第四章 物流系統(tǒng)仿真技術(shù)與常用軟件

1、第四章第四章物流系統(tǒng)控制與仿真物流系統(tǒng)控制與仿真學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解物流系統(tǒng)控制、系統(tǒng)仿真、物流系統(tǒng)仿真、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)等基本概念。2、掌握物流系統(tǒng)控制、離散事件仿真、物流系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的基本原理。第一節(jié)第一節(jié) 物流系統(tǒng)控制物流系統(tǒng)控制一、物流系統(tǒng)控制的基本概念系統(tǒng)控制系統(tǒng)控制是指在外部條件變化的情況下，保證系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的行為。這要通過(guò)該系統(tǒng)的必要組織來(lái)實(shí)現(xiàn)。必要組織指的是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其要素的運(yùn)行方式 受控客體受控客體:在系統(tǒng)形成時(shí)，其受控要素組合成受控部分，它叫做受控客體；控制系統(tǒng)控制系統(tǒng):控制要素的總體構(gòu)成控制部分?？刂葡到y(tǒng)有開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。若系統(tǒng)中具有反饋環(huán)節(jié)則構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)

2、 控制控制：就是按照預(yù)定的條件和預(yù)定目標(biāo)，對(duì)其過(guò)程施加某種影響的行為。反饋反饋：指一個(gè)系統(tǒng)把輸入（激勵(lì)）經(jīng)過(guò)處理之后輸出（響應(yīng)），又將其輸出的結(jié)果饋送回來(lái)與輸入加以比較的過(guò)程。物流系統(tǒng)控制將研究的物流系統(tǒng)作為被控對(duì)象，而后研究它的輸入與輸出的關(guān)系，以通過(guò)反饋使被控對(duì)象（系統(tǒng)）達(dá)到人們所期望的較好的物流效益。二、二、物流系統(tǒng)中控制的分類(lèi) 二、二、物流系統(tǒng)中控制的分類(lèi)（一）反饋控制反饋控制反饋控制是一種常見(jiàn)的管理控制，其特征是通過(guò)運(yùn)行過(guò)程的輸出進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果饋送回運(yùn)行過(guò)程中去，將糾正措施輸入該運(yùn)行過(guò)程中，以獲得預(yù)期的輸出。因此，這種反饋控制表現(xiàn)為時(shí)間的滯后。如成本分析，質(zhì)量檢查控制，財(cái)務(wù)分

3、析等。（二）超前控制超前控制 超前控制也稱(chēng)前饋控制，是一種更加復(fù)雜的控制。其特點(diǎn)是通過(guò)對(duì)運(yùn)行過(guò)程輸入的監(jiān)視，以確定它是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求；前饋控制是在輸出結(jié)果受到影響之前就做出糾正，因此這種反饋更為有效。 這種控制克服了反饋控制的遲滯性，便于物流決策人員及時(shí)采取相應(yīng)措施，糾正偏差，達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。超前控制在物流系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)要達(dá)到超前控制的目的，常用措施有：1用人的超前控制。按崗位已定的職務(wù)要求選拔合格人才。2存儲(chǔ)超前控制。根據(jù)存儲(chǔ)規(guī)律，按照建立的儲(chǔ)存模型，實(shí)現(xiàn)超前倉(cāng)儲(chǔ)存儲(chǔ)工作。3投資超前控制。用投資回收期法或投資效率數(shù)學(xué)模型，對(duì)擴(kuò)大企業(yè)再生產(chǎn)能力以及更新設(shè)備實(shí)行超前控制。（三）非

4、預(yù)算性控制非預(yù)算性控制非預(yù)算性控制是指生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中，預(yù)算外的臨時(shí)矯正行為。主要有以下幾種方式：1物流批量控制法。指的是利用庫(kù)存費(fèi)和訂購(gòu)費(fèi)的邊際點(diǎn)原理對(duì)倉(cāng)庫(kù)管理進(jìn)行優(yōu)化控制。2盈虧平衡控制法。利用盈虧平衡點(diǎn)分析的方法對(duì)企業(yè)行為進(jìn)行控制的方法。3專(zhuān)家控制?？坑薪?jīng)驗(yàn)的專(zhuān)業(yè)人員、專(zhuān)家對(duì)企業(yè)行為提出建議進(jìn)行控制。三、物流系統(tǒng)控制的基本內(nèi)容（一）物流系統(tǒng)控制的基本內(nèi)容庫(kù)存控制產(chǎn)品成本控制工序質(zhì)量控制人員素質(zhì)控制以及產(chǎn)品進(jìn)度的控制。（二）進(jìn)行物流系統(tǒng)控制時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題u總目標(biāo)與分目標(biāo)的關(guān)系。企業(yè)的總目標(biāo)確定后，它是眾多分目標(biāo)的基準(zhǔn)，在實(shí)行控制過(guò)程中，一切分目標(biāo)都應(yīng)服從總目標(biāo)。u強(qiáng)調(diào)管理者和勞動(dòng)者的自我控制

