物流仿真模型培训课程

参考书目1、SimulationusingPromodel,McGrawHilleducation2、物流系统仿真，北京邮电大学出版社3、当代生产物流及仿真，清华大学出版社4、系统仿真软件flexsim3.0实用教程，清华大学出版社物流仿真模型培训课程第1页教学计划讲授16个课时；试验20个课时；考评方式：考试（70）+平时成绩（30）物流仿真模型培训课程第2页课程导言Modeling&Simulation,M&SM&S是二十一世纪制造业一项关键支撑技术IMTR将M&S列为能够影响美国整个制造业发展，全方面提升制造企业技术水平和快速反应能力技术领域之一物流仿真模型培训课程第3页物流仿真模型培训课程第4页课程要求掌握基本概念如：系统、系统模型、仿真模型等掌握仿真基本方法熟悉最少一个仿真软件熟悉并实现一些经典物流系统仿真实例物流仿真模型培训课程第5页目录第一章绪论第二章物流系统建模第三章经典物流系统仿真模型第四章系统仿真应用基础第五章物流系统仿真及软件物流仿真模型培训课程第6页理论框架系统仿真三要素对象系统系统模型仿真模型三个基本活动：系统建模仿真建模仿真试验系统模型对象系统仿真模型系统建模仿真试验仿真建模图1.系统仿真要素和相互关系物流仿真模型培训课程第7页一、系统&物流系统系统：是由若干能够相互区分、相互联络而又相互作用要素所组成，在一定阶层结构形成中分布，在给定环境约束下，为到达整体目标而存在有机集合体。普通模型转换处理输入输出干扰反馈环境图2.系统普通运作模式物质、能量、信息产品物流仿真模型培训课程第8页物流系统：是指在一定时间和空间内，由所需位移物资与包装设备、搬运装卸机械、运输工具、仓储设施、人员和通信联络等若干相互制约动态要素，所组成含有特定功效有机整体目标：3S1L(Speed、Safety、SurelyandLow)包含：运输、储存、包装、装卸、搬运、配送、流通加工、信息处理等子系统物流系统物流作业系统物流信息系统物流仿真模型培训课程第9页物流系统基本模式图3.物流系统基本模式物流管理物流各项业务活动物流信息处理物流技术办法效益、服务、污染设备、人员、资金反馈输入输出信息环境物流仿真模型培训课程第10页物流系统环境技术设备系统社会原因市场地理环境推销、销售、服务销售系统宣传策划运输仓储、存货、资讯用户服务、搬运与包装物流系统管理教育生产系统财务系统试验、检验、包装加工、组装研发设计会计出纳报表、统计科技原因政府政策及法规竞争策略经济与产业结构企业主要系统图4.物流系统环境原因物流仿真模型培训课程第11页系统研究内容实体：存在于系统中每一项确定物体，即组成系统详细对象元素；属性：实体所含有每一项有效特征，即实体特征（状态和参数）；活动：实体随时间推移发生状态改变。内生活动：系统内部实体相互作用产生活动；外生活动：系统外部环境影响产生活动；比如：港口码头是一个系统，该系统中实体为船舶及码头装卸设备等；它属性是任务类型、任务数量、设备数量等；它活动则是船舶靠泊及任务装卸过程；环境则是码头所处自然环境和社会环境等。物流仿真模型培训课程第12页系统特征目标性集合性相关性层次性整体性对环境适应性物流系统特征：（1）人机交互（2）跨度大（3）可分性（4）动态性（5）复杂性（6）多目标性物流仿真模型培训课程第13页系统分类确定型系统和随机型系统连续型系统和离散型系统简单系统和复杂系统图5.1确定型系统和随机型系统msAm1sm3sm2sAAA(a)(b)参变量时间（a）参变量时间事件时间（b）（c）订货量时间库存量图5.2连续型系统和离散型系统物流仿真模型培训课程第14页理论框架系统仿真三要素对象系统系统模型仿真模型三个基本活动：系统建模仿真建模仿真试验系统模型对象系统仿真模型系统建模仿真试验仿真建模图1.系统仿真要素和相互关系物流仿真模型培训课程第15页二、物流系统模型概述物流系统模型：是对物流系统特征要素、改变规律和相关信息一个抽象表示，它反应了物流系统一些本质属性，描述了物流系统各要素间相互关系、系统与环境之间相互作用，反应了所研究物流系统主要特征。特征以下：

（1）实体抽象或模仿；（2）由与分析问题相关原因所组成；（3）表明原因间关系。物流仿真模型培训课程第16页模型分类物流仿真模型培训课程第17页系统建模方法直接分析法（推理分析法）：

