第二章系统仿真的基本知识-物流系统仿真
物流系统仿真学习笔记
物流系统仿真学习笔记1.什么是系统及模型？构成系统的要素？模型的特征？答：系统就是人们希望认识的对象，只是这个对象比较复杂，构成的零件比较多，并且这些零件之间是相互作用相互影响的。
构成系统的要素：实体，属性，活动。
模型的三个特征：模型是对真实系统的抽象。
模型由与所分析的问题相关的要素构成。
模型表明了有关要素之间的相互关系。
2.计算机仿真的定义和作用？答：计算机仿真是指通过计算机对模型进行仿真实验，演示所研究系统的有关要素的变化，模拟真实系统运行的状况及随时间的变化规律，实现所要运行的系统实验的全过程。
作用：解释。
定义和阐述一个系统的行为。
设计评估。
评估不同的设计方案。
分析。
通过实验设计和因子分析，分析影响系统的相关变量以及这些变量之间的相关水平。
预测。
预测某一时间段可能发生的状况，用于决策参考。
验证。
证明数学方法提供数值解。
3.关于eM-Plant的认识？答：eM-Plant是一款强大的软件，能够通过建模有效的反映真实的系统。
一款好的软件能够处理好软件的易用性灵活独立性以及开放性之间的相互关系。
eM-Plant很好地平衡了这3这之间的关系，为我们有效地建模提供了很大的方便。
4. 如何在eM-Plant下新建仿真项目？答：单击文件（File）菜单中的新建仿真项目（New Model）命令，即可新建一个仿真项目。
通过这个新建的仿真项目就可以开始进行建模运行等一系列的操作。
5. eM-Plant的工作界面包括哪几部分？答：包括（1）系统菜单（2）系统工具栏（3）浏览器窗口（4）工具箱（5）工作区（6）控制台信息窗6. eM-Plant中所有的基本对象按照其功能可以分为几类？答：可以分为物流对象，信息流对象，用户接口对象和移动对象四大类。
7. 实现物流对象分流的方法有哪些？简述其区别。
答：分流可以通过物流对象和后续节点直接连接来完成，也可以采用FlowControl对象来完成。
通过FlowControl对象进行分流，可以完成更复杂的控制和操作；把分流功能集中在FlowControl对象，比通过定义物流对象的离去策略（ExitStrategy）选项卡，更能提高FlowControl对象以及物流对象的可重用性；通过FlowControl对象可以设置更多的分流策略。
建模仿真 witness 第2章
物流系统建模 与仿真
平均等待时间=顾客在队列中等待的总时间/总顾 客数
顾客必须在队列中等待的概率=等待的顾客数/总 顾客数
图2-4 进行多次采样的蒙特卡 罗方法计算单位圆面积的值
物流系统建模 与仿真
2.2.2 蒙特卡罗方法的应用
应用蒙特卡罗方法进行仿真分析的原理
利用各种不同分布随机变量的抽样序列来仿真实 际系统的概率模型，给出问题数值解的渐近统计 估计值。
要点如下 对问题建立一个简单且便于实现的概率统计模型， 使要求的解恰好是所建模型的概率分布或数学期 望；
09～23 29～68 67～82
24～43 69～88 83～94
程图。它表示系统如何对这个事件进行处 理、执行。
物流系统建模 与仿真
“离开事件”流程图（简化版）
离开事件
服务员变成Idle No
有其它顾客吗？
Yes
从队列中移出顾客
图4.1 离开事件（服务完成）的流程图
物流系统建模 与仿真
到达事件”流程图（简化版）
到达事件
开始服务顾客 No
服务员忙吗？
Yes 顾客进入队列排队
利润=销售收入-报纸成本-额外需求的利润损失+报 废报纸的回收费
物流系统建模 与仿真
需求
40 50 60 70 80 90 100
报纸类型 良 中 差
表2-15 每天报纸需求量的分布
需求概率分布
良
中
0.03
0.10
0.05
0.18
《物流系统模拟与仿真》课件(ppt-35页)
离散事件系统仿真
建立描述系统的非形式模型，如逻辑的、概率的模 型；
采用专门的数值方法“执行”(Run)仿真模型，而非 求解(Solve)方程；
由数据驱动(Data Driven)
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四、系统仿真的发展与应用
