《物流系统模拟与仿真》课件
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物流系统模拟和仿真课件-第二章-PPT课件
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存 储
装 卸 搬 运
包 装
配 送
流 通 加 工
现 金 支 付
支 票 支 付
转 账 支 付
信 息 收 集
信 息 存 储
信 息 传 输
商贸活动的内容
资金流是在所有权更迭的交易过程中发生的，可以认为 从属于商流；信息流则分别从属于商流和物流，属于物流 的部分称为物流信息，所以商贸实际上是由商流和物流组 成的。 商流和物流分别解决两方面问题：一个是产成品从生产 者所有转变为用户所有，解决所有权的更迭问题；一个是 要解决对象物从生产地转移到使用地以实现其使用价值， 也越是实现物的流转过程。 物流是整个商务的最重要组成部分，是信息流和资金流 的基础与载体。
第二章动是一个极为庞大、极为复杂的系统， 商品的交换和在商业贸易活动中伴随的商流、物流、资金 流和信息流是整个社会再生产过程的必要组成部分。 随着经济水平的提高，人类的物质生活需要多样化， 生产方式趋向多品种、小批量的形态，生产规模大型化， 分工专业化，商品的经济圈越来越大，走向国际化。为了 适应时代的需要，流通领域现代化已是必然的趋势。
商贸活动的内容——物流
物流系统中的“物”不改变其性质、尺寸、形状。也就是 说物流活动和加工活动不同，不创造“物”的形质效用，但 是它克服了供给方和需求方在空间维和时间维方面的距离， 创造了空间价值和时间价值，在社会经济活动中起着不可缺 少的作用。 例如山西省的煤，有经过采掘、输送到北京等地才能用来 作为发电、取暖的燃料，成为重要的物资。它的使用价值是 通过运输克服了空间距离才得以实现的，这就是物流的空间 效应。
判断预测方法
判断预测方法是一类简单易行且实用的方法。据统计，美 国七十年代中期这类方法的应用约占全部预测方法的四分之 一以上。常用的判断预测方法有下列几种： 1．部门负责人评判意见法 2．销售人员估计法 3．德尔菲法(Delphi) 4．历史类比法
《物流系统模拟与仿真》课件(ppt-35页)
用数值方法求解方程。
离散事件系统仿真
建立描述系统的非形式模型，如逻辑的、概率的模 型；
采用专门的数值方法“执行”(Run)仿真模型，而非 求解(Solve)方程；
由数据驱动(Data Driven)
19
四、系统仿真的发展与应用
年代
发展的主要特点
1600-1940
物理科学基础上的建模
20世纪40年代
些离散的时间点是不确 定的。
17
连续？离散？
多数工程系统是属于连续系统，如电力系统、 发电机组、航空发动机、液压系统等。
银行、配送中心等属于离散系统
18
按照研究对象状态变量的变化方式，系统仿真 分为连续系统仿真和离散事件系统仿真。
连续系统仿真
建立描绘系统的数学方程式，如微分方程、状态方 程或传递函数；
27
五、物流现代化与系统仿真
物流系统是一个多因素、多目标的复杂系统，现代物流越来 越强调物流的系统化、综合化，而物流系统的整体优化是 一个复杂的系统分析问题。
系统仿真方法应用于物流系统有如下几类：
物流过程仿真； 物流管理仿真； 物流成本仿真。
在物流领域中的应用主要涉及交通运输、仓储、供应链、自 动化物流系统、物流园区规划等多个方面。
统的特征、性Leabharlann 、规律等对其它研究方法得到的研究
对于存在但由于各种因素难 结果进行验证
以在实际系统上进行实验的 系统
其它
作为沟通工具；
培训；……
12
仿真的优势
对复杂性问题的优势 对随机性问题的优势 安全性优势 成本优势
可视化优势 重复性优势 时间优势 风险优势 ……
仿真的劣势或局限性？？…
13
二、相关基本概念
离散事件系统仿真
建立描述系统的非形式模型，如逻辑的、概率的模 型；
采用专门的数值方法“执行”(Run)仿真模型，而非 求解(Solve)方程；
由数据驱动(Data Driven)
19
四、系统仿真的发展与应用
年代
发展的主要特点
1600-1940
物理科学基础上的建模
20世纪40年代
些离散的时间点是不确 定的。
17
连续？离散？
多数工程系统是属于连续系统，如电力系统、 发电机组、航空发动机、液压系统等。
银行、配送中心等属于离散系统
18
按照研究对象状态变量的变化方式，系统仿真 分为连续系统仿真和离散事件系统仿真。
连续系统仿真
建立描绘系统的数学方程式，如微分方程、状态方 程或传递函数；
27
五、物流现代化与系统仿真
物流系统是一个多因素、多目标的复杂系统，现代物流越来 越强调物流的系统化、综合化，而物流系统的整体优化是 一个复杂的系统分析问题。
系统仿真方法应用于物流系统有如下几类：
物流过程仿真； 物流管理仿真； 物流成本仿真。
在物流领域中的应用主要涉及交通运输、仓储、供应链、自 动化物流系统、物流园区规划等多个方面。
统的特征、性Leabharlann 、规律等对其它研究方法得到的研究
对于存在但由于各种因素难 结果进行验证
以在实际系统上进行实验的 系统
其它
作为沟通工具；
培训；……
12
仿真的优势
对复杂性问题的优势 对随机性问题的优势 安全性优势 成本优势
可视化优势 重复性优势 时间优势 风险优势 ……
仿真的劣势或局限性？？…
13
二、相关基本概念
《物流系统仿真》课件
结果与展示
1
仿真结果的解读与分析
解读物流系统仿真的结果，分析其对物流系统优化的意义和影响。
2
可视化展示
介绍如何通过可视化手段展示物流系统仿真结果，以便更好地传达和理解。
3
模型优化与改进
讨论如何根据仿真结果对物流系统进行优化和改进，以提高效率和效益。
案例研究
电商物流系统仿真案 例分析
通过一个电商物流系统的 仿真案例，分析如何优化 流程、减少成本和提高服 务质量。
未来发展方向
探讨未来物流系统仿真可能的发展方向，以应对复杂和多变的物流环境。
珍惜生命，远离PPT
