第七章物流系統仿真

演示文稿第七章物流系統仿真現在是1頁\一共有61頁\編輯于星期一第七章物流系統仿真ppt課件現在是2頁\一共有61頁\編輯于星期一物流系統仿真CH77.1系統仿真概述7.2系統仿真的要素與類型7.3計算機仿真7.4物流系統仿真7.5物流系統仿真應用7.6案例分析：配送中心仿真與分析現在是3頁\一共有61頁\編輯于星期一物流系統仿真CH77.1系統仿真概述7.2系統仿真的要素與類型7.3計算機仿真7.4物流系統仿真7.5物流系統仿真應用7.6案例分析：配送中心仿真與分析現在是4頁\一共有61頁\編輯于星期一7.1系統仿真概述7.1.1系統仿真的概念與起源7.1.2系統仿真的發(fā)展階段7.1.3系統仿真的定義7.1.4系統仿真的實質7.1.5系統仿真的特點及作用現在是5頁\一共有61頁\編輯于星期一7.1.1系統仿真的概念與起源系統仿真是利用系統模型在仿真的環(huán)境和條件下，對系統進行研究、分析和試驗的方法。系統仿真是本世紀40年代末以來伴隨著計算機技術的發(fā)展而逐步形成的一門新興學科。現代系統仿真技術和綜合性仿真系統已經成為復雜系統特別是高技術產業(yè)不可缺少的分析、研究、設計、評價、決策和訓練的重要手段，其應用范圍在不斷擴大，效益也日漸顯著?，F在是6頁\一共有61頁\編輯于星期一7.1.2系統仿真的發(fā)展階段⑴直觀模仿⑵仿真實驗⑶功能仿真現在是7頁\一共有61頁\編輯于星期一7.1.3系統仿真的定義

系統仿真是建立在控制理論、相似理論、信息處理技術和計算技術等理論基礎之上的、以計算機以及其它專用物理效應設備為工具、利用系統模型對真實或擬建的系統進行試驗，并借助于專家經驗知識、統計數據和信息資料對試驗結果進行分析研究，進而作出決策的一門綜合性的和試驗性的學科。現在是8頁\一共有61頁\編輯于星期一7.1.4系統仿真的實質系統仿真是一種對系統問題求數值解的計算技術。仿真是一種人為的試驗手段。仿真可以比較真實地描述系統的運行、演變及其發(fā)展過程。現在是9頁\一共有61頁\編輯于星期一7.1.5系統仿真的特點和作用系統仿真的特點主要體現在6個方面。⑴利用仿真模型可將復雜事物抽象化，通過仿真模型了解系統的可行性和可靠性，檢驗理論的正確性，尋求解決問題的途徑；⑵利用仿真可避免在實際系統上試驗周期過長的弊病，節(jié)省人力、物力、財力；⑶某些復雜系統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的方法；⑷可以避免對實際系統進行破壞性實驗或危險性實驗；⑸仿真可以研究單個變量或參數變化時對系統整體的影響，并且可以多次重復試驗；⑹仿真方法可用來檢驗理論分析所得的結果的正確性和有效性，其基本方法較易掌握，仿真的結果直觀，便于理解?，F在是10頁\一共有61頁\編輯于星期一7.1.5系統仿真的特點和作用系統仿真有4個最主要的作用。⑴仿真的過程也是實驗的過程，是系統地收集和積累信息的過程；⑵對難以建立物理模型和數學模型的對象系統，可通過仿真模型來順利地解決預測、分析和評價等系統問題；⑶通過系統仿真，可以把一個復雜系統降階成若干子系統以便于分析；⑷通過系統仿真，能啟發(fā)新的思想或產生新的策略，還能暴露出原系統中隱藏著的一些問題，以便及時解決?，F在是11頁\一共有61頁\編輯于星期一物流系統仿真CH77.1系統仿真概述7.2系統仿真的要素與類型7.3計算機仿真7.4物流系統仿真7.5物流系統仿真應用7.6案例分析：配送中心仿真與分析現在是12頁\一共有61頁\編輯于星期一7.2系統仿真的要素與類型7.2.1仿真的要素7.2.2系統仿真的類型7.2.3系統仿真的一般類型現在是13頁\一共有61頁\編輯于星期一7.2.1仿真的要素圖7-1計算機仿真三要素及三個基本活動現在是14頁\一共有61頁\編輯于星期一7.2.2系統仿真的類型1．按應用分類