年代
发展的主要特点
1600-1940
物理科学基础上的建模
20世纪40年代
些离散的时间点是不确 定的。
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连续？离散？
多数工程系统是属于连续系统，如电力系统、 发电机组、航空发动机、液压系统等。
银行、配送中心等属于离散系统
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按照研究对象状态变量的变化方式，系统仿真 分为连续系统仿真和离散事件系统仿真。
连续系统仿真
建立描绘系统的数学方程式，如微分方程、状态方 程或传递函数；
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五、物流现代化与系统仿真
物流系统是一个多因素、多目标的复杂系统，现代物流越来 越强调物流的系统化、综合化，而物流系统的整体优化是 一个复杂的系统分析问题。
系统仿真方法应用于物流系统有如下几类：
物流过程仿真； 物流管理仿真； 物流成本仿真。
在物流领域中的应用主要涉及交通运输、仓储、供应链、自 动化物流系统、物流园区规划等多个方面。
统的特征、性Leabharlann 、规律等对其它研究方法得到的研究
对于存在但由于各种因素难 结果进行验证
以在实际系统上进行实验的 系统
其它
作为沟通工具；
培训；……
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仿真的优势
对复杂性问题的优势 对随机性问题的优势 安全性优势 成本优势
可视化优势 重复性优势 时间优势 风险优势 ……
仿真的劣势或局限性？？…
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二、相关基本概念
《物流系统仿真》课件
结果与展示
1
仿真结果的解读与分析
解读物流系统仿真的结果，分析其对物流系统优化的意义和影响。
2
可视化展示
介绍如何通过可视化手段展示物流系统仿真结果，以便更好地传达和理解。
3
模型优化与改进
讨论如何根据仿真结果对物流系统进行优化和改进，以提高效率和效益。
案例研究
电商物流系统仿真案 例分析
通过一个电商物流系统的 仿真案例，分析如何优化 流程、减少成本和提高服 务质量。
未来发展方向
探讨未来物流系统仿真可能的发展方向，以应对复杂和多变的物流环境。
珍惜生命，远离PPT
以幽默的方式提醒听众珍惜生命，不要过度沉迷于制作和观看PPT。
《物流系统仿真》PPT课件
**注：本PPT课件仅作参考，不作商业用途。**
小案例：建立一建立一个物流系统的仿真模型。
仿真环境
仿真环境的搭建
介绍如何搭建具有真实性的物 流系统仿真环境。
仿真参数的设置
讨论仿真参数的选择与设置， 以确保仿真结果的准确性。
仿真实验的运行与分析
解读和分析物流系统仿真实验 的结果图表，并提出改进建议。
《物流系统仿真》PPT课件
# 物流系统仿真 ## 概述 - 什么是物流系统仿真？ - 为什么需要进行物流系统仿真？ - 物流系统仿真的应用场景
建模方法
物流系统仿真的建模方法
介绍物流系统仿真的常用建模方法，包括离散事件仿真和连续仿真。
数据采集与处理
讨论从实际物流系统中获取数据，并展示如何对数据进行处理和导入仿真模型。
物流中心布局优化案 例分析
以一个物流中心布局的优 化案例为例，探讨如何通 过仿真来提高物流设施的 布局。
物流运输路径规划仿 真案例分析
系统仿真第二章 物流系统仿真基础
离散系统仿真的基本要素
5.事件
引起系统状态发生变化的行为，系统的动态过程是 靠事件来驱动的。例如，在物流系统中，工件到达可以 定义为一类事件。
注：事件还可能触发新的事件。
DES中的事件具有三个特征： 1）离散事件是导致DES状态发生跃变和触发新
的离散事件的唯一因素。
2）事件交互影响系统状态的变化。
生产系统是DES系统！
离散系统仿真的基本要素
1.实体
