物流工程第10章物流系统仿真技术
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• 结合物流系统的复杂性和不确定性的分析，可以 得出这样的结论：物流系统主要是离散系统（或 离散事件动态系统），物流系统行为进程中起决
定作用的是人为规定的一系列规则。
• 2）离散事件系统的基本要素 • 描述一个离散事件系统一般需要5个基本要素：实体、属
性、事件、活动、进程等。
（1）实体
• 实体分为临时实体和永久实体两类。凡是在系统仿真期间 流经系统、在仿真结束时已经离开系统的实体称为临时实 体。凡在系统仿真期间自始自终停留在系统中的实体称为 永性实体。
• 另一类事件是所谓的程序事件，例如仿真过程中 为了使仿真结束，专门定义一个事件，使其终止 仿真。程序事件并非系统所固有的，而是根据需 要设定的。
（4）活动
• 活动是两个可以区分的事件之间的过程。 显然，事件是系统状态转变的起因，而活 动则是系统状态转移的标志。
• 例如配送中心中，事件“货物到达”与事 件“货物入库”之间的过程，就可以称为 活动。
• 3）物流系统仿真
• 系统仿真方法是一种非解析方法。
• 物流系统仿真（Logistics System Simulation），就是借助计算机仿真技术， 对物流系统建模并进行实验，得到各种动 态活动及其过程的瞬间仿效记录，进而研 究物流系统性能的方法（物流术语GB／ T18354－2006）。
• 由于物流仿真模型的一次运行只是对真实 系统的一次抽样模拟，所以系统仿真不是 一种严格意义上的优化方法，它一般不能 直接求出系统的最优解。
• 例如进入企业的原材料，经生产加工后离开企业进入销售 流通领域，对生产企业来说就是临时实体，而生产加工的 机器设备则为永久实体。再如，送达配送中心经储存又离 去的货物是临时实体，而货架则是永久实体。
（2）属性
• 实体的所有特征称为实体的属性。
• 需要强调的是，实体可能具有若干特征，但并不 是所有的特征都被称为仿真系统的实体属性。只 有与物流系统仿真相关的那些特征，才称为属性。
第10章 物流系统仿真技术
• 本章导读
–熟悉物流系统仿真的基本概念、基本原理。 –了解物流系统仿真的一般方法和步骤，了
解物流系统仿真的常见应用。 –一般了解物流系统仿真常见软件的应用。
• 物流系统仿真技术能够在物流系统的规划 设计阶段，对设施布置、设备配置、系统 能力、参数优选、系统运行、作业流程等 进行仿真分析，评价和对比不同的系统设 计方案，从而达到优化物流系统的目的。
• 物流系统仿真技术在国外已普遍推广应用， 据国外经验，应用物流系统仿真技术后能 使物流系统方案总投资有效降低30％左右。
10.1 基本概念和基本原理
10.1.1 基本概念 • 1）系统、系统模型与系统仿真
• “系统、模型、仿真”三者之间有着密切关系。 系统是研究的对象，模型是系统的抽象，仿真是 通过对模型的试验以达到研究系统的目的。
• 固定步长推进法也叫面向时间间隔的仿真时钟推 进。该推进方式确定一个固定的百度文库间间隔，以此 为增量来逐步推进仿真钟。
4）系统仿真算法
• 仿真算法是确定仿真钟推进策略的控制方法，是 仿真控制的核心。比较成熟的仿真算法有三种：
• 第一类是以事件为基础的事件调度法（ES，Event Scheduling）；
• 系统仿真有三个基本活动，即系统建模、仿真建 模和仿真试验，联系这三个活动的是系统仿真的 三要素：即系统、模型、计算机（包括软件和硬 件）。
• 2）物流系统的复杂性
• 物流系统是由物流各要素组成且各要素之 间存在着有机联系的综合体。
• 物流系统是一个复杂系统，其复杂性主要 源于物流系统诸要素的不确定性和系统要 素间的相关性，而且随着系统要素不确定 性和相关性的相互叠加，其复杂性进一步 增强。
• 例如，物品有大小、形状、颜色等属性，又有加 工（仓储）批量、到达（离开）时间等属性，显 然这里只有加工（仓储）批量、到达（离开）时 间等才可以称之为仿真系统的实体属性。