以幽默的方式提醒听众珍惜生命，不要过度沉迷于制作和观看PPT。
《物流系统仿真》PPT课件
**注：本PPT课件仅作参考，不作商业用途。**
小案例：建立一建立一个物流系统的仿真模型。
仿真环境
仿真环境的搭建
介绍如何搭建具有真实性的物 流系统仿真环境。
仿真参数的设置
讨论仿真参数的选择与设置， 以确保仿真结果的准确性。
仿真实验的运行与分析
解读和分析物流系统仿真实验 的结果图表，并提出改进建议。
《物流系统仿真》PPT课件
# 物流系统仿真 ## 概述 - 什么是物流系统仿真？ - 为什么需要进行物流系统仿真？ - 物流系统仿真的应用场景
建模方法
物流系统仿真的建模方法
介绍物流系统仿真的常用建模方法，包括离散事件仿真和连续仿真。
数据采集与处理
讨论从实际物流系统中获取数据，并展示如何对数据进行处理和导入仿真模型。
物流中心布局优化案 例分析
以一个物流中心布局的优 化案例为例，探讨如何通 过仿真来提高物流设施的 布局。
物流运输路径规划仿 真案例分析
物流系统仿真 第一章PPT课件
1.每个顾客的到达时间间隔 A1,A2,A3,…（一般是随机数） 2.每个顾客的服务时间 S1,S2,S3,…（一般是随机数） 3.模拟的顾客数 (模拟长度) 4.模拟的初始条件
Ai,Si 怎么能知道呢?-- 需要进行输入数据的分析
*
ZBJV1.0
12
1.2 离散系统模拟的基本方法
计算机模拟的基本过程：
A
系统分析 初建模型
实验性模拟
N 模型合 适否? Y
输入数据 收集分析
实验设计 模拟
建立或修 改模型
输出数据 分析
编制程序
*
A
建立文档
ZBJV1.0
13
1.3 模拟语言简介
1. 模拟可使用各种计算机高级语言 2. 专用模拟语言的优点:
1.通用性好. 提供常用的功能模块 2.模块设计原则与模拟过程相仿 3.具有动态存储分配功能, 速度快 4.有标准输出 5.面向过程,简单明了
5)实体: 系统中与研究目的有关的人, 物, 设备等系统 的组成因素。分流动（活动）实体和永久实 体。
1.理发师状态 2.排队长度 3.各顾客到达时间 4.各顾客服务时间 5.模拟钟时间
6)模拟钟: 模拟模型中表示时间的变量。
*
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9
1.2 离散系统模拟的基本方法
例:单窗口排队系统 (M/M/1)
8
1.1 概述
3.模拟模型中常见的术语
1)系统变量: 描述系统特征的各种指标或性能, 常随 时间变化。
2)参数: 表征各种系统变量的值。
例：理发店系统模型
3)系统的状态: 某个指定时刻, 所有系统变量的集合。
的系统变量为：
4)事件: 导致系统状态发生变化的过程。不引起系统 状态变化的过程不称为事件。
Ai,Si 怎么能知道呢?-- 需要进行输入数据的分析
*
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1.2 离散系统模拟的基本方法
计算机模拟的基本过程：
A
系统分析 初建模型
实验性模拟
N 模型合 适否? Y
输入数据 收集分析
实验设计 模拟
建立或修 改模型
输出数据 分析
编制程序
*
A
建立文档
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1.3 模拟语言简介
1. 模拟可使用各种计算机高级语言 2. 专用模拟语言的优点:
1.通用性好. 提供常用的功能模块 2.模块设计原则与模拟过程相仿 3.具有动态存储分配功能, 速度快 4.有标准输出 5.面向过程,简单明了
5)实体: 系统中与研究目的有关的人, 物, 设备等系统 的组成因素。分流动（活动）实体和永久实 体。
1.理发师状态 2.排队长度 3.各顾客到达时间 4.各顾客服务时间 5.模拟钟时间
6)模拟钟: 模拟模型中表示时间的变量。
*
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1.2 离散系统模拟的基本方法
例:单窗口排队系统 (M/M/1)
8
1.1 概述
3.模拟模型中常见的术语
1)系统变量: 描述系统特征的各种指标或性能, 常随 时间变化。
2)参数: 表征各种系统变量的值。
例：理发店系统模型
3)系统的状态: 某个指定时刻, 所有系统变量的集合。
的系统变量为：
4)事件: 导致系统状态发生变化的过程。不引起系统 状态变化的过程不称为事件。
[管理学]物流系统建模与仿真ppt
![[管理学]物流系统建模与仿真ppt](https://img.taocdn.com/s3/m/509377b55ff7ba0d4a7302768e9951e79b89690b.png)
（3）详细定义 本步骤要分别定义每 个元素detail对话框中的参数。 （4）机器的详细定义 本模型中对机器 主要定义它们的机器类型、加工周期、 进入规则和送出规则。 （5）仿真运行 运行一周（5天*8小时* 60分钟=2400分钟） （6）仿真分析
一、垃圾回收物流系统介绍 二、系统框架 三、数据信息 四、仿真系统逻辑结构 五、WITNESS仿真模型的建立 六、仿真运行与结果分析 七、系统优化
2．规则
（1）定义系统元素 （2）显示系统元素 （3）详细定义 （4）运行 （5）报告 （6）归档 （7）优化
3．WITNESS建模与仿真的步骤
4．WITNESS建模与仿真过程应用举例
在实例模型中，小部件（widget）要经过称重、冲洗、加工和检测等操作。执行完每一步操作后小部件通过充当运输工具和缓存器的传送带（conveyer）传送至下一个操作单元。小部件在经过最后一道工序“检测”以后，脱离本模型系统。仿真一周，试求该系统的产出量和各设备的利用率。
二、物流系统建模与仿真软件
软件选择中需要考虑如下问题： 1．一般性问题 2．输入方面 3．处理过程的考虑 4．系统环境方面 5．成本方面 6．基本要求
三、复杂系统仿真软件选择的原则
