仿真及优化发展现状和未来展望

.仿真及优化进呈现状和将来展望摘要比照分析，指出了目前仿真优化争论中存在的问题以及主要进展趋势。关键词：仿真，优化，仿真软件，仿真建模。引言20世纪90年月，为了解决产品在TQCSE方面存在的问题，消灭了多种制造模式如可重构制造和大规模定制等在这些先进制造模式指导下的制造系浩大、构造简单，制造系统从初期规划〔资源配置、布局规划〕到实际运求关系治理、生产打算与调度〕阶段都存在简单的决策问题。这些决策问题包含众多影响因素因素之间关系错综简单传统数学优化方法已经无法解决这类问题仿真优化技术则以其独特的优化方法和强大的建模力量引起科学界和企业界的广泛关注。每年WinterSimulation会议都将仿真优化列为一个国际前沿课题来研讨，并介绍最的理论争论成果及应用状况。2023年，世界著名的两本仿真书籍《SimulationModelingandAnalysis》与DiscreteEvent SystemsSimulation》首次将仿真优化作为一个专题进展争论，并指出仿真优化对仿真的推广应用具有重要的影响自上世纪90年月中期开头各种商业化仿真软件将优化作为一个重要模块纳入其中目前已成为不行或缺的局部尽管仿真优化已Word文档.势。一、仿真优化原理的根本原理是将仿真模型看作一个实值函数其中X是不行控，它是一个向量函数。

因素为仿真模型的输出，〔决策参数，然后将其输入仿真模型中，仿真运行完毕输出响应值〔性能指标，通Word文档.终止条件。常见的仿真优化过程模型。二、仿真优化方法它还可以实现全局优化，并且能够解决离散、定性决策变量问题。三、仿真优化争论现状90从单纯的理论争论走向了实际应用，渗透到各个领域。Word文档..WordWord文档国外仿真优化的争论状况1998Bowden“六域”涵盖了仿真优化的六个争论范畴，即问题域、算法域、分类域、策略域、策略和方法；界面域争论优化器与用户及仿真模型的接口问题。“六域”构成了一个完整而有联系的理论框架，为仿真优化的集成问题指明白方向。基于“六域”集成思想，他们开发了一个仿真优化系统，并以一个“拉式”生产系统为例，重点争论33〔〔SHJ相结合的两阶段搜寻策略。试验觉察，HJ收敛速度最快，但解的质量较ES差，ES+HJ方法的运行时间和解的质量均处于HJ和ES善解的质量。美国堪萨斯州立大学Azadivar始终致力于仿真优化理论及应用争论，他和Tompkins于1999了一种GA和仿真模型自动生成器相结合的仿真优化方法。该方法具有肯定的代表性，一般来说，在仿真优化系统中，仿真模型始终保持不变，只需转变输入真模型可能与当前配置方案不全都，因此需要重构建仿真模型。他们承受了MODSIMAMⅡ中实现A资源，影响运行效率，因此，该方法缺乏去掉重复方案的有效手段。2023年，法国Cergy大学的Fontanili等人争论了装配线运行治理问题。响，是一个典型的组合优化问题。为解决这一问题，他们承受GA和商业化仿真软件WITNESS开发了一个仿真优化系统，在该系统中利用开发工具DelphiMicrosoftOLEGA承受整数编码，染色体的每个基因代表相邻工件的投产时间间隔。Fontanili但是，在列举的众多决策点中，该系统只考虑了如何优化工件的投产时间间隔，而没有涵盖对其它运行参数的优化。日本JGC公司实AweSimWall开发的遗传算法库，通过+语言实现二者的集成及编写统计分析程序，利用Basic开发统一用户界面。该系统将仿真优化过程分为三个阶段，首先是根本参策变量、目标函数、约束条件以及依据阅历学问为系统供给效果相对较好的初始设计方案除此之外还可以定义与统计分析相关的参数其次是备选方案的生成优化器依据初始条件产生可行解并依据问题规模的大小及系统运行时间的约束自动打算是否搜寻整个解空在该过程中系统数据库存储了全部设计方案及其响应值评估每个方案之前，先在数据库中检索该方案是否存在以打算是否对其进展仿真评估避开铺张计机仿真问题，每个方案需屡次运行仿真才能确定最终响应值该步骤利用改进的统计分析方法来提高分析精度及削减迭代次数该系统显著提高了仿真优化效率与可操作性各模块相互统一，同时又保持了肯定的独立性，初步具备了 Bowden等提出的仿真优化的“六域”集成思想。2023Facultes大学Allaoui等人利用仿真优化技术争论了具有式调度规章、智能优化算法SA和模型仿真的优点，建立了一个求解调度问题Delphi为开发环境编写调度规章和SA程序，承受仿真器构建仿真模型，并考虑了多种随机因素，如设备故障时间、设备修理时间、生产预备时间、工件运送时间等。为了改善初始解的质量，承受启发式调度规章〔SPT、LPT或EDD〕为SA产生一个初始解，然后通过SA和仿真模型的迭代优化确定最终解。Allaoui以最大NEH〔被认为目前解决混合流水车间调度问题最好的启发式方法NEH方法。由此可见，仿真优化方法的优化力量和模型表达力量是任何调度方法无法比较的。Lacomme等曾经指出仿真优化方法是解决调度问题的最有效方法，它对调代次数问题，势必影响系统运行效率。2023年，在美国诺斯罗普.