物流系统控制与仿真

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3.1 物流系统控制与仿真
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（一）物流系统控制的基本概念
系统控制是指在外部条件变化的情况下，保 证系统实现目标的行为。 这要通过该系统的必要组织来实现。 必要组织指的是系统结构及其要素的运行方 式
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受控客体:在系统形成时，其受控要素组合 成受控部分，它叫做受控客体；
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（二）系统动力学基本概念与原理
反馈系统 ➢包含有反馈环节与其作用的系统。它要受 系统本身的历史行为的影响，把历史行为的 后果回授给系统本身，以影响未来的行为 系统结构：单元的秩序
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水平变量能够描述系统在任一特定时刻的状态，对 系统中控制作用的结果进行积累(或积分)。水平变 量不能在瞬间被改变。水平变量在随时间推移的各 时间点之间建立了系统的连续性。
A （+B-）
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反馈环：两个以上的因果键首尾相联形成环 状，便是因果反馈环，如图是最简单的反馈 环，A，B互为因果，形成闭合环路。
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一阶负反馈环：解释库存关系
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则每周订货量可由下式决定： DH＝(MB－KC)／TZ 式中：DH——订货速度（件／周）； MB——目标库存量（件）； KC——实际库存量（件）； TZ——调整周期（周）。
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非预算性控制是指生产经营活动中，预算外 的临时矫正行为。主要有以下几种方式：
➢1．物流批量控制法。指的是利用库存费和 订购费的边际点原理对仓库管理进行优化控 制。
➢2．盈亏平衡控制法。利用盈亏平衡点分析 的方法对企业行为进行控制的方法。
➢3．专家控制。靠有经验的专业人员、专家 对企业行为提出建议进行控制。
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（三）系统动力学建模的基本步骤
明确仿真目的 设计系统因果反馈环 绘制系统流图 写出有关的数学方程 选择仿真语言，并进行仿真实验 仿真结果分析
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（四）因果反馈环
因果键：要素A与要素B的因果关系，A 是原因，B是结果，如果A增加，B也增 加，则称A、B之间具正因果关系
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物流组织中人的因素仿真。
物流组织是通过人的参与实现的。即使在同样规划 下，不同的人、组织，物流服务质量和运行效率仍 有较大差异。通过计算机仿真描述人的思维过程， 从而给出较优的物流组织方案。
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（六）连续系统和离散事件系统的仿 真
连续系统仿真是系统的状态随着时间连续变化的系 统的仿真。 离散事件系统是指那些系统状态变量随着时间呈离 散状态的变化。
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3.4 物流系统决策
自学
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（五）物流系统动力学分析
１．物流系统动力学的目的
➢ 以系统动力学为框架，综合其他定性、定量方 法，应用于物流系统领域，分析物流的系统结构及 动态发展机制，进行政策试验，解决宏观的带有根 本性的物流发展战略问题，这就是物流系统动力学 所要达到的目的。
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２. 物流系统动力学因果分析
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（三）系统仿真的相关技术
计算机仿真 计算机仿真语言 建模与仿真方法学
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（四）物流系统仿真分类
物流过程的仿真研究 物流管理的仿真研究 物流成本的仿真研究
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物流过程是指运输、仓储、包装等物流的功能过程。 研究目的归结如：在时间的过程中，这些过程是如 何推进的？推进过程发生了哪些事件？这些事件引 起系统状态发生了哪些状态变化等等问题。用仿真 工具研究这类物流的问题，我们归结为物流过程的 仿真研究。
