物流系統(tǒng)仿真技術(shù)

1、第3章 物流系統(tǒng)仿真技術(shù)第3章 物流系統(tǒng)仿真技術(shù) 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 3.1物流系統(tǒng)仿真的基本概念物流系統(tǒng)仿真的基本概念 3.2 物流系統(tǒng)仿真策略物流系統(tǒng)仿真策略l3.3 物流系統(tǒng)仿真的主要內(nèi)容物流系統(tǒng)仿真的主要內(nèi)容2022-5-1學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1.了解物流系統(tǒng)仿真的基本概念，掌握物流系統(tǒng)仿真的特點(diǎn)； 2.熟悉物流系統(tǒng)仿真的分類，熟練掌握物流系統(tǒng)仿真的一般步驟； 3.熟悉系統(tǒng)仿真過程中的仿真時鐘推進(jìn)方式，并掌握常用的物流系統(tǒng)仿真策略； 4.了解物流系統(tǒng)仿真的主要內(nèi)容2022-5-13.1物流系統(tǒng)仿真的基本概念物流系統(tǒng)仿真的基本概念 3.1.1 物流系統(tǒng)仿真的概念與特點(diǎn)物流系統(tǒng)仿真的概念與特點(diǎn)3.1

2、.2 物流系統(tǒng)仿真的應(yīng)用3.1.3 物流系統(tǒng)仿真的分類3.1.4 物流系統(tǒng)仿真一般步驟 2022-5-1 3.1.1 物流系統(tǒng)仿真的概念與特點(diǎn) u物流系統(tǒng)仿真的概念物流系統(tǒng)仿真的概念 流的仿真 排隊(duì)的仿真 人的因素仿真2022-5-1 3.1.1 物流系統(tǒng)仿真的概念與特點(diǎn) u物流系統(tǒng)仿真的特點(diǎn)物流系統(tǒng)仿真的特點(diǎn) 考慮動態(tài)的、瞬時的影響(故障對系統(tǒng)影響) 考慮隨機(jī)因素（解析法固定條件vs參數(shù)隨機(jī)影響） 采用非標(biāo)準(zhǔn)分布（排隊(duì)論泊松vs 各種分布） 實(shí)現(xiàn)隨機(jī)活動的交互作用2022-5-13.1物流系統(tǒng)仿真的基本概念物流系統(tǒng)仿真的基本概念 3.1.1 物流系統(tǒng)仿真的概念與特點(diǎn)3.1.2 物流系統(tǒng)仿真的

3、應(yīng)用物流系統(tǒng)仿真的應(yīng)用3.1.3 物流系統(tǒng)仿真的分類3.1.4 物流系統(tǒng)仿真一般步驟 2022-5-13.1.2 物流系統(tǒng)仿真的應(yīng)用物流系統(tǒng)仿真的應(yīng)用1.為物流系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計提供重要的參考2.運(yùn)用系統(tǒng)仿真，可以對物流過程進(jìn)行有效的控制（演進(jìn)、供求、（流程、緩沖）節(jié)奏、（需求）時機(jī)、數(shù)量）3.運(yùn)用系統(tǒng)仿真，可以對物流（作業(yè)）成本進(jìn)行估算3.1物流系統(tǒng)仿真的基本概念物流系統(tǒng)仿真的基本概念 3.1.1 物流系統(tǒng)仿真的概念與特點(diǎn)3.1.2 物流系統(tǒng)仿真的應(yīng)用3.1.3 物流系統(tǒng)仿真的分類物流系統(tǒng)仿真的分類3.1.4 物流系統(tǒng)仿真一般步驟 2022-5-1 包括物理仿真和數(shù)學(xué)仿真、靜態(tài)仿真和包括物理仿真

