仿真及優(yōu)化發(fā)展現(xiàn)狀和未來展望

.仿真及優(yōu)化進(jìn)呈現(xiàn)狀和將來展望摘要比照分析，指出了目前仿真優(yōu)化爭論中存在的問題以及主要進(jìn)展趨勢。關(guān)鍵詞：仿真，優(yōu)化，仿真軟件，仿真建模。引言20世紀(jì)90年月，為了解決產(chǎn)品在TQCSE方面存在的問題，消滅了多種制造模式如可重構(gòu)制造和大規(guī)模定制等在這些先進(jìn)制造模式指導(dǎo)下的制造系浩大、構(gòu)造簡單，制造系統(tǒng)從初期規(guī)劃〔資源配置、布局規(guī)劃〕到實際運求關(guān)系治理、生產(chǎn)打算與調(diào)度〕階段都存在簡單的決策問題。這些決策問題包含眾多影響因素因素之間關(guān)系錯綜簡單傳統(tǒng)數(shù)學(xué)優(yōu)化方法已經(jīng)無法解決這類問題仿真優(yōu)化技術(shù)則以其獨特的優(yōu)化方法和強大的建模力量引起科學(xué)界和企業(yè)界的廣泛關(guān)注。每年WinterSimulation會議都將仿真優(yōu)化列為一個國際前沿課題來研討，并介紹最的理論爭論成果及應(yīng)用狀況。2023年，世界著名的兩本仿真書籍《SimulationModelingandAnalysis》與DiscreteEvent SystemsSimulation》首次將仿真優(yōu)化作為一個專題進(jìn)展?fàn)幷?，并指出仿真?yōu)化對仿真的推廣應(yīng)用具有重要的影響自上世紀(jì)90年月中期開頭各種商業(yè)化仿真軟件將優(yōu)化作為一個重要模塊納入其中目前已成為不行或缺的局部盡管仿真優(yōu)化已Word文檔.勢。一、仿真優(yōu)化原理的根本原理是將仿真模型看作一個實值函數(shù)其中X是不行控，它是一個向量函數(shù)。

因素為仿真模型的輸出，〔決策參數(shù)，然后將其輸入仿真模型中，仿真運行完畢輸出響應(yīng)值〔性能指標(biāo)，通Word文檔.終止條件。常見的仿真優(yōu)化過程模型。二、仿真優(yōu)化方法它還可以實現(xiàn)全局優(yōu)化，并且能夠解決離散、定性決策變量問題。三、仿真優(yōu)化爭論現(xiàn)狀90從單純的理論爭論走向了實際應(yīng)用，滲透到各個領(lǐng)域。Word文檔..WordWord文檔國外仿真優(yōu)化的爭論狀況1998Bowden“六域”涵蓋了仿真優(yōu)化的六個爭論范疇，即問題域、算法域、分類域、策略域、策略和方法；界面域爭論優(yōu)化器與用戶及仿真模型的接口問題?！傲颉睒?gòu)成了一個完整而有聯(lián)系的理論框架，為仿真優(yōu)化的集成問題指明白方向?；凇傲颉奔伤枷?，他們開發(fā)了一個仿真優(yōu)化系統(tǒng)，并以一個“拉式”生產(chǎn)系統(tǒng)為例，重點爭論33〔〔SHJ相結(jié)合的兩階段搜尋策略。試驗覺察，HJ收斂速度最快，但解的質(zhì)量較ES差，ES+HJ方法的運行時間和解的質(zhì)量均處于HJ和ES善解的質(zhì)量。美國堪薩斯州立大學(xué)Azadivar始終致力于仿真優(yōu)化理論及應(yīng)用爭論，他和Tompkins于1999了一種GA和仿真模型自動生成器相結(jié)合的仿真優(yōu)化方法。該方法具有肯定的代表性，一般來說，在仿真優(yōu)化系統(tǒng)中，仿真模型始終保持不變，只需轉(zhuǎn)變輸入真模型可能與當(dāng)前配置方案不全都，因此需要重構(gòu)建仿真模型。他們承受了MODSIMAMⅡ中實現(xiàn)A資源，影響運行效率，因此，該方法缺乏去掉重復(fù)方案的有效手段。2023年，法國Cergy大學(xué)的Fontanili等人爭論了裝配線運行治理問題。響，是一個典型的組合優(yōu)化問題。為解決這一問題，他們承受GA和商業(yè)化仿真軟件WITNESS開發(fā)了一個仿真優(yōu)化系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中利用開發(fā)工具DelphiMicrosoftOLEGA承受整數(shù)編碼，染色體的每個基因代表相鄰工件的投產(chǎn)時間間隔。Fontanili但是，在列舉的眾多決策點中，該系統(tǒng)只考慮了如何優(yōu)化工件的投產(chǎn)時間間隔，而沒有涵蓋對其它運行參數(shù)的優(yōu)化。日本JGC公司實AweSimWall開發(fā)的遺傳算法庫，通過+語言實現(xiàn)二者的集成及編寫統(tǒng)計分析程序，利用Basic開發(fā)統(tǒng)一用戶界面。