对于内部结构和特征已经清楚系统，即所谓“白箱”系统，能够利用已知定律和定理，经过一定分析和推理，得到系统模型（【例1】）数据分析法（统计分析法）：

对于那些属于“黑箱”，但又不允许直接进行试验观察系统，能够采取数据搜集和统计分析方法来建造系统模型（如防弹背心设计）试验分析法：

对一些问题，现有数据不能确定个别变量对整个系统影响，又不可能做全局试验时，可局部试验分析本质（【例2】）模拟分析法（类比法）：

用一个轻易实现试验和计算系统代替与其有相同特征，进行数量描述与试验有困难系统方法（【例3】）主观想象法（如对未来生态系统、经济系统研究）人工实现法（【例4】）物流仿真模型培训课程第18页直接分析法【例1】某加工车间要把剩下27kg塑料和290度电加工成甲、乙两种产品，生产1米甲产品需要2kg塑料和40度电，生产1米乙产品需要3kg塑料和10度电。售出1米甲产品可赢利7元，1米乙产品赢利6元，怎样确定甲、乙两种产品产量，使总利润最大。目标函数约束条件物流仿真模型培训课程第19页解法：直接分析法物流仿真模型培训课程第20页试验分析法【例2】某厂对广告费用和销售额度关系进行研究时发觉，以往经验认为二者之间呈正百分比递增（a），但实际上广告费用增加到一定数量时销量出现了一定平台期（b）。这么系统分析人员联想到心理学中有一个经典反应函数形式（c）。这一心理学刺激反应规律说明，推销员老是推销一个产品，用户因为逆反心理反而不愿意购置它。所以必定有一个最正确广告费用，即销售量刚才饱和时费用，但现在数据不能确定这最正确值，而厂家也不愿意负担全方面试验风险。

销售量广告费（a）销售量广告费（b）销售量广告费（c）处理方法：该工厂选定250个销售区中18个区做试验，证实每一类用户反应确实符合图（c）所表示形状，经过这18个区试验，大致找到了“最正确”广告费范围，得到了它们平均值、最小值和最大值物流仿真模型培训课程第21页模拟分析法【例3】某企业准备建一暂时材料库向n个工程项目工地供给材料，怎样选择建设地址才能使总费用最省？处理方案：按重心法建立以下模拟模型。按工程项目工地相对位置在一木盘上钻孔，将若干条线绳一端连在一个小铁环上，另一端分别穿过钻好小孔，并按项目所需材料百分比挂上对应砝码，这么小铁环就平衡在一个固定位置。物流仿真模型培训课程第22页人工实现法对系统内部结构和特征尚不清楚，系统结构复杂，既无足够数据，又无法对系统进行试验，甚至不允许做试验时，能够人为地逐步建立模型物流仿真模型培训课程第23页建模步骤及标准建立模型目提出问题构思模型系统搜集资料设置变量参数模型方案详细化检验模型正确性模型标准化编程建模标准：（1）抓住本质（2）符合假设（3）规模得当（4）模型含有代表性（5）确保足够精度（6）尽可能标准化物流仿真模型培训课程第24页理论框架系统仿真三要素对象系统系统模型仿真模型（计算机）三个基本活动：系统建模仿真建模仿真试验系统模型对象系统仿真模型系统建模仿真试验仿真建模图1.系统仿真要素和相互关系物流仿真模型培训课程第25页提出问题对一个复杂实际系统，人们通常采取什么方式研究？一个未执行军事行动一个正常运行核电站放射泄漏应急方案一台还未有前例临床手术一个待建物流配送中心物流仿真模型培训课程第26页处理伎俩普通研究两类伎俩直接在实际系统上研究建立模型，在模型上研究直接研究困难系统还不存在系统破坏性试验试验条件无法确保（时间太长、费用太高或人为偏差）物流仿真模型培训课程第27页自古以来仿真应用中外古代战争对仿真基本原理应用，这种远时代作战模拟以后以各种棋类（比如中国象棋、围棋）流传了下来；建筑中用木模研究建筑物结构与承载性能；军事沙盘——古代沙盘和当代沙盘仿真模型；物流仿真模型培训课程第28页经典仿真案例展示你了解哪些仿真新发展？你参观过虚拟现实试验室吗？体验过与虚拟现实仿真系统人机交互吗？物流仿真模型培训课程第29页头盔显示器头部跟踪器数据手套虚拟现实技术物流仿真模型培训课程第30页模拟飞行驾驶虚拟人游戏娱乐物流仿真模型培训课程第31页6自由度飞行模拟器飞行模拟物流仿真模型培训课程第32页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降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所演讲就会手心出汗、心跳加速、胃部抽搐。经过使用电脑生成图像、声音头盔虚拟现实技术来帮助治疗。乔治亚大学心理学助理教授PageAnderson，进行临床应用研究，研究这种新科技能够将公共演讲恐惧和忧虑降低到什么程度。物流仿真模型培训课程第33页虚拟现实技术用于治疗心理恐惧症——飞行恐惧症和恐高症Anderson尝试让患者沉醉于像真实环境一样虚拟场景中，以使患者逐步减轻恐惧感。虚拟飞行惯于治疗患有飞行恐惧症人，在患者坐位下低音音箱发出模仿真实喷气飞机引擎隆隆声。这些境遇会使患者战胜本身恐惧，接收Anderson虚拟疗法患者已经能够举起手进行提问。虚拟治疗比传统治疗方便在于，不会像治疗飞行恐惧症那样往返机场，极难否定，经过使用科学技术能够防止过多花费物流仿真模型培训课程第34页仿真作用对已经发生系统历史过程，经过仿真进行再现，以研究其规律研究一个还未存在对象系统特征、性能、规律等对于存在但因为各种原因难以在实际系统上进行试验系统用于了解实际系统，进行Whatif分析用于对一个系统各种方案对比研究对其它研究方法得到研究结果进行验证其它作为沟通工具；培训；……按系统所处时间、空间划分，其作用表达在按仿真应用目标、内容划分，其作用表达在物流仿真模型培训课程第35页仿真优势对复杂性问题优势对随机性问题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……思索：仿真劣势或不足？？…物流仿真模型培训课程第36页三、仿真仿真(Simulation)是对实际过程或系统随时间改变运作模仿(imitation,mimic)。仿真经过建立系统模型(Systemmodel)来描述实际系统行为当前，系统仿真多数是在计算机上进行系统仿真可定义为：依据系统分析目标，在分析系统各影响要素性质及其相互关系基础上，建立能够描述系统结构和行为且含有一定逻辑关系和数学性质仿真模型，对系统进行试验和定量分析，以取得决议所需信息。物流仿真模型培训课程第37页仿真模型对实际系统二次简化！反应系统模型同计算机（仿真器）之间关系能被计算机或者仿真器接收，并运行

