物流仿真模型培訓(xùn)課程

參考書目1、SimulationusingPromodel,McGrawHilleducation2、物流系統(tǒng)仿真，北京郵電大學出版社3、當代生產(chǎn)物流及仿真，清華大學出版社4、系統(tǒng)仿真軟件flexsim3.0實用教程，清華大學出版社物流仿真模型培訓(xùn)課程第1頁教學計劃講授16個課時；試驗20個課時；考評方式：考試（70）+平時成績（30）物流仿真模型培訓(xùn)課程第2頁課程導(dǎo)言Modeling&Simulation,M&SM&S是二十一世紀制造業(yè)一項關(guān)鍵支撐技術(shù)IMTR將M&S列為能夠影響美國整個制造業(yè)發(fā)展，全方面提升制造企業(yè)技術(shù)水平和快速反應(yīng)能力技術(shù)領(lǐng)域之一物流仿真模型培訓(xùn)課程第3頁物流仿真模型培訓(xùn)課程第4頁課程要求掌握基本概念如：系統(tǒng)、系統(tǒng)模型、仿真模型等掌握仿真基本方法熟悉最少一個仿真軟件熟悉并實現(xiàn)一些經(jīng)典物流系統(tǒng)仿真實例物流仿真模型培訓(xùn)課程第5頁目錄第一章緒論第二章物流系統(tǒng)建模第三章經(jīng)典物流系統(tǒng)仿真模型第四章系統(tǒng)仿真應(yīng)用基礎(chǔ)第五章物流系統(tǒng)仿真及軟件物流仿真模型培訓(xùn)課程第6頁理論框架系統(tǒng)仿真三要素對象系統(tǒng)系統(tǒng)模型仿真模型三個基本活動：系統(tǒng)建模仿真建模仿真試驗系統(tǒng)模型對象系統(tǒng)仿真模型系統(tǒng)建模仿真試驗仿真建模圖1.系統(tǒng)仿真要素和相互關(guān)系物流仿真模型培訓(xùn)課程第7頁一、系統(tǒng)&物流系統(tǒng)系統(tǒng)：是由若干能夠相互區(qū)分、相互聯(lián)絡(luò)而又相互作用要素所組成，在一定階層結(jié)構(gòu)形成中分布，在給定環(huán)境約束下，為到達整體目標而存在有機集合體。普通模型轉(zhuǎn)換處理輸入輸出干擾反饋環(huán)境圖2.系統(tǒng)普通運作模式物質(zhì)、能量、信息產(chǎn)品物流仿真模型培訓(xùn)課程第8頁物流系統(tǒng)：是指在一定時間和空間內(nèi)，由所需位移物資與包裝設(shè)備、搬運裝卸機械、運輸工具、倉儲設(shè)施、人員和通信聯(lián)絡(luò)等若干相互制約動態(tài)要素，所組成含有特定功效有機整體目標：3S1L(Speed、Safety、SurelyandLow)包含：運輸、儲存、包裝、裝卸、搬運、配送、流通加工、信息處理等子系統(tǒng)物流系統(tǒng)物流作業(yè)系統(tǒng)物流信息系統(tǒng)物流仿真模型培訓(xùn)課程第9頁物流系統(tǒng)基本模式圖3.物流系統(tǒng)基本模式物流管理物流各項業(yè)務(wù)活動物流信息處理物流技術(shù)辦法效益、服務(wù)、污染設(shè)備、人員、資金反饋輸入輸出信息環(huán)境物流仿真模型培訓(xùn)課程第10頁物流系統(tǒng)環(huán)境技術(shù)設(shè)備系統(tǒng)社會原因市場地理環(huán)境推銷、銷售、服務(wù)銷售系統(tǒng)宣傳策劃運輸倉儲、存貨、資訊用戶服務(wù)、搬運與包裝物流系統(tǒng)管理教育生產(chǎn)系統(tǒng)財務(wù)系統(tǒng)試驗、檢驗、包裝加工、組裝研發(fā)設(shè)計會計出納報表、統(tǒng)計科技原因政府政策及法規(guī)競爭策略經(jīng)濟與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)企業(yè)主要系統(tǒng)圖4.物流系統(tǒng)環(huán)境原因物流仿真模型培訓(xùn)課程第11頁系統(tǒng)研究內(nèi)容實體：存在于系統(tǒng)中每一項確定物體，即組成系統(tǒng)詳細對象元素；屬性：實體所含有每一項有效特征，即實體特征（狀態(tài)和參數(shù)）；活動：實體隨時間推移發(fā)生狀態(tài)改變。內(nèi)生活動：系統(tǒng)內(nèi)部實體相互作用產(chǎn)生活動；外生活動：系統(tǒng)外部環(huán)境影響產(chǎn)生活動；比如：港口碼頭是一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)中實體為船舶及碼頭裝卸設(shè)備等；它屬性是任務(wù)類型、任務(wù)數(shù)量、設(shè)備數(shù)量等；它活動則是船舶靠泊及任務(wù)裝卸過程；環(huán)境則是碼頭所處自然環(huán)境和社會環(huán)境等。物流仿真模型培訓(xùn)課程第12頁系統(tǒng)特征目標性集合性相關(guān)性層次性整體性對環(huán)境適應(yīng)性物流系統(tǒng)特征：（1）人機交互（2）跨度大（3）可分性（4）動態(tài)性（5）復(fù)雜性（6）多目標性物流仿真模型培訓(xùn)課程第13頁系統(tǒng)分類確定型系統(tǒng)和隨機型系統(tǒng)連續(xù)型系統(tǒng)和離散型系統(tǒng)簡單系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)圖5.1確定型系統(tǒng)和隨機型系統(tǒng)msAm1sm3sm2sAAA(a)(b)參變量時間（a）參變量時間事件時間（b）（c）訂貨量時間庫存量圖5.2連續(xù)型系統(tǒng)和離散型系統(tǒng)物流仿真模型培訓(xùn)課程第14頁理論框架系統(tǒng)仿真三要素對象系統(tǒng)系統(tǒng)模型仿真模型三個基本活動：系統(tǒng)建模仿真建模仿真試驗系統(tǒng)模型對象系統(tǒng)仿真模型系統(tǒng)建模仿真試驗仿真建模圖1.系統(tǒng)仿真要素和相互關(guān)系物流仿真模型培訓(xùn)課程第15頁二、物流系統(tǒng)模型概述物流系統(tǒng)模型：是對物流系統(tǒng)特征要素、改變規(guī)律和相關(guān)信息一個抽象表示，它反應(yīng)了物流系統(tǒng)一些本質(zhì)屬性，描述了物流系統(tǒng)各要素間相互關(guān)系、系統(tǒng)與環(huán)境之間相互作用，反應(yīng)了所研究物流系統(tǒng)主要特征。特征以下：

