物流仿真软件的应用现状与发展

浙江工商大学学报2007年第4期(总第85期)Journal of Zhejiang Gong shang U niv ersity No.4,2007(Vo l.85)收稿日期:2007-05-21基金项目:浙江省2006年社科基金(06CGG L22Y BG )作者简介:陈子侠(1962-),男,浙江永康人,浙江工商大学计算机与信息工程学院教授,主要从事网络平台物流管理信息系统研究;龚剑虹(1984-),女,浙江义乌人,浙江工商大学计算机与信息工程学院硕士研究生,主要从事物流信息管理与信息系统研究.物流仿真软件的应用现状与发展陈子侠,龚剑虹(浙江工商大学计算机与信息工程学院,浙江杭州310018)摘 要:物流仿真在我国已逐渐显出其重要作用.我国物流发展水平和研究应用能力还不尽人意,物流企业或企业物流在面临物流工程项目投资新建或原有系统技术改造时,由于缺乏准确丰富的信息数据和必要的物流仿真系统决策支持,造成了企业物流项目建设投入的盲目性和资金流失.物流仿真借助计算机技术对物流系统进行真实模仿,通过仿真实验得到各种动态活动及过程瞬间仿效记录,进而验证物流工程项目建设的有效性、合理性和优化效果,因此物流仿真是有其重要意义的.本文着重介绍物流仿真的功能,几种常见的物流仿真软件的性能特点,同时结合Flex sim 和RaLC(乐龙)两种国内外典型仿真软件,进行物流仿真软件的应用过程与仿真效果分析.关键词:物流;仿真技术;仿真软件;应用现状与发展中图分类号:T P393 文献标识码:A 文章编号:1009-1505(2007)04-0029-060 引 言随着中国经济市场化进程的进一步加快,物流业也迅速地成长,全国各地的物流工程建设也在逐步展开.但是随之产生一系列物流工程项目投资建设的合理性分析决策问题,如技术可行性、经济可行性、管理手段和方法等.更进一步细化来说,物流配送中心的地理位置选择是否恰当,物流配送中心的建设容量设计是否适当,物流装备的配置或者场地规划是否合理,以及物流配送车辆分配和线路优化等等,对于这些实际案例,如果只是凭老经验或者凭感觉来判断,显然会有这方面那方面的疏忽,而且一个物流工程项目,少则投资十几万,多则几百万、几千万,稍有失误,后果不堪设想.笔者以为,避免上述情况,较为有效的办法就是采用物流仿真技术.物流仿真技术是借助计算机技术、网络技术和数学手段,采用虚拟现实方法,对物流系统进行实际模仿的一项应用技术,它需要借助计算机仿真技术对现实物流系统进行系统建模与求解算法分析,通过仿真实验得到各种动态活动及其过程的瞬间仿效记录,进而研究物流系统的性能和输出效果.物流仿真是指评估对象系统(配送中心、仓库存储系统、拣货系统、运输系统等)的整体能力的一种评价方法.如美国UPS(United Parcel Service,联邦包裹快递)公司想在满足客户服务质量的前提下,在庞第4期陈子侠,龚剑虹:物流仿真软件的应用现状与发展大的人员车辆配置和成本之间取得最佳平衡的时候,它求助的方法是物流仿真技术;再如宝洁(P&G)总部提出要设计一个覆盖北美的高效的供应链网络,该网络不但要满足客户的日常订单处理和配送要求,还要具有极强的抗波动性,宝洁公司采用的解决办法也是物流仿真技术.物流仿真技术在复杂物流系统的分析和决策中的巨大价值在欧美已成为不争的事实,每年创造着数以千亿美元的经济效益.在我国,物流仿真技术还是个比较新的概念,大多数企业对物流仿真技术的应用状况及其意义了解并不多.物流仿真技术最大的优点就是不需要实际设备的安装,不需要实际实施相应的方案,即可验证如下目标:增加新设备后给公司或企业带来的效应;!设计新的生产线的好坏;∀比较各种设计方案的优劣等等.物流仿真对降低整个物流投资成本,是不可或缺的.本文着重就物流仿真软件在我国的应用现状与发展趋势展开分析描述.1 国内外主要物流仿真软件的应用状况随着物流的发展,物流系统已经变得越来越复杂,内部的关联性也随之变得越来越强.仿真就成了企业检测其物流系统及决策是否有效或高效的一个重要途径;此外,企业设计一个新的物流系统,或对已有的系统添加新技术、新装备,进行原有系统改造,都需要物流仿真技术和仿真软件的应用.下面介绍几种比较常见的物流仿真软件.1.1 FlexsimFlex sim是美国的三维物流仿真软件,能应用于系统建模、仿真以及实现业务流程可视化. Flex sim中的对象参数可以表示基本上所有的存在的实物对象,如机器装备、操作人员、传送带、叉车、仓库、集装箱等,同时数据信息可以用Flex sim丰富的模型库表示出来.Flex sim具有层次结构,可以使用继承来节省开发时间.