（3）事件
• 在离散事件系统仿真中，事件有两类。 • 一类是引起系统状态变化的行为，例如仓储系统
物品入库到达被称为一个事件，物品的出库离去 被称为一个事件。可以看出这一类事件是系统固 有的，是系统状态变化的主要驱动力。
• 仿真钟就是一个仿真模型中用来记录仿真当前时 刻的变量，即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。
• 离散事件系统仿真的仿真钟推进方法分为两类： 一类是变步长推进法(或称下一事件步长法)，另 一类是固定步长推进法(或称固定增量法)。
• 变步长推进法也叫下一事件步长法，或面向事件 的仿真时钟推进。该推进方式事先并没有确定时 钟推进步长，而是根据随机事件的发生，进行随 机步长的推进，推进步长为最后发生事件与下一 事件之间的时间间隔。
• 离散系统又常称之为离散事件动态系统（DEDS： Discrete Event Dynamic System），是指系统状 态随时间呈离散变化的系统。更具体地说，DEDS 是指受事件驱动、系统状态跳跃式变化、系统状 态迁移发生在一串离散时间点上的动态系统。
• 离散系统本质上属于人造系统。
• 系统中，对系统行为进程起决定作用的是一批离 散事件，而不是连续变量，所遵循的是一些人为 规则，而不是物理学定律。
（5）进程
• 进程是由若干个有序事件及若干个活动组 成的过程，一个进程描述了其中所包括的 事件和活动的相互逻辑及时序关系。
• 例如一个制造物流系统中，工件到达、等 待、加工、加工完后离去，就可以称为一 个进程。
3）离散事件仿真钟的推进方法
• 为了实现对系统的动态仿真，必须跟踪仿真过程 中时间的推进，即必须给模型一个从某一时刻推 进到下一时刻的时间推进机制。
• 不过，物流系统仿真却是一种很好的间接 优化方法。
• 系统仿真不单纯追求耗时费力的、有研究 意义而无实际意义的最优解，而是快速寻 求改善和优化物流系统的途径和方法。
10.1.2 物流系统仿真的基本原理
1）连续系统和离散系统
• 连续系统是指系统状态随时间连续变化的系统， 如电力系统、液压系统、机电系统等。
定作用的是人为规定的一系列规则。
• 2）离散事件系统的基本要素 • 描述一个离散事件系统一般需要5个基本要素：实体、属
性、事件、活动、进程等。
（1）实体
• 实体分为临时实体和永久实体两类。凡是在系统仿真期间 流经系统、在仿真结束时已经离开系统的实体称为临时实 体。凡在系统仿真期间自始自终停留在系统中的实体称为 永性实体。
• 另一类事件是所谓的程序事件，例如仿真过程中 为了使仿真结束，专门定义一个事件，使其终止 仿真。程序事件并非系统所固有的，而是根据需 要设定的。
（4）活动
• 活动是两个可以区分的事件之间的过程。 显然，事件是系统状态转变的起因，而活 动则是系统状态转移的标志。
• 例如配送中心中，事件“货物到达”与事 件“货物入库”之间的过程，就可以称为 活动。
• 3）物流系统仿真
• 系统仿真方法是一种非解析方法。
• 物流系统仿真（Logistics System Simulation），就是借助计算机仿真技术， 对物流系统建模并进行实验，得到各种动 态活动及其过程的瞬间仿效记录，进而研 究物流系统性能的方法（物流术语GB／ T18354－2006）。
• 由于物流仿真模型的一次运行只是对真实 系统的一次抽样模拟，所以系统仿真不是 一种严格意义上的优化方法，它一般不能 直接求出系统的最优解。
• 例如进入企业的原材料，经生产加工后离开企业进入销售 流通领域，对生产企业来说就是临时实体，而生产加工的 机器设备则为永久实体。再如，送达配送中心经储存又离 去的货物是临时实体，而货架则是永久实体。
（2）属性
• 实体的所有特征称为实体的属性。
• 需要强调的是，实体可能具有若干特征，但并不 是所有的特征都被称为仿真系统的实体属性。只 有与物流系统仿真相关的那些特征，才称为属性。
第10章 物流系统仿真技术
• 本章导读
