物流系統(tǒng)仿真技術(shù)課件

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)3.1物流系統(tǒng)仿真的基本概念3.2物流系統(tǒng)仿真策略3.3物流系統(tǒng)仿真的主要內(nèi)容6/6/2023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(guò)程中的仿真時(shí)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6/6/2023

3.1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3.1.4物流系統(tǒng)仿真一般步驟6/6/2023

3.1.1物流系統(tǒng)仿真的概念與特點(diǎn)物流系統(tǒng)仿真的概念流的仿真排隊(duì)的仿真人的因素仿真6/6/2023

3.1.1物流系統(tǒng)仿真的概念與特點(diǎn)物流系統(tǒng)仿真的特點(diǎn)考慮動(dòng)態(tài)的、瞬時(shí)的影響(故障對(duì)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(dòng)的交互作用6/6/2023

3.1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3.1.4物流系統(tǒng)仿真一般步驟6/6/20233.1.2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(jì)提供重要的參考2.運(yùn)用系統(tǒng)仿真，可以對(duì)物流過(guò)程進(jìn)行有效的控制（演進(jìn)、供求、（流程、緩沖）節(jié)奏、（需求）時(shí)機(jī)、數(shù)量）3.運(yùn)用系統(tǒng)仿真，可以對(duì)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3.1.4物流系統(tǒng)仿真一般步驟6/6/2023包括物理仿真和數(shù)學(xué)仿真、靜態(tài)仿真和動(dòng)態(tài)仿真、終止型仿真和非終止型仿真、連續(xù)系統(tǒng)仿真和離散系統(tǒng)仿真。6/6/2023

3.1.3物流系統(tǒng)仿真的分類

終止型仿真在零時(shí)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(shí)刻；在TE時(shí)刻系統(tǒng)被“清零”，或在該時(shí)刻以后的數(shù)據(jù)均沒(méi)有意義。

非終止型仿真要有足夠長(zhǎng)的仿真時(shí)間；如果必要，需要規(guī)定仿真的預(yù)熱（warmup）時(shí)間。6/6/2023

3.1.3物流系統(tǒng)仿真的分類6/6/2023

3.1.3物流系統(tǒng)仿真的分類連續(xù)系統(tǒng)指系統(tǒng)的狀態(tài)是隨著時(shí)間的變化而呈現(xiàn)連續(xù)的變化。

如發(fā)動(dòng)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(shí)間的變化而呈現(xiàn)離散狀態(tài)的變化。

如庫(kù)存系統(tǒng)、客戶隨機(jī)到達(dá)的隊(duì)列系統(tǒng)6/6/2023

3.1.3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(shí)間基可變的值（倉(cāng)庫(kù)）確定時(shí)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(cāng)庫(kù)）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6/6/2023

3.1.3物流系統(tǒng)仿真的分類連續(xù)系統(tǒng)的仿真可以借助于數(shù)學(xué)積分算法等來(lái)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6/6/20233.1.3物流系統(tǒng)仿真一般步驟物流系統(tǒng)仿真的一般步驟：

問(wèn)題描述，系統(tǒng)描述（問(wèn)題、目標(biāo)、模型、數(shù)據(jù)）；建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型；設(shè)計(jì)選取算法（特定問(wèn)題需要）；建立系統(tǒng)仿真模型；開(kāi)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。6/6/20236/6/2023

第3章物流系統(tǒng)仿真技術(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)3.1物流系統(tǒng)仿真的基本概念3.2物流系統(tǒng)仿真策略3.3物流系統(tǒng)仿真的主要內(nèi)容6/6/2023

3.2物流系統(tǒng)仿真策略3.2.1仿真時(shí)鐘的推進(jìn)3.2.2事件調(diào)度法3.2.3活動(dòng)掃描法3.2.4進(jìn)程交互法6/6/20233.2.1仿真時(shí)鐘的推進(jìn)以下三種推進(jìn)方式：1.下次事件時(shí)間推進(jìn)法2.固定增量時(shí)間推進(jìn)法3.主導(dǎo)時(shí)鐘推進(jìn)法6/6/20231.下次事件時(shí)間推進(jìn)法下次事件時(shí)間推進(jìn)法是指每次把仿真時(shí)鐘推進(jìn)到下一個(gè)事件發(fā)生時(shí)刻，在該時(shí)刻系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生改變。再把仿真時(shí)鐘推進(jìn)到再下一個(gè)事件發(fā)生的時(shí)刻，依此循環(huán)，直至符合設(shè)定的終止條件時(shí)為止。下次事件時(shí)間推進(jìn)法流程如右圖所示。6/6/20232.固定增量時(shí)間推進(jìn)法采用固定增量時(shí)間推進(jìn)法時(shí)，仿真時(shí)鐘精確地按選擇的T時(shí)間單位來(lái)推進(jìn)。仿真時(shí)鐘每次變更后，就要進(jìn)行檢查，判定前一個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度

