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1、第3章 物流系统仿真技术第3章 物流系统仿真技术学习目标学习目标 3.1物流系统仿真的基本概念物流系统仿真的基本概念 3.2 物流系统仿真策略物流系统仿真策略l3.3 物流系统仿真的主要内容物流系统仿真的主要内容2/4/2023学习目标：1.了解物流系统仿真的基本概念，掌握物流系统仿真的特点；2.熟悉物流系统仿真的分类，熟练掌握物流系统仿真的一般步骤；3.熟悉系统仿真过程中的仿真时钟推进方式，并掌握常用的物流系统仿真策略；4.了解物流系统仿真的主要内容2/4/20233.1物流系统仿真的基本概念物流系统仿真的基本概念 3.1.1 物流系统仿真的概念与特点物流系统仿真的概念与特点3.1.2 物流
2、系统仿真的应用3.1.3 物流系统仿真的分类3.1.4 物流系统仿真一般步骤 2/4/2023 3.1.1 物流系统仿真的概念与特点 u物流系统仿真的概念物流系统仿真的概念流的仿真排队的仿真人的因素仿真2/4/2023 3.1.1 物流系统仿真的概念与特点 u物流系统仿真的特点物流系统仿真的特点考虑动态的、瞬时的影响(故障对系统影响)考虑随机因素（解析法固定条件vs参数随机影响）采用非标准分布（排队论泊松vs 各种分布）实现随机活动的交互作用2/4/20233.1物流系统仿真的基本概念物流系统仿真的基本概念 3.1.1 物流系统仿真的概念与特点3.1.2 物流系统仿真的应用物流系统仿真的应用3
3、.1.3 物流系统仿真的分类3.1.4 物流系统仿真一般步骤 2/4/20233.1.2 物流系统仿真的应用物流系统仿真的应用1.为物流系统规划与设计提供重要的参考2.运用系统仿真，可以对物流过程进行有效的控制（演进、供求、（流程、缓冲）节奏、（需求）时机、数量）3.运用系统仿真，可以对物流（作业）成本进行估算3.1物流系统仿真的基本概念物流系统仿真的基本概念 3.1.1 物流系统仿真的概念与特点3.1.2 物流系统仿真的应用3.1.3 物流系统仿真的分类物流系统仿真的分类3.1.4 物流系统仿真一般步骤 2/4/2023 包括物理仿真和数学仿真、静态仿真和包括物理仿真和数学仿真、静态仿真和动
4、态仿真、动态仿真、终止型仿真和非终止型仿真终止型仿真和非终止型仿真、连连续系统仿真和离散系统仿真。续系统仿真和离散系统仿真。2/4/2023 3.1.3 物流系统仿真的分类物流系统仿真的分类u 终止型仿真终止型仿真在零时刻的系统初始条件相同；必须定义结束事件或结束时刻；在TE时刻系统被“清零”，或在该时刻以后的数据均没有意义。u 非终止型仿真非终止型仿真要有足够长的仿真时间；如果必要，需要规定仿真的预热（warm up）时间。2/4/2023 3.1.3 物流系统仿真的分类物流系统仿真的分类2/4/2023 3.1.3 物流系统仿真的分类物流系统仿真的分类连续系统指系统的状态是随着时间的变化而
5、呈现连续的变化。如发动机运转系统、流体及液压系统等离散系统指系统的状态变量随着时间的变化而呈现离散状态的变化。如库存系统、客户随机到达的队列系统2/4/2023 3.1.3 物流系统仿真的分类物流系统仿真的分类离散事件系统连续事件系统时间基可变的值（仓库）确定时间间隔（液压）输入变量随机性变量确定型变量状态变量非连续变量（仓库）连续变量状态转移函数不确定的状态转移函数（概率函数表达变量变化）确定的状态转移函数（函数推演变量变化）状态空间状态变量的集合状态变量的集合2/4/2023 3.1.3 物流系统仿真的分类物流系统仿真的分类连续系统的仿真连续系统的仿真可以借助于数学积分算法等来求解表征系统
6、变量之间关系的方程。离散事件系统的仿真离散事件系统的仿真则是建立系统的概率模型，采用数值方法“执行”仿真模型物流领域物流领域的大多数系统属于离散事件系统3.1物流系统仿真的基本概念物流系统仿真的基本概念 3.1.1 物流系统仿真的概念与特点3.1.2 物流系统仿真的分类3.1.3 物流系统仿真一般步骤物流系统仿真一般步骤 2/4/20233.1.3 物流系统仿真一般步骤物流系统仿真一般步骤物流系统仿真的一般步骤：物流系统仿真的一般步骤：问题描述，系统描述（问题、目标、模型、数据）；建立系统数学模型；设计选取算法（特定问题需要）；建立系统仿真模型；开发系统仿真程序；程序运行与结果检验；输出结果处
7、理。2/4/20232/4/2023第3章 物流系统仿真技术学习目标学习目标 3.1物流系统仿真的基本概念物流系统仿真的基本概念 3.2 物流系统仿真策略物流系统仿真策略l3.3 物流系统仿真的主要内容物流系统仿真的主要内容2/4/20233.2 物流系统仿真策略物流系统仿真策略3.2.1仿真时钟的推进仿真时钟的推进3.2.2 事件调度法3.2.3 活动扫描法3.2.4 进程交互法2/4/20233.2.1仿真时钟的推进u以下三种推进方式：1.下次事件时间推进法2.固定增量时间推进法3.主导时钟推进法2/4/20231.1.下次事件时间推进法下次事件时间推进法下次事件时间推进法是指每次把仿真时