（1）實體抽象或模仿；（2）由與分析問題相關(guān)原因所組成；（3）表明原因間關(guān)系。物流仿真模型培訓(xùn)課程第16頁模型分類物流仿真模型培訓(xùn)課程第17頁系統(tǒng)建模方法直接分析法（推理分析法）：

對于內(nèi)部結(jié)構(gòu)和特征已經(jīng)清楚系統(tǒng)，即所謂“白箱”系統(tǒng)，能夠利用已知定律和定理，經(jīng)過一定分析和推理，得到系統(tǒng)模型（【例1】）數(shù)據(jù)分析法（統(tǒng)計分析法）：

對于那些屬于“黑箱”，但又不允許直接進行試驗觀察系統(tǒng)，能夠采取數(shù)據(jù)搜集和統(tǒng)計分析方法來建造系統(tǒng)模型（如防彈背心設(shè)計）試驗分析法：

對一些問題，現(xiàn)有數(shù)據(jù)不能確定個別變量對整個系統(tǒng)影響，又不可能做全局試驗時，可局部試驗分析本質(zhì)（【例2】）模擬分析法（類比法）：

用一個輕易實現(xiàn)試驗和計算系統(tǒng)代替與其有相同特征，進行數(shù)量描述與試驗有困難系統(tǒng)方法（【例3】）主觀想象法（如對未來生態(tài)系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)研究）人工實現(xiàn)法（【例4】）物流仿真模型培訓(xùn)課程第18頁直接分析法【例1】某加工車間要把剩下27kg塑料和290度電加工成甲、乙兩種產(chǎn)品，生產(chǎn)1米甲產(chǎn)品需要2kg塑料和40度電，生產(chǎn)1米乙產(chǎn)品需要3kg塑料和10度電。售出1米甲產(chǎn)品可贏利7元，1米乙產(chǎn)品贏利6元，怎樣確定甲、乙兩種產(chǎn)品產(chǎn)量，使總利潤最大。目標函數(shù)約束條件物流仿真模型培訓(xùn)課程第19頁解法：直接分析法物流仿真模型培訓(xùn)課程第20頁試驗分析法【例2】某廠對廣告費用和銷售額度關(guān)系進行研究時發(fā)覺，以往經(jīng)驗認為二者之間呈正百分比遞增（a），但實際上廣告費用增加到一定數(shù)量時銷量出現(xiàn)了一定平臺期（b）。這么系統(tǒng)分析人員聯(lián)想到心理學中有一個經(jīng)典反應(yīng)函數(shù)形式（c）。這一心理學刺激反應(yīng)規(guī)律說明，推銷員老是推銷一個產(chǎn)品，用戶因為逆反心理反而不愿意購置它。所以必定有一個最正確廣告費用，即銷售量剛才飽和時費用，但現(xiàn)在數(shù)據(jù)不能確定這最正確值，而廠家也不愿意負擔全方面試驗風險。

