物流系统分析与仿真

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第一节 物流系统分析
用固体退火模拟组合优化问题，将内能E模拟为目标函数值f，温度T演 化成控制参数t，即得到解组合优化问题的模拟退火算法:由初始解i和控 制参数初值t开始，对当前解重复“产生新解→计算目标函数差→接受或 舍弃”的迭代，并逐步衰减t值，算法终止时的当前解即为所得近似最优 解，这是基于蒙特卡罗迭代求解法的一种启发式随机搜索过程。退火过 程由冷却进度表(Cooling Schedule)控制，包括控制参数的初值t及其 衰减因子△t、每个t值时的迭代次数L和停止条件S。
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第二节 物流系统仿真
1.系统仿真及其分类 系统仿真是建立在控制理论、相似理论、信息处理技术和计算机初等理
论基础之上的，以计算机和其他专用物理效应设备为工具，利用系统模 型对真实或假设的系统进行实验，并借助于专家的经验知识、统计数据 和信息资料对实验结果进行分析研究进而做出决策的一门综合的实验性 学科。从广义而言，系统仿真的方法适用于任何领域，无论是在工程系 统(机械、化工、电力、电子等)中或是在非工程系统(交通、管理、经济、 政治等)中都可使用。 根据模型的种类不同，系统仿真可以分为三种:物理仿真、数学仿真和半 实物仿真。
物流系统分析的目的就是要使输入(资源)最少，而输出的物流服务效果 最佳。 物流系统分析时要运用科学的分析工具和计算方法，对系统的目的、功
能、结构、环境、费用和效益等进行充分、细致的调查研究，收集、比 较、分析和处理有关数据，建立若干个拟定方案，比较和评价物流结果， 寻求系统整体效益最佳和有限资源配备最佳的方案，为决策的者最后选 择提供科学依据。
第二阶段为系统设计阶段。在此阶段中，首先是对系统进行概略设计， 其内容主要是制订各种替代方案，然后进行系统分析，分析的内容包括 目的、替代方案、费用、效益、模型和评价标准等。在系统分析的基础 上确定系统设计方案，据此对系统进行详细设计，也就是提出模式和解 决方案。
第三阶段为系统实施阶段。
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第一节 物流系统分析
4.退火算法 模拟退火算法来源于固体退火原理，那将固体加温至充分高，再让其徐
徐冷却，加温时，固体内部粒子随温升变为无序状，内能增大，而徐徐 冷却时粒子渐趋有序，在每个温度都达到平衡态，最后在常温时达到基 态，内能减为最小。根据Metropolis准则，粒子在温度T时趋于平衡的 概率为 式中E为温度T时的内能; △E为其改变量，k为Boltzmann常数。
本身，而是对系统的描述、模仿或抽象，反映实际系统的主要特征。利 用模型预测每一方案可能产生的结果，并根据其结果说明各方案的优劣。 (六)系统优化 用最优化理论和方法，对所构造的系统模型进行最优化求解。有足够定 量的因素，就可用数学的方法建立数学模型，运用运筹学等技术寻求最 佳方案，复杂问题可运用计算机求解。在定量优化的基础上，再考虑定 性因素进行综合、调整，使整体优化更合实际。
(二)统筹法(网络计划技术) 统筹法，是指运用网络来统筹安排，合理规划系统的各个环节。它用网
络图来描述活动流程的路线，把事件作为节点，在保证关键路线的前提 下安排其他活动，调整相互关系，以保证按期完成整个计划。该项技术 可用于物流作业的合理安排。 (三)系统优化法
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第一节 物流系统分析
物流系统分析是指在一定的时间和空间里，对其所从事的物流活动和过 程作为一个整体来处理，以系统的观点、系统工程的理论和方法进行分 析研究，以实现其空间和时间的经济效益。
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第一节 物流系统分析
更详细的描述是指从对象系统整体最优出发，在优先系统目标、确定系 统准则的基础上，根据物流的目标要求，分析构成系统各级子系统的功 能和相互关系以及系统同环境的相互影响，寻求实现系统目标的最佳途 径。
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第一节 物流系统分析
物流系统分析的目的在于通过分析，比较各种拟定方案的功能、费用、 效益和可靠习惯等各项技术、经济指标，向决策者提供可做出正确决策 的资料和信息。所以，物流系统分析实际上就是在明确目的的前提下， 来分析和确定系统所应具备的功能和相应的环境条件。