該系統(tǒng)將仿真優(yōu)化過程分為三個階段，首先是根本參策變量、目標(biāo)函數(shù)、約束條件以及依據(jù)閱歷學(xué)問為系統(tǒng)供給效果相對較好的初始設(shè)計方案除此之外還可以定義與統(tǒng)計分析相關(guān)的參數(shù)其次是備選方案的生成優(yōu)化器依據(jù)初始條件產(chǎn)生可行解并依據(jù)問題規(guī)模的大小及系統(tǒng)運行時間的約束自動打算是否搜尋整個解空在該過程中系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫存儲了全部設(shè)計方案及其響應(yīng)值評估每個方案之前，先在數(shù)據(jù)庫中檢索該方案是否存在以打算是否對其進(jìn)展仿真評估避開鋪張計機仿真問題，每個方案需屢次運行仿真才能確定最終響應(yīng)值該步驟利用改進(jìn)的統(tǒng)計分析方法來提高分析精度及削減迭代次數(shù)該系統(tǒng)顯著提高了仿真優(yōu)化效率與可操作性各模塊相互統(tǒng)一，同時又保持了肯定的獨立性，初步具備了 Bowden等提出的仿真優(yōu)化的“六域”集成思想。2023Facultes大學(xué)Allaoui等人利用仿真優(yōu)化技術(shù)爭論了具有式調(diào)度規(guī)章、智能優(yōu)化算法SA和模型仿真的優(yōu)點，建立了一個求解調(diào)度問題Delphi為開發(fā)環(huán)境編寫調(diào)度規(guī)章和SA程序，承受仿真器構(gòu)建仿真模型，并考慮了多種隨機因素，如設(shè)備故障時間、設(shè)備修理時間、生產(chǎn)預(yù)備時間、工件運送時間等。為了改善初始解的質(zhì)量，承受啟發(fā)式調(diào)度規(guī)章〔SPT、LPT或EDD〕為SA產(chǎn)生一個初始解，然后通過SA和仿真模型的迭代優(yōu)化確定最終解。Allaoui以最大NEH〔被認(rèn)為目前解決混合流水車間調(diào)度問題最好的啟發(fā)式方法NEH方法。由此可見，仿真優(yōu)化方法的優(yōu)化力量和模型表達(dá)力量是任何調(diào)度方法無法比較的。Lacomme等曾經(jīng)指出仿真優(yōu)化方法是解決調(diào)度問題的最有效方法，它對調(diào)代次數(shù)問題，勢必影響系統(tǒng)運行效率。2023年，在美國諾斯羅普.格魯門艦船系統(tǒng)部〔NGSS〕的支持下，密西西比州立大學(xué)的Greenwood等人開頭了一項仿真優(yōu)化工程的爭論，爭論對象是S〔S，DSS是涵蓋三個關(guān)鍵模塊即DSS掌握〔包括仿真模型和優(yōu)化器〕和圖形化用戶界面的集成系統(tǒng)。其中，DSS掌握器主要用于處理用戶、仿真模型、優(yōu)化器之間進(jìn)展的數(shù)據(jù)交換及密西西比州立大學(xué)工業(yè)工程中心承受ProModel構(gòu)建的，奧爾良的鈑金車間仿真模型由奧爾良大學(xué)仿真設(shè)計中承受 QUEST開發(fā)的，他們通過ActiveX技術(shù)，將仿真模型集成到DSS中。優(yōu)化器的核心算法是ES，它可以依據(jù)車間當(dāng)前狀態(tài)及不同性能評價指標(biāo)自動選取性能較好的調(diào)度規(guī)章圖形化用戶界面負(fù)責(zé)用戶與仿真模型及優(yōu)化算法的交互同時也為維護(hù)各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)和運行參數(shù)供給一個編輯環(huán)境該系統(tǒng)能夠進(jìn)展車間調(diào)度及優(yōu)化系統(tǒng)運行參數(shù)d通過兩個實例，并以生產(chǎn)周期和延遲時間作為評價指標(biāo)驗證了DSS的有效性。但類型系統(tǒng)的調(diào)度問題，也需對模顛覆性修改此外決策支持系統(tǒng)一般需要大量的數(shù)據(jù)以支持其決策過程，而該系統(tǒng)承受Excel作為仿真數(shù)據(jù)庫，不利于同其它信息系統(tǒng)進(jìn)展集成，導(dǎo)致獵取生產(chǎn)數(shù)據(jù)需要消耗大量時間Ding等人在歐共體爭論打算“網(wǎng)絡(luò)化企業(yè)優(yōu)化方法爭論”工程中，提出了一個解決供給商選擇問題的仿真優(yōu)化方法。該方法包器和建?？蚣堋榱藢崿F(xiàn)模塊之間的無縫集全部模塊均承受C++語言實現(xiàn)。