例如，交通运输网络的布局规划、自动化系统 的的策略运用、物流园区的规划、供应链库存 控制策略等。
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物流成本的仿真研究
物流成本的计算是一件极其细致、复杂的事情。 传统的制造业中，往往将物流成本与供应或销 售的成本混在一起计算。因此无法准确掌握物 流成本，也就无法根据物流成本的核算改进物 流的流程和操作。
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因果关系图
经过上述系统要素分析，在深入剖析物流系统的基 础上，我们可以得到物流系统的因果关系图。 所谓基本因果关系，即是舍弃掉一切无关紧要的细 节，由数个最能表征系统结构，从而成为系统动态 发展内在机制的因果反馈环组成的因果关系图：
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在基本因果关系图中，包括以下几个 基本反馈环 ：解释
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（五）物流系统仿真的特点
物流系统中流的仿真 物流系统中有多种流，货流、车流、船流、商流、 信息流等。由于流的流动，应采用动态仿真方法描 述流的产生、流动、消失、积累和转换等。
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物流系统中的排队仿真
由一个或多个服务台和一些等待服务的顾客组成的 离散系统称为排队系统。在物流系统中，船由锚地 靠泊码头泊位及车辆运营的仿真等都属于这类仿真。 这种仿真大多采用离散型仿真方法来进行。
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(4)可以避免对实际系统进行破坏性和 危害性的实验。在这种情况下，仿真方法 的优点更为突出 。
(5)仿真可以研究单个变量或参数变化 时对系统整体的影响，并且可以多次重复 试验，这在真实系统中是困难或不可能的。
(6)仿真方法用来检验理论分析所得的 结果的正确性和有效性，其基本方法较易 掌握，仿真的结果直观，便于理解。
例如通过公路运输系统过程的仿真研究，可以分析 运输过程中公共运输的规划与效率、交通事故的影 响、迂回线路的选择等问题。通过自动化物流过程 仿真可以分析自动化物流系统设备布局的合理性、 设备运行的效率、系统的生产率、系统中设备的利 用率等。
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物流管理的仿真研究
物流管理的仿真研究是为物流管理决策服务的。
➢ 物流系统结构受到国民经济结构、产业政策、 需求消费结构、自然地理环境等因素的影响，这些 因素又包含众多的因子，形成一种合力，从各个方 面影响制约交通运输系统的结构。这个系统的结构 有一定的层次性、相关性和相对性，认清该系统结 构的特性，对建立合理的物流系统结构，具有十分 重要的意义．
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超前控制
超前控制也称前馈控制，是一种更加复杂 的控制。其特点是通过对运行过程输入的监 视，以确定它是否符合标准要求；不符合时， 为了实现输出预期目标就要改变运行过程。 前馈控制是在输出结果受到影响之前就做出 纠正，因此这种反馈更为有效。
这种控制克服了反馈控制的迟滞性，便于物 流决策人员及时采取相应措施，纠正偏差， 达到预定目标。
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离散事件系统与连续系统异同
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 输入变量:确定性变量;随机 状态变量:连续变量 ,非连续的 状态转移函数:存在,不存在 状态空间:状态变量的集合所表示的空间 (均有)
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3.3 系统动力学
1、所建模型要与管理者的思维模型相沟通 ➢ 任何模型一般总是要组织信息，澄清观点， 统一认识，对会使人困惑和有争议的系统行 为给出令人满意的解释。 系统动力学建模技术易于将管理者的思维进 行量化。
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2、研究问题注重从因果机制出发
➢ 因果关系是存在于各种现象之间的普 遍关系。从因果关系出发，分析各因素之 间构成的因果馈环，才能从纷乱的现象中 找出发生这些现象的内在原因和形成机制。
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系统输入 前馈控制
实时控制
运行过程（处理）
系统输出 反馈控制
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（三）物流系统控制的基本内容及应 注意的问题
总目标与分目标的关系 强调管理者和劳动者的自我控制 注意人的因素与物流系统的指标信息关系