8、钟推进到下一个事件发生时刻，在该时刻系统的状态发生改变。再把仿真时钟推进到再下一个事件发生的时刻，依此循环，直至符合设定的终止条件时为止。下次事件时间推进法流程如右图所示。2/4/20232.2.固定增量时间推进法固定增量时间推进法 采用固定增量时间推进法时，仿真时钟精确地按选择的T时间单位来推进。仿真时钟每次变更后，就要进行检查，判定前一个时间长度 T中，发生了什么事件。如果在这个时间区间里发生了一个或几个事件，那么这些事件被认为是发生在这个时间区间的终止处，并相应地改变系统状态和各个统计计数器。当预定的停止条件得到满足时，仿真终止。2/4/20232.2.固定增量时间推进法固定增量时间推进
9、法固定增量时间推进法可以被认为在采用下次事件推进法时，人为地把所有事件安排在每个单位时间发生的情形。因此，它是下次事件时间推进法的一种特定情况。固定增量时间推进法流程如右图所示。2/4/20233.3.主导时钟推进法主导时钟推进法 它是对主导实体的子时钟进行扫描，找出最小子时钟的主导实体进行处理，也是下次事件时间推进法的一个特定情况。例如港口码头仿真中的集卡就是一个主导实体，集装箱在不同地点被装上、卸下集卡，集卡在不同地点间的运行，都是随着集卡在不同位置的变化而变化的。主导实体集卡的状态变化，导致了其它实体的状态变化。2/4/20233.3.主导时钟推进法主导时钟推进法对于每一个主导实体，都给
10、出一个仿真子时钟，每当一个主导实体的活动结束时，子时钟更新一次时钟值，当预定的停止条件满足时，仿真终止。其它实体跟随主导实体，组成一个相互配合的有机整体，形成一个完整系统的动态仿真。主导时钟推进法流程如右图所示。2/4/20233.2 物流系统仿真策略物流系统仿真策略3.2.1仿真时钟的推进3.2.2 事件调度法事件调度法3.2.3 活动扫描法活动扫描法3.2.4 进程交互法进程交互法2/4/20233种仿真策略的比较第3章 物流系统仿真技术学习目标学习目标 3.1物流系统仿真的基本概念物流系统仿真的基本概念 3.2 物流系统仿真策略物流系统仿真策略l3.3 物流系统仿真的主要内容物流系统仿真
11、的主要内容2/4/20233.3 物流系统仿真的主要内容物流系统仿真的主要内容3.3.1 自动化立体仓库仿真3.3.2 交通系统仿真3.3.3 供应链库存系统仿真3.3.1 自动化立体仓库仿真 自动化立体仓库系统能够按照指令自动完成货物的存取，并能对库存货物进行自动管理，完全实现自动化作业。自动存储系统（AS/RS）的仿真自动引导车（AGV）的仿真分拣系统仿真3.3.1 自动化立体仓库仿真1.自动存储系统（AS/RS）的仿真（1）AS/RS的总体布局(同端、贯通、旁流)（2）确定仓库容量和尺寸（最小空间满足需求）（3）AS/RS的资源配置（设备、数量、参数、速度等）（4）入出库策略和作业方式（
12、及协调相关作业等）（5）仓储库位管理（库位布局（平衡、路线顺序）、入出库）（6）系统运行参数的调试（设备运行参数调试）3.3.1 自动化立体仓库仿真2.自动引导车（AGV）的仿真3.3.1 自动化立体仓库仿真2.自动引导车（AGV）的仿真（1）AGV运输线路布局及装卸站点位置安排 （直接影响运行效率）（2）AGV配置数量（尽可能少）（3）AGV调度规划（任务指派，任务还是AVG为主动）（4）AGV路径规划与管理（最佳路径）（5）AGV运行参数调试与优化（前进、后退、转弯速度、加速度、减速度、操作时间）3.3.1 自动化立体仓库仿真3.分拣系统仿真（1）优化分拣系统的布局（缩短流程、提高效率）（
13、2）评价自动分拣处理的能力（匹配）（3）确定合理的分拣方式与拣选策略（比较）（4）优化系统配置和各种设备运行参数3.3 物流系统仿真的主要内容物流系统仿真的主要内容3.3.1 自动化立体仓库仿真3.3.2 交通系统仿真3.3.3 供应链库存系统仿真3.3.2 交通系统仿真通过仿真，可以得到交通流状态变量随着时间与空间的变化、分布规律及其与交通控制变量间的关系对交通设施和交通系统进行分析和评估分为微观仿真和宏观仿真如单车和车队，近年来出现了混合交通仿真3.3 物流系统仿真的主要内容物流系统仿真的主要内容3.3.1 自动化立体仓库仿真3.3.2 交通系统仿真3.3.3 供应链库存系统仿真3.3.3 供应链库存系统仿真验证供应链库存系统模型及不同的库存控制算法的正确性（如求解供应链库存和多级库存问题的遗传算法结果可靠性）。对供应链库存系统进行绩效与可靠性评价 （库存水平、成本、周转、服务率、响应能力、柔性、可靠性等）对供应链库存系统的控制策略进行优化 （规划方案、节点控制策略、库存品种策略及参数等，达到降低成本、加快周转、提高响应能力、服务水平目的）习题习题1.举例说明物流系统仿真的主要步骤。2.仿真时钟的推进方式有哪几种？试分别说明各推进方式。3.比较离散事件系统的三种仿真策略。4.阐述物流系统仿真的主要内容2/4/20232/4/2023本章结束本章结束