5、。這也是目標(biāo)管理的特點(diǎn)，可以促進(jìn)企業(yè)逐步地由人治走向法治的管理軌道。u注意人的因素與物流系統(tǒng)的指標(biāo)信息關(guān)系。第二節(jié)第二節(jié) 物流系統(tǒng)仿真物流系統(tǒng)仿真 一、系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真是利用系統(tǒng)模型在仿真環(huán)境和條件下，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行研究、分析和試驗(yàn)的方法。系統(tǒng)仿真的目的在于利用人為控制的環(huán)境條件，改變某些特定的參數(shù)，觀察模型的反應(yīng)，研究真實(shí)系統(tǒng)的現(xiàn)象或過(guò)程系統(tǒng)仿真方法是一種間接的研究方法二、系統(tǒng)仿真的特點(diǎn)（一）系統(tǒng)仿真特點(diǎn)p1、復(fù)雜系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和分析的各階段產(chǎn)生一系列問(wèn)題，利用仿真模型可將復(fù)雜事物抽象化，了解系統(tǒng)的可行性和可靠性，檢驗(yàn)理論的正確性，尋求解決問(wèn)題的途徑。p2、利用仿真可避免在實(shí)際系統(tǒng)上試驗(yàn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的弊

6、病，節(jié)省人力、物力。p3、某些復(fù)雜系統(tǒng)既不能用實(shí)際試驗(yàn)方法，又不能用解析方法時(shí)，計(jì)算機(jī)仿真方法是唯一有效方法。p4、可以避免對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行破壞性和危害性的實(shí)驗(yàn)。在這種情況下，仿真方法的優(yōu)點(diǎn)更為突出。p5、仿真可以研究單個(gè)變量或參數(shù)變化時(shí)對(duì)系統(tǒng)整體的影響，并且可以多次重復(fù)試驗(yàn)，這在真實(shí)系統(tǒng)中是困難或不可能的。p6、仿真方法用來(lái)檢驗(yàn)理論分析所得的結(jié)果的正確性和有效性，其基本方法較易掌握，仿真的結(jié)果直觀，便于理解。三、物流系統(tǒng)仿真分類(lèi)物流系統(tǒng)仿真物流系統(tǒng)仿真就是借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，對(duì)現(xiàn)實(shí)物流系統(tǒng)建模并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到各種動(dòng)態(tài)活動(dòng)及其過(guò)程的瞬間仿效記錄，進(jìn)而研究物流系統(tǒng)性能的方法。其仿真方法可以分為以下

7、幾類(lèi)：l物流過(guò)程的仿真研究l物流管理的仿真研究l物流成本的仿真研究（一）物流過(guò)程的仿真研究n物流過(guò)程是指運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、包裝等物流的功能過(guò)程。n研究目的包括：在時(shí)間的過(guò)程中，這些過(guò)程是如何推進(jìn)的？推進(jìn)過(guò)程發(fā)生了哪些事件？這些事件引起系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生了哪些狀態(tài)變化等等問(wèn)題。用仿真工具研究這類(lèi)物流的問(wèn)題，歸結(jié)為物流過(guò)程的仿真研究。（二）物流管理的仿真研究物流管理的仿真研究是為物流管理決策服務(wù)的。例如，交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的布局規(guī)劃、自動(dòng)化系統(tǒng)的策略運(yùn)用、物流園區(qū)的規(guī)劃、供應(yīng)鏈庫(kù)存控制策略等。（三）物流成本的仿真研究物流成本的計(jì)算是一件極其細(xì)致、復(fù)雜的事情。傳統(tǒng)的制造業(yè)中，往往將物流成本與供應(yīng)或銷(xiāo)售的成本混在一起計(jì)

8、算。因此無(wú)法準(zhǔn)確掌握物流成本，也就無(wú)法根據(jù)物流成本的核算改進(jìn)物流的流程和操作。四、物流系統(tǒng)仿真的主要內(nèi)容1物流系統(tǒng)中流的仿真物流系統(tǒng)中流的仿真。物流系統(tǒng)中有多種流，貨流、車(chē)流、船流、商流、信息流等。由于流的流動(dòng)，應(yīng)采用動(dòng)態(tài)仿真方法描述流的產(chǎn)生、流動(dòng)、消失、積累和轉(zhuǎn)換等。2物流系統(tǒng)中的排隊(duì)仿真物流系統(tǒng)中的排隊(duì)仿真。由一個(gè)或多個(gè)服務(wù)臺(tái)和一些等待服務(wù)的顧客組成的離散系統(tǒng)稱(chēng)為排隊(duì)系統(tǒng)。這種仿真大多采用離散型仿真方法來(lái)進(jìn)行。3物流組織中人的因素仿真物流組織中人的因素仿真。物流組織是通過(guò)人的參與實(shí)現(xiàn)的。即使在同樣規(guī)劃下，不同的人、組織，物流服務(wù)質(zhì)量和運(yùn)行效率仍有較大差異。通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真描述人的思維過(guò)程，從