1．WITNESS系统的建模元素 2．规则 3．WITNESS建模与仿真的步骤 4．WITNESS建模与仿真过程应用举例
垃圾回收系统最优方案数据表
0
0
0
本模型系统的流程视图如图：
widget
weigh
C1
wash
C2
produce
C3
inspect
ship
图8-5 加工系统模型流程图
该模型的建立步骤：
（1）定义元素
最新物流系统模拟与仿真精品课件第五章 物流运输与配送系统建模与优化
(5)开展中短距离铁路公路分流，“以公代铁”的运输 (6)配载运输 (7)发展特殊运输技术和运输工具 (8)通过流通加工，使运输合理化
交通的问题不是仅靠修路就能解决的，交通研究领域有一个著名 的“当斯定律” (Downs Law)，就是说一般人认为修路会缓解交通拥 堵，但当斯研究后发现，这只是问题的一个方面，另外一种可能是道 路畅通后，交通流将重新安排，其他地方的交通会被吸引过来，从而 造成新的交通量而产生新的拥堵。交通问题是最能体现管理能力的， 通过管理的改善可以提高30%的交通通行量。研究运输优化路径、提 高物流运输效率，是有效提高物流企业经济效益与社会整体效益的一 个途径，本章将研究物流运输网络中路径的优化问题。
二、运输合理化的影响因素
由于运输是物流中最重要的功能要素之一，物流合理化在很大 程度上依赖于运输合理化。 运输合理化的影响因素很多，起决定性作用的有5方面的因素，称 做合理运输的五要素: (1)运输距离 (2)运输工具 (3)运输环节
三、运输合理化的有效措施 结合物流企业在实践中的经验与交通运输的发展，运输合理化的有效 措施如下: (1)发展社会化的运输体系 (2)选择合理运输路线，尽量发展直达运输 (3)提高运输工具实载率 (4)采取减少动力投入，增加运输能力的有效措施求得合理化
5.1 物流运输与配送规划问题概 述
5.1.1 物流运输合理化分析 物流的目标在于以最小的费用满足消费者的物流需求。而在整个 供应链中，更多的物流成本是消耗在仓储和运输中。2003年，全国社 会物流总成本为24974亿元，其中运输成本为14028亿元，占56.17%。 末端运输是目前运能、运力使用不合理，浪费较大的领域，因而人们 寄希望于配送来解决这个问题。
5.1.2 物流配送的有关概念 一、物流配送的概念 物流是指计划、执行与控制原材料或最终产品从产地到使用地点 的实际流程，物流服务具体包括定单值业务。 物流配送则是指配送中心在收到客户的订单以后，按照客户订单 所需商品及数量，在规定的时间内准时送达客户指定交货地点的这个 过程。这里的“客户”是广义的，可以是下位配送中心，也可以是零
交通的问题不是仅靠修路就能解决的，交通研究领域有一个著名 的“当斯定律” (Downs Law)，就是说一般人认为修路会缓解交通拥 堵，但当斯研究后发现，这只是问题的一个方面，另外一种可能是道 路畅通后，交通流将重新安排，其他地方的交通会被吸引过来，从而 造成新的交通量而产生新的拥堵。交通问题是最能体现管理能力的， 通过管理的改善可以提高30%的交通通行量。研究运输优化路径、提 高物流运输效率，是有效提高物流企业经济效益与社会整体效益的一 个途径，本章将研究物流运输网络中路径的优化问题。
二、运输合理化的影响因素
由于运输是物流中最重要的功能要素之一，物流合理化在很大 程度上依赖于运输合理化。 运输合理化的影响因素很多，起决定性作用的有5方面的因素，称 做合理运输的五要素: (1)运输距离 (2)运输工具 (3)运输环节
三、运输合理化的有效措施 结合物流企业在实践中的经验与交通运输的发展，运输合理化的有效 措施如下: (1)发展社会化的运输体系 (2)选择合理运输路线，尽量发展直达运输 (3)提高运输工具实载率 (4)采取减少动力投入，增加运输能力的有效措施求得合理化
5.1 物流运输与配送规划问题概 述
5.1.1 物流运输合理化分析 物流的目标在于以最小的费用满足消费者的物流需求。而在整个 供应链中，更多的物流成本是消耗在仓储和运输中。2003年，全国社 会物流总成本为24974亿元，其中运输成本为14028亿元，占56.17%。 末端运输是目前运能、运力使用不合理，浪费较大的领域，因而人们 寄希望于配送来解决这个问题。
5.1.2 物流配送的有关概念 一、物流配送的概念 物流是指计划、执行与控制原材料或最终产品从产地到使用地点 的实际流程，物流服务具体包括定单值业务。 物流配送则是指配送中心在收到客户的订单以后，按照客户订单 所需商品及数量，在规定的时间内准时送达客户指定交货地点的这个 过程。这里的“客户”是广义的，可以是下位配送中心，也可以是零
物流系统模拟与仿真完整版教学课件
S0
输入 状态向量
r1 阶段收益
S1
P1 参数向量
D1 决策向量
输出 状态向量
求解方法
当期决策(D1)
12
下图则表示一个复杂系统——多阶段综合计划决策系统。
初始条件 S0
W0，P0，I0
r1
1
S1
D1
∑ r2
2
S2
∑ r3
3
S3
D2
D3
求解方法
∑R rn
n
Sn
Dn
当期决策(Di) Wi，Pi
13
1.2系统建模概述
物流系统模型具有如下三个特征： (1)物流系统模型是实体的抽象或模仿； (2)物流系统模型是由与分析问题有关的因素所组成； (3)物流系统模型是用来表明这些因素间的关系。 使用模型的意义在于三个方面： 首先，客观实体系统很难做试验，或者根本不能做试验； 其次，对象问题虽然可以作试验，但是利用模型更便于理解； 第三，模型易于操作，利用模型的参数变化来了解现实问题的本质和规律 更加经济方便。因此，在系统分析中模型被广泛地应用。
23
4.主观想象法 当系统结构性质不明确，又无足够的数据，系统上无法做实验时，此时看来 无法建立模型，但实际上还是可以利用“主观想象”来人为地实现一个模型 的。 5.人工实现法 当系统结构复杂，性质不明确，没有足够的数据，又无法在系统上做实验， 或者不允许做实验时，可以利用人工现实系统逐步建立模型。
第一章 系统建模与仿真概述
1
1.1系统的定义和分类
1.1.1系统的定义