GA承受三段編碼方式分別代表作產(chǎn)生備選方案，建?？蚣芤罁?jù)方案構(gòu)建仿真模型由仿真器描述整個供銷過程并以選購本錢運輸本錢、庫存本錢和延遲供給懲罰本錢之和作為方案評價指標(biāo)文中以一個歐洲分銷商如何選擇分別地處亞洲和歐洲的供給商的問題作為實例對該方法進(jìn)展了具體描述，問題。但是，自行開發(fā)仿真程序需要消耗大量時間，并且建模力量和模型功能均無法到達(dá)專業(yè)化仿真軟件的水平。國內(nèi)仿真優(yōu)化的爭論狀況能夠依據(jù)不同的配置方案自動更，對建模方法提出了更高的要求。西北工業(yè)大學(xué)的鄭鋒等人提出了一個GA和過程仿真相結(jié)合的調(diào)度規(guī)章決策和加工設(shè)備選擇工件的規(guī)章，每個染色體就是一個調(diào)度方案。他們利用擴展Petri網(wǎng)對生產(chǎn)過程進(jìn)展仿真，以獲得調(diào)度方案的各項性能指標(biāo)，為了解決多目特別是并行GA的引入使該方法更符合實際生產(chǎn)需求。但是，由于 Petri網(wǎng)自身的局限性導(dǎo)致模型可重用性和可擴展性差，隨著生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)外環(huán)境的不斷變化，已構(gòu)建的模型可能變成“廢棄模型”，因此不利于開放其它方面的爭論，而且Petri網(wǎng)不適合解決大規(guī)模簡單問題。們在“六域”集成的仿真優(yōu)化思想根底上，提出了一個包括界面層，應(yīng)用層，通信VisualC++開發(fā)了基于虛擬仿真化完畢后，將這個最優(yōu)或近優(yōu)方案構(gòu)建的虛擬仿真環(huán)境呈現(xiàn)給用戶即可。仿真優(yōu)化的應(yīng)用范圍。四、國內(nèi)外仿真優(yōu)化爭論現(xiàn)狀比照分析國內(nèi)較早就開展了仿真優(yōu)化算法的爭論，而仿真優(yōu)化系統(tǒng)的建立起步較晚，并且消滅了多種商業(yè)化仿真軟件，如AutoSimulations公司的AutoMod、OptTekSystems公司的OptQuest和LannerGroup公司的Optimizer等；國內(nèi)在諸多問題，開發(fā)的仿真優(yōu)化系統(tǒng)在功能上還有待于完善。五、存在的缺乏及進(jìn)展趨勢實現(xiàn)仿真優(yōu)化的通用性同時也應(yīng)當(dāng)考慮仿真模型的通用性，否則會消滅“單邊倒”的現(xiàn)象。就仿真模型而“即插即用”的方式快速構(gòu)建仿真模型。如仿真優(yōu)化系統(tǒng)關(guān)心完成制造系統(tǒng)的初期調(diào)度、生產(chǎn)運行掌握等。否則，仿真優(yōu)化系統(tǒng)將變成“一次性”或“廢棄”的系統(tǒng)，造成資金和資源的鋪張。實現(xiàn)仿真優(yōu)化的高效性參數(shù)〔目前仍沒有好的解決方法；另一方面探究的高效優(yōu)化算法。對仿真而仿真統(tǒng)計分析技術(shù)也是將來爭論的重點。實現(xiàn)仿真優(yōu)化的智能化如各種仿真優(yōu)化算法存在大量運行參數(shù)〔GA的種群規(guī)模、穿插率、變異率、遺傳數(shù)，TS的狀態(tài)產(chǎn)生函數(shù)、狀態(tài)承受函數(shù)、初溫、停頓準(zhǔn)則等〕需要選擇，仿“預(yù)熱”時間等等，任何一項參數(shù)的變動對仿真優(yōu)化結(jié)果都會產(chǎn)生影響，假設(shè)要求非仿真專業(yè)人員來完成這些設(shè)置幾乎是一件不行能的事，因此如何依據(jù)具體問題，利用專家學(xué)問系統(tǒng)關(guān)心完成這些工作是一個可行的實現(xiàn)方法。實現(xiàn)仿真優(yōu)化的集成化爭論、開發(fā)仿真優(yōu)化系統(tǒng)是重要的進(jìn)展方向。參考文獻(xiàn)：[1]王凌,張亮,鄭大鐘.仿真優(yōu)化爭論進(jìn)展[J].掌握與決策,2023,18(3)257-262.2]FuMC.Optimizationforsimulation:theoryvs.practice[J].InformsJournalonComputing(S0899-1499),2023,14(3):192-215.馮允成,鄒志紅,周泓.離散系統(tǒng)仿真[M].1998.LacksonenT.Empiricalcomparisonofsearchalgorithms 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