9、而給出較優(yōu)的物流組織方案。五、連續(xù)系統(tǒng)和離散事件系統(tǒng)的仿真l連續(xù)系統(tǒng)仿真連續(xù)系統(tǒng)仿真是系統(tǒng)的狀態(tài)隨著時(shí)間連續(xù)變化的系統(tǒng)的仿真。l離散事件系統(tǒng)離散事件系統(tǒng)是指那些系統(tǒng)狀態(tài)變量隨著時(shí)間呈離散狀態(tài)的變化。 （一）離散事件系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)的異同時(shí)間值: 連續(xù)系統(tǒng)的時(shí)間基是一個(gè)確定的值 ;離散事件系統(tǒng)的時(shí)間基則是可變的 輸入變量: 確定性變量;隨機(jī) 狀態(tài)變量: 連續(xù)變量 ,非連續(xù)的 狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù): 存在,不存在 狀態(tài)空間: 狀態(tài)變量的集合所表示的空間 (均有) （二）離散事件的基本要素1、實(shí)體（單元）2、屬性3、事件4、活動(dòng)5、進(jìn)程 事件、活動(dòng)、進(jìn)程三個(gè)概念之間的關(guān)系圖可以看出，事件是發(fā)生在某一時(shí)刻的行為

10、。活動(dòng)和進(jìn)程則是發(fā)生在某個(gè)時(shí)間段的過(guò)程。（三）離散事件系統(tǒng)仿真模型的組成與構(gòu)造對(duì)于大多數(shù)采用變步長(zhǎng)時(shí)鐘推進(jìn)機(jī)制的離散事件系統(tǒng)仿真模型中，通常都包含有以下幾個(gè)組成部分：時(shí)間推進(jìn)程序時(shí)間發(fā)生程序隨機(jī)觀測(cè)生成程序庫(kù)報(bào)告生成器主程序系統(tǒng)狀態(tài) 仿真鐘事件列表統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器初始化程序六、離散事件系統(tǒng)仿真基本步驟1、確定仿真目標(biāo)系統(tǒng)調(diào)研、建立系統(tǒng)模型2、確定仿真算法事件調(diào)度法、活動(dòng)掃描法、進(jìn)程交互法3、建立仿真模型4、模型實(shí)驗(yàn)與模型確認(rèn)5、運(yùn)行仿真模型終止方法：確定仿真時(shí)間長(zhǎng)度、確定仿真時(shí)間的數(shù)量6、仿真結(jié)果分析分析角度：滿意度、可信度7、仿真結(jié)果輸出方式：實(shí)時(shí)在線輸出、仿真結(jié)束時(shí)輸出第三節(jié)第三節(jié) 物流系統(tǒng)仿真

11、技術(shù)與常用軟件物流系統(tǒng)仿真技術(shù)與常用軟件一、物流系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)計(jì)算機(jī)仿真 計(jì)算機(jī)仿真語(yǔ)言 建模與仿真方法學(xué) 二、物流系統(tǒng)仿真常用軟件uWitness仿真軟件uAutoMod仿真軟件uFlexsim仿真軟件uArena仿真軟件uExtend仿真軟件uRaLC仿真軟件第四節(jié)第四節(jié) 物流系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)物流系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 一、物流系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的特點(diǎn)特點(diǎn)2、研究問(wèn)題注重從因果機(jī)制出發(fā) 因果關(guān)系是存在于各種現(xiàn)象之間的普遍關(guān)系。從因果關(guān)系出發(fā)，分析各因素之間構(gòu)成的因果饋環(huán)，才能從紛亂的現(xiàn)象中找出發(fā)生這些現(xiàn)象的內(nèi)在原因和形成機(jī)制。 3、從觀察系統(tǒng)結(jié)構(gòu)入手系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)認(rèn)為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)發(fā)展的內(nèi)在動(dòng)力。只有了解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及變