仿真试验：是指设计合理、方便且服务于试验研究试验步骤和软件，以对模型进行运转可重复性人机交互能力一定条件下，便于引入实际部件，增加可信度物流仿真模型培训课程第38页系统仿真过程修改模型并确认系统定义结构模型数据准备模型转换模型运行分析并评论仿真结果停顿结果是否充分是否用仿真其它方法研究模型是否有效修改模型策略或参数，或做一次重复运行否否否是是是物流仿真模型培训课程第39页按仿真时间分类实时仿真：仿真时间与系统时间同时；如飞行训练亚时仿真：仿真速度低于系统速度（慢动作）；如电子对撞产生新粒子过程超时仿真：仿真速度高于系统速度，应用最广泛系统仿真分类物流仿真模型培训课程第40页按被仿真系统特征分类连续系统仿真：系统状态随时间连续改变系统(ContinuousSystem)离散系统仿真：系统状态改变只发生在一些随机时(DiscreteSystem)间点上系统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物流仿真模型培训课程第41页系统仿真发展与应用年代发展主要特点1600-1940物理科学基础上建模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概念，20世纪50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学术刊物“SIMULATION”；工业操作过程仿真；20世纪70年代包含经济、社会、环境大系统仿真20世纪70年代中后期系统与仿真结合，如用于随机网络建模SLAM仿真系统；系统仿真与更高级决议结合，如决议支持系统；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，分布交互仿真物流仿真模型培训课程第42页系统建模与仿真发展趋势90年代以来，计算机仿真技术朝着一体化建模与仿真环境方向稳步发展。新研究热点如：面向对象仿真（object-orientedsimulation,OOS）定性仿真（qualitativesimulation,QS）分布交互仿真（distributedinteractivesimulation,DIS）人工智能仿真（artificialintelligencesimulation,AIS）虚拟现实仿真（virtualrealitysimulation,VRS）可视化仿真（visualsimulation,VS）多媒体仿真（multimediasimulation,MS）Internet网上仿真

物流仿真模型培训课程第43页物流系统仿真物流系统是一个