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物流控制基本内容一览表
控制项 目
物料库 存
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（二）系统仿真的特点
(1)利用仿真模型可将复杂事物抽象化， 了解系统的可行性和可靠性，检验理论的正 确性，寻求解决问题的途径。 (2)利用仿真可避免在实际系统上试验时 间过长的弊病，节省人力、物力 (3)某些复杂系统既不能用实际试验方法， 又不能用解析方法时，计算机仿真方法是唯 一有效方法。
物流系统分析与设计
－－第三章 物流系统控制、 仿真，系统动力学，物流 系统决策
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学习目标
通过本章的学习，应了解物流系统控制、系 统仿真、物流系统仿真、系统动力学等基本概 念，掌握物流系统控制、离散事件仿真、物流 系统动力学的基本原理、物流系统分析与评价 的基本方法与原则。
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3、从观察系统结构入手
➢ 系统动力学认为系统结构是系统发展 的内在动力。只有了解系统的结构及变化 机制，才有可能预测系统未来的行为。因 而，系统动学的模型也被称为是“结构依 存型 ”模型。
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4、内生化处理
➢ 系统动力学模型从内部寻求解释系统 行为的规律，重点在于模型的内部结构。
调整生产线和有关技 术措施
网络图
调度采取措施
控制图及散点 检修、调整设备和工
图
装
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3.2 物流系统仿真
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（一）系统仿真
系统仿真是利用系统模型在仿真环境和条件 下，对系统进行研究、分析和试验的方法， 系统仿真的目的在于利用人为控制的环境条 件，改变某些特定的参数，观察模型的反应， 研究真实系统的现象或过程 系统仿真方法是一种间接的研究方法。
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5、非线性性
➢ 系统动力学能够处理复杂的非线性系 统，因而适合研究像社会经济系统、物流 系统这样的复杂系统。
线性？
6、延迟特性Leabharlann Baidu
➢ 系统动力学模型引入延迟机制，使它 与描述的实际系统行为更为接近。
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7、能够进行政策仿真
➢ 系统动力学模型利用模型仿真剖析系 统，获取更丰富、更深刻的信息（如政 策），进而寻找解决系统问题的途径。系 统动力学解决问题的过程实质上也就是寻 优过程，其最终目的是寻找系统的较优结 构，以求得较优的系统功能。
系统动力学是一门分析研究信息反馈系统 的学科，也是一门认识系统问题和解决系 统问题的交叉综合学科。
从系统方法论来说：系统动力学是结构的 方法、功能的方法和历史的方法的统一。
它基于系统论，吸收了控制论、信息论的 精髓，是一门综合自然科学和社会科学的 横向学科。
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（一）特点：
产品成 本
产品质 量
生产进 度
生产工 序质量
控制标准
物流订购总 量与储备量
目标成本
产品技术条 件
网络计划与 图解评审法 精确度和粗
糙度
信息
物料订购单 和领用单 费用结算及
报表 成品试验检
测记录 生产报表等 反馈信息
检测的结果
手段
校正行为
库存模型
修正采购计划
费用分析（C ／B）
统计图、抽样 统计法
实施费用降低措施， 开展价值（VE）活动
控制系统:控制要素的总体构成控制部分， 称为控制系统。
控制系统有开环控制系统和闭环控制系统。 若系统中具有反馈环节则构成闭环控制系统 .
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（二）物流系统中控制的分类
反馈控制 超前控制 非预算性控制
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反馈控制
反馈控制是一种常见的管理控制，其特征 是通过运行过程的输出进行检测，并将检测 结果馈送回运行过程中去，将纠正措施输入 该运行过程中，以获得预期的输出。因此， 这种反馈控制表现为时间的滞后。如成本分 析，质量检查控制，财务分析等。
速率变量的作用是表示水平变量变化的快慢，速率 变量不能决定水平变量现时刻的值，但能决定水平 变量变化曲线的斜率（每单位时间中的变化量）
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在系统动力学模型中，水平变量用水平方 程（L方程）表示，速率变量用速率方程（R 方程）表示，速率方程是在系统中描述控制 作用的决策表达式，表示了一个决策环节所 产生的控制作用。