主导系统活动的对象（Object），分为主动体（Active） 和被动体（Passive）。主动体为系统中具有自主移动能力， 如服务系统的顾客、AGV小车，运输系统中的车辆。被动体不 具有自主移动的能力，如产品、工件、托盘、容器等。
2.属性
实体所特有的特性称为实体的属性。包括固有属性：大 小，颜色、形状、重量等；仿真属性：到达时间间隔、到达 批量等
离散系统事件仿真算法
离散系统事件仿真算法
1、事件调度法：将事件将事件例程作为仿真模型的基本模型 单元，按照事件发生的先后顺序不断执行相应的事件例程。
基本步骤： （1）初始化：确定仿真时钟、系统状态量及统计量的初始值； （2）扫描事件表：时间控制程序从时间表中选择最早发生的 事件 （3）处理该事件：相应地改变系统状态； （4）收集统计数据； （5）若仿真时间未结束，则返回（2），否则，执行下一步； （6）分析收集的统计数据，产生报告。
基本步骤：
（1）设置：“当前事件表CEL”、 “未来事件表”FEL、系统仿真钟 TIME和成分仿真钟ta （2）推进仿真时钟TIME （3）将满足ta ≤TIME所有发生的事件从FEL表移到CEL表中 （4）判断CEL中事件所属的进程及在进程中的位置 （5）判断该事件发生的条件是否满足 （6）如果条件允许该进程尽可能连续推进，直到进程结束，该成分离 开系统 （7）该进程推进过程中，遇到条件不满足时，记录下进程的位置，并 退出该进程 （8）重复（3）~（6），直至CEL中的事件处理完毕 （9）重复（1）~（7），直至仿真结束
物流系统仿真学习要点
第1章概论了解：系统仿真的发展史、特点、应用、相关技术；系统仿真是建立在系统理论、控制理论、相似理论、数理统计、信息技术和计算机技术等理论基础之上，以计算机和其他专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实或假想的系统进行实验，并借助于专家经验知识、统计数据和系统资料对实验结果进行分析研究，做出决策的一门综合性和实验性的学科。
现代仿真技术的特点可归纳为以下几点:（1）系统仿真技术是一门通用的支撑性技术。
（2）系统仿真技术学科的发展具有相对的独立性，同时又与光、机、电、声，特别是信息等众多专业技术领域的发展互为促进。
（3）系统仿真技术的发展与应用紧密相关。
（4）系统仿真技术应用正向全系统、系统全生命周期、系统全方位管理发展，这些都基于仿真技术的发展。
仿真本质上是一种知识处理的过程，典型的系统仿真过程包括系统模型建立、仿真模型建立、仿真程序设计、仿真实验和数据分析处理等用系统仿真方法研究物流系统可以分为以下几类:（1）物流过程的仿真研究。
（2）物流管理的仿真研究。
（3）物流成本的仿真研究。
相关技术：1.建模与仿真方法学；2.仿真算法3.仿真软件；4.仿真计算机/仿真器5.虚拟现实技术；6.分布仿真技术理解：系统仿真技术定义、主要分类。
系统仿真技术是模型（物理的、数学的或非数学的）的建立、验证和实验运行技术连续系统仿真、离散事件系统仿真、物理仿真、数学仿真第2章系统仿真的基本知识理解：连续系统仿真与离散事件系统仿真的区别；排队系统的基本概念；离散事件系统仿真的基本步骤。
比较离散事件系统与连续系统可以看出两者存在如下几方面的区别：（1）时间基。
连续系统的时间基是一个确定的值。
离散事件系统的时间基则是可变的，而且随着时间基的变化，仿真结果也各不相同。
（2）输入变量和输出变量。
连续系统的输入变量通常是一个确定性变量；而离散事件系统的变量往往带有随机性，因此离散事件系统的模型也被称为随机模型。
输出变量与输入变量情况相同。
ch2系统仿真的基本知识详解
第二章 系统仿真的基本知识
2.1 系统仿真的基本概念
2.1.1 系统、模型与系统仿真
• 系统是相互联系又相互作用的对象的有机组合。 • 系统模型是对系统的特征要素、有关信息和变化规律的一 种抽象表述，它反映了系统某些本质属性，描述了系统各 要素间的相互关系、关系与环境之间的相互作用。 – 系统模型的种类:抽象模型、形象模型
2.3 Flexsim 仿真软件简介
2.3.1 概论
• Flexsim模拟软件是一个以物件为导向的模拟软件程式，可