“系统”这个词来源于古希腊System，有“共同”和“给以位置”的含义 。现代关于系统的定义很不统一，一般可以理解为“系统是由两个以上相 互区别或相互作用的单元有机结合起来，完成某一功能的综合体”。系统 是一个非常广泛的概念，自然界、人类社会、企业、甚至一个人都可以看 作一个系统。系统中每一个单元也可以称为一个子系统。系统与系统的关 系是相对的，一个系统可能是另一个更大系统的子系统，而一个系统也可 以继续分成更小的系统。
物流系统建模与仿真 ppt课件
ppt课件
44
Models
Entity Entity
所要研究的 系统
抽象 Assumptions about the nature of the system
Entity 模型
所设想的 行为（目 标）
性能度量
ppt课件
45
ppt课件
46
7、物流系统建模步骤
（1）弄清问题，掌握真实情况。要清晰准确地了解系统的 规模、目的和范围以及判定准则，确定输出输入变量及其 表达形式。 （2）搜集资料。搜集真实可靠的资料， 对资料进行分类， 概括出本质内涵，对已研究过或成熟的经验知识和实例进 行挑选作为基本资料，供新模型选择和借鉴。
ppt课件
17
10、物流系统工程的程序
物流系统工程结构图
ppt课件 18
11、物流工程技术
（一）物流系统分解技术 将复杂的物流大系统分解成若干相对简单的子系 统，再根据大系统的总体目标和要求不断协调各 个子系统的相互关系，达到物流系统的费用省、 服务好、效益高的总目标。
ppt课件
19
（二）物流系统仿真技术 通过实验来求解问题的技术，比较真实的描 述系统的运行、演变以及发展过程。 （三）物流系统的最优化技术 对众多的物流方案进行研究，从中选择一 个最优的方案。 （四）物流系统网络技术 合理设计网络问题，以网络分析为主要内容， 以电子计算机为先进手段来经营和管理物流 活动。
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37
（2）形象模型 形象模型分为模拟模型和实物模型。前 者的特点是具有物理结构，故又称物理模 型。
ppt课件
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3、系统建模的一般过程
概念化 用信息载体描述
现实系统
反馈
信息
物流系统建模与仿真82481PPT课件
❖ 由于系统的复杂性日益增强，传统基于数学计算 的方法很难适用于目前对系统的规划和改善，因 此，基于计算机的系统仿真得到广泛应用。
7
2. 系统仿真的应用
优化系统设计
性能评价与改进
失效分析 系
统
抗干扰分析
仿
真
人员培训
的
应 避免试验危险性
用
缩短试验过程
节省经费
决策支持
复杂的系统建立之前，通过改变仿真模型结构 和调整参数来优化系统设计
新建物流中心的规划
既有物流中心的改进
19
3.1 新建物流中心规划与仿真
货物流通量的 大小，所需要 的设施、设备 类型
设施、设备的 布局、数量， 作业路线等
物流中心规划设计流程
前期准备 确定目标与原则
功能规划 选址规划 作业流程规划 信息系统规划 设施设备规划
物流中心经营商品的品种、 货源、流量、流向、供需情 况以及物流业发展情况
的
所在区域的内河航道里程数
前 期
物流相关行业分析
所在区域的相关产业总产值 所在区域的相关产业的类型和数量
分 析
物流供给分析
所在区域实际利用外资
所在区域的总货运周转量 所在区域港口码头吞吐量
所在区域的铁路网密度
21
功能规划
功能
仓储
装卸
配
包装
送 中
配送
心
流通加工
运输
信息处理
22
设施、设备
仓库 货架 分拣输送系统 起重机 叉车 升降机 堆垛机 条码分类系统 导向系统 打包机 输送机
取消不必要的流程、路径或作业点等
C 合并(combination) 将两个或以上的流程、动作等合并为一
7
2. 系统仿真的应用
优化系统设计
性能评价与改进
失效分析 系
统
抗干扰分析
仿
真
人员培训
的
应 避免试验危险性
用
缩短试验过程
节省经费
决策支持
复杂的系统建立之前，通过改变仿真模型结构 和调整参数来优化系统设计
新建物流中心的规划
既有物流中心的改进
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3.1 新建物流中心规划与仿真
货物流通量的 大小，所需要 的设施、设备 类型
设施、设备的 布局、数量， 作业路线等
物流中心规划设计流程
前期准备 确定目标与原则
功能规划 选址规划 作业流程规划 信息系统规划 设施设备规划
物流中心经营商品的品种、 货源、流量、流向、供需情 况以及物流业发展情况
的
所在区域的内河航道里程数
前 期
物流相关行业分析
所在区域的相关产业总产值 所在区域的相关产业的类型和数量
分 析
物流供给分析
所在区域实际利用外资
所在区域的总货运周转量 所在区域港口码头吞吐量
所在区域的铁路网密度
21
功能规划
功能
仓储
装卸
配
包装
送 中
配送
心
流通加工
运输
信息处理
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设施、设备
仓库 货架 分拣输送系统 起重机 叉车 升降机 堆垛机 条码分类系统 导向系统 打包机 输送机
取消不必要的流程、路径或作业点等
C 合并(combination) 将两个或以上的流程、动作等合并为一
物流系统模拟和仿真课件-第三章-PPT精选文档
表3.2 供应链管理决策内容
决策 采购 制造 运输 存储 销售 短期决策内容 如何决定采购的材料种类、数量和日期等? 如何实现近期的生产任务? 如何安排运输车辆和路线? 如何制定履行定单计划? 按照何种顺序履行客户定单? 长期决策内容 如何选择供应商?供应商的具体选择 个数? 如何快速响应全球客户的需求?决定 在何处设立分厂? 如何建立供应链运输网络?是否寻找 运输商? 如何设计营销网络?如何选择建立仓 库? 销售预测;以及对预测信息的处理方法 ?
