第10章物流系统仿真

(2)
(3) (4)
系统中平均顾客数。
平均队长。 顾客在系统内停留时间
(5)
平均等待时间
(6) 系统中出现大于n个顾客的概 率。 19
三、排队系统仿真示例
例 10-3 某理发店只有 一名理发员，其理发服 务时间是随机的。现假 设顾客到达时间间隔也 是随机的。而且顾客到 达后如果理发员忙，则 排队等候；否则接受服 务，开始理发。现对其 进行仿真分析，其流程 如图10-15所示。
(一)问题的定义
(二)制定目标和定义系统效能测度
(三)建立系统模型
(四)收集数据和信息
(五)建立计算机模型 (六)验证和确认模型
(七)运行模型与输出分析
16
第三节 典型物流系统仿真实现
图10-13所示为排队系统的一般模型，各个顾客 由顾客源(总体)出发，到达服务机构(服务台、 服务员)前排队等候接受服务，服务完毕后就离 开。排队结构指队列的数目和排列方式，排队 规则和服务规则是说明顾客在排队系统中按怎 样的规则、次序接受服务的。
开始 系统能够 定义？ 问题定义 是 适合 仿真？ 是 收益 成本？ 是 规划 否 结束 数据可获 得？ 是 数据收集 与分析 拥有 资源？ 是 否 结束 建立计算机 仿真模型 否 确定系统 参数
否 结束
通过验证 和确认？ 是 实验 分析 归档 实施
否
结束
结束
建立系统模型
否 结束
结束
15
四、系统仿真的一般步骤
10
一、基本概念 (一)事件
(ห้องสมุดไป่ตู้)成分
(三)活动 (四)进程
(五)仿真钟
(六)随机变量
11
二、仿真方法
(一)离散事件系统仿真与连续系统仿真的差别
(1) 离散事件系统模型只是一种稳态模型，无须 研究状态变量从一种状态变化到另一种状态的过程。 而对于连续系统，主要是研究其动态过程，连续系 统模型一般要用微分方程描述。 (2) 离散事件系统中的变量大多数是随机的，仿 真实验的目的是力图用大量抽样的统计结果来逼近 总体分布的统计特征值，因而需要进行多次仿真和 较长时间仿真。 (3) 连续系统仿真中采用均匀步长推进仿真钟的 原则，而离散事件系统仿真中时间的推进是不确定 的，它取决于系统的状态条件和事件发生的可能性。
12
二、仿真方法
(二)离散事件系统仿真方法
1. 面向过程的离散事件系统仿真 2. 面向对象的离散事件系统仿真
(三)离散事件系统建模仿真方法
1. 实体流程图法 2. 活动周期图法 3. 实体流程图法和活动周期图法的关系
静寂状态 激活状态
13
三、仿真策略
(一)事件调度法
(1) (2) (3) 执行初始化操作 操作事件表 推进仿真钟
物流工程
青海民族大学
交通与工程系
交通运输教研室
2012.2
1
第十章 物流系统仿真
【学习目标】
掌握物流系统仿真的基本概念及理论，掌握离散事件系统 仿真的方法和策略，了解典型离散事件系统的仿真实现过 程。
【关键概念】
系统仿真(System Simulation) 物流系统仿真(Logistic System Simulation)离散事件系统(Discrete Event System) 实体流图法(Entity Flow Chart) 活动周期图法(Activity Cycle Diagram) 事件调度法(Event Scheduling) 活动扫描 法(Activity Scanning) 进程交互法(Process Interactive) 排 队系统(Queue System)
3
一、仿真的概念和作用
(一)基本概念
图10-4描述了计算机仿真三要素及三个基本活动的 关系。
系 统 建立系统模型 仿真实验
模 型
建立仿真模型
计算机
4
一、仿真的概念和作用
(二)系统仿真的实质 (1) 仿真是一种人为的实验手段，类似于物理实验和化学实 验。 (2) 系统仿真是一种对系统问题求数值解的计算技术。 (3) 在系统仿真时，尽管要研究的是某些特定时刻的系统状 态或行为，但仿真过程也恰恰是对系统状态或行为在时间序列内 全过程的描述。 (三)系统仿真的作用 (1) 仿真的过程既是实验的过程，也是系统地收集和积累信 息的过程。 (2) 对一些难以建立物理模型和数学模型的对象系统，通过 仿真模型可以解决预测、分析和评价等系统问题。 (3) 通过系统仿真，可以把一个复杂系统降阶成若干子系统， 以便于分析。 (4) 通过系统仿真，不仅能启发新的思想或产生新的策略， 还能暴露出原系统中隐藏着的一些问题，以便及时解决。
8
四、物流仿真软件的发展
未来的仿真软件将在以下几个方面得到进一步 的发展。
(1) 采用新的建模仿真方法学、人工智能等新技 术改善建模仿真功能； (2) 增强对建模仿真全生命周期活动的支持功能； (3) 基于标准及基于软总线的开发的体系结构； (4) 注重面向专业领域、面向用户，扩大应用领 域； (5) 支持复杂系统虚拟样机的开发； (6) 开发及完善支持分布仿真工程的支撑框架。
