物流系统分析第七章
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原理
物流系统就是一个典型的离散系统，可采用排队论建立 模型并进行模拟。
方法
排队论中最大特点是产生随机数，可以用Excel模拟产生 不同分布的随机数。用Excel建立基于排队论的物流模 型，并进行模拟运算。 一、用Excel产生随机数 二、用Excel建立基于排队论的物流模型
一、用Excel产生随机数
第三节 连续系统物流模拟
一、系统动力学的特点 二、系统动力学建模的基本步骤 三、因果关系图 四、系统动力学流图 五、用系统动力学建立物流模型
一、系统动力学的特点
(一)擅长处理周期性问题 (二)擅长处理长期性问题 (三)在数据缺少的条件下仍可进行研究 (四)擅长处理高阶、非线性、时变问题 (五）强调预测的条件 (六)能起到仿真实验室的作用 物流学中的许多问题都具有以上的一些特性，因 此可利用系统动力学建立物流系统模型，对物流 系统进行模拟仿真。
250
0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Time (Week)
每周发货量 : Current
生活中的辛苦阻挠不了我对生活的热 爱。21.1.2221.1.22Fri day, January 22, 2021
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。05:55:5305:55: 5305:551/22/ 2021 5:55:53 AM
二、系统动力学建模的基本步骤
(一)明确系统模拟的目的 (二)确定系统边界 (三)因果关系分析 (四)建立系统动力学模型。 (五)计算机模拟试验 (六)结果检验分析 (七)系统模型的修正
三、因果关系图
（一）因果箭 要素A是原因，要素B是结果 。因果关系的极性用+ 和－分别表示。
A
B
(a)
A
+
B
(b)
A- B
(c)
✓ （二）因果链 用因果箭将具有递推关系的因果关系加以描述，
就得到了因果链。
B
D
+
++
A
C
(+) (a)
B
D
-- +
A
C
(+) (b)
B
D
-
-+ -
A
C
E
(-) (c)
✓ （三）因果关系的反馈回路
生产
增加
-
+
订货
速度
+
+
+
-
商品
收入
计划订
库存
减少
增加
货量
量
-
-
送货车辆到达时间间隔概率分布及随机数区间
送货车辆到达时 间间隔（分钟）
20 30 40 50 60 70 80 90
概率
0.06 0.11 0.13 0.3 0.15 0.12 0.08 0.05
累计概率
0.06 0.17 0.3 0.6 0.75 0.87 0.95
1
随机数区间
(0.00，0.06) [0.06，0.17) [0.17，0.30) [0.30，0.60) [0.60，0.75) [0.75，0.87) [0.87，0.95) [0.95，1.00)
验台3。
（三）模型布局
1-源（Source） 2-队列（Queue） 3-处理器（Processor） 4-输送机（Conveyor） 5-汇（Sink）
✓ （四）源（Source）的参数设置 ✓ （五）队列Queue参数设置 ✓ （六）处理器（Processor）参数设置 ✓ （七）模拟分析结果
• 1、分析 • 2、建模 （1）输入已知数据 （2）生成一系列随机数 • 3、模拟运算 • 4、统计分析 • 5、结论
✓ （二）双服务台的库房系统模拟 对两个卸货叉车的物流排队系统的模拟 案例： 在案例1中，由于送货车辆等待时间过长，配送中心考虑 再增加一辆叉车，现在用模拟方法研究该库房系统有两 辆叉车时的情况。 • 1、分析 • 2、“开始卸货时刻”的计算 • 3、每辆叉车的“空闲时刻”的计算 • 4、统计分析 • 5、结论与建议
应用领域
计算机模拟仿真技术已经成功应用于系统动力学、环境 生态学、工业系统、城市系统等方面，成为管理学、经 济学、环境学、生态学、物流等学科常见的系统分析方 法。
物流系统模拟方法
本章将介绍物流系统模拟方法，主要包括两个方
面 ：离散系统和连续系统。
Leabharlann Baidu
高
供应链
连续系统
抽象程度
离散系统
低
库房作业
第一节 基于离散系统的Excel物流模拟
送货时间
+
交货延迟 影响
每周发货
量
+
+
--
未交货订
+
单
-
+
每周订单 量
+
+
+
每周新增 客户
+
客户