–熟悉物流系统仿真的基本概念、基本原理。 –了解物流系统仿真的一般方法和步骤，了
解物流系统仿真的常见应用。 –一般了解物流系统仿真常见软件的应用。
• 物流系统仿真技术能够在物流系统的规划 设计阶段，对设施布置、设备配置、系统 能力、参数优选、系统运行、作业流程等 进行仿真分析，评价和对比不同的系统设 计方案，从而达到优化物流系统的目的。
• 物流系统仿真技术在国外已普遍推广应用， 据国外经验，应用物流系统仿真技术后能 使物流系统方案总投资有效降低30％左右。
10.1 基本概念和基本原理
10.1.1 基本概念 • 1）系统、系统模型与系统仿真
• “系统、模型、仿真”三者之间有着密切关系。 系统是研究的对象，模型是系统的抽象，仿真是 通过对模型的试验以达到研究系统的目的。
• 固定步长推进法也叫面向时间间隔的仿真时钟推 进。该推进方式确定一个固定的百度文库间间隔，以此 为增量来逐步推进仿真钟。
4）系统仿真算法
• 仿真算法是确定仿真钟推进策略的控制方法，是 仿真控制的核心。比较成熟的仿真算法有三种：
• 第一类是以事件为基础的事件调度法（ES，Event Scheduling）；
• 系统仿真有三个基本活动，即系统建模、仿真建 模和仿真试验，联系这三个活动的是系统仿真的 三要素：即系统、模型、计算机（包括软件和硬 件）。
• 2）物流系统的复杂性
• 物流系统是由物流各要素组成且各要素之 间存在着有机联系的综合体。
• 物流系统是一个复杂系统，其复杂性主要 源于物流系统诸要素的不确定性和系统要 素间的相关性，而且随着系统要素不确定 性和相关性的相互叠加，其复杂性进一步 增强。
• 例如，物品有大小、形状、颜色等属性，又有加 工（仓储）批量、到达（离开）时间等属性，显 然这里只有加工（仓储）批量、到达（离开）时 间等才可以称之为仿真系统的实体属性。
（3）事件
• 在离散事件系统仿真中，事件有两类。 • 一类是引起系统状态变化的行为，例如仓储系统
物品入库到达被称为一个事件，物品的出库离去 被称为一个事件。可以看出这一类事件是系统固 有的，是系统状态变化的主要驱动力。
• 仿真钟就是一个仿真模型中用来记录仿真当前时 刻的变量，即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。
• 离散事件系统仿真的仿真钟推进方法分为两类： 一类是变步长推进法(或称下一事件步长法)，另 一类是固定步长推进法(或称固定增量法)。
• 变步长推进法也叫下一事件步长法，或面向事件 的仿真时钟推进。该推进方式事先并没有确定时 钟推进步长，而是根据随机事件的发生，进行随 机步长的推进，推进步长为最后发生事件与下一 事件之间的时间间隔。
• 离散系统又常称之为离散事件动态系统（DEDS： Discrete Event Dynamic System），是指系统状 态随时间呈离散变化的系统。更具体地说，DEDS 是指受事件驱动、系统状态跳跃式变化、系统状 态迁移发生在一串离散时间点上的动态系统。
• 离散系统本质上属于人造系统。
• 系统中，对系统行为进程起决定作用的是一批离 散事件，而不是连续变量，所遵循的是一些人为 规则，而不是物理学定律。
（5）进程
• 进程是由若干个有序事件及若干个活动组 成的过程，一个进程描述了其中所包括的 事件和活动的相互逻辑及时序关系。
• 例如一个制造物流系统中，工件到达、等 待、加工、加工完后离去，就可以称为一 个进程。
3）离散事件仿真钟的推进方法
• 为了实现对系统的动态仿真，必须跟踪仿真过程 中时间的推进，即必须给模型一个从某一时刻推 进到下一时刻的时间推进机制。
• 不过，物流系统仿真却是一种很好的间接 优化方法。
• 系统仿真不单纯追求耗时费力的、有研究 意义而无实际意义的最优解，而是快速寻 求改善和优化物流系统的途径和方法。
10.1.2 物流系统仿真的基本原理
1）连续系统和离散系统
• 连续系统是指系统状态随时间连续变化的系统， 如电力系统、液压系统、机电系统等。