第四章 物流系統(tǒng)仿真技術與常用軟件

1、第四章第四章物流系統(tǒng)控制與仿真物流系統(tǒng)控制與仿真學習目標：學習目標：1.了解物流系統(tǒng)控制、系統(tǒng)仿真、物流系統(tǒng)仿真、系統(tǒng)動力學等基本概念。2、掌握物流系統(tǒng)控制、離散事件仿真、物流系統(tǒng)動力學的基本原理。第一節(jié)第一節(jié) 物流系統(tǒng)控制物流系統(tǒng)控制一、物流系統(tǒng)控制的基本概念系統(tǒng)控制系統(tǒng)控制是指在外部條件變化的情況下，保證系統(tǒng)實現(xiàn)目標的行為。這要通過該系統(tǒng)的必要組織來實現(xiàn)。必要組織指的是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其要素的運行方式 受控客體受控客體:在系統(tǒng)形成時，其受控要素組合成受控部分，它叫做受控客體；控制系統(tǒng)控制系統(tǒng):控制要素的總體構(gòu)成控制部分?？刂葡到y(tǒng)有開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。若系統(tǒng)中具有反饋環(huán)節(jié)則構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)

2、 控制控制：就是按照預定的條件和預定目標，對其過程施加某種影響的行為。反饋反饋：指一個系統(tǒng)把輸入（激勵）經(jīng)過處理之后輸出（響應），又將其輸出的結(jié)果饋送回來與輸入加以比較的過程。物流系統(tǒng)控制將研究的物流系統(tǒng)作為被控對象，而后研究它的輸入與輸出的關系，以通過反饋使被控對象（系統(tǒng)）達到人們所期望的較好的物流效益。二、二、物流系統(tǒng)中控制的分類 二、二、物流系統(tǒng)中控制的分類（一）反饋控制反饋控制反饋控制是一種常見的管理控制，其特征是通過運行過程的輸出進行檢測，并將檢測結(jié)果饋送回運行過程中去，將糾正措施輸入該運行過程中，以獲得預期的輸出。因此，這種反饋控制表現(xiàn)為時間的滯后。如成本分析，質(zhì)量檢查控制，財務分

3、析等。（二）超前控制超前控制 超前控制也稱前饋控制，是一種更加復雜的控制。其特點是通過對運行過程輸入的監(jiān)視，以確定它是否符合標準要求；前饋控制是在輸出結(jié)果受到影響之前就做出糾正，因此這種反饋更為有效。 這種控制克服了反饋控制的遲滯性，便于物流決策人員及時采取相應措施，糾正偏差，達到預定目標。超前控制在物流系統(tǒng)中應用較為廣泛，生產(chǎn)經(jīng)營活動要達到超前控制的目的，常用措施有：1用人的超前控制。按崗位已定的職務要求選拔合格人才。2存儲超前控制。根據(jù)存儲規(guī)律，按照建立的儲存模型，實現(xiàn)超前倉儲存儲工作。3投資超前控制。用投資回收期法或投資效率數(shù)學模型，對擴大企業(yè)再生產(chǎn)能力以及更新設備實行超前控制。（三）非

4、預算性控制非預算性控制非預算性控制是指生產(chǎn)經(jīng)營活動中，預算外的臨時矯正行為。主要有以下幾種方式：1物流批量控制法。指的是利用庫存費和訂購費的邊際點原理對倉庫管理進行優(yōu)化控制。2盈虧平衡控制法。利用盈虧平衡點分析的方法對企業(yè)行為進行控制的方法。3專家控制?？坑薪?jīng)驗的專業(yè)人員、專家對企業(yè)行為提出建議進行控制。三、物流系統(tǒng)控制的基本內(nèi)容（一）物流系統(tǒng)控制的基本內(nèi)容庫存控制產(chǎn)品成本控制工序質(zhì)量控制人員素質(zhì)控制以及產(chǎn)品進度的控制。（二）進行物流系統(tǒng)控制時應注意的問題u總目標與分目標的關系。企業(yè)的總目標確定后，它是眾多分目標的基準，在實行控制過程中，一切分目標都應服從總目標。u強調(diào)管理者和勞動者的自我控制