+
再次订货 客户
订货供应模型的因果关系图和反馈回路
• 2、系统流程图和模型
供应销售系统流程图及模型
• 3、系统结构方程式 （1）水准方程式 （2）速率方程 （3）辅助方程
• 4、模拟结果
20
送货时间
主要内容
引文 第一节 基于离散系统的Excel物流模拟 第二节 用Flexsim进行离散系统物流模拟 第三节 连续系统物流模拟
引文
应用起源
1968年4月《增长的极限》- 罗马俱乐部关于人类困境的 报告中，应用系统动力学建立了世界模型，并在此基础 上对模型进行了计算机模拟仿真，最后根据仿真结果， 得出了全世界将出现“零增长”极限的结论。
（一）用Excel产生在区间（0，1）中均匀分布的随机 数
（二）用Excel产生（a，b）区间均匀分布的随机数 （三）用Excel产生正态分布的随机数 （四）用Excel产生按历史数据统计规律分布的随机数 （五）用Excel产生参数为a、b、c的三角分布
二、用Excel建立基于排队论的物流模型
（一）单服务台物流系统模拟 对具有一个卸货叉车的物流排队系统的模拟 案例： 某配送中心库房接受各个供货商送货，货物送到后，由 配送中心库房的叉车进行卸货，目前该配送中心只配备 了一台叉车，当送货的车辆到达库房时，如果前面有车 辆正在卸货，则需排队等待，排队的规则是先到先服务。 根据以前的统计记录，送货车辆到达库房的时间间隔分 布和卸货所需要的时间概率统计分布如下表：
叉车卸货时间概率分布及随机数区间
叉车卸货时间 （分钟）
概率
累计概率
20
0.05
0.05
30
0.3
0.35
40
0.2
0.55
50
0.15
0.7
60
0.13
0.83
70
0.12
0.95
80
0.05
1
随机数区间
[0.00，0.05) [0.05，0.35) [0.35，0.55) [0.55，0.70) [0.70，0.83) [0.83,0.95) [0.95,1.00)
加强自身建设，增强个人的休养。2021年1月 22日上 午5时55分21.1.2221.1.22
精益求精，追求卓越，因为相信而伟 大。2021年1月 22日星 期五上 午5时55分53秒05:55:5321.1.22
让自己更加强大，更加专业，这才能 让自己 更好。2021年1月上午 5时55分21.1.2205:55Januar y 22, 2021
做一枚螺丝钉，那里需要那里上。21.1.2205: 55:5305:55Jan-2122- Jan-21
日复一日的努力只为成就美好的明天 。05:55:5305: 55:5305:55Friday, January 22, 2021
安全放在第一位，防微杜渐。21.1.2221.1.2205:55:5305:55: 53January 22, 2021
未交货订单 : Current
2,000
每周的订单量
1,500
Machine/Week
1,000
500
0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Time (Week)
每周的订单量 : Current
Machine/Week
每周发货量
1,000
750
500
第二节 用Flexsim进行离散系统物流模拟
一、Flexsim基本模型库
在Flexsim软件的模型库中，有四个最重要的对象实体：
源Source：用以 按照一定规律产 生顾客对象实体 ；
队列Queue：用 以表示模型中的 队列
处理器Processor ：用以表示服务 台的对象实体；
汇Sink：表示顾 客离开模拟系统 的对象实体；
15
Week
10
5
0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Time (Week)
送货时间 : Current
20,000
未交货订单
15,000
Machine
10,000
5,000
0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Time (Week)
这些年的努力就为了得到相应的回报 。2021年1月22日星期 五5时55分53秒05:55:5322 January 2021
科学，你是国力的灵魂；同时又是社 会发展 的标志 。上午5时55分 53秒上 午5时55分05: 55:5321.1.22
每天都是美好的一天，新的一天开启 。21.1.2221.1.2205:5505:55: 5305:55:53Jan-21
