第一章 概論-物流系統(tǒng)仿真.ppt

1、物流系統(tǒng)仿真,xxx,課程導(dǎo)言,Modeling & Simulation, M&S M&S是21世紀(jì)制造業(yè)的一項(xiàng)關(guān)鍵支撐技術(shù) IMTR將M&S列為能夠影響美國(guó)整個(gè)制造業(yè)的發(fā)展，全面提升制造企業(yè)技術(shù)水平和快速反應(yīng)能力的技術(shù)領(lǐng)域之一。,2,課程概要,圍繞這個(gè)理論框架的基本原理 掌握一種仿真語(yǔ)言 / 仿真軟件的應(yīng)用 AutoMod軟件和Flexsim軟件,3,仿真試驗(yàn),系統(tǒng)建模,仿真建模,系統(tǒng) 模型,仿真 模型,對(duì)象 系統(tǒng),什么是系統(tǒng)仿真,建立在系統(tǒng)理論、控制理論、相似理論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等理論基礎(chǔ)之上 以計(jì)算機(jī)和其它專(zhuān)用物理效應(yīng)設(shè)備為工具 利用系統(tǒng)模型對(duì)真實(shí)或假想的系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，

2、并借助專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)資料對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析研究 做出正確決策,仿真的發(fā)展,象棋、軍事沙盤(pán)、建筑中的木模。 20世紀(jì)40年代馮諾依曼正式提出系統(tǒng)仿真的概念。 1952年美國(guó)成立仿真學(xué)會(huì)。 1963年出版了學(xué)術(shù)刊物simulation，系統(tǒng)仿真逐漸成為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科。,自古以來(lái)的仿真應(yīng)用,中外古代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)仿真基本原理的應(yīng)用，這種遠(yuǎn)時(shí)代的作戰(zhàn)模擬后來(lái)以各種棋類(lèi)（比如中國(guó)象棋、圍棋）流傳了下來(lái)。 建筑中用木模研究建筑物的結(jié)構(gòu)與承載性能 軍事沙盤(pán)古代沙盤(pán)和現(xiàn)代的沙盤(pán)仿真模型；,6,7,中國(guó)人口問(wèn)題？,SARS! 2003的記憶,生態(tài)、遺傳、心理學(xué)仿真？,8,Simulation？,研究的兩類(lèi)

3、手段 直接在實(shí)際系統(tǒng)上研究 建立模型，在模型上研究 兩類(lèi)研究 靜態(tài)研究 動(dòng)態(tài)研究,9,研究復(fù)雜系統(tǒng)的兩種方法,直接在實(shí)際系統(tǒng)上研究：真實(shí)可信，但很多情況下不合適甚至不可行，原因： 需要考慮安全性。如宇航系統(tǒng)、核能系統(tǒng)、航空系統(tǒng)； 系統(tǒng)具有不可逆性。災(zāi)害、生態(tài)系統(tǒng)； 投資風(fēng)險(xiǎn)過(guò)大。重大工程項(xiàng)目、重大設(shè)備系統(tǒng)； 研究時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)、交通運(yùn)輸系統(tǒng)； 真實(shí)的系統(tǒng)尚未建成。系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段評(píng)價(jià)方案的優(yōu)劣。 在系統(tǒng)模型上研究。,系統(tǒng)仿真作用與優(yōu)缺點(diǎn),對(duì)一個(gè)復(fù)雜的實(shí)際系統(tǒng)，人們通常采用什么方式研究？ 一個(gè)未執(zhí)行的軍事行動(dòng) 一個(gè)正常運(yùn)行的核電站放射泄漏應(yīng)急方案 一臺(tái)尚未有前例的臨床手術(shù) 一個(gè)待建的物流

4、配送中心,11,仿真的作用,對(duì)已經(jīng)發(fā)生的系統(tǒng)歷史過(guò)程，通過(guò)仿真進(jìn)行再現(xiàn)，以研究其規(guī)律 研究一個(gè)尚未存在的對(duì)象系統(tǒng)的特征、性能、規(guī)律等 對(duì)于存在但由于各種因素難以在實(shí)際系統(tǒng)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng),用于理解實(shí)際系統(tǒng)，進(jìn)行What if分析 用于對(duì)一個(gè)系統(tǒng)的多種方案對(duì)比研究 對(duì)其它研究方法得到的研究結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證 其它 作為溝通工具； 培訓(xùn)；,12,仿真的優(yōu)勢(shì),對(duì)復(fù)雜性問(wèn)題的優(yōu)勢(shì) 對(duì)隨機(jī)性問(wèn)題的優(yōu)勢(shì) 安全性?xún)?yōu)勢(shì) 成本優(yōu)勢(shì),可視化優(yōu)勢(shì) 重復(fù)性?xún)?yōu)勢(shì) 時(shí)間優(yōu)勢(shì) 風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)勢(shì) ,13,仿真的劣勢(shì)或局限性？,仿真的作用與優(yōu)缺點(diǎn),仿真的作用？ 仿真的優(yōu)點(diǎn)？ 仿真的缺點(diǎn)？ 到學(xué)期中和學(xué)期末再來(lái)討論一下,14,系統(tǒng)仿真技術(shù)分類(lèi)