按其應用的領域及作用，系統仿真可分為：生產管理仿真、工程技術仿真、軍事仿真、科學試驗等。現在是15頁\一共有61頁\編輯于星期一7.2.2系統仿真的類型2．按結構形式分類簡單式串聯式擴展式分析式現在是16頁\一共有61頁\編輯于星期一7.2.2系統仿真的類型3．按仿真實驗的方法分類

按照仿真實驗的方法，可分為物理仿真法和數學仿真法?，F在是17頁\一共有61頁\編輯于星期一7.2.2系統仿真的類型4．按系統中事件出現的特性分類根據系統中事件出現的特性，可將仿真分為隨機性仿真和確定性仿真。現在是18頁\一共有61頁\編輯于星期一7.2.2系統仿真的類型5．按照系統活動的動態(tài)形式分類連續(xù)系統仿真離散系統仿真現在是19頁\一共有61頁\編輯于星期一7.2.2系統仿真的類型6．根據仿真時鐘與實際時鐘的關系分類實時仿真亞實時仿真超實時仿真現在是20頁\一共有61頁\編輯于星期一7.2.3系統仿真的一般步驟⑴定義問題，確定其適合仿真，且收益大于成本，則可進行規(guī)劃仿真；⑵判斷系統是否擁有所需的資源且能夠定義，若是，則確定系統的參數，建立模型；⑶收集相關的數據并進行分析，在此基礎上建立計算機仿真模型；⑷對仿真及其結果加以驗證，進行實驗分析；⑸分析仿真輸出結果；⑹歸檔并實施。在實際的仿真中，上述步驟往往需要多次反復和迭代?，F在是21頁\一共有61頁\編輯于星期一物流系統仿真CH77.1系統仿真概述7.2系統仿真的要素與類型7.3計算機仿真7.4物流系統仿真7.5物流系統仿真應用7.6案例分析：配送中心仿真與分析現在是22頁\一共有61頁\編輯于星期一7.3計算機仿真7.3.1計算機仿真的概念7.3.2計算機仿真的局限性7.3.3計算機仿真語言及特點現在是23頁\一共有61頁\編輯于星期一7.3.1計算機仿真的概念

計算機仿真是用計算機對系統的結構、功能和行為以及參與系統控制的人的思維過程和行為進行動態(tài)、逼真的模仿。現在是24頁\一共有61頁\編輯于星期一7.3.2計算機仿真的局限性計算機仿真技術不是最優(yōu)化技術，它只是一種數值方法，只能給出系統特定條件、特定參數下的特解而不是通解。用計算機仿真方法去解決較大系統的問題成本高、時間長，對于仿真模型必須反復檢驗，有時還必須重新建立模型，才能使其不斷完善。計算機仿真是一種評價性技術，是評價決策的工具，自身并不能產生決策和方案。現在是25頁\一共有61頁\編輯于星期一7.3.3計算機仿真語言及特點⑴仿真時刻的控制是自動進行的；⑵具有隨機數生成程序；⑶可以進行多種邏輯運算和數學運算；⑷對于構成要素的記錄可自動進行記憶場所的分配；⑸仿真結果可以很容易地表示出來?，F在是26頁\一共有61頁\編輯于星期一物流系統仿真CH77.1系統仿真概述7.2系統仿真的要素與類型7.3計算機仿真7.4物流系統仿真7.5物流系統仿真應用7.6案例分析：配送中心仿真與分析現在是27頁\一共有61頁\編輯于星期一7.4物流系統仿真7.4.1仿真在物流系統中的應用7.4.2物流系統仿真的特點7.4.3物流系統仿真常用的方法7.4.4物流系統仿真的步驟現在是28頁\一共有61頁\編輯于星期一7.4.1仿真在物流系統中的應用對于新設計的物流系統，可應用計算機仿真對新系統的可行性和效率作出正確的評價判斷。采用計算機仿真的方法構造模型，可在復雜物流系統中解決部分難以用數學方法求解的物流問題。通過建立物流系統的仿真模型，擴展物流系統研究的邊界，有助于描述物流系統的各種現象，加強直觀感，從而更深刻地理解和分析物流系統。現在是29頁\一共有61頁\編輯于星期一7.4.2物流系統仿真的特點⑴物流系統中“流”的仿真。⑵物流系統中的“排隊”仿真。⑶物流組織中“人”的因素仿真?，F在是30頁\一共有61頁\編輯于星期一7.4.3物流系統仿真常用的方法1.