3.1.3 供应链的结构模型
A B C D E
A
B
C
D
E
自 然 界
供 应 商
制 造 商
分 销 商
用 户
图3-1 供应链的结构模型Ⅰ
图3-2 供应链的结构模型Ⅱ
1. 供应链的方向 在供应链上除了有物流和信息流外，还存在资金流。在正常情况下， 物流的方向一般都是从供应商流向制造商，再流向分销商。在供应商 的研究中，我们也按照物流的方向来定义供应链的方向，以确定供应 商、制造商和分销商之间的顺序关系。模型Ⅱ中的箭头方向即表示供 应链的物流方向。 2. 供应链的级 在模型Ⅱ中，定义C为制造商时，可以相应地认为Ｂ为一级供应商，A 为二级供应商，而且还可依次地定义三级供应商、四级供应商…同样 ，可以认为的D为一级分销商，E为二级分销商，并依次地定义三级分 销商，四级分销商…一般地讲，一个企业应尽可能考虑多个供应商或 分销商，这有利于从整体上了解供应链的运行状态。
二、供应链的网状结构模型
C1 B1 B2
… ……
C2 C3
…
D1 D2 Dk
Bn
Cm
图3-3 供应链的结构模型Ⅲ
1. 入点和出点
A B
物流系统仿真 第1章
围绕这个理论框架的基 本原理 掌握两种仿真软件 Ralc软件和Em-plant软 件
系统建模
对象 对象 系统 系统
仿真试验
系统 仿真建模 系统 模型 模型
仿真 仿真 模型 模型
5
第一章 概论
本章内容简介
系统仿真的作用和优缺点 相关基本概念 连续系统和离散事件系统仿真 系统仿真的发展与应用
7
一、系统仿真作用与优缺点
对一个复杂的实际系统，人们通常采用什么 方式研究？
一个未执行的军事行动 一个正常运行的核电站放射泄漏应急方案 一台尚未有前例的临床手术 一个待建的物流配送中心
8
Simulation？
研究的两类手段
直接在实际系统上研究 建立模型，在模型上研究
两类研究
静态研究 动态研究
9
自古以来的仿真应用
中外古代战争对仿真基本原理的应用，这种 远时代的作战模拟后来以各种棋类（比如 中国象棋、围棋）流传了下来。 建筑中用木模研究建筑物的结构与承载性能 军事沙盘——古代沙盘和现代的沙盘仿真模 型；
作为沟通工具； 培训；……
往往多个作用并存
25
仿真的优势
Hale Waihona Puke 对复杂性问题的优势 对随机性问题的优势 安全性优势 成本优势
可视化优势 重复性优势 时间优势 风险优势 ……
仿真的劣势或局限性？？…
26
Advantages of Simulation
Only way to study complex systems Can control conditions better than reality Accounts for uncertainty within the system Time is condensed Does not disturb the real system Modeling is almost always cheaper than experimenting on the actual system. Does not attempt to offer precision Quick study of many “what-if” scenarios Animated models are more convincing than just numbers Working on a simulation model helps you think about the problem and gives insight, sometimes so much insight that simulation is no longer necessary to solve the problem!!