銷售量廣告費（a）銷售量廣告費（b）銷售量廣告費（c）處理方法：該工廠選定250個銷售區(qū)中18個區(qū)做試驗，證實每一類用戶反應(yīng)確實符合圖（c）所表示形狀，經(jīng)過這18個區(qū)試驗，大致找到了“最正確”廣告費范圍，得到了它們平均值、最小值和最大值物流仿真模型培訓(xùn)課程第21頁模擬分析法【例3】某企業(yè)準備建一暫時材料庫向n個工程項目工地供給材料，怎樣選擇建設(shè)地址才能使總費用最??？處理方案：按重心法建立以下模擬模型。按工程項目工地相對位置在一木盤上鉆孔，將若干條線繩一端連在一個小鐵環(huán)上，另一端分別穿過鉆好小孔，并按項目所需材料百分比掛上對應(yīng)砝碼，這么小鐵環(huán)就平衡在一個固定位置。物流仿真模型培訓(xùn)課程第22頁人工實現(xiàn)法對系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和特征尚不清楚，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，既無足夠數(shù)據(jù)，又無法對系統(tǒng)進行試驗，甚至不允許做試驗時，能夠人為地逐步建立模型物流仿真模型培訓(xùn)課程第23頁建模步驟及標準建立模型目提出問題構(gòu)思模型系統(tǒng)搜集資料設(shè)置變量參數(shù)模型方案詳細化檢驗?zāi)Ｐ驼_性模型標準化編程建模標準：（1）抓住本質(zhì)（2）符合假設(shè)（3）規(guī)模得當（4）模型含有代表性（5）確保足夠精度（6）盡可能標準化物流仿真模型培訓(xùn)課程第24頁理論框架系統(tǒng)仿真三要素對象系統(tǒng)系統(tǒng)模型仿真模型（計算機）三個基本活動：系統(tǒng)建模仿真建模仿真試驗系統(tǒng)模型對象系統(tǒng)仿真模型系統(tǒng)建模仿真試驗仿真建模圖1.系統(tǒng)仿真要素和相互關(guān)系物流仿真模型培訓(xùn)課程第25頁提出問題對一個復(fù)雜實際系統(tǒng)，人們通常采取什么方式研究？一個未執(zhí)行軍事行動一個正常運行核電站放射泄漏應(yīng)急方案一臺還未有前例臨床手術(shù)一個待建物流配送中心物流仿真模型培訓(xùn)課程第26頁處理伎倆普通研究兩類伎倆直接在實際系統(tǒng)上研究建立模型，在模型上研究直接研究困難系統(tǒng)還不存在系統(tǒng)破壞性試驗試驗條件無法確保（時間太長、費用太高或人為偏差）物流仿真模型培訓(xùn)課程第27頁自古以來仿真應(yīng)用中外古代戰(zhàn)爭對仿真基本原理應(yīng)用，這種遠時代作戰(zhàn)模擬以后以各種棋類（比如中國象棋、圍棋）流傳了下來；建筑中用木模研究建筑物結(jié)構(gòu)與承載性能；軍事沙盤——古代沙盤和當代沙盤仿真模型；物流仿真模型培訓(xùn)課程第28頁經(jīng)典仿真案例展示你了解哪些仿真新發(fā)展？你參觀過虛擬現(xiàn)實試驗室嗎？體驗過與虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)人機交互嗎？