5、。這也是目標管理的特點，可以促進企業(yè)逐步地由人治走向法治的管理軌道。u注意人的因素與物流系統(tǒng)的指標信息關系。第二節(jié)第二節(jié) 物流系統(tǒng)仿真物流系統(tǒng)仿真 一、系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真是利用系統(tǒng)模型在仿真環(huán)境和條件下，對系統(tǒng)進行研究、分析和試驗的方法。系統(tǒng)仿真的目的在于利用人為控制的環(huán)境條件，改變某些特定的參數(shù)，觀察模型的反應，研究真實系統(tǒng)的現(xiàn)象或過程系統(tǒng)仿真方法是一種間接的研究方法二、系統(tǒng)仿真的特點（一）系統(tǒng)仿真特點p1、復雜系統(tǒng)在設計和分析的各階段產(chǎn)生一系列問題，利用仿真模型可將復雜事物抽象化，了解系統(tǒng)的可行性和可靠性，檢驗理論的正確性，尋求解決問題的途徑。p2、利用仿真可避免在實際系統(tǒng)上試驗時間過長的弊

6、病，節(jié)省人力、物力。p3、某些復雜系統(tǒng)既不能用實際試驗方法，又不能用解析方法時，計算機仿真方法是唯一有效方法。p4、可以避免對實際系統(tǒng)進行破壞性和危害性的實驗。在這種情況下，仿真方法的優(yōu)點更為突出。p5、仿真可以研究單個變量或參數(shù)變化時對系統(tǒng)整體的影響，并且可以多次重復試驗，這在真實系統(tǒng)中是困難或不可能的。p6、仿真方法用來檢驗理論分析所得的結(jié)果的正確性和有效性，其基本方法較易掌握，仿真的結(jié)果直觀，便于理解。三、物流系統(tǒng)仿真分類物流系統(tǒng)仿真物流系統(tǒng)仿真就是借助計算機仿真技術，對現(xiàn)實物流系統(tǒng)建模并進行實驗，得到各種動態(tài)活動及其過程的瞬間仿效記錄，進而研究物流系統(tǒng)性能的方法。其仿真方法可以分為以下

7、幾類：l物流過程的仿真研究l物流管理的仿真研究l物流成本的仿真研究（一）物流過程的仿真研究n物流過程是指運輸、倉儲、包裝等物流的功能過程。n研究目的包括：在時間的過程中，這些過程是如何推進的？推進過程發(fā)生了哪些事件？這些事件引起系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生了哪些狀態(tài)變化等等問題。用仿真工具研究這類物流的問題，歸結(jié)為物流過程的仿真研究。（二）物流管理的仿真研究物流管理的仿真研究是為物流管理決策服務的。例如，交通運輸網(wǎng)絡的布局規(guī)劃、自動化系統(tǒng)的策略運用、物流園區(qū)的規(guī)劃、供應鏈庫存控制策略等。（三）物流成本的仿真研究物流成本的計算是一件極其細致、復雜的事情。傳統(tǒng)的制造業(yè)中，往往將物流成本與供應或銷售的成本混在一起計

8、算。因此無法準確掌握物流成本，也就無法根據(jù)物流成本的核算改進物流的流程和操作。四、物流系統(tǒng)仿真的主要內(nèi)容1物流系統(tǒng)中流的仿真物流系統(tǒng)中流的仿真。物流系統(tǒng)中有多種流，貨流、車流、船流、商流、信息流等。由于流的流動，應采用動態(tài)仿真方法描述流的產(chǎn)生、流動、消失、積累和轉(zhuǎn)換等。2物流系統(tǒng)中的排隊仿真物流系統(tǒng)中的排隊仿真。由一個或多個服務臺和一些等待服務的顧客組成的離散系統(tǒng)稱為排隊系統(tǒng)。這種仿真大多采用離散型仿真方法來進行。3物流組織中人的因素仿真物流組織中人的因素仿真。物流組織是通過人的參與實現(xiàn)的。即使在同樣規(guī)劃下，不同的人、組織，物流服務質(zhì)量和運行效率仍有較大差異。通過計算機仿真描述人的思維過程，從

