物流系统建模与仿真

1、系统模型定义

模型是把对象实体通过适当的过滤，用适当的表现规则描绘出的简洁的模仿品。

2、模型的特点

（1）它们都是被研究对象的模仿和抽象；

（2）它们都是由与研究目的有关的、反映被研究对象某些特征的主要因素构成的；

（3）反映被研究对象各部分之间的关联，体现系统的整体特征。

3、按照模型的形式分，模型有抽象模型和形象模型

（1）抽象模型

用概念、原理、方法等非物质形态对系统进行描述所得到的模型，包括数学模型、图形模型、计算机程序、概念模型

（2）形象模型

模拟模型和实物模型

4、建立模型的步骤

（1）根据系统的目的，提出建立模型的目的－为什么建模型

（2）根据建立模型的目的，提出要解决的具体问题－解决哪些问题

（3）根据所提出的问题，构思要建立的模型类型、各类模型之间的关系等，即构思所要建立的模型系统。－建一些什么样的模型？它们的关系？

（4）根据所构思的模型体系，收集有关资料－模型需要哪些资料？

（5）设置变量和参数－需要哪些变量和参数？

（6）模型具体化－－模型的形式是什么？

（7）检验模型的正确性－－模型正确吗？

（8）将模型标准化－－该模型通用性如何？

（9）根据标准化的模型编制计算机程序，使模型运行－－计算时间短吗？占用内存少吗？

5、建立模型的注意事项

（1）明确目的，确定构成要素

（2）模型的简单化和高精度模型

（3）没有固定不变的建模方法

（4）模型的验证

（5）没有人类介入的系统模型

6、系统仿真技术是应用数学模型、相应的实用模型的装置、计算机系统、部分实物的仿真系统，对某一给定系统进行数学模拟、半实物模拟、实物模拟，以便分析、设计、研究这种给定系统；或者利用这种仿真训练给定系统的专业人员。

7、系统仿真的组成要素

（1）实际系统：行为输入输出行为

（2）实验框架：有效性某种假设、限制条件

（3）基本模型：假想的完全解释

能解释实际系统的所有输入－输出行为的模型

（4）集总模型：简化从基本模型或根据实验者对实际系统的设想，按照把各个实体集总在一起并简化它们的相互关系而构造的模型。

（5）计算机：复杂性

8、系统、模型及仿真的关系

系统是研究对象，模型是系统抽象，仿真则是通过对模型的实验以达到研究系统的目的。

9、物流系统常用模型

（1）资源分配型－－线性规划、动态规划和目标规划

（2）存储型－－库存模型和动态规划模型

（3）输送型－－图论、网络理论和规划理论

（4）等待服务型－－排队模型

（5）指派型－－整数规划和动态规划模型

（6）决策型－－决策论

（7）其他模型－－解释预测型、投入产出型、布局选址型

10、物流系统的常用建模技术（两类）

（1）形式化建模技术

是指采用大量的数学工具通过状态方程对系统进行描述和分析。

1）排队网络法

2）极大代数法

3）扰动分析法

（2）非形式化建模技术

指采用图形符号或语言描述等较贴近人们思维习惯的方式对系统进行描述和分析1）活动循环图2）流程图法

（3）Petri网络物流系统模型

（4）系统动力学建模技术

（5）Agent与多Agent系统

11、排队系统的组成：到达模式、服务模式、排队规则

12、排队系统的特征

顾客总体、系统容量、顾客到达模式、排队特性及规则、服务机构

13、排队系统参数计算

下列例题和课后习题4

14、库存系统特征

补给模式、需求模式和成本代价

15、课后习题3

16、库存问题需要考虑的方面

（1）费用存储费、订货费、生产费、缺货费

（2）需求

（3）补充订货或再生产

（4）存储策略

17、离散事件系统（Discrete Event Dynamic System，DEDS/DES）指系统的状态在一些离散时间点上由于某种事件的驱动而发生变化。其数学模型很难用数学方程来表示。

18、基本术语

（1）实体

▪永久实体：永久驻留在系统中，是系统处于活动的必要条件，如服务员

▪临时实体：仅在系统中存在一段时间，按一定规律到达，如顾客

▪关系：临时实体按一定规律不断产生，在永久实体作用下通过系统，最后离开系统

（2）事件

▪引起系统状态发生变化的行为

▪离散事件系统本质是由事件驱动的

▪例：顾客到达事件使服务员状态由闲到忙，或使队列长度加1

▪事件的发生一般与某一类实体相联系，放在事件表中管理，事件表通常记录事件类型、发生条件、时间及相关实体的有关属性

（3）活动

▪导致系统状态变化的一个过程为活动

▪活动表示两个可区分事件之间的过程，标志着系统状态的转移

▪如顾客到达事件与顾客开始接受服务事件之间为一活动，使服务员忙及队列长度减1

（4）进程

▪相当于系统的子集或子系统，包含若干个事件及活动，并且描述了其所包含事件及活动间的逻辑关系和时序关系

▪如某一顾客在系统中的全部活动为一进程

事件、活动、进程的关系图

（5）仿真钟用于表示仿真时间的变化。

▪仿真钟的推进呈现跳跃性，推进速度具有随机性。

▪仿真钟的推进有两种经典的方法：固定步长推进法和变步长推进法(或称为下一事件推进法)。变步长推进法应用较多，目前市面的大多数仿真软件都

采用变步长推进法。

（6）统计计数器

▪在仿真模型中, 需要有一个统计计数部件，以便统计系统中的有关变量，如排队系统中的顾客等待时间、队列长度等

19、一个模型的形式化描述为

20、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。例如研究一个液压系统，一般是在一个确定的间隔时间内对其液体压力、流量等进行实验研究。这个间隔时间的起始点是系统初始启动的时刻，而中止时刻可以选择系统达到稳态后的任何时刻。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。例如仿真一个仓库时，时间基可以定为仓库开门的时刻至下班的时刻；也可以定为开门后一小时至下班的时刻。显然，这两种