員的人時產(chǎn)出結(jié)果分別為48.32、67.77、32.67，這說明復(fù)核員和裝卸工的人時，這說明復(fù)核員和裝卸工的人時產(chǎn)出相比較低，而揀選操作員的人時產(chǎn)出相對較好，應(yīng)該考慮提高復(fù)核員和裝產(chǎn)出相比較低，而揀選操作員的人時產(chǎn)出相對較好，應(yīng)該考慮提高復(fù)核員和裝卸工的工作效率。卸工的工作效率。 Arena各類成本輸出圖：各類成本輸出圖：輸出名稱函數(shù)表達式模型名稱輸出值半寬值總成本員工成本+搬運成本+延遲成本Total Cost19034.55458.54 從輸出結(jié)果和分析可得，該醫(yī)藥物流中心主要存在的問題在于操

36、作人員數(shù)量臃腫，效率低下，設(shè)備閑置時間過長，利用率較低，從而造成系統(tǒng)的總成本相對較高，運營效率相對較低，因此應(yīng)當考慮對該醫(yī)藥物流中心的操作人員及設(shè)備進行優(yōu)化分析。 在Arena自帶的Optquest優(yōu)化分析軟件中將控制變量設(shè)定為升降機、復(fù)核員、揀選操作員和裝卸工，并且給每個控制變量設(shè)定相應(yīng)的參考值范圍，控制變量的設(shè)置如下圖：隨后設(shè)定系統(tǒng)優(yōu)化的約束函數(shù)，如下圖： 最后設(shè)定以系統(tǒng)總成本最小為目標的目標函數(shù)，如圖：最后設(shè)定以系統(tǒng)總成本最小為目標的目標函數(shù)，如圖： 在以上三項設(shè)定好后，就該設(shè)定優(yōu)化運行的時間，時間越長，其優(yōu)化結(jié)果越合理。在該優(yōu)化分析中設(shè)定優(yōu)化運行時間為30分鐘，軟件會自動檢測到每次運行的結(jié)果，并能夠在窗