5、（一）,按模型的類(lèi)型：連續(xù)系統(tǒng)仿真、離散事件系統(tǒng)仿真； 連續(xù)系統(tǒng)仿真是指系統(tǒng)狀態(tài)隨時(shí)間連續(xù)變化的系統(tǒng)仿真，包括自動(dòng)控制、電力系統(tǒng)、宇航、航空等； 離散事件系統(tǒng)仿真則是指系統(tǒng)狀態(tài)只在一些時(shí)間點(diǎn)上發(fā)生變化的系統(tǒng)的仿真，包括交通運(yùn)輸管理、城市規(guī)劃設(shè)計(jì)、庫(kù)存控制、制造物流等。,系統(tǒng)仿真技術(shù)分類(lèi)（二）,按仿真的實(shí)現(xiàn)方法和手段及模型的種類(lèi)：物理仿真、數(shù)學(xué)仿真； 物理仿真是建立系統(tǒng)的物理模型； 數(shù)學(xué)仿真分為模擬仿真和數(shù)字仿真。數(shù)字仿真就是建立系統(tǒng)的數(shù)字模型，由于數(shù)字仿真依賴(lài)于計(jì)算機(jī)，并需要處理大量的數(shù)據(jù)，要求能快速的計(jì)算，因此數(shù)字仿真是隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展而形成和不斷成熟起來(lái)的。,系統(tǒng)仿真技術(shù)分類(lèi)（三）,人和設(shè)

6、備的真實(shí)程度：實(shí)況仿真、虛擬仿真、構(gòu)造仿真。,系統(tǒng)仿真的相關(guān)技術(shù),1、建模與仿真方法學(xué)：如何確定模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù) 2、仿真算法 3、仿真軟件 （1）通用：arena,extend,flexsim （2）面向應(yīng)用 生產(chǎn)、物流領(lǐng)域：witness,automod,promodel,em-plant 過(guò)程重組：processmodel,simprocess 醫(yī)療衛(wèi)生：medmodel 呼叫中心：arena call center 通信網(wǎng)絡(luò)：comnet III 自動(dòng)控制：20-sim 數(shù)學(xué)、電子：matlab 4、仿真計(jì)算機(jī)/仿真器 5、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 6、分布仿真技術(shù),系統(tǒng)仿真的發(fā)展與應(yīng)用,19,系

7、統(tǒng)建模與仿真的發(fā)展趨勢(shì),90年代以來(lái)，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)朝著一體化建模與仿真環(huán)境的方向穩(wěn)步發(fā)展。新的研究熱點(diǎn)如： 面向?qū)ο蠓抡妫╫bject-oriented simulation, OOS） 定性仿真（qualitative simulation, QS） 智能仿真（intelligence simulation, IS） 分布交互仿真（distributed interactive simulation, DIS） 可視化仿真（visual simulation, VS） 多媒體仿真（multimedia simulation, MS） 虛擬現(xiàn)實(shí)仿真（virtual reality simul

8、ation, VRS） Internet網(wǎng)上仿真,20,仿真的發(fā)展與應(yīng)用實(shí)例,你了解哪些仿真的新發(fā)展？ 你參觀過(guò)北郵的虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室嗎？ 體驗(yàn)過(guò)與虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)的人機(jī)交互嗎？,21,22,頭盔顯示器,頭部跟蹤器,數(shù)據(jù)手套,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),23,模擬飛行駕駛,虛擬人,游戲娛樂(lè),24,6自由度飛行模擬器,飛行模擬,虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)用于治療心理恐懼癥公共演講恐懼癥 美國(guó)喬治亞大學(xué)使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)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(chǎng)合演講就會(huì)手心出汗、心跳加速、胃部抽搐。通過(guò)使用電腦生成圖像、聲音的頭盔虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)幫助治療。喬治亞大學(xué)的心理學(xué)助理教授Page Anderson，進(jìn)