库存量
7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000
0 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41
库存量
件/周
订货率
1,200 1,000
800 600 400 200
0 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 周
订货率
一阶负反馈库存量的变化曲线
订货率变化曲线
✓ （二）二阶负反馈库存控制系统
二阶负反馈库存系统因果关系图
二阶负反馈库存控制系统流程图
件
10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 0 0
二阶负反馈库存量
20 40 60 80 100 周
库存量
二阶负反馈系统的库存量变化曲线
✓ （三）订货供应模型 • 1、系统因果关系反馈回路图
(a)
(b)
正、负反馈回路
系统动力学流图
四、系统动力学流图
（一）系统动力学流程图符号
信息流 实体流
水准
速率
源
汇
✓ （二）Vensim软件中的流程图符号
1-水准 2-速率 3-汇（源）4-变量 5-流
五、用系统动力学建立物流模型
（一）一阶负反馈的库存控制模型
库存系统的负反馈环
Vensim构建的一阶负反馈库存系统流程图
相信命运，让自己成长，慢慢的长大 。2021年1月22日星期 五5时55分53秒Friday, January 22, 2021
爱情，亲情，友情，让人无法割舍。21.1.222021年1月22日 星期五 5时55分53秒21.1.22
谢谢大家！
二、用Flexsim建立物流模型
（一）模型概述
暂存区
检验 检验
离开
检验
物流作业流程
✓ （二）模型参数
货物到达速率：正态分布normal（20, 2）秒； 暂存区最大容量：25件货物 检验时间：指数分布exponential（0, 30）秒 输送机速度：1米/秒 物流路径：货物1到检验台1，货物2到检验台2货物3到检
物流系统就是一个典型的离散系统，可采用排队论建立 模型并进行模拟。
方法
排队论中最大特点是产生随机数，可以用Excel模拟产生 不同分布的随机数。用Excel建立基于排队论的物流模 型，并进行模拟运算。 一、用Excel产生随机数 二、用Excel建立基于排队论的物流模型
一、用Excel产生随机数
第三节 连续系统物流模拟
一、系统动力学的特点 二、系统动力学建模的基本步骤 三、因果关系图 四、系统动力学流图 五、用系统动力学建立物流模型
一、系统动力学的特点
(一)擅长处理周期性问题 (二)擅长处理长期性问题 (三)在数据缺少的条件下仍可进行研究 (四)擅长处理高阶、非线性、时变问题 (五）强调预测的条件 (六)能起到仿真实验室的作用 物流学中的许多问题都具有以上的一些特性，因 此可利用系统动力学建立物流系统模型，对物流 系统进行模拟仿真。
250
0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Time (Week)
每周发货量 : Current
生活中的辛苦阻挠不了我对生活的热 爱。21.1.2221.1.22Fri day, January 22, 2021
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。05:55:5305:55: 5305:551/22/ 2021 5:55:53 AM
二、系统动力学建模的基本步骤
(一)明确系统模拟的目的 (二)确定系统边界 (三)因果关系分析 (四)建立系统动力学模型。 (五)计算机模拟试验 (六)结果检验分析 (七)系统模型的修正
三、因果关系图
（一）因果箭 要素A是原因，要素B是结果 。因果关系的极性用+ 和－分别表示。
A
B
(a)
A
+
B
(b)
A- B
(c)
✓ （二）因果链 用因果箭将具有递推关系的因果关系加以描述，
就得到了因果链。
B
D
+
++
A
C
(+) (a)
B
D
-- +
A
C
(+) (b)
B
D
-
-+ -
A
C
E
(-) (c)
✓ （三）因果关系的反馈回路
生产
增加
-
+
订货
速度
+
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-
商品
收入
计划订
库存
减少
增加
货量
量
-