4、和數(shù)學(xué)仿真、靜態(tài)仿真和動態(tài)仿真、動態(tài)仿真、終止型仿真和非終止型仿真終止型仿真和非終止型仿真、連連續(xù)系統(tǒng)仿真和離散系統(tǒng)仿真。續(xù)系統(tǒng)仿真和離散系統(tǒng)仿真。2022-5-1 3.1.3 物流系統(tǒng)仿真的分類物流系統(tǒng)仿真的分類u 終止型仿真終止型仿真 在零時刻的系統(tǒng)初始條件相同； 必須定義結(jié)束事件或結(jié)束時刻； 在TE時刻系統(tǒng)被“清零”，或在該時刻以后的數(shù)據(jù)均沒有意義。u 非終止型仿真非終止型仿真 要有足夠長的仿真時間； 如果必要，需要規(guī)定仿真的預(yù)熱（warm up）時間。2022-5-1 3.1.3 物流系統(tǒng)仿真的分類物流系統(tǒng)仿真的分類2022-5-1 3.1.3 物流系統(tǒng)仿真的分類物流系統(tǒng)仿真的分類 連

5、續(xù)系統(tǒng)指系統(tǒng)的狀態(tài)是隨著時間的變化而呈現(xiàn)連續(xù)的變化。 如發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)、流體及液壓系統(tǒng)等 離散系統(tǒng)指系統(tǒng)的狀態(tài)變量隨著時間的變化而呈現(xiàn)離散狀態(tài)的變化。 如庫存系統(tǒng)、客戶隨機(jī)到達(dá)的隊(duì)列系統(tǒng)2022-5-1 3.1.3 物流系統(tǒng)仿真的分類物流系統(tǒng)仿真的分類離散事件系統(tǒng)連續(xù)事件系統(tǒng)時間基可變的值（倉庫） 確定時間間隔（液壓）輸入變量隨機(jī)性變量確定型變量狀態(tài)變量非連續(xù)變量（倉庫）連續(xù)變量狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)不確定的狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)（概率函數(shù)表達(dá)變量變化）確定的狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)（函數(shù)推演變量變化）狀態(tài)空間狀態(tài)變量的集合狀態(tài)變量的集合2022-5-1 3.1.3 物流系統(tǒng)仿真的分類物流系統(tǒng)仿真的分類 連續(xù)系統(tǒng)的仿真連續(xù)系

6、統(tǒng)的仿真可以借助于數(shù)學(xué)積分算法等來求解表征系統(tǒng)變量之間關(guān)系的方程。 離散事件系統(tǒng)的仿真離散事件系統(tǒng)的仿真則是建立系統(tǒng)的概率模型，采用數(shù)值方法“執(zhí)行”仿真模型 物流領(lǐng)域物流領(lǐng)域的大多數(shù)系統(tǒng)屬于離散事件系統(tǒng)3.1物流系統(tǒng)仿真的基本概念物流系統(tǒng)仿真的基本概念 3.1.1 物流系統(tǒng)仿真的概念與特點(diǎn)3.1.2 物流系統(tǒng)仿真的分類3.1.3 物流系統(tǒng)仿真一般步驟物流系統(tǒng)仿真一般步驟 2022-5-13.1.3 物流系統(tǒng)仿真一般步驟物流系統(tǒng)仿真一般步驟 物流系統(tǒng)仿真的一般步驟：物流系統(tǒng)仿真的一般步驟： 問題描述，系統(tǒng)描述（問題、目標(biāo)、模型、數(shù)據(jù)）； 建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型； 設(shè)計選取算法（特定問題需要）； 建立系

7、統(tǒng)仿真模型； 開發(fā)系統(tǒng)仿真程序； 程序運(yùn)行與結(jié)果檢驗(yàn)； 輸出結(jié)果處理。2022-5-12022-5-1第3章 物流系統(tǒng)仿真技術(shù) 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 3.1物流系統(tǒng)仿真的基本概念物流系統(tǒng)仿真的基本概念 3.2 物流系統(tǒng)仿真策略物流系統(tǒng)仿真策略l3.3 物流系統(tǒng)仿真的主要內(nèi)容物流系統(tǒng)仿真的主要內(nèi)容2022-5-13.2 物流系統(tǒng)仿真策略物流系統(tǒng)仿真策略3.2.1仿真時鐘的推進(jìn)仿真時鐘的推進(jìn)3.2.2 事件調(diào)度法3.2.3 活動掃描法3.2.4 進(jìn)程交互法2022-5-13.2.1仿真時鐘的推進(jìn)u以下三種推進(jìn)方式：1.下次事件時間推進(jìn)法2.固定增量時間推進(jìn)法3.主導(dǎo)時鐘推進(jìn)法2022-5-11.1.下