物流系统建模与仿真课件
07
参考文献
参考文献
《物流系统建模与仿 真》，高等教育出版 社，2016年出版。
《物流系统建模与仿 真案例》，人民交通 出版社，2019年出 版。
《物流仿真与决策》 ，清华大学出版社， 2018年出版。
THANKS
感谢观看
物流系统优化技术与方法
1 2 3
数学规划方法
数学规划方法是一种常用Байду номын сангаас优化技术，包括线性 规划、动态规划、整数规划等，可以解决复杂的 物流优化问题。
仿真优化方法
仿真优化方法通过模拟物流系统的运行过程，预 测不同策略下的系统性能，从而选择最优的决策 方案。
人工智能方法
人工智能方法包括神经网络、遗传算法、蚁群算 法等，能够自适应地寻找最优解，适用于大规模 、非线性问题的优化。
IBM Supply Chain Optimization
IBM Supply Chain Optimization是IBM提供的一款供应链优化软件， 基于人工智能和大数据技术，提供需求预测、库存规划、运输路由优化 等功能，能够帮助企业实现供应链的智能优化。
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物流系统应用案例分析
案例一：某快递公司的物流系统优化
常用物流系统仿真软件介绍
Arena
一款广泛使用的仿真软件 ，支持离散事件仿真和系 统动力学仿真，适用于各 种物流系统的仿真。
Flexsim
一款基于代理的仿真软件 ，适用于物流系统和生产 系统的仿真，支持3D可视 化。
Simulink
一款基于时间的仿真软件 ，适用于连续和离散时间 的系统仿真，支持多种编 程语言。
背景介绍
系统分析
某快递公司面临着激烈的市场竞争，为了 提高物流效率和降低成本，决定对物流系 统进行优化。
Flexsim物流系统建模与仿真课件(完整版)
入该式主要是为了描述的方便与模型的简洁性；
约束（6）表示每条生产线每天加班不能超过4小时, 因而在生产周期内表 示每条生产线总的加班时间不能超过4*W;
（7）为非负与整数约束。。
排产方法
生产计划问题
近似解方法
最优解方法
迭代方法
构造型方法
控制理论方法
枚举方法
人工智能
邻域搜索 移动瓶颈 插入算法 优先分派
钻
割
铣
单元布局
布局类型的比较
布局形式 产品布局 工艺布局 固定布局 混合布局 单元布局
适用范围
优点
缺点
大批量、少品种的生 结构简单、物流易控 只考虑定量要求，不
产
制、物料处理柔性高 考虑定性要求
同种产品多，产量低、运输成本低、有柔性、流动时间长、工序冲 产量中等批量生产 可应对多种工艺要求 突、成本高、效率低
排产模型
目标函数（1）表示单台平均成本最小化； 约束（2）表示每种产品的生产量与其缺货之和不小于其需求量与库存量
的增量之和；
（3）表示每条生产线的生产时间与夹具调整时间之和等于其正常工作时 间（用单产表示）与加班时间之和, 其中Aij0为第j条生产线期初夹具的总 数；
约束（4）表示库存和缺货不能同时发生； （5）为生产线在排产Xij下夹具调整数的表达式, 其本身不表示约束, 引
上图为数控车床、数控铣床、 机器人及激光雕刻机单元；另 外, 系统有单独控制台, 用于整 个系统的节拍控制。。
该系统主要是进行上盖、 下箱、销钉的加工、装配、 检测和水晶雕刻, 码垛机从 立体仓库中取料至传送带, 各工序识别加工零件、进行 加工、装配、然后进行清洗、 热处理、打标签、综合检测、 废品分拣, 最后合格成品回 库形成一个闭环的FMS；实 现了物料流和信息流的自动 化。
约束（6）表示每条生产线每天加班不能超过4小时, 因而在生产周期内表 示每条生产线总的加班时间不能超过4*W;
（7）为非负与整数约束。。
排产方法
生产计划问题
近似解方法
最优解方法
迭代方法
构造型方法
控制理论方法
枚举方法
人工智能
邻域搜索 移动瓶颈 插入算法 优先分派
钻
割
铣
单元布局
布局类型的比较
布局形式 产品布局 工艺布局 固定布局 混合布局 单元布局
适用范围
优点
缺点
大批量、少品种的生 结构简单、物流易控 只考虑定量要求，不
产
制、物料处理柔性高 考虑定性要求
同种产品多，产量低、运输成本低、有柔性、流动时间长、工序冲 产量中等批量生产 可应对多种工艺要求 突、成本高、效率低
排产模型
目标函数（1）表示单台平均成本最小化； 约束（2）表示每种产品的生产量与其缺货之和不小于其需求量与库存量
的增量之和；
（3）表示每条生产线的生产时间与夹具调整时间之和等于其正常工作时 间（用单产表示）与加班时间之和, 其中Aij0为第j条生产线期初夹具的总 数；
约束（4）表示库存和缺货不能同时发生； （5）为生产线在排产Xij下夹具调整数的表达式, 其本身不表示约束, 引
上图为数控车床、数控铣床、 机器人及激光雕刻机单元；另 外, 系统有单独控制台, 用于整 个系统的节拍控制。。
该系统主要是进行上盖、 下箱、销钉的加工、装配、 检测和水晶雕刻, 码垛机从 立体仓库中取料至传送带, 各工序识别加工零件、进行 加工、装配、然后进行清洗、 热处理、打标签、综合检测、 废品分拣, 最后合格成品回 库形成一个闭环的FMS；实 现了物料流和信息流的自动 化。
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离散事件系统仿真
建立描述系统的非形式模型，如逻辑的、概率的模 型；
采用专门的数值方法“执行”(Run)仿真模型，而非 求解(Solve)方程；
由数据驱动(Data Driven)
四、系统仿真的发展与应用
年代
发展的主要特点
1600-1940
物理科学基础上的建模
20世纪40年代