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送货车辆到达时间间隔概率分布及随机数区间
送货车辆到达时 间间隔（分钟）
20 30 40 50 60 70 80 90
概率
0.06 0.11 0.13 0.3 0.15 0.12 0.08 0.05
累计概率
0.06 0.17 0.3 0.6 0.75 0.87 0.95
1
随机数区间
(0.00，0.06) [0.06，0.17) [0.17，0.30) [0.30，0.60) [0.60，0.75) [0.75，0.87) [0.87，0.95) [0.95，1.00)
验台3。
（三）模型布局
1-源（Source） 2-队列（Queue） 3-处理器（Processor） 4-输送机（Conveyor） 5-汇（Sink）
✓ （四）源（Source）的参数设置 ✓ （五）队列Queue参数设置 ✓ （六）处理器（Processor）参数设置 ✓ （七）模拟分析结果
• 1、分析 • 2、建模 （1）输入已知数据 （2）生成一系列随机数 • 3、模拟运算 • 4、统计分析 • 5、结论
✓ （二）双服务台的库房系统模拟 对两个卸货叉车的物流排队系统的模拟 案例： 在案例1中，由于送货车辆等待时间过长，配送中心考虑 再增加一辆叉车，现在用模拟方法研究该库房系统有两 辆叉车时的情况。 • 1、分析 • 2、“开始卸货时刻”的计算 • 3、每辆叉车的“空闲时刻”的计算 • 4、统计分析 • 5、结论与建议
应用领域
计算机模拟仿真技术已经成功应用于系统动力学、环境 生态学、工业系统、城市系统等方面，成为管理学、经 济学、环境学、生态学、物流等学科常见的系统分析方 法。
物流系统模拟方法
本章将介绍物流系统模拟方法，主要包括两个方
面 ：离散系统和连续系统。
Leabharlann Baidu
高
供应链
连续系统
抽象程度
离散系统
低
库房作业
第一节 基于离散系统的Excel物流模拟
送货时间
+
交货延迟 影响
每周发货
量
+
+
--
未交货订
+
单
-
+
每周订单 量
+
+
+
每周新增 客户
+
客户
+
再次订货 客户
订货供应模型的因果关系图和反馈回路
• 2、系统流程图和模型
供应销售系统流程图及模型
• 3、系统结构方程式 （1）水准方程式 （2）速率方程 （3）辅助方程
• 4、模拟结果
20
送货时间
主要内容
引文 第一节 基于离散系统的Excel物流模拟 第二节 用Flexsim进行离散系统物流模拟 第三节 连续系统物流模拟
引文
应用起源
1968年4月《增长的极限》- 罗马俱乐部关于人类困境的 报告中，应用系统动力学建立了世界模型，并在此基础 上对模型进行了计算机模拟仿真，最后根据仿真结果， 得出了全世界将出现“零增长”极限的结论。
（一）用Excel产生在区间（0，1）中均匀分布的随机 数
（二）用Excel产生（a，b）区间均匀分布的随机数 （三）用Excel产生正态分布的随机数 （四）用Excel产生按历史数据统计规律分布的随机数 （五）用Excel产生参数为a、b、c的三角分布
二、用Excel建立基于排队论的物流模型
（一）单服务台物流系统模拟 对具有一个卸货叉车的物流排队系统的模拟 案例： 某配送中心库房接受各个供货商送货，货物送到后，由 配送中心库房的叉车进行卸货，目前该配送中心只配备 了一台叉车，当送货的车辆到达库房时，如果前面有车 辆正在卸货，则需排队等待，排队的规则是先到先服务。 根据以前的统计记录，送货车辆到达库房的时间间隔分 布和卸货所需要的时间概率统计分布如下表：
叉车卸货时间概率分布及随机数区间
叉车卸货时间 （分钟）
概率
累计概率
20
0.05
0.05
30
0.3
0.35
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0.2
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0.83
70
0.12
0.95
80
0.05
1
随机数区间
[0.00，0.05) [0.05，0.35) [0.35，0.55) [0.55，0.70) [0.70，0.83) [0.83,0.95) [0.95,1.00)
加强自身建设，增强个人的休养。2021年1月 22日上 午5时55分21.1.2221.1.22