物流仿真模型培訓(xùn)課程第29頁頭盔顯示器頭部跟蹤器數(shù)據(jù)手套虛擬現(xiàn)實技術(shù)物流仿真模型培訓(xùn)課程第30頁模擬飛行駕駛虛擬人游戲娛樂物流仿真模型培訓(xùn)課程第31頁6自由度飛行模擬器飛行模擬物流仿真模型培訓(xùn)課程第32頁虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù)用于治療心理恐懼癥——公共演講恐懼癥美國喬治亞大學使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)降臨床治療公共演講恐懼癥：很多人，僅僅是想象一下在公共場所演講就會手心出汗、心跳加速、胃部抽搐。經(jīng)過使用電腦生成圖像、聲音頭盔虛擬現(xiàn)實技術(shù)來幫助治療。喬治亞大學心理學助理教授PageAnderson，進行臨床應(yīng)用研究，研究這種新科技能夠?qū)⒐惭葜v恐懼和憂慮降低到什么程度。物流仿真模型培訓(xùn)課程第33頁虛擬現(xiàn)實技術(shù)用于治療心理恐懼癥——飛行恐懼癥和恐高癥Anderson嘗試讓患者沉醉于像真實環(huán)境一樣虛擬場景中，以使患者逐步減輕恐懼感。虛擬飛行慣于治療患有飛行恐懼癥人，在患者坐位下低音音箱發(fā)出模仿真實噴氣飛機引擎隆隆聲。這些境遇會使患者戰(zhàn)勝本身恐懼，接收Anderson虛擬療法患者已經(jīng)能夠舉起手進行提問。虛擬治療比傳統(tǒng)治療方便在于，不會像治療飛行恐懼癥那樣往返機場，極難否定，經(jīng)過使用科學技術(shù)能夠防止過多花費物流仿真模型培訓(xùn)課程第34頁仿真作用對已經(jīng)發(fā)生系統(tǒng)歷史過程，經(jīng)過仿真進行再現(xiàn)，以研究其規(guī)律研究一個還未存在對象系統(tǒng)特征、性能、規(guī)律等對于存在但因為各種原因難以在實際系統(tǒng)上進行試驗系統(tǒng)用于了解實際系統(tǒng)，進行Whatif分析用于對一個系統(tǒng)各種方案對比研究對其它研究方法得到研究結(jié)果進行驗證其它作為溝通工具；培訓(xùn)；……按系統(tǒng)所處時間、空間劃分，其作用表達在按仿真應(yīng)用目標、內(nèi)容劃分，其作用表達在物流仿真模型培訓(xùn)課程第35頁仿真優(yōu)勢對復(fù)雜性問題優(yōu)勢對隨機性問題優(yōu)勢安全性優(yōu)勢成本優(yōu)勢可視化優(yōu)勢重復(fù)性優(yōu)勢時間優(yōu)勢風險優(yōu)勢……思索：仿真劣勢或不足？？…物流仿真模型培訓(xùn)課程第36頁三、仿真仿真(Simulation)是對實際過程或系統(tǒng)隨時間改變運作模仿(imitation,mimic)。仿真經(jīng)過建立系統(tǒng)模型(Systemmodel)來描述實際系統(tǒng)行為當前，系統(tǒng)仿真多數(shù)是在計算機上進行系統(tǒng)仿真可定義為：依據(jù)系統(tǒng)分析目標，在分析系統(tǒng)各影響要素性質(zhì)及其相互關(guān)系基礎(chǔ)上，建立能夠描述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和行為且含有一定邏輯關(guān)系和數(shù)學性質(zhì)仿真模型，對系統(tǒng)進行試驗和定量分析，以取得決議所需信息。物流仿真模型培訓(xùn)課程第37頁仿真模型對實際系統(tǒng)二次簡化！反應(yīng)系統(tǒng)模型同計算機（仿真器）之間關(guān)系能被計算機或者仿真器接收，并運行