电子计算机出现，冯·诺依曼正式提出了系统仿真的概念，
Simulation？
研究的两类手段
直接在实际系统上研究 建立模型，在模型上研究
两类研究
静态研究 动态研究
自古以来的仿真应用
中外古代战争对仿真基本原理的应用，这种 远时代的作战模拟后来以各种棋类（比如 中国象棋、围棋）流传了下来。
建筑中用木模研究建筑物的结构与承载性能 军事沙盘——古代沙盘和现代的沙盘仿真模
统的特征、性能、规律等
对其它研究方法得到的研究
对于存在但由于各种因素难 结果进行验证
以在实际系统上进行实验的 系统
其它
作为沟通工具；
培训；……
仿真的优势
对复杂性问题的优势 对随机性问题的优势 安全性优势 成本优势
可视化优势 重复性优势 时间优势 风险优势 ……
仿真的劣势或局限性？？…
二、相关基本概念
目前，系统仿真多数是在计算机上进行的。 系统仿真可定义为：建立研究对象的计算机模型，在模型上
进行数字试验，把数字试验得出的结论应用于真实系统的 设计、评价和优化等。
Байду номын сангаас
M&S的基本原理
系统仿真三要素
对象系统 系统模型 计算机（软硬件）
三个基本活动：
系统建模 仿真建模 仿真实验
对象 系统
系统建模
仿真试验
Modeling & Simulation, M&S
M&S是21世纪制造业的一项关键支撑技术 IMTR将M&S列为能够影响美国整个制造业的发
展，全面提升制造企业技术水平和快速反应能 力的技术领域之一。
课程概要
围绕这个理论框架的基 本原理
掌握一种仿真语言 / 仿 真软件的应用 AutoMod软件和 Flexsim软件
系统
按照某些规律结合起来、相互作用、相互依存的所有实 体的有机组合。
模型
对应的真实对象、真实关系中那些有用的、令人感兴趣 的特性的抽象，是对系统某些本质方面的描述，以各 种可用的形式提供被研究系统的描述信息。
仿真 Simulation
仿真(Simulation)是对实际过程或系统随时间变化的运作的 模仿(imitation, mimic)。仿真通过建立系统模型(System model)来描述实际系统的行为。
出版 社
《物流系统模拟与仿真》课件
第1章 概论 第2章 离散系统(事件)仿真基础 第3章 典型物流系统仿真与建模方法 第4章 仿真数据分析与模型验证 第5章 典型物流系统仿真软件 第6章 Em-Plant 物流仿真系统
走信息路 读北邮书
本书的 封面
第一章 概论
物流系统建模与仿真实验 （一）
课程导言
仿真的发展与应用实例
你了解哪些仿真的新发展？ 你参观过北邮的虚拟现实实验室吗？ 体验过与虚拟现实仿真系统的人机交互吗？
头盔显示器 头部跟踪器
虚拟现实技术
数据手套
模拟飞行驾驶
虚拟人
游戏娱乐
6自由度飞行模拟器
飞行模拟
虚拟现实仿真技术用于治疗心理恐惧症——公 共演讲恐惧症
美国乔治亚大学使用虚拟现实技术来临床治疗 公共演讲恐惧症：很多人，仅仅是想象一下 在公共场合演讲就会手心出汗、心跳加速、 胃部抽搐。通过使用电脑生成图像、声音的 头盔虚拟现实技术来帮助治疗。乔治亚大学 的心理学助理教授Page Anderson，进行临 床应用研究，研究这种新科技能够将公共演 讲的恐惧和忧虑降低到什么程度。
系统 仿真建模 模型
仿真 模型
三、连续与离散事件系统仿真
按照状态变量取值变化 方式可分为连续事件系 统和离散事件系统。
连续系统(Continuous System)：状态变量随 时间连续变化。
离散事件系统(Discrete Event System)：状态 变量只是在离散的时间
点上发生变化，而且这
20世纪40年代中期 仿真应用于航空领域
20世纪60年代
出版了仿真领域最具权威性的学术刊物“SIMULATION”； 工业操作过程仿真；
20世纪70年代
包括经济、社会、环境的大系统仿真
20世纪70年代中期
系统与仿真结合，如用于随机网络建模的SLAM仿真系统； 系统仿真与更高级的决策结合，如决策支持系统；
对象 系统
系统建模
仿真试验
系统 仿真建模 模型
仿真 模型
本章内容简介
系统仿真的作用和优缺点 相关基本概念 连续系统和离散事件系统仿真 系统仿真的发展与应用 物流现代化与仿真
一、系统仿真作用与优缺点
对一个复杂的实际系统，人们通常采用什么 方式研究？
一个未执行的军事行动 一个正常运行的核电站放射泄漏应急方案 一台尚未有前例的临床手术 一个待建的物流配送中心
些离散的时间点是不确 定的。
连续？离散？
多数工程系统是属于连续系统，如电力系统、 发电机组、航空发动机、液压系统等。
银行、配送中心等属于离散系统
按照研究对象状态变量的变化方式，系统仿真 分为连续系统仿真和离散事件系统仿真。
连续系统仿真
建立描绘系统的数学方程式，如微分方程、状态方 程或传递函数；
用数值方法求解方程。
20世纪80年代中期 集成化建模与仿真环境
20世纪90年代
可视化建模仿真，虚拟现实仿真，分布交互仿真
系统建模与仿真的发展趋势
90年代以来，计算机仿真技术朝着一体化建模与仿真环境 的方向稳步发展。新的研究热点如：
面向对象仿真（object-oriented simulation, OOS） 定性仿真（qualitative simulation, QS） 智能仿真（intelligence simulation, IS） 分布交互仿真（distributed interactive simulation, DIS） 可视化仿真（visual simulation, VS） 多媒体仿真（multimedia simulation, MS） 虚拟现实仿真（virtual reality simulation, VRS） Internet网上仿真
型；
中国人口问题？
SARS!
