物流工程与管理：讲