8、次事件時間推進(jìn)法下次事件時間推進(jìn)法 下次事件時間推進(jìn)法是指每次把仿真時鐘推進(jìn)到下一個事件發(fā)生時刻，在該時刻系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生改變。再把仿真時鐘推進(jìn)到再下一個事件發(fā)生的時刻，依此循環(huán)，直至符合設(shè)定的終止條件時為止。下次事件時間推進(jìn)法流程如右圖所示。2022-5-12.2.固定增量時間推進(jìn)法固定增量時間推進(jìn)法 采用固定增量時間推進(jìn)法時，仿真時鐘精確地按選擇的T時間單位來推進(jìn)。仿真時鐘每次變更后，就要進(jìn)行檢查，判定前一個時間長度 T中，發(fā)生了什么事件。如果在這個時間區(qū)間里發(fā)生了一個或幾個事件，那么這些事件被認(rèn)為是發(fā)生在這個時間區(qū)間的終止處，并相應(yīng)地改變系統(tǒng)狀態(tài)和各個統(tǒng)計計數(shù)器。當(dāng)預(yù)定的停止條件得到滿足時

9、，仿真終止。2022-5-12.2.固定增量時間推進(jìn)法固定增量時間推進(jìn)法固定增量時間推進(jìn)法可以被認(rèn)為在采用下次事件推進(jìn)法時，人為地把所有事件安排在每個單位時間發(fā)生的情形。因此，它是下次事件時間推進(jìn)法的一種特定情況。固定增量時間推進(jìn)法流程如右圖所示。2022-5-13.3.主導(dǎo)時鐘推進(jìn)法主導(dǎo)時鐘推進(jìn)法 它是對主導(dǎo)實(shí)體的子時鐘進(jìn)行掃描，找出最小子時鐘的主導(dǎo)實(shí)體進(jìn)行處理，也是下次事件時間推進(jìn)法的一個特定情況。例如港口碼頭仿真中的集卡就是一個主導(dǎo)實(shí)體，集裝箱在不同地點(diǎn)被裝上、卸下集卡，集卡在不同地點(diǎn)間的運(yùn)行，都是隨著集卡在不同位置的變化而變化的。主導(dǎo)實(shí)體集卡的狀態(tài)變化，導(dǎo)致了其它實(shí)體的狀態(tài)變化。202

10、2-5-13.3.主導(dǎo)時鐘推進(jìn)法主導(dǎo)時鐘推進(jìn)法對于每一個主導(dǎo)實(shí)體，都給出一個仿真子時鐘，每當(dāng)一個主導(dǎo)實(shí)體的活動結(jié)束時，子時鐘更新一次時鐘值，當(dāng)預(yù)定的停止條件滿足時，仿真終止。其它實(shí)體跟隨主導(dǎo)實(shí)體，組成一個相互配合的有機(jī)整體，形成一個完整系統(tǒng)的動態(tài)仿真。主導(dǎo)時鐘推進(jìn)法流程如右圖所示。2022-5-13.2 物流系統(tǒng)仿真策略物流系統(tǒng)仿真策略3.2.1仿真時鐘的推進(jìn)3.2.2 事件調(diào)度法事件調(diào)度法3.2.3 活動掃描法活動掃描法3.2.4 進(jìn)程交互法進(jìn)程交互法2022-5-13種仿真策略的比較第3章 物流系統(tǒng)仿真技術(shù) 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 3.1物流系統(tǒng)仿真的基本概念物流系統(tǒng)仿真的基本概念 3.2 物流