T中，發(fā)生了什么事件。如果在這個(gè)時(shí)間區(qū)間里發(fā)生了一個(gè)或幾個(gè)事件，那么這些事件被認(rèn)為是發(fā)生在這個(gè)時(shí)間區(qū)間的終止處，并相應(yīng)地改變系統(tǒng)狀態(tài)和各個(gè)統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器。當(dāng)預(yù)定的停止條件得到滿足時(shí)，仿真終止。6/6/20232.固定增量時(shí)間推進(jìn)法固定增量時(shí)間推進(jìn)法可以被認(rèn)為在采用下次事件推進(jìn)法時(shí)，人為地把所有事件安排在每個(gè)單位時(shí)間發(fā)生的情形。因此，它是下次事件時(shí)間推進(jìn)法的一種特定情況。固定增量時(shí)間推進(jìn)法流程如右圖所示。6/6/20233.主導(dǎo)時(shí)鐘推進(jìn)法它是對(duì)主導(dǎo)實(shí)體的子時(shí)鐘進(jìn)行掃描，找出最小子時(shí)鐘的主導(dǎo)實(shí)體進(jìn)行處理，也是下次事件時(shí)間推進(jìn)法的一個(gè)特定情況。例如港口碼頭仿真中的集卡就是一個(gè)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。6/6/20233.主導(dǎo)時(shí)鐘推進(jìn)法對(duì)于每一個(gè)主導(dǎo)實(shí)體，都給出一個(gè)仿真子時(shí)鐘，每當(dāng)一個(gè)主導(dǎo)實(shí)體的活動(dòng)結(jié)束時(shí)，子時(shí)鐘更新一次時(shí)鐘值，當(dāng)預(yù)定的停止條件滿足時(shí)，仿真終止。其它實(shí)體跟隨主導(dǎo)實(shí)體，組成一個(gè)相互配合的有機(jī)整體，形成一個(gè)完整系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真。主導(dǎo)時(shí)鐘推進(jìn)法流程如右圖所示。6/6/2023

3.2物流系統(tǒng)仿真策略3.2.1仿真時(shí)鐘的推進(jìn)3.2.2事件調(diào)度法3.2.3活動(dòng)掃描法3.2.4進(jìn)程交互法6/6/20233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)3.1物流系統(tǒng)仿真的基本概念3.2物流系統(tǒng)仿真策略3.3物流系統(tǒng)仿真的主要內(nèi)容6/6/20233.3物流系統(tǒng)仿真的主要內(nèi)容3.3.1自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真3.3.2交通系統(tǒng)仿真3.3.3供應(yīng)鏈庫(kù)存系統(tǒng)仿真3.3.1自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)能夠按照指令自動(dòng)完成貨物的存取，并能對(duì)庫(kù)存貨物進(jìn)行自動(dòng)管理，完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)。自動(dòng)存儲(chǔ)系統(tǒng)（AS/RS）的仿真自動(dòng)引導(dǎo)車(chē)（AGV）的仿真分揀系統(tǒng)仿真3.3.1自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真自動(dòng)存儲(chǔ)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(cāng)庫(kù)容量和尺寸（最小空間滿足需求）（3）AS/RS的資源配置（設(shè)備、數(shù)量、參數(shù)、速度等）（4）入出庫(kù)策略和作業(yè)方式（及協(xié)調(diào)相關(guān)作業(yè)等）（5）倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)位管理（庫(kù)位布局（平衡、路線順序）、入出庫(kù)）（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(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真2.自動(dòng)引導(dǎo)車(chē)（AGV）的仿真3.3.1自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真2.自動(dòng)引導(dǎo)車(chē)（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(dòng)）（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(shí)間）3.3.1自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)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(píng)價(jià)自動(dòng)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3.3.1自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真3.3.2交通系統(tǒng)仿真3.3.3供應(yīng)鏈庫(kù)存系統(tǒng)仿真3.3.2交通系統(tǒng)仿真通過(guò)仿真，可以得到交通流狀態(tài)變量隨著時(shí)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(duì)交通設(shè)施和交通系統(tǒng)進(jìn)行分析和評(píng)估分為微觀仿真和宏觀仿真如單車(chē)和車(chē)隊(duì)，近年來(lái)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3.3.1自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真3.3.2交通系統(tǒng)仿真3.3.3供應(yīng)鏈庫(kù)存系統(tǒng)仿真3.3.3供應(yīng)鏈庫(kù)存系統(tǒng)仿真驗(yàn)證供應(yīng)鏈庫(kù)存系統(tǒng)模型及不同的庫(kù)存控制算法的正確性（如求解供應(yīng)鏈庫(kù)存和多級(jí)庫(kù)存問(wèn)題的遺傳算法結(jié)果可靠性）。對(duì)供應(yīng)鏈庫(kù)存系統(tǒng)進(jìn)行績(jī)效與可靠性評(píng)價(jià)（庫(kù)