2003的记忆
仿真的作用与优缺点
仿真的作用？ 仿真的优点？ 仿真的缺点？
——到学期中和学期末再来讨论一下
仿真的作用
对已经发生的系统历史过程， 用于理解实际系统，进行
通过仿真进行再现，以研究 What if分析
其规律
用于对一个系统的多种方案
研究一个尚未存在的对象系 对比研究
建立描述系统的非形式模型，如逻辑的、概率的模 型；
采用专门的数值方法“执行”(Run)仿真模型，而非 求解(Solve)方程；
由数据驱动(Data Driven)
四、系统仿真的发展与应用
年代
发展的主要特点
1600-1940
物理科学基础上的建模
20世纪40年代
电子计算机出现，冯·诺依曼正式提出了系统仿真的概念，
Simulation？
研究的两类手段
直接在实际系统上研究 建立模型，在模型上研究
两类研究
静态研究 动态研究
自古以来的仿真应用
中外古代战争对仿真基本原理的应用，这种 远时代的作战模拟后来以各种棋类（比如 中国象棋、围棋）流传了下来。
建筑中用木模研究建筑物的结构与承载性能 军事沙盘——古代沙盘和现代的沙盘仿真模
统的特征、性能、规律等
对其它研究方法得到的研究
对于存在但由于各种因素难 结果进行验证
以在实际系统上进行实验的 系统
其它
作为沟通工具；
培训；……
仿真的优势
对复杂性问题的优势 对随机性问题的优势 安全性优势 成本优势
可视化优势 重复性优势 时间优势 风险优势 ……
仿真的劣势或局限性？？…
二、相关基本概念
目前，系统仿真多数是在计算机上进行的。 系统仿真可定义为：建立研究对象的计算机模型，在模型上
进行数字试验，把数字试验得出的结论应用于真实系统的 设计、评价和优化等。
Байду номын сангаас
M&S的基本原理
系统仿真三要素
对象系统 系统模型 计算机（软硬件）
三个基本活动：
系统建模 仿真建模 仿真实验
对象 系统
系统建模
仿真试验
Modeling & Simulation, M&S
M&S是21世纪制造业的一项关键支撑技术 IMTR将M&S列为能够影响美国整个制造业的发
展，全面提升制造企业技术水平和快速反应能 力的技术领域之一。
课程概要
围绕这个理论框架的基 本原理
掌握一种仿真语言 / 仿 真软件的应用 AutoMod软件和 Flexsim软件
系统
按照某些规律结合起来、相互作用、相互依存的所有实 体的有机组合。
模型
对应的真实对象、真实关系中那些有用的、令人感兴趣 的特性的抽象，是对系统某些本质方面的描述，以各 种可用的形式提供被研究系统的描述信息。
仿真 Simulation
仿真(Simulation)是对实际过程或系统随时间变化的运作的 模仿(imitation, mimic)。仿真通过建立系统模型(System model)来描述实际系统的行为。
出版 社
《物流系统模拟与仿真》课件
第1章 概论 第2章 离散系统(事件)仿真基础 第3章 典型物流系统仿真与建模方法 第4章 仿真数据分析与模型验证 第5章 典型物流系统仿真软件 第6章 Em-Plant 物流仿真系统
走信息路 读北邮书
本书的 封面
第一章 概论
物流系统建模与仿真实验 （一）
课程导言
仿真的发展与应用实例
你了解哪些仿真的新发展？ 你参观过北邮的虚拟现实实验室吗？ 体验过与虚拟现实仿真系统的人机交互吗？
头盔显示器 头部跟踪器
虚拟现实技术
数据手套
模拟飞行驾驶
虚拟人
游戏娱乐
6自由度飞行模拟器
飞行模拟
虚拟现实仿真技术用于治疗心理恐惧症——公 共演讲恐惧症
美国乔治亚大学使用虚拟现实技术来临床治疗 公共演讲恐惧症：很多人，仅仅是想象一下 在公共场合演讲就会手心出汗、心跳加速、 胃部抽搐。通过使用电脑生成图像、声音的 头盔虚拟现实技术来帮助治疗。乔治亚大学 的心理学助理教授Page Anderson，进行临 床应用研究，研究这种新科技能够将公共演 讲的恐惧和忧虑降低到什么程度。
系统 仿真建模 模型
仿真 模型
三、连续与离散事件系统仿真
按照状态变量取值变化 方式可分为连续事件系 统和离散事件系统。
连续系统(Continuous System)：状态变量随 时间连续变化。
离散事件系统(Discrete Event System)：状态 变量只是在离散的时间
点上发生变化，而且这
20世纪40年代中期 仿真应用于航空领域
20世纪60年代
出版了仿真领域最具权威性的学术刊物“SIMULATION”； 工业操作过程仿真；
20世纪70年代
包括经济、社会、环境的大系统仿真
20世纪70年代中期
系统与仿真结合，如用于随机网络建模的SLAM仿真系统； 系统仿真与更高级的决策结合，如决策支持系统；
对象 系统
系统建模
仿真试验
系统 仿真建模 模型
仿真 模型
本章内容简介
系统仿真的作用和优缺点 相关基本概念 连续系统和离散事件系统仿真 系统仿真的发展与应用 物流现代化与仿真
一、系统仿真作用与优缺点
对一个复杂的实际系统，人们通常采用什么 方式研究？
一个未执行的军事行动 一个正常运行的核电站放射泄漏应急方案 一台尚未有前例的临床手术 一个待建的物流配送中心
些离散的时间点是不确 定的。
连续？离散？
多数工程系统是属于连续系统，如电力系统、 发电机组、航空发动机、液压系统等。
银行、配送中心等属于离散系统
按照研究对象状态变量的变化方式，系统仿真 分为连续系统仿真和离散事件系统仿真。
连续系统仿真
建立描绘系统的数学方程式，如微分方程、状态方 程或传递函数；
用数值方法求解方程。
20世纪80年代中期 集成化建模与仿真环境
20世纪90年代
可视化建模仿真，虚拟现实仿真，分布交互仿真
系统建模与仿真的发展趋势
90年代以来，计算机仿真技术朝着一体化建模与仿真环境 的方向稳步发展。新的研究热点如：
面向对象仿真（object-oriented simulation, OOS） 定性仿真（qualitative simulation, QS） 智能仿真（intelligence simulation, IS） 分布交互仿真（distributed interactive simulation, DIS） 可视化仿真（visual simulation, VS） 多媒体仿真（multimedia simulation, MS） 虚拟现实仿真（virtual reality simulation, VRS） Internet网上仿真
型；
中国人口问题？
SARS!
2003的记忆
仿真的作用与优缺点
仿真的作用？ 仿真的优点？ 仿真的缺点？
——到学期中和学期末再来讨论一下
仿真的作用
对已经发生的系统历史过程， 用于理解实际系统，进行
通过仿真进行再现，以研究 What if分析
其规律
用于对一个系统的多种方案
研究一个尚未存在的对象系 对比研究