9、而給出較優(yōu)的物流組織方案。五、連續(xù)系統(tǒng)和離散事件系統(tǒng)的仿真l連續(xù)系統(tǒng)仿真連續(xù)系統(tǒng)仿真是系統(tǒng)的狀態(tài)隨著時間連續(xù)變化的系統(tǒng)的仿真。l離散事件系統(tǒng)離散事件系統(tǒng)是指那些系統(tǒng)狀態(tài)變量隨著時間呈離散狀態(tài)的變化。 （一）離散事件系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)的異同時間值: 連續(xù)系統(tǒng)的時間基是一個確定的值 ;離散事件系統(tǒng)的時間基則是可變的 輸入變量: 確定性變量;隨機 狀態(tài)變量: 連續(xù)變量 ,非連續(xù)的 狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù): 存在,不存在 狀態(tài)空間: 狀態(tài)變量的集合所表示的空間 (均有) （二）離散事件的基本要素1、實體（單元）2、屬性3、事件4、活動5、進程 事件、活動、進程三個概念之間的關系圖可以看出，事件是發(fā)生在某一時刻的行為

10、?；顒雍瓦M程則是發(fā)生在某個時間段的過程。（三）離散事件系統(tǒng)仿真模型的組成與構(gòu)造對于大多數(shù)采用變步長時鐘推進機制的離散事件系統(tǒng)仿真模型中，通常都包含有以下幾個組成部分：時間推進程序時間發(fā)生程序隨機觀測生成程序庫報告生成器主程序系統(tǒng)狀態(tài) 仿真鐘事件列表統(tǒng)計計數(shù)器初始化程序六、離散事件系統(tǒng)仿真基本步驟1、確定仿真目標系統(tǒng)調(diào)研、建立系統(tǒng)模型2、確定仿真算法事件調(diào)度法、活動掃描法、進程交互法3、建立仿真模型4、模型實驗與模型確認5、運行仿真模型終止方法：確定仿真時間長度、確定仿真時間的數(shù)量6、仿真結(jié)果分析分析角度：滿意度、可信度7、仿真結(jié)果輸出方式：實時在線輸出、仿真結(jié)束時輸出第三節(jié)第三節(jié) 物流系統(tǒng)仿真

11、技術與常用軟件物流系統(tǒng)仿真技術與常用軟件一、物流系統(tǒng)的相關技術計算機仿真 計算機仿真語言 建模與仿真方法學 二、物流系統(tǒng)仿真常用軟件uWitness仿真軟件uAutoMod仿真軟件uFlexsim仿真軟件uArena仿真軟件uExtend仿真軟件uRaLC仿真軟件第四節(jié)第四節(jié) 物流系統(tǒng)動力學物流系統(tǒng)動力學 一、物流系統(tǒng)動力學的特點特點2、研究問題注重從因果機制出發(fā) 因果關系是存在于各種現(xiàn)象之間的普遍關系。從因果關系出發(fā)，分析各因素之間構(gòu)成的因果饋環(huán)，才能從紛亂的現(xiàn)象中找出發(fā)生這些現(xiàn)象的內(nèi)在原因和形成機制。 3、從觀察系統(tǒng)結(jié)構(gòu)入手系統(tǒng)動力學認為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)發(fā)展的內(nèi)在動力。只有了解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及變

12、化機制，才有可能預測系統(tǒng)未來的行為。因而，系統(tǒng)動學的模型也被稱為是“結(jié)構(gòu)依存型 ”模型。 4、內(nèi)生化處理系統(tǒng)動力學模型從內(nèi)部尋求解釋系統(tǒng)行為的規(guī)律，重點在于模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。非線性性系統(tǒng)動力學能夠處理復雜的非線性系統(tǒng)，因而適合研究像社會經(jīng)濟系統(tǒng)、物流系統(tǒng)這樣的復雜系統(tǒng)。 6、延遲特性系統(tǒng)動力學模型引入延遲機制，使它與描述的實際系統(tǒng)行為更為接近。 能夠進行政策仿真系統(tǒng)動力學模型利用模型仿真剖析系統(tǒng)，獲取更豐富、更深刻的信息（如政策），進而尋找解決系統(tǒng)問題的途徑。系統(tǒng)動力學解決問題的過程實質(zhì)上也就是尋優(yōu)過程，其最終目的是尋找系統(tǒng)的較優(yōu)結(jié)構(gòu)，以求得較優(yōu)的系統(tǒng)功能。二、系統(tǒng)動力學基本概念與原理 3、水平