而且它还是面向对象的开放式软件.对象、视窗、图形用户界面、菜单列表、对象参数等都是非常直观的.由于Flexsim的对象是开放的,所以这些对象可以在不同的用户、库和模型之间进行交换,再结合对象的高度可自定义性,可以大大提高建模的速度.Flex sim的用户性和可移植性扩展了对象和模型的生命周期.目前,浙江工商大学已通过招投标方式,购买了Flex sim物流仿真软件,主要也是考虑其开放的二次开发功能,较为适合高校物流信息化人才的培养目标和培养特色.1.2 R aLCRaLC(乐龙)软件,是上海乐龙人工智能软件有限公司(日本人工智能服务有限公司在华子公司)提供的.它是面向对象的,物流配送中心所使用的基本搬运器械设备即对象事物,包括各种传送带、自动立体仓库、平板车等,以及工作人员的装卸、分拣、叉车搬运等,全部以按钮的形式摆放在工具栏上,而且可以对对象物体的配置来进行设计,用于对各类对象物体的形状和规格建模也十分直观.RaLC 乐龙系列软件在建模速度、建模操作简便性、模拟和仿真精确度等方面都处于世界领先水平.1.3 Witness(SDX)Witness(SDX)由英国Lanner集团用数十年系统仿真经验开发出的,它是面向工业系统,商业系统流程的动态系统建模仿真软件平台,是离散型的仿真软件,流程的仿真动态演示是三维的,是世界上该领域的主流仿真软件之一.它提供了大量描述工业系统的模型元素,如生产线上的加工中心、传送设备、缓冲存储装置等.1.4 AutomodAutom od是由Auto sumulation旗下的Broo ks软件部门开发的,它由AutoM od、AutoStat和浙江工商大学学报 2007年第4期(总第85期)AutoView三个模块组成.A utoM od模块提供给用户一系列的物流系统模块来仿真现实世界中的物流自动化系统.主要包括输送机模块、自动化存取系统、基于路径的移动设备、起重机模块等. AutoStat模块为仿真项目提供增强的统计分析工具,由用户定义测量和实验的标准,自动在AutoM od的模型上执行统计分析.AutoView可以允许用户通过AutoM od模型定义场景和摄像机的移动,产生高质量的AVI格式的动画.用户可以缩放或者平移视图,或使摄像机跟踪一个物体的移动.AutoView可以提供动态的场景描述和灵活的显示方式,是目前市面上比较成熟的三维物流仿真软件.1.5 ShowFlowShow Flow是来自英国的仿真软件,可为制造业和物流业提供建模、仿真、动画和统计分析工具,可以提供生产系统的生产量,确定瓶颈位置,估测提前期和报告资源利用率,还可以被用来支持投资决定,校验制造系统设计的合理性,通过对不同的制造策略进行仿真实验来找出最优解.主要包括系统建模、仿真、统计分析、动画和文档输出等模块.1.6 SIMAn imationSIM Anim ation是美国3i公司设计开发的集成化物流仿真软件,其基于图象的仿真语言,用以简化仿真模型的建立.不同于其他的仿真系统,它可以处理系统物理元素和逻辑元素.SIM Anim ation具有多方面特点:建模能力强,具有精确性较高的建模功能;!在仿真软件开发和终端用户实用方面,具有较高的灵活性;∀参数化建模是SIM Anim ation较之其他软件的独特优势,它可以通过多元非线性参数设置,建立精确度较高的三维实体;#SIM Anim ation仿真运行结束后可根据统计数据生成仿真报告,仿真报告以表格、直方图、饼状图等形式表示,显示了各个物流设备的利用率、空闲率、阻塞率等数据.用户可根据仿真报告提供的数据对物流系统的优缺点进行判断,做出科学决策.1.7 Aren aArena是美国Sy stem M odeling公司开发的可视化的通用交互集成的仿真软件,很好地解决了计算机仿真与可视化的有机集成,具备高级仿真器的易用性和专用仿真语言的柔性.它是一种集成的仿真软件,在物流中的主要运用有:在生产过程中,进行设备布置,实现工件加工轨迹的可视化仿真等;!