實體在離散事件系統中的實體可分為兩大類：⑴臨時實體⑵永久實體現在是31頁\一共有61頁\編輯于星期一7.4.3物流系統仿真常用的方法2.

事件

事件是引起系統狀態(tài)發(fā)生變化的行為。從某種意義上說，這類系統是由事件來驅動的。現在是32頁\一共有61頁\編輯于星期一7.4.3物流系統仿真常用的方法3.

活動活動用于表示兩個可以區(qū)分的事件之間的過程，它標志著系統狀態(tài)的轉移。現在是33頁\一共有61頁\編輯于星期一7.4.3物流系統仿真常用的方法4.

進程進程由若干個有序事件及若干有序活動組成，一個進程描述了它所包括的事件及活動間的相互邏輯關系及時序關系。現在是34頁\一共有61頁\編輯于星期一7.4.3物流系統仿真常用的方法圖7-3事件、活動、進程三者之間的關系現在是35頁\一共有61頁\編輯于星期一7.4.3物流系統仿真常用的方法5.

仿真鐘用于表示仿真時間的變化。仿真鐘推進方法有三大類：事件調度法、固定增量推進法和主導時鐘推進法?，F在是36頁\一共有61頁\編輯于星期一7.4.3物流系統仿真常用的方法6.

統計計數器某一次仿真運行得到的狀態(tài)變化過程只不過是隨機過程的一次取樣，它們只有在統計意義下才有參考價值。在仿真模型中，需要有一個統計計數部件，以便統計系統中的有關變量?，F在是37頁\一共有61頁\編輯于星期一7.4.4物流系統仿真的步驟1．離散事件系統仿真流程系統狀態(tài)變量時鐘變量事件表統計計數器初始化子程序時鐘推進于程序調度子程序事件子程序統計報告子程序隨機數發(fā)生器主程序從功能結構的角度來看，離散事件系統仿真的程序通常包括以下幾個部分：現在是38頁\一共有61頁\編輯于星期一7.4.4物流系統仿真的步驟2.離散事件系統的仿真策略⑴事件調度法⑵活動掃描法⑶進程交互法現在是39頁\一共有61頁\編輯于星期一7.4.4物流系統仿真的步驟3．物流系統的仿真步驟圖7-5物流系統仿真的一般步驟現在是40頁\一共有61頁\編輯于星期一物流系統仿真CH77.1系統仿真概述7.2系統仿真的要素與類型7.3計算機仿真7.4物流系統仿真7.5物流系統仿真應用7.6案例分析：配送中心仿真與分析現在是41頁\一共有61頁\編輯于星期一7.5物流系統仿真應用7.5.1排隊系統仿真7.5.2庫存系統仿真7.5.3港口碼頭仿真現在是42頁\一共有61頁\編輯于星期一7.5.1排隊系統仿真1．排隊論的基本概念

排隊論（queuingtheory），或稱隨機服務系統理論，是通過對服務對象到達及服務時間的統計研究，得出這些數量指標（等待時間、排隊長度、忙期長短等）的統計規(guī)律，根據這些規(guī)律來改進服務系統的結構或重新組織被服務對象，使得服務系統既能滿足服務對象的需要，又使費用最經濟或某些指標最優(yōu)?，F在是43頁\一共有61頁\編輯于星期一7.5.1排隊系統仿真2．排隊系統模型的基本組成部分（1）輸入過程（2）排隊規(guī)則（3）服務機構現在是44頁\一共有61頁\編輯于星期一7.5.1排隊系統仿真3．排隊系統仿真實例序號到達的顧客要求服務內容服務機構1不能運轉的機器修理修理工2修理技工領取修配零件發(fā)放修配零件的管理員3文件稿打字打字員4電話呼喚通話交換臺5提貨單提取存貨倉庫管理員6駛入港口的貨船裝（卸）貨裝（卸）貨碼頭（泊位）表7-1列出了排隊系統的實際應用情形。現在是45頁\一共有61頁\編輯于星期一7.5.1排隊系統仿真3．排隊系統仿真實例序號到達的顧客要求服務內容服務機構1不能運轉的機器修理修理工2修理技工領取修配零件發(fā)放修配零件的管理員3文件稿打字打字員4電話呼喚通話交換臺5提貨單提取存貨倉庫管理員6駛入港口的貨船裝（卸）貨裝（卸）貨碼頭（泊位）表7-1列出了排隊系統的實際應用情形?，F在是46頁\一共有61頁\編輯于星期一7.5.2庫存系統仿真1．庫存的基本概念