格鲁门舰船系统部〔NGSS〕的支持下，密西西比州立大学的Greenwood等人开头了一项仿真优化工程的争论，争论对象是S〔S，DSS是涵盖三个关键模块即DSS掌握〔包括仿真模型和优化器〕和图形化用户界面的集成系统。其中，DSS掌握器主要用于处理用户、仿真模型、优化器之间进展的数据交换及密西西比州立大学工业工程中心承受ProModel构建的，奥尔良的钣金车间仿真模型由奥尔良大学仿真设计中承受 QUEST开发的，他们通过ActiveX技术，将仿真模型集成到DSS中。优化器的核心算法是ES，它可以依据车间当前状态及不同性能评价指标自动选取性能较好的调度规章图形化用户界面负责用户与仿真模型及优化算法的交互同时也为维护各种生产数据和运行参数供给一个编辑环境该系统能够进展车间调度及优化系统运行参数d通过两个实例，并以生产周期和延迟时间作为评价指标验证了DSS的有效性。但类型系统的调度问题，也需对模颠覆性修改此外决策支持系统一般需要大量的数据以支持其决策过程，而该系统承受Excel作为仿真数据库，不利于同其它信息系统进展集成，导致猎取生产数据需要消耗大量时间Ding等人在欧共体争论打算“网络化企业优化方法争论”工程中，提出了一个解决供给商选择问题的仿真优化方法。该方法包器和建模框架。为了实现模块之间的无缝集全部模块均承受C++语言实现。GA承受三段编码方式分别代表作产生备选方案，建模框架依据方案构建仿真模型由仿真器描述整个供销过程并以选购本钱运输本钱、库存本钱和延迟供给惩罚本钱之和作为方案评价指标文中以一个欧洲分销商如何选择分别地处亚洲和欧洲的供给商的问题作为实例对该方法进展了具体描述，问题。但是，自行开发仿真程序需要消耗大量时间，并且建模力量和模型功能均无法到达专业化仿真软件的水平。国内仿真优化的争论状况能够依据不同的配置方案自动更，对建模方法提出了更高的要求。西北工业大学的郑锋等人提出了一个GA和过程仿真相结合的调度规章决策和加工设备选择工件的规章，每个染色体就是一个调度方案。他们利用扩展Petri网对生产过程进展仿真，以获得调度方案的各项性能指标，为了解决多目特别是并行GA的引入使该方法更符合实际生产需求。但是，由于 Petri网自身的局限性导致模型可重用性和可扩展性差，随着生产系统内外环境的不断变化，已构建的模型可能变成“废弃模型”，因此不利于开放其它方面的争论，而且Petri网不适合解决大规模简单问题。们在“六域”集成的仿真优化思想根底上，提出了一个包括界面层，应用层，通信VisualC++开发了基于虚拟仿真化完毕后，将这个最优或近优方案构建的虚拟仿真环境呈现给用户即可。仿真优化的应用范围。四、国内外仿真优化争论现状比照分析国内较早就开展了仿真优化算法的争论，而仿真优化系统的建立起步较晚，并且消灭了多种商业化仿真软件，如AutoSimulations公司的AutoMod、OptTekSystems公司的OptQuest和LannerGroup公司的Optimizer等；国内在诸多问题，开发的仿真优化系统在功能上还有待于完善。五、存在的缺乏及进展趋势实现仿真优化的通用性同时也应当考虑仿真模型的通用性，否则会消灭“单边倒”的现象。就仿真模型而“即插即用”的方式快速构建仿真模型。如仿真优化系统关心完成制造系统的初期调度、生产运行掌握等。否则，仿真优化系统将变成“一次性”或“废弃”的系统，造成资金和资源的铺张。实现仿真优化的高效性参数〔目前仍没有好的解决方法；另一方面探究的高效优化算法。对仿真而仿真统计分析技术也是将来争论的重点。实现仿真优化的智能化如各种仿真优化算法存在大量运行参数〔GA的种群规模、穿插率、变异率、遗传数，TS的状态产生函数、状态承受函数、初温、停顿准则等〕需要选择，仿“预热”时间等等，任何一项参数的变动对仿真优化结果都会产生影响，假设要求非仿真专业人员来完成这些设置几乎是一件不行能的事，因此如何依据具体问题，利用专家学问系统关心完成这些工作是一个可行的实现方法。实现仿真优化的集成化争论、开发仿真优化系统是重要的进展方向。参考文献：[1]王凌,张亮,郑大钟.仿真优化争论进展[J].掌握与决策,2023,18(3)257-262.2]FuMC.Optimizationforsimulation:theoryvs.practice[J].InformsJournalonComputing(S0899-1499),2023,14(3):192-215.冯允成,邹志红,周泓.离散系统仿真[M].1998.LacksonenT.Empiricalcomparisonofsearchalgorithms fordiscreteeventsimulation[J]. Computer&Industrial Engineering(S0360-8352),2023,40(1):133-148.AndradottirS.Areviewofsimulationoptimizationtechniques[C]//ProcWinterSimulationConference.Washington:IEEEComputerSociety