在生产管理中,进行生产计划、库存管理、生产控制和产品市场的预测和分析等;∀在生产价值分析方面,可进行生产系统经济性、风险性分析,从而改进生产、降低成本或辅助企业投资决策;#可实现企业流程再造可视化仿真优化,实现敏捷供应链管理的可视化仿真决策等.1.8 Su pply chain gu ruSupply chain guru是来自美国的供应链战略规划仿真软件,它允许用户输入或导入供应链网络信息,并使用人工智能和嵌入的知识库,用以自动建立强大的离散事件仿真和网络优化模型.用户可以测定改变供应链结构或策略所带来的影响,优化模型以选择改进的供应源关联,仿真多个供应链设计方案以评估服务和费用之间的折中,预测库存投资、运输费用以及生产情况,为企业提供预算功能.1.9 Classwarehou seClassw areho use是来自英国的仓库物流仿真软件,一种专门用于仓库设计的仿真软件.通过在虚拟的计算机环境来进行设计、改进和测试复杂的仓库解决方案.它还能帮助公司评估产品的产量、人员的组织以及设备情况,来量化成本、效率以及服务水平.Classw ar ehouse所解决的实际问题范围很广,从对新建仓库的设计、评估,到对已有仓库的某个具体生产工艺的改进,再到如何在改变供应链和客户需求时保证成本、服务和效率三者间的平衡和优化.除了Arena和Supply chain guru,其他都为三维软件,其中Flexsim和RaLC有很好的面向对象性,Supply chain guru是专门的供应链仿真软件,Classw areho use是专门的仓库仿真软件.2 物流仿真软件的应用分析物流仿真的主要特点表现在不管实际物流系统是否存在,均可通过建立系统研究模型,将实物数据输入仿真系统,通过数据运算和图形模拟,产生贴近实际物流系统的信息输出.仿真试验具有良好的可控性、无破坏性和可重复性.仿真过程经济安全,不受气象条件和场地环境的限制.仿真的实时性,使实时系统的仿真应用成为可能,为仿真应用奠定了良好的基础.物流仿真软件的仿真过程,即是建立物流系统模型并通过模型在计算机上的运行来对模型进行检测和休整,使模型不断趋于完善的过程.目前物流仿真软件主要应用于企业内部生产物流仿真,企业仓储、运输和配送流程仿真,物流咨询仿真以及高校物流专业仿真研究学习等.2.1 Flexsim 仿真软件在物流系统的应用Flex sim 仿真软件在物流系统的应用过程主要分系统建模、仿真模拟、仿真结果输出三个阶段.其运行界面分别如图1、图2和图3所示.图1 Flexs i m 物流仿真软件的系统建模图2 Flexsim 物流系统仿真建模2.1.1系统建模图3 Flexs i m 物流仿真结果输出Flex sim 应用深层开发对象,这些对象代表着一定的活动和排序过程.要想利用Flex sim 软件模板里的某个对象,只需要用鼠标把该对象从库里拖出来放在模型视窗即可.每一个对象都有一个坐标、速度、旋转以及一个动态行为(时间).对象可以创建、删除,而且可以彼此嵌套移动,它们都有自己的功能或继承来自其他对象的功能.这些对象的参数可以把任何物流系统的处理和业务流程快速、高效地予以特征描述.Flex sim 中的对象参数可以表示几乎所有存在的实物对象.像机器、操作员、传送带、叉车、仓库、交通灯、储罐、箱子、货盘、集装箱等等都可以用Flex sim 中的模型表示,同时数据信息也可以轻松地用Flex sim 丰富的模型库表示出来.2.1.2 系统仿真模拟Flex sim 中有一个仿真引擎,该引擎可同时运行仿真和模型视窗(可视化),Flex sim 还可以用试验的形式来仿真假定的情节,而且它可以自动运行并把结果存在报告、图表中.可以利用预定义和自定义的行为指示器,像用处、生产量、研制周期、费用等来分析每一个情节.而且也可以将结果导入到别的应用程序像M icrosoft Wor d 和Excel 等,利用ODBC(开放式数据库连接)和DDEC(动态数据交换第4期陈子侠,龚剑虹:物流仿真软件的应用现状与发展连接)可以直接输入仿真数据.2.1.3 仿真结果的可视化输出Flex sim 把所有最新的虚拟现实博奕图形整合在个人计算机上.Flexsim 中有可以直接导入3DS (3D Studio),VRM L 、3D DXF and STL 等类型文件的选项.Flex sim 内置了虚拟现实浏览窗口,可以让用户添加光源、雾以及虚拟现实立体技术.用户定义的∃Fly Throughs %可以被定义为艺术模型状态显示出来.AVI 文件可以通过Flex sim 的AVI 录制器快速生成.