13、變量和速率變量n水平變量能夠描述系統(tǒng)在任一特定時刻的狀態(tài)，對系統(tǒng)中控制作用的結(jié)果進行積累(或積分)。水平變量不能在瞬間被改變。水平變量在隨時間推移的各時間點之間建立了系統(tǒng)的連續(xù)性。 n速率變量的作用是表示水平變量變化的快慢，速率變量不能決定水平變量現(xiàn)時刻的值，但能決定水平變量變化曲線的斜率（每單位時間中的變化量） 在系統(tǒng)動力學模型中，水平變量用水平方程（L方程）表示，速率變量用速率方程（R方程）表示，速率方程是在系統(tǒng)中描述控制作用的決策表達式，表示了一個決策環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的控制作用。三、系統(tǒng)動力學建模的基本步驟n明確仿真目的 n設計系統(tǒng)因果反饋環(huán)n繪制系統(tǒng)流圖n寫出有關的數(shù)學方程 n選擇仿真語言，

14、并進行仿真實驗n仿真結(jié)果分析 四、因果反饋環(huán) （一）因果鍵因果鍵：要素A與要素B的因果關系，A是原因，B是結(jié)果，如果A增加，B也增加，則稱A、B之間具正因果關系 +（二）反饋環(huán)反饋環(huán)：兩個以上的因果鍵首尾相聯(lián)形成環(huán)狀，便是因果反饋環(huán)，如圖是最簡單的反饋環(huán)，A，B互為因果，形成閉合環(huán)路。一階負反饋環(huán)：解釋庫存關系則每周訂貨量可由下式?jīng)Q定：DH(MBKC)TZ 式中：DH訂貨速度（件周）；MB目標庫存量（件）；KC實際庫存量（件）；TZ調(diào)整周期（周）。（四）二階負反饋環(huán) 二階的意思是負反饋環(huán)中有上水平變量，前述的一階負反饋環(huán)被看成為簡單地逼近目標值而沒有波動的時間響應。五、物流系統(tǒng)動力學分析 （一

15、）物流系統(tǒng)動力學的目的以系統(tǒng)動力學為框架，綜合其他定性、定量方法，應用于物流系統(tǒng)領域，分析物流的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及動態(tài)發(fā)展機制，進行政策試驗，解決宏觀的帶有根本性的物流發(fā)展戰(zhàn)略問題，這就是物流系統(tǒng)動力學所要達到的目的。 物流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)受到國民經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)政策、需求消費結(jié)構(gòu)、自然地理環(huán)境等因素的影響，這些因素又包含眾多的因子，形成一種合力，從各個方面影響制約交通運輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。這個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有一定的層次性、相關性和相對性，認清該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特性，對建立合理的物流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具有十分重要的意義 因果關系圖經(jīng)過上述系統(tǒng)要素分析，在深入剖析物流系統(tǒng)的基礎上，我們可以得到物流系統(tǒng)的因果關系圖。所謂基本因果關系，即是舍棄掉一切無關緊要的細節(jié)，由數(shù)個最能表征系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從而成為系統(tǒng)動態(tài)發(fā)展內(nèi)在機制的因果反饋環(huán)組成的因果關系圖：在基本因果關系圖中，包括以下幾個基本反饋環(huán) 復習思考題復習思考題1、什么是物流系統(tǒng)控制？物流系統(tǒng)控制的基本內(nèi)容有哪些？P79、802、什么是系統(tǒng)仿真？什么是物流系統(tǒng)仿真？P8