11、系統(tǒng)仿真策略物流系統(tǒng)仿真策略l3.3 物流系統(tǒng)仿真的主要內(nèi)容物流系統(tǒng)仿真的主要內(nèi)容2022-5-13.3 物流系統(tǒng)仿真的主要內(nèi)容物流系統(tǒng)仿真的主要內(nèi)容3.3.1 自動化立體倉庫仿真3.3.2 交通系統(tǒng)仿真3.3.3 供應(yīng)鏈庫存系統(tǒng)仿真3.3.1 自動化立體倉庫仿真 自動化立體倉庫系統(tǒng)能夠按照指令自動完成貨物的存取，并能對庫存貨物進(jìn)行自動管理，完全實(shí)現(xiàn)自動化作業(yè)。自動存儲系統(tǒng)（AS/RS）的仿真自動引導(dǎo)車（AGV）的仿真分揀系統(tǒng)仿真3.3.1 自動化立體倉庫仿真1. 自動存儲系統(tǒng)（AS/RS）的仿真（1） AS/RS的總體布局(同端、貫通、旁流)（2）確定倉庫容量和尺寸（最小空間滿足需求）（3）

12、 AS/RS的資源配置（設(shè)備、數(shù)量、參數(shù)、速度等）（4）入出庫策略和作業(yè)方式（及協(xié)調(diào)相關(guān)作業(yè)等）（5）倉儲庫位管理（庫位布局（平衡、路線順序）、入出庫）（6）系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的調(diào)試（設(shè)備運(yùn)行參數(shù)調(diào)試）3.3.1 自動化立體倉庫仿真2.自動引導(dǎo)車（AGV）的仿真3.3.1 自動化立體倉庫仿真2.自動引導(dǎo)車（AGV）的仿真（1） AGV運(yùn)輸線路布局及裝卸站點(diǎn)位置安排 （直接影響運(yùn)行效率）（2） AGV配置數(shù)量（盡可能少）（3） AGV調(diào)度規(guī)劃（任務(wù)指派，任務(wù)還是AVG為主動）（4） AGV路徑規(guī)劃與管理（最佳路徑）（5） AGV運(yùn)行參數(shù)調(diào)試與優(yōu)化（前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎速度、加速度、減速度、操作時間）3.3

13、.1 自動化立體倉庫仿真3.分揀系統(tǒng)仿真（1）優(yōu)化分揀系統(tǒng)的布局（縮短流程、提高效率）（2）評價自動分揀處理的能力（匹配）（3）確定合理的分揀方式與揀選策略（比較）（4）優(yōu)化系統(tǒng)配置和各種設(shè)備運(yùn)行參數(shù)3.3 物流系統(tǒng)仿真的主要內(nèi)容物流系統(tǒng)仿真的主要內(nèi)容3.3.1 自動化立體倉庫仿真3.3.2 交通系統(tǒng)仿真3.3.3 供應(yīng)鏈庫存系統(tǒng)仿真3.3.2 交通系統(tǒng)仿真 通過仿真，可以得到交通流狀態(tài)變量隨著時間與空間的變化、分布規(guī)律及其與交通控制變量間的關(guān)系 對交通設(shè)施和交通系統(tǒng)進(jìn)行分析和評估 分為微觀仿真和宏觀仿真如單車和車隊(duì)，近年來出現(xiàn)了混合交通仿真3.3 物流系統(tǒng)仿真的主要內(nèi)容物流系統(tǒng)仿真的主要內(nèi)容3.3.1 自動化立體倉庫仿真3.3.2 交通系統(tǒng)仿真3.3.3 供應(yīng)鏈庫存系統(tǒng)仿真3.3.3 供應(yīng)鏈庫存系統(tǒng)仿真 驗(yàn)證供應(yīng)鏈庫存系統(tǒng)模型及不同的庫存控制算法的正確性（如求解供應(yīng)鏈庫存和多級庫存問題的遺傳算法結(jié)果可靠性）。 對供應(yīng)鏈