以帮助使用者建立像规划、流程、设计等模型，依不同决策变 数之组合，分析使用率、产能、产出、前置时间、成本等策略， 达到产能最大化、排程最佳化、半成品及库存最小化、成本最 小化目标。 • Flexsim提供使用者一个简洁的编排方式，透过拖曳的方式轻 松地建构出图形化模式、功能齐全之元件库并已详细分类为树 状结构、通过2D图形化之模式建立，能自动产生 3D实体化及 VR虚拟实境之模式。
– 抽象模型:数学模型、图表模型、模拟模型、概念模型 – 形象模型：实物模型等 • 系统仿真的方法：建立系统模型，在模型上对系统进行实 验研究的方法。 2
2.1.2 连续系统和离散事件系统的仿真
系统仿真
Байду номын сангаас
离散事件系统的仿真
连续系统的仿真
• 连续系统是指系统的状态随时间连续变化。如许多工程 系统属于连续系统。 • 离散事件系统是指状态变量随时间呈离散变化的系统。 物流系统是典型的离散事件系统。
其它 : 实体库中也有 一些实体，既不是任 务执行器，也不是固 定实体。这些实体列 出如下。 • 分配器 • 网络节点 • 记录器 • 交通控制器 • 可视化工具
物流系统仿真名词解释
物流系统仿真名词解释
物流系统仿真是指利用计算机技术模拟和模仿现实世界的物流
系统运行过程，以便评估和优化物流系统的性能。
通过物流系统仿真，可以分析和预测物流系统中的各种因素，包括货物流动、仓储
操作、运输路线、人员调度等，从而帮助决策者制定更加有效的物
流管理策略。
在物流系统仿真中，通常会使用专门的仿真软件来建立物流系
统的模型，模拟不同的运作场景，并进行实验和分析。
通过仿真模拟，可以评估不同的物流方案对系统性能的影响，比如成本、效率、可靠性等，从而找到最佳的物流方案。
物流系统仿真在实际应用中具有广泛的价值。
它可以帮助企业
优化物流网络设计，提高仓储和运输效率，减少成本，提高客户服
务水平。
同时，物流系统仿真也可以用于应对突发事件和灾难，预
测和评估各种应急方案的有效性，提高物流系统的抗灾能力。
总之，物流系统仿真是一种重要的工具，可以帮助企业和组织
更好地理解和优化其物流系统，提高运作效率和管理水平。
通过物
流系统仿真，我们可以更好地应对日益复杂和变化的物流环境，实现持续改进和创新。
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离散事件系统中，实体可分为两大类：临时实体和永久实 体。在系统中只存在一段时间的实体叫临时实体；这类实体由 系统外部到达系统，通过系统的作用，最终离开系统。如要理 发的顾客。
永久驻留在系统中的实体叫永久实体，如理发员是永久实体。 临时实体按一定规律不断地到达，在永久实体作用下通过系统，最后 离开系统，整个系统呈现出动态的过程。如顾客。
严格区分某一过程是否是事件，对于建立系统模型是 十分重要的，因为我们仅是对“事件”的那些过程进行模 拟和统计，而对不是“事件”的过程不须考虑。
6.活动 指实体持续了一段时间的行为。活动的开始或结束
的瞬间都是事件。 活动通常用于表示两个可以区分的事件之间的过
程，它标志着系统状态的转移。如理发系统中，顾客 的到达事件与该顾客开始接受服务事件这一过程可称 为一个“活动”。它使系统中服务员的状态发生变化 或使顾客等待的队列发生变化；同样，顾客开始接受 服务到该顾客被服务完毕离开系统，这一过程也可以 看作是一个“活动”。
离散系统基本概念及要素
1. 系统变量：描述系统特征的各种指标或性能，常常随时间的变 化而变化。
2.参数：表征各种系统变量的值。 3.系统的状态：某个指定的时刻，系统中所有系统变量的值的 集合。在模拟过程中，我们在不同时刻都要对系统的状态进行 统计，这里系统的状态是指系统中所有变量值的全体，而不是 一部分变量的值。
离散事件系统
系统状态变量随时间离散状态变化的系统。如生产 系统、运输系统等
银行内顾客数量
离散系统原理
时间
离散系统模型
系统
连续系统与离散系统的区别
区别
时间基。连续-确定，离散-不确定。 输入变量和输出变量。连续系统的输入变量通常是