12、化機(jī)制，才有可能預(yù)測(cè)系統(tǒng)未來(lái)的行為。因而，系統(tǒng)動(dòng)學(xué)的模型也被稱(chēng)為是“結(jié)構(gòu)依存型 ”模型。 4、內(nèi)生化處理系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型從內(nèi)部尋求解釋系統(tǒng)行為的規(guī)律，重點(diǎn)在于模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。非線性性系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)能夠處理復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，因而適合研究像社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、物流系統(tǒng)這樣的復(fù)雜系統(tǒng)。 6、延遲特性系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型引入延遲機(jī)制，使它與描述的實(shí)際系統(tǒng)行為更為接近。 能夠進(jìn)行政策仿真系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型利用模型仿真剖析系統(tǒng)，獲取更豐富、更深刻的信息（如政策），進(jìn)而尋找解決系統(tǒng)問(wèn)題的途徑。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)解決問(wèn)題的過(guò)程實(shí)質(zhì)上也就是尋優(yōu)過(guò)程，其最終目的是尋找系統(tǒng)的較優(yōu)結(jié)構(gòu)，以求得較優(yōu)的系統(tǒng)功能。二、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本概念與原理 3、水平

13、變量和速率變量n水平變量能夠描述系統(tǒng)在任一特定時(shí)刻的狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)中控制作用的結(jié)果進(jìn)行積累(或積分)。水平變量不能在瞬間被改變。水平變量在隨時(shí)間推移的各時(shí)間點(diǎn)之間建立了系統(tǒng)的連續(xù)性。 n速率變量的作用是表示水平變量變化的快慢，速率變量不能決定水平變量現(xiàn)時(shí)刻的值，但能決定水平變量變化曲線的斜率（每單位時(shí)間中的變化量） 在系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型中，水平變量用水平方程（L方程）表示，速率變量用速率方程（R方程）表示，速率方程是在系統(tǒng)中描述控制作用的決策表達(dá)式，表示了一個(gè)決策環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的控制作用。三、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模的基本步驟n明確仿真目的 n設(shè)計(jì)系統(tǒng)因果反饋環(huán)n繪制系統(tǒng)流圖n寫(xiě)出有關(guān)的數(shù)學(xué)方程 n選擇仿真語(yǔ)言，

14、并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)n仿真結(jié)果分析 四、因果反饋環(huán) （一）因果鍵因果鍵：要素A與要素B的因果關(guān)系，A是原因，B是結(jié)果，如果A增加，B也增加，則稱(chēng)A、B之間具正因果關(guān)系 +（二）反饋環(huán)反饋環(huán)：兩個(gè)以上的因果鍵首尾相聯(lián)形成環(huán)狀，便是因果反饋環(huán)，如圖是最簡(jiǎn)單的反饋環(huán)，A，B互為因果，形成閉合環(huán)路。一階負(fù)反饋環(huán)：解釋庫(kù)存關(guān)系則每周訂貨量可由下式?jīng)Q定：DH(MBKC)TZ 式中：DH訂貨速度（件周）；MB目標(biāo)庫(kù)存量（件）；KC實(shí)際庫(kù)存量（件）；TZ調(diào)整周期（周）。（四）二階負(fù)反饋環(huán) 二階的意思是負(fù)反饋環(huán)中有上水平變量，前述的一階負(fù)反饋環(huán)被看成為簡(jiǎn)單地逼近目標(biāo)值而沒(méi)有波動(dòng)的時(shí)間響應(yīng)。五、物流系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析 （一

15、）物流系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的目的以系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)為框架，綜合其他定性、定量方法，應(yīng)用于物流系統(tǒng)領(lǐng)域，分析物流的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及動(dòng)態(tài)發(fā)展機(jī)制，進(jìn)行政策試驗(yàn)，解決宏觀的帶有根本性的物流發(fā)展戰(zhàn)略問(wèn)題，這就是物流系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)所要達(dá)到的目的。 物流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)受到國(guó)民經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)政策、需求消費(fèi)結(jié)構(gòu)、自然地理環(huán)境等因素的影響，這些因素又包含眾多的因子，形成一種合力，從各個(gè)方面影響制約交通運(yùn)輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。這個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有一定的層次性、相關(guān)性和相對(duì)性，認(rèn)清該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特性，對(duì)建立合理的物流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具有十分重要的意義 因果關(guān)系圖經(jīng)過(guò)上述系統(tǒng)要素分析，在深入剖析物流系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，我們可以得到物流系統(tǒng)的因果關(guān)系圖。所謂基本因果關(guān)系，即是舍棄掉一切無(wú)關(guān)緊要的細(xì)節(jié)，由數(shù)個(gè)最能表征系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從而成為系統(tǒng)動(dòng)態(tài)發(fā)展內(nèi)在機(jī)制的因果反饋環(huán)組成的因果關(guān)系圖：在基本因果關(guān)系圖中，包括以下幾個(gè)基本反饋環(huán) 復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題1、什么是物流系統(tǒng)控制？物流系統(tǒng)控制的基本內(nèi)容有哪些？P79、802、什么是系統(tǒng)仿真？什么是物流系統(tǒng)仿真？P8