物流系统仿真学习要点

第1章概论

了解：系统仿真的发展史、特点、应用、相关技术；

系统仿真是建立在系统理论、控制理论、相似理论、数理统计、信息技术和计算机技术等理论基础之上，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想的系统进行实验，并借助于专家经验知识、统计数据和系统资料对实验结果进行分析研究，做出决策的一门综合性和实验性的学科。

现代仿真技术的特点可归纳为以下几点:

（1）系统仿真技术是一门通用的支撑性技术。

（2）系统仿真技术学科的发展具有相对的独立性，同时又与光、机、电、声，特别是信息等众多专业技术领域的发展互为促进。

（3）系统仿真技术的发展与应用紧密相关。

（4）系统仿真技术应用正向全系统、系统全生命周期、系统全方位管理发展，这些都基于仿真技术的发展。

仿真本质上是一种知识处理的过程，典型的系统仿真过程包括系统模型建立、仿真模型建立、仿真程序设计、仿真实验和数据分析处理等

用系统仿真方法研究物流系统可以分为以下几类:

（1）物流过程的仿真研究。

（2）物流管理的仿真研究。

（3）物流成本的仿真研究。

相关技术：

1.建模与仿真方法学；

2.仿真算法

3.仿真软件；

4.仿真计算机/仿真器

5.虚拟现实技术；

6.分布仿真技术

理解：系统仿真技术定义、主要分类。

系统仿真技术是模型（物理的、数学的或非数学的）的建立、验证和实验运行技术

连续系统仿真、离散事件系统仿真、物理仿真、数学仿真

第2章系统仿真的基本知识

理解：连续系统仿真与离散事件系统仿真的区别；排队系统的基本概念；离散事件系统仿真的基本步骤。

比较离散事件系统与连续系统可以看出两者存在如下几方面的区别：

（1）时间基。连续系统的时间基是一个确定的值。离散事件系统的时间基则是可变的，而且随着时间基的变化，仿真结果也各不相同。

（2）输入变量和输出变量。连续系统的输入变量通常是一个确定性变量；而离散事件系统的变量往往带有随机性，因此离散事件系统的模型也被称为随机模型。输出变量与输入变量情况相同。

（3）状态变量。连续系统的状态变量一般也是一个连续变量;而离散事件系统的状态变量则可能是非连续的，例如仓库货位的状态是空或非空。

（4）状态转移函数。在连续系统中，存在一个状态转移函数，可通过其推算出状态变量的变化过程；而离散事件系统则不存在状态转移函数，人们无法找到一个函数来表达状态变量变化的规律。

（5）状态空间。状态空间是状态变量的集合所表述的空间。对于一个被研究的连续系统，引进不同组合的状态变量，可以构造不同的状态空间模型。这一点离散事件系统是相同的。

从上述分析可知，离散事件系统与连续系统最主要的区别在于离散事件系统输入输出变量的随机性以及状态变化的不确定性。由此，连续系统与离散事件系统仿真方法有很大的差别。连续系统仿真借助数字积分算法和离散相似算法等来求解表征系统变量之间关系的方程；离散事件系统仿真则是建立系统的概率模型，采用数值方法“执行”仿真模型，系统的变量是反映系统各部分相互作用的一些确定或者随机事件，系统模型则反映这些事件和状态的值集，仿真结果，也就是“执行”的结果，是产生处理这些事件的时间历程。

仿真钟用于表示仿真时间的变化。仿真钟所显示的是系统仿真所花费的时间，而不是计算机运行仿真模型的时间。因此，仿真时间与真实时间成比例关系。（固定步长推进法、变步长推进法）

排队系统

现实世界中排队的现象比比皆是，如到商店购货、轮船进港、病人就诊、机器等待修理等等。排队的内容虽然不同，但有如下共同特征：

（1）有请求服务的人或物，如候诊的病人、请求着陆的飞机等，我们将此称为“顾客”。

（2）有为顾客提供服务的人或物，如医生、飞机跑道等，我们称此为“服务员”。由顾客和服务员就组成服务系统。

（3）顾客随机地一个一个（或者一批一批）来到服务系统，每位顾客需要服务的时间不一定是确定的，服务过程的这种随机性造成某个阶段顾客排长队，而某些时候服务员又空闲无事。

排队系统仿真主要是对服务系统建立数学模型，研究诸如单位时间内服务系统能够服务的顾客的平均数、顾客平均的排队时间、排队顾客的平均数等数量规律。

为了叙述一个给定的排队系统，必须规定系统的下列组成部分：

（1）输入过程（到达模式）即顾客来到服务台的概率分布。排队问题首先要根据原始资料，由顾客到达的规律、作出经验分布，

然后按照统计学的方法（如卡方检验法）确定服从哪种理论分

布，并估计它的参数值。我们主要讨论顾客来到服务台的概率

分布服从何种分布，且顾客的到达是相互独立的、平稳的输入

过程。所谓“平稳”是指分布的期望值和方差参数都不受时间

的影响

（2）排队规则，即顾客排队和等待的规则，排队规则一般有即时制和等待制两种。所谓即时制就是服务台被占用时顾客便随即离

去；等待制就是服务台被占用时，顾客便排队等候服务。等待

制服务的次序规则有先到先服务、随机服务、有优先权的先服

务等。

（3）服务机构（服务台）服务机构可以是没有服务员的，也可以是一个或多个服务员的；可以对单独顾客进行服务，也可以对

成批顾客进行服务。和输入过程一样，多数的服务时间都是随

机的，且我们总是假定服务时间的分布是平稳的。若以ξn表

示服务员为第n个顾客提供服务所需的时间，则服务时间所构

成的序列{ξn}，n=1，2，…所服从的概率分布表达了排队系统

的服务机制，一般假定，相继的服务时间ξ1，ξ2，……是独

立同分布的，并且任意两个顾客到来的时间间隔序列{Tn}也是

独立的。

研究排队问题的目的，是研究排队系统的运行效率，估计服务质量，确定系统参数的最优值，以决定系统的结构是否合理，设计改进措施等。所以，必须确定用来判断系统运行优劣的基本数量指标，这些数量指标通常是：

（1）队长

（2）系统中的顾客数

（3）等待时间

（4）等待时间