精益求精，追求卓越，因为相信而伟 大。2021年1月 22日星 期五上 午5时55分53秒05:55:5321.1.22
让自己更加强大，更加专业，这才能 让自己 更好。2021年1月上午 5时55分21.1.2205:55Januar y 22, 2021
做一枚螺丝钉，那里需要那里上。21.1.2205: 55:5305:55Jan-2122- Jan-21
日复一日的努力只为成就美好的明天 。05:55:5305: 55:5305:55Friday, January 22, 2021
安全放在第一位，防微杜渐。21.1.2221.1.2205:55:5305:55: 53January 22, 2021
未交货订单 : Current
2,000
每周的订单量
1,500
Machine/Week
1,000
500
0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Time (Week)
每周的订单量 : Current
Machine/Week
每周发货量
1,000
750
500
第二节 用Flexsim进行离散系统物流模拟
一、Flexsim基本模型库
在Flexsim软件的模型库中，有四个最重要的对象实体：
源Source：用以 按照一定规律产 生顾客对象实体 ；
队列Queue：用 以表示模型中的 队列
处理器Processor ：用以表示服务 台的对象实体；
汇Sink：表示顾 客离开模拟系统 的对象实体；
15
Week
10
5
0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Time (Week)
送货时间 : Current
20,000
未交货订单
15,000
Machine
10,000
5,000
0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Time (Week)
这些年的努力就为了得到相应的回报 。2021年1月22日星期 五5时55分53秒05:55:5322 January 2021
科学，你是国力的灵魂；同时又是社 会发展 的标志 。上午5时55分 53秒上 午5时55分05: 55:5321.1.22
每天都是美好的一天，新的一天开启 。21.1.2221.1.2205:5505:55: 5305:55:53Jan-21
库存量
7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000
0 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41
库存量
件/周
订货率
1,200 1,000
800 600 400 200
0 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 周
订货率
一阶负反馈库存量的变化曲线
订货率变化曲线
✓ （二）二阶负反馈库存控制系统
二阶负反馈库存系统因果关系图
二阶负反馈库存控制系统流程图
件
10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 0 0
二阶负反馈库存量
20 40 60 80 100 周
库存量
二阶负反馈系统的库存量变化曲线
✓ （三）订货供应模型 • 1、系统因果关系反馈回路图
(a)
(b)
正、负反馈回路
系统动力学流图
四、系统动力学流图
（一）系统动力学流程图符号
信息流 实体流
水准
速率
源
汇
✓ （二）Vensim软件中的流程图符号
1-水准 2-速率 3-汇（源）4-变量 5-流
五、用系统动力学建立物流模型
（一）一阶负反馈的库存控制模型
库存系统的负反馈环
Vensim构建的一阶负反馈库存系统流程图
相信命运，让自己成长，慢慢的长大 。2021年1月22日星期 五5时55分53秒Friday, January 22, 2021
爱情，亲情，友情，让人无法割舍。21.1.222021年1月22日 星期五 5时55分53秒21.1.22
谢谢大家！
二、用Flexsim建立物流模型
（一）模型概述
暂存区
检验 检验
离开
检验
物流作业流程
✓ （二）模型参数
货物到达速率：正态分布normal（20, 2）秒； 暂存区最大容量：25件货物 检验时间：指数分布exponential（0, 30）秒 输送机速度：1米/秒 物流路径：货物1到检验台1，货物2到检验台2货物3到检