根据系统分析的基本含义，物流系统分析的主要内容有系统目标、系统 结构、替代方案、费用和效益、系统模型、系统优化、系统的评价基准 及评价等。
第八章 物流系统分析与仿真
1 第一节 物流系统分析 2 第二节 物流系统仿真
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第一节 物流系统分析
一、物流系统分析的概念
物流系统是多种不同功能要素的集合。各要素间相互联系、相互作用， 形成众多的功能模块和各级子系统，使整个系统呈现多层次结构，体现 出固有的系统特征。对物流系统进行系统分析，可以了解物流系统各部 分的内在联系，把握物流系统行为的内在规律性。所以说，不论从系统 的外部或内部，设计新系统或是改造现有系统，系统分析都是非常重要 的。
体情况而定，但必须具有明确性、可计量性及适度的灵敏度。
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第一节 物流系统分析
(三)系统分析的特点 系统分析是以系统的整体效益为目标，以寻求解决特定问题的最优策略
为重点，运用定性和定量分析相结合的方法，为决策者提供价值判断依 据，以寻求最有利的决策。 1.以整体为目标 2.以特定问题为对象 3.运用定量方法 4.凭借价值判断
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第一节 物流系统分析
(七)综合评价 对系统的若干方案进行优化后，还要进行综合评价。几个替代方案各有
千秋，需要按所制定的系统指标体系，定出综合评价的标准，通过评价 标准对各方案进行综合评价，确定各方案的优劣顺序，提供给决策者进 行决策。 若决策者对上述方案不满意，则按前面的步骤，对因素进行调整，重新 分析;若决策者对方案满意，则实施之。
建立和提供最优的分析依据。 2.替代方案
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第一节 物流系统分析
替代方案足够就能有较大的选择余地，使系统更优。 3.模型 模型包括数字模型、逻辑模型，可以在建立系统之前预测有关技术参数，
系统建立之后帮助分析系统的优化程度、存在问题以及提出改进措施等。 4.费用与效益 其原则是效益大于费用。 5.评价标准 用于确定各种替代方案优先选用的顺序;系统的评价准则要根据系统的具
在一定约束条件下，求出使目标函数最优的解。物流系统包括许多参数， 这些参数相互制约，互为条件，同时受外界环境的影响。系统优化研究， 就是在不可控参数变化时，根据系统的目标，如何来确定可控参数的值， 以使系统达到最优状况。
(四)系统仿真 利用模型的实际系统进行仿真实验研究。 (五)其他方法 主因素分析法、层次分析法、聚类分析法、遗传算法、退火算法等方法
(三)系统结构层次分析 在系统分析中，重点研究各要素的特点、功能以及它们之间相互联系和
作用的方式，把握系统的结构，特别是结构的层次性。复杂的系统要通 过层次分析将之简化。 (四)确定系统目标 选定系统的总目标是系统分析的主要根据。
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第一节 物流系统分析
遵循一般系统论原则，即整体性原则和相互联系的原则。 (五)建立模型 通过模型技术，建立问题的数学模型或其他形式的模型。模型不是系统
五、物流系统分析常用的理论及方法
(一)数学规划法(运筹学)
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第一节 物流系统分析
这是一种对系统进行统筹规划，寻求最优方案的数学方法。其具体理论 与方法包括线性规划、动态规划、整数规划、排队规划和库存论等。这 些理论和方法都是解决物流系统中物流设施选址、物流作业的资源配置、 货物配载、物料储存的时间与数量问题的有效方法。
第一节 物流系统分析
首先是对系统设计中一些与系统有关的关键项目进行试验，在此基础上 进行必要的改进，然后正式投入运行，即实施和改进。
由此可见，系统分析在整体系统建立的过程中处于非常重要的地位，它 起到承上启下的作用，特别当系统中存在着不确定因素或相互矛盾的因 素时更需要通过系统分析来保证，只有这样才能避免技术上的大量返工 和经济上的重大损失。
三、物流系统分析的作用
物流系统的建立过程可以分为系统规划、系统设计和系统实施三个阶段。 第一阶段为系统规划阶段。