庫存是指一切目前閑置的、用于未來的、有經濟價值的資源，具體包括成品、原材料、在制品、在途品、生產前物料、備品備件等。現在是47頁\一共有61頁\編輯于星期一7.5.2庫存系統仿真2．庫存系統的基本類型單周期庫存與多周期庫存獨立需求庫存與相關需求庫存確定型庫存與隨機型庫存現在是48頁\一共有61頁\編輯于星期一7.5.2庫存系統仿真3．庫存系統的仿真

1）確定管理目標。2）按觀察得到的累積頻率確定需求量和訂貨前置期（即發(fā)出訂貨到貨物到達時間間隔）的密度函數。3）收集已知數據，如保管費、訂貨費以及損失費等；4）確定仿真鐘推進方法5）將不同方案作為仿真參數輸入系統，重復仿真運行過程，比較不同的輸出結果，提出決策建議。庫存系統的仿真過程大體分為以下幾個步驟：現在是49頁\一共有61頁\編輯于星期一7.5.3港口碼頭仿真1．港口物流與碼頭的規(guī)劃設計港口物流系統是指在一定的港口空間里，由所需輸送的貨物和有關港口起重設備、輸送工具、人員以及通信聯系等若干相互制約的動態(tài)要素構成的具有特定功能的有機整體。港口碼頭是由船舶、堆場、貨物集疏運等子系統構成的復雜系統。利用仿真工具對港口碼頭進行仿真研究，可以優(yōu)化資源配置，提高碼頭的作業(yè)效率，改善港口物流系統的功能和效率?，F在是50頁\一共有61頁\編輯于星期一7.5.3港口碼頭仿真2．港口堆場規(guī)劃仿真實例

某內河港煤炭碼頭有兩個裝船泊位，每個泊位配備額定能力為2500噸/小時的裝船機一臺，兩條卸車線各配置額定能力為1000噸/小時的翻車機一臺，堆場堆存能力為14萬噸，堆場堆取料作業(yè)采用斗輪堆取料機，各裝卸機械之間通過皮帶輸送機相連接。該煤炭碼頭的年輸出能力為800萬噸，由于碼頭設施的堆存能力不足，導致壓車壓船，造成一定的經濟損失。使用計算機仿真技術來確定合理的堆場規(guī)模?，F在是51頁\一共有61頁\編輯于星期一7.5.3港口碼頭仿真2．港口堆場規(guī)劃仿真實例⑴數據的收集與整理①列車到達時間間隔②駁船到港間隔時間③其它資料⑵仿真模型的建立與驗證⑶仿真結果分析步驟：現在是52頁\一共有61頁\編輯于星期一物流系統仿真CH77.1系統仿真概述7.2系統仿真的要素與類型7.3計算機仿真7.4物流系統仿真7.5物流系統仿真應用7.6案例分析：配送中心仿真與分析現在是53頁\一共有61頁\編輯于星期一案例配送中心仿真與分析現在是54頁\一共有61頁\編輯于星期一7.5案例分析：配送中心仿真與分析

配送中心不同于傳統的倉儲設施，配送中心具有售貨中心、分貨中心的職能。為了更有效地、更高水平地送貨，配送中心往往還有比較強的流通加工能力。該案例中，配送中心從三個供應商進貨，向三個生產商發(fā)貨。研究該配送中心的即時庫存成本和利潤，并試圖加以改善?，F在是55頁\一共有61頁\編輯于星期一7.5案例分析：配送中心仿真與分析1.系統數據供貨商（三個）：當三個供應商各自供應的產品在配送中心的庫存小于10件時開始生產，庫存大于20件時停止生產。供應商一和供應商二分別以4小時一件的效率向配送中心送產品，供應商三提供一件產品的時間服從3—6小時均勻分布?，F在是56頁\一共有61頁\編輯于星期一7.5案例分析：配送中心仿真與分析1.系統數據配送中心發(fā)貨：當三個生產商各自的庫存大于10件時停止發(fā)貨。當生產商一的庫存量小于2時