仿真試驗：是指設(shè)計合理、方便且服務(wù)于試驗研究試驗步驟和軟件，以對模型進行運轉(zhuǎn)可重復(fù)性人機交互能力一定條件下，便于引入實際部件，增加可信度物流仿真模型培訓(xùn)課程第38頁系統(tǒng)仿真過程修改模型并確認系統(tǒng)定義結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)準備模型轉(zhuǎn)換模型運行分析并評論仿真結(jié)果停頓結(jié)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參數(shù)，或做一次重復(fù)運行否否否是是是物流仿真模型培訓(xùn)課程第39頁按仿真時間分類實時仿真：仿真時間與系統(tǒng)時間同時；如飛行訓(xùn)練亞時仿真：仿真速度低于系統(tǒng)速度（慢動作）；如電子對撞產(chǎn)生新粒子過程超時仿真：仿真速度高于系統(tǒng)速度，應(yīng)用最廣泛系統(tǒng)仿真分類物流仿真模型培訓(xùn)課程第40頁按被仿真系統(tǒng)特征分類連續(xù)系統(tǒng)仿真：系統(tǒng)狀態(tài)隨時間連續(xù)改變系統(tǒng)(ContinuousSystem)離散系統(tǒng)仿真：系統(tǒng)狀態(tài)改變只發(fā)生在一些隨機時(DiscreteSystem)間點上系統(tǒng)多數(shù)工程系統(tǒng)是屬于連續(xù)系統(tǒng)，如電力系統(tǒng)、發(fā)電機組、航空發(fā)動機、液壓系統(tǒng)等。銀行、配送中心等屬于離散系統(tǒng)物流仿真模型培訓(xùn)課程第41頁系統(tǒng)仿真發(fā)展與應(yīng)用年代發(fā)展主要特點1600-1940物理科學基礎(chǔ)上建模20世紀40年代電子計算機出現(xiàn)，馮·諾依曼正式提出了系統(tǒng)仿真概念，20世紀50年代中期仿真應(yīng)用于航空領(lǐng)域20世紀60年代出版了仿真領(lǐng)域最具權(quán)威性學術(shù)刊物“SIMULATION”；工業(yè)操作過程仿真；20世紀70年代包含經(jīng)濟、社會、環(huán)境大系統(tǒng)仿真20世紀70年代中后期系統(tǒng)與仿真結(jié)合，如用于隨機網(wǎng)絡(luò)建模SLAM仿真系統(tǒng)；系統(tǒng)仿真與更高級決議結(jié)合，如決議支持系統(tǒng)；20世紀80年代中期集成化建模與仿真環(huán)境20世紀90年代可視化建模仿真，虛擬現(xiàn)實仿真，分布交互仿真物流仿真模型培訓(xùn)課程第42頁系統(tǒng)建模與仿真發(fā)展趨勢90年代以來，計算機仿真技術(shù)朝著一體化建模與仿真環(huán)境方向穩(wěn)步發(fā)展。新研究熱點如：面向?qū)ο蠓抡妫╫bject-orientedsimulation,OOS）定性仿真（qualitativesimulation,QS）分布交互仿真（distributedinteractivesimulation,DIS）人工智能仿真（artificialintelligencesimulation,AIS）虛擬現(xiàn)實仿真（virtualrealitysimulation,VRS）可視化仿真（visualsimulation,VS）多媒體仿真（multimediasimulation,MS）Internet網(wǎng)上仿真

物流仿真模型培訓(xùn)課程第43頁物流系統(tǒng)仿真物流系統(tǒng)是一個