(1) 仿真软件越来越注重与外界的数据交换，许多仿真 软件可以接受多种输出，包括电子表格、数据库、CAD图 形文件等，同时也可以向这些应用软件进行输入。 (2) 软件的动画显示功能不断增强，新的软件推出，或 者软件的升级都往往在动画显示方面进行了功能改进和提 高。 (3) 越来越多的软件提供专门的输入输出分析工具作为 软件内置模块，或者作为可选择的模块，成为仿真软件产 品的组成部分，为用户建立输入数据模型和对系统进行统 计分析提供了更多的方便。 (4) 仿真软件的更进一步的发展是提供优化功能，仿真 优化模块成为越来越多的仿真软件不可缺少的功能模块。
22
案例分析
流水线系统仿真
(资料来源：内部资料(PDF版)由 于我们买了他们的软件，他们送 我们用的PDF版使用说明) 参见教材P349
23
顾客到达 服 服务规则 务 机 构 离去
顾客源
排队结构 排队规则
17
一、基本原理
影响排队系统的主要因素有 如下几项。
(1) (2) (3) (4) (5) 到达模式。 服务模式。 服务台数目。 系统容量。 排队规则。
常见排队系统的类型如图 10-14所示。
18
二、排队系统的性能指标 (1) 服务台利用率。
(二)活动扫描法
(1) (2)
(1) (2)
设置系统仿真钟TIME与成分仿真钟 设置条件处理模块
执行初始化操作 while (TIME<=t)，则执行
① CEL扫描。 ② 推进仿真钟。
(三)进程交互法
14
四、系统仿真的一般步骤
仿真研究不能简 单遵循这七步的 排序，有些项目 在获得系统的内 在细节之后，可 能要返回到先前 的步骤中去。同 时，验证和确认 将贯穿于仿真工 程的每一个步骤 当 中 ， 如 图 1012所示。
20
本章小结
物流系统仿真作为物流系统规划与设计的重要手段在企业中应 用日益广泛，其地位和作用也日益增强。系统仿真与建模密不 可分，且与计算机联系紧密，其本质就是一种实验手段。 在物流领域，系统仿真分为两类：连续系统仿真和离散事件系 统仿真，物流系统更多地属于离散事件系统。 离散事件系统主要由事件、成分、活动、进程、仿真钟和随机 变量等要素组成，该系统主要的建模方法有实体流程图法、活 动周期图法及Petri网法，三类基本仿真策略根据离散事件系统 特征，分为事件调度法、活动扫描法和进程交互法。 离散事件系统主要由事件、成分、活动、进程、仿真钟和随机 变量等要素组成，该系统主要的建模方法有实体流程图法、活 动周期图法及Petri网法，三类基本仿真策略根据离散事件系统 特征，分为事件调度法、活动扫描法和进程交互法。
21
自 测 题
1. 什么是系统仿真，其构成的三个要素是什么？ 2. 系统仿真本质是什么？有什么作用？ 3. 物流系统具有哪些特点？ 4. 试列举几种常用物流仿真软件并比较分析。 5. 离散事件系统仿真的要素什么，相互之间关系如何？ 6. 离散事件系统建模仿真方法有哪些？试应用一实例分析比较 二者的异同。 7. 简述常用离散事件系统的三类基本仿真策略。 8. 简述计算机系统仿真的步骤。 9. 影响排队系统的主要因素有哪些？ 10. 评价排队系统的性能指标有哪些，相互之间关系如何？ 11. 试通过一实例用某款系统仿真软件实现仿真并分析其结果。
9
第二节 离散事件系统仿真方法及策略
离散事件系统的仿真就是按照实际的工作流程， 在规定时间内顺序地改变实体或设备的状态。 所谓工作流程是指实体在整个仿真过程中活动 的顺序。
每发生一个事件，系统的状态就发生一次变化。 在实际活动中，事件的发生不是连续的，发生 时间的间隔也不相等，而是具有某种随机性。
5
二、系统仿真的分类
(一)连续系统仿真
(二)离散事件系统仿真
6
三、物流系统仿真
(一)定义 (二)物流系统的特点
1. 复杂性 2. 多样性 3. 动态性
(三)物流系统仿真的类型
1. 物流作业流程的仿真 2. 物流管理的仿真 3. 物流成本的仿真
7
四、物流仿真软件的发展
各种仿真软件集中体现了以下几种趋势。
【引导案例】
供应链仿真与牛鞭效应
2
第一节 物流系统仿真概述
物流作为一个多因素、多目标的复杂系统，追求其整体的优化 是一个复杂的系统分析问题。现代物流越来越强调物流的系统 化和综合化，现代物流与传统物流的本质区别逐渐显现出来。 正是由于现代物流的这一特点，尤其需要运用系统分析的方法 对其进行分析研究。 企业物流逐步走向社会化，企业要降低成本，缩短供货期，对 物流提出了更高的要求，不仅仅是满足车辆的调配，更需要合 理选择运输路线、配载、返程货物搭配等。而且，由于生产逐 渐地多样化、服务逐渐地客户化，不再有一成不变的计划生产， 随着市场不断变化的生产和供货，需要管理人员动态调整计划， 人工的、经验式的管理必须用科学的管理方式替代。系统仿真 适应了物流关系的复杂化、物流目标的多样化的发展需要。