确定的；离散事件系统的变量往往带有随机性。输 出变量与输入变量情况相同。 状态变量。连续系统的状态变量一般也是连续变量； 离散事件系统的状态变量可能是非连续的，如仓库 货位的状态是空或非空。 状态转移函数。连续系统存在一个状态转移函数， 可通过其推算出状态变量的变化过程；离散事件系 统则不存在状态转移函数。 状态空间。
在离散事件系统仿真中有两种不同的时钟推进方式：面向事 件的仿真时钟（变步长推进法）和面向时间间隔的仿真时钟（固 定步长推进法）。
（1）面向事件的仿真时钟（变步长推进法） 在这种方式下，仿真时钟并不是连续地向前推进，而是按照下
比如，理发馆系统中系统状态应是在某一时刻系统中所有变量的值的 集合，包括理发员的状态、排队长度、每一顾客的到达时间、对每一 顾客的服务时间、模拟时钟的值。
因此，在模拟中一提到“系统的状态”，总是指某一具 体时刻。在这一具体时刻，所有系统变量的值的集合就是系统 在这一时刻的状态。
4.实体 系统中与研究目的有关的人、物、设备、设施等组成系统的
7.进程 进程由若干事件及若干活动组成，一个进程描述了
它所包含的事件及活动间的相互逻辑关系及时序关系。 如理发系统中，一个顾客到达系统，经过排队，直
到服务员为其服务完毕后离开系统可称为一个进程。 事件、活动、进程三者之间的关系表示如下：
进程
排队 活动
服务 活动
顾客到达事件
服务开始事件
事件、活动、进程三者之间的关系
2.1.3 离散系统基本概念及要素
实例介绍
例2.1 单人理发馆系统：上午9：00开门，下午5：00关门，顾客 到达时间一般是随机的，为每个顾客服务的时间长度也是随机的。 描述该系统的状态是服务员的状态（忙或闲）、顾客排队等待的 队长。
显然，这些状态变量的变化只能在离散的随机时间点上发生。 类似的例子很多，如订票系统、库存系统、交通控制系统、加工 制造系统等。
第2章 系统仿真的基本知识
• 系统仿真的基本概念
– 系统、模型与系统仿真 – 连续系统与离散事件系统 – 离散事件系统的基本要素 – 仿真钟
• 典型离散事件系统
– 排队系统 – 存储系统 • 离散事件系统仿真的基本步骤
2.1 系统仿真的基本概念
• 2.1.1 系统、模型与系统仿真
– 何谓系统？
• 诸多元素，相互作用，有机结合 • 系统范围的划分与研究的目标有关
– 模型跟系统有何关系？
• 模型是系统的抽象表示，反映系统某些方面的本质特征、 反映系统内部要素的关系、反映内部要素与外部环境的 关系。
– 系统仿真
• 建立系统的模型，在模型上对系统进行实验研究的方法
2.1.2连续系统与离散事件系统
连续系统
系统的状态随时间连续变化的系统。如温控系统、 液压系统等
上述的定义并不是绝对的，区分临时实体与永久实 体还要看所研究的目的。
5.事件（一） 在某个时刻，引起系统状态变化的行为，称为一个事件。
不引起系统状态变化的行为是不能成为“事件”的。
在模拟技术中，只有那些可以改变系统状态的行为才可以 称为“事件”。比如，在上述的理发馆系统中，顾客的到达可 以使系统的状态发生变化，使理发馆系统的排队长度发生变化； 或使理发员的状态发生变化。因此，顾客的到达就是一个“事 件”。
5.事件（二）
在该系统中，如果是理发馆的经理到达，这一到达是不是 事件呢？
这就要看这一到达是否会引起系统状态的变化。如果经理的到达对理发员 没有影响，既不影响顾客的到达和离开，也不影响服务员的服务质量，则这一 到达就不是“事件”。如果经理的到达使理发员的工作速度加快，从而使被理 发的顾客提前离开，这就改变了系统状态，因此经理的到达也是系统的“事 件”。
服务结束事件
8.仿真时钟 仿真时钟的时间是仿真模型中的时间指示，它代
表仿真模型运行的真实时间，并不是仿真运行过程所 占用的计算机的CPU时间。不同仿真系统的时间单位是 不同的，对排队系统进行仿真时，其时间单位可能是 分钟，而对宏观经济系统的仿真，随机离散事件的发 生时间可能是以月或年来表示的。
模拟模型中表示时间的变量称为“模拟时钟”。模拟时钟与一般时 钟是不同的，模拟时钟是给模型的模拟过程记时的，因此它走的快慢是 由模型所确定的时间单位和记时办法来决定的。