任何模型都能被录制、拷贝到CD,以及发送到任何人的实时查看器中.2.2 乐龙(R aLC )仿真软件在物流系统的应用目前乐龙(RaLC)仿真软件在国内物流行业的应用,主要表现在以下几个方面: 在仓储设备行业中,物流设备选用提案,物流设备能力验证,立体动画商品目录等;!在物流咨询行业中,定制各类物流解决(优化)方案;∀在制造行业中,对自己物流中心的能力、成本等进行验证,物流设备选用议案讨论,创建物流作业操作说明书,分析实绩与设计值之间的差异,验证人员配置,灵活应对物流数量的季度性变化;#在全国高校中,用于电子化教学、培训、研究和学习.可视三维动画演示模型、模拟模型、仿真模型等,已经实现了物流研究部门和生产部门之间的零距离.图4、图5是乐龙(RaLC)仿真软件在国内物流行业中的应用例子.图4 乐龙(RaLC )仿真软件在自动化立体仓库组装中的应用图5 乐龙(RaLC)仿真软件在平面型仓库中的模型示例3 结 论实际物流系统能否运作成功,对物流企业的最终效益影响非常大.物流仿真软件正是完善、推进实际物流系统的很好办法.通过仿真可以节省费用,节约能耗,节约资源以及减少流通环节中的时间损耗.当然,物流仿真软件在很多方面存在一些问题.如物流过程的复杂性,企业所处环境的不确定性,物流的标准化问题,企业物流中的某些具体业务还受到国家政策的影响等等,这些因素都会影响物流系统的真实仿真效果,有些环节和影响因素甚至无法实现仿真模拟.在我国,全面、可靠、成功的物流仿真过程还需要长时间的理论研究和实际应用结果验证.物流仿真软件是个新兴的行业.很多人对物流的概念理解很片面,精通物流仿真软件的专业人员更是短缺.但是不可否认,物流仿真的前景是光明的.通过仿真模拟,物流企业可以对很多不可知的情况进行假设,对不同的规划方案进行对比评估,对物流中心的地理位置和容量进行预测,从而为企业节约人力、物力和财力,避免不必要的经济损失和投资浪费. 浙江工商大学学报 2007年第4期(总第85期)第4期陈子侠,龚剑虹:物流仿真软件的应用现状与发展参考文献:[1]陈旭,武振业.新一代可视化交互集成仿真环境Ar 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ace the problems of the lo g istics engineering inv est ment in a new pr oject or rebuilding based o n the or ig inal sy st em.L og istics simulation is a r eal simulatio n to log istics sy stem by dint of co mputer technolog y.A nd it attains each kind of dy namic activ ity and the pr ocess instant aneous imitat ion recor d throug h the simulatio n ex per iment,and then testif ies the v alidit y,rat ionality and optimized effect o f the log istics eng ineering pr oject construcito n.So log istics simulatio n is v ery significant.T his paper mainly intr oduces the functio ns of lo g istics simulation,the cha racteristics o f sev eral co mmon lo gistics simulat ion softw ares.And with t wo kinds of typical simulatio n softw ar es,Flex sim and RaL C,the paper analy zes the a pplicat ion pr ocess and the simulatio n effect of log istics simulat ion softw are.Key words:log istics;simulatio n techno lo gy;simulat ion softw are;application situatio n and development。