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第一节 物流系统分析
在此阶段中，主要的任务是定义系统的概念，明确建立系统的必要性， 在此基础上明确目的和确定目标;同时，提出系统应具备的环境条件和约 束条件。简单地说就是提出问题，确立元素和约束条件。
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第一节 物流系统分析
物流系统分析所涉及的问题范围很广，如搬运系统、系统布置、物流预 测生产一库存等各种信息，要应用多种数理方法和计算机技术，这样才 能分析比较实现不同系统目标和采用不同方案的效果，为系统评价和系 统设计提供足够的信息和依据。
二、系统分析的步骤(图8-1)
(一)问题的提出 对某一系统进行分析时，首先必须明确所要分析问题的目的和系统当前
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第二节 物流系统仿真
系统仿真是20世纪40年代末以来伴随着计算机技术的发展而逐步形成的 一门新兴学科。仿真(Simulation)就是通过建立实际系统模型并利用所 建模型对实际系统进行实验研究的过程。最初仿真技术主要用于航空、 航天、原子反应堆等价格昂贵、周期长、危险性大、实际系统试验难以 实现的少数领域，后来逐步发展到电力、石油、化工、冶金、机械等一 些主要工业部门并进一步扩大到社会系统、经济系统、交通运输系统、 生态系统等一些非工程系统领域。可以说，现代系统仿真技术和综合性 仿真系统已经成为任何复杂系统，特别是高技术产业不可缺少的分析、 研究、设计、评价、决策和训练的重要手段。其应用范围在不断扩大， 应用效益也日益显著。
四、物流系统分析的基本方法与原则
由于系统是由两个或两个以上元素及元素间形成的特别关系所构成的有 机整体，其中元素是形成系统的基础，元素之间的关系是构成系统不可 缺少的条件。
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第一节 物流系统分析
(一)物流系统的分析原则 1.外部条件与内部条件相结合的原则 2.当前利益与长远利益相结合的原则 3.子系统与整个系统相结合的原则 4.定量分析与定性分析相结合的原则 (二)物流系统分析的基本内容 1.系统目标 这是系统分析的首要工作，只有目标明确，才能获得最优的信息，才能
的状态，分析问题的构成、范围。也就是要回答做什么及为什么要做。 (二)系统环境分析
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第一节 物流系统分析
外部条件构成对系统的影响和约束，科学、技术、政治经济、文化、教 育、人口、气候、生态等构成系统的环境因素。环境独立于系统控制， 对系统产生影响。系统分析时，把握与系统有物资、能量、信息交换的 主要外部条件，作为系统的环境因素加以分析。
是近年来的流行方法。
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第一节 物流系统分析
1.主因素分析法 因素分析法是依据分析指标与其影响因素的关系，从数量上确定各因素
对分析指标的影响方向和影响程度的一种方法。因素分析法既可以全面 分析各因素对某一经济指标的影响，又可以单独分析某个因素对经济指 标的影响，在财务分析中应用颇为广泛。 2.层次分析法 层次分析法是一种定性与定量分析相结合的多因素决策分析方法。这种 方法将决策者的经验判断给予数量化，在目标因素结构复杂且缺乏必要 数据的情况下使用更为方便，因而在实践中得到广泛应用。
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第一节 物流系统分析
3.遗传算法 遗传算法(Genetic Algorithm)是模拟达尔文的遗传选择和自然淘汰的生
物进化过程的计算模型，是一种通过模拟自然进化过程搜索最优解的方 法，它是由美国Michigan大学J. Holland教授于1975年首先提出来的， 并出版了颇有影响的专著《Adaptation in Natural and Artificial Systems》 , GA这个名称才逐渐为人所知。J. Holland教授所提出的 GA通常为简单遗传算法(SGA) 。 遗传算法是从代表问题可能潜在的解集的一个种群(Population)开始的， 而一个种群则由经过基因(Gene)编码的一定数目的个体(Individual )组 成。