9、行臨床應(yīng)用研究，研究這種新科技能夠?qū)⒐惭葜v的恐懼和憂(yōu)慮降低到什么程度。,25,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于治療心理恐懼癥飛行恐懼癥和恐高癥 Anderson嘗試讓患者沉浸于像真實(shí)環(huán)境一樣的虛擬場(chǎng)景中，以使患者逐漸減輕恐懼感。 虛擬飛行慣于治療患有飛行恐懼癥的人，在患者坐位下的低音音箱發(fā)出模仿真實(shí)噴氣飛機(jī)引擎的隆隆聲。這些境遇會(huì)使患者戰(zhàn)勝自身的恐懼，接受Anderson虛擬療法的患者已經(jīng)可以舉起手進(jìn)行提問(wèn)。虛擬治療比傳統(tǒng)治療的方便在于，不會(huì)像治療飛行恐懼癥那樣往返機(jī)場(chǎng)，很難否認(rèn)，通過(guò)使用科學(xué)技術(shù)能夠避免過(guò)多的花費(fèi)。,26,什么時(shí)候仿真,如果一個(gè)問(wèn)題可以用常識(shí)(Common Sense)來(lái)解決,那就不需要仿

10、真來(lái)解決. 如果一個(gè)問(wèn)題可以很明確的用數(shù)學(xué)分析來(lái)解決,比如有的隊(duì)列系統(tǒng)的平均等待時(shí)間,可以用某些公式找到曲線上的點(diǎn). 如果一個(gè)問(wèn)題,直接的試驗(yàn)來(lái)的更加方便，那么不適合用仿真. 如果仿真的成本超出它所能帶來(lái)的效益,那么不要用. 如果沒(méi)有資源和足夠時(shí)間來(lái)做仿真分析,那么不要.比如一個(gè)決策需要在2周內(nèi)做出,而這個(gè)系統(tǒng)建模和分析需要1個(gè)月.那么肯定只能尋求其他辦法. 仿真需要很多數(shù)據(jù)來(lái)支持.沒(méi)有足夠數(shù)據(jù),最好不要做仿真,個(gè)人的預(yù)估有時(shí)候是不對(duì)的。 如果沒(méi)有技術(shù)能力來(lái)校驗(yàn)和驗(yàn)證模型,沒(méi)有配備合適的人員,建議不要做仿真分析.因?yàn)檫@樣做是越仿真越糊涂. 如果經(jīng)理對(duì)于仿真分析有不合理的期望,他們要求的太多，給

11、的太少.或者對(duì)與仿真的威力認(rèn)識(shí)不足,只是流于形式,那么不適合做仿真. 如果系統(tǒng)極其復(fù)雜,且沒(méi)法定義(黑盒子),那么不適合用仿真.比如人的行為是非常復(fù)雜的,比較難于用仿真來(lái)做.,如何學(xué)習(xí)仿真,軟件是工具 理論基礎(chǔ)和有效的思維過(guò)程是最基本的 軟件促進(jìn)理論學(xué)習(xí)，理論提升軟件應(yīng)用水平,物流現(xiàn)代化與系統(tǒng)仿真,物流系統(tǒng)是一個(gè)多因素、多目標(biāo)的復(fù)雜系統(tǒng)，現(xiàn)代物流越來(lái)越強(qiáng)調(diào)物流的系統(tǒng)化、綜合化，而物流系統(tǒng)的整體優(yōu)化是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)分析問(wèn)題。 系統(tǒng)仿真方法應(yīng)用于物流系統(tǒng)有如下幾類(lèi)： 物流過(guò)程仿真； 物流管理仿真； 物流成本仿真。 在物流領(lǐng)域中的應(yīng)用主要涉及交通運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、供應(yīng)鏈、自動(dòng)化物流系統(tǒng)、物流園區(qū)規(guī)劃等多個(gè)

12、方面。,29,物流現(xiàn)代化與系統(tǒng)仿真（一）,物流過(guò)程的仿真研究。（運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、裝卸、包裝等物流的功能過(guò)程） 研究目的歸結(jié)為回答：在時(shí)間的進(jìn)程中這些過(guò)程是如何推進(jìn)的、推進(jìn)過(guò)程中發(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。例如，通過(guò)公路運(yùn)輸系統(tǒng)過(guò)程的仿真研究，可以分析運(yùn)輸過(guò)程中公共運(yùn)輸?shù)囊?guī)劃與效率、交通事故的影響、迂回線路的選擇等問(wèn)題；通過(guò)自動(dòng)化物流過(guò)程仿真可以分析自動(dòng)化物流系統(tǒng)設(shè)備布局的合理性、設(shè)備運(yùn)行的效率、系統(tǒng)的生產(chǎn)率、系統(tǒng)中設(shè)備的利用率等。,物流現(xiàn)代化與系統(tǒng)仿真（二）,物理管理的仿真研究。 為物流管理決策分析服務(wù)的。例如，交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的布局規(guī)劃、自動(dòng)化物流系統(tǒng)的策略應(yīng)用、物流園區(qū)規(guī)劃、供應(yīng)鏈庫(kù)存控制策略等。,物流現(xiàn)代化與系統(tǒng)仿真（三）,物流成本的仿真研究。 在物流系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中動(dòng)態(tài)地記錄其物流成本的消耗。最終準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)各項(xiàng)物流作業(yè)的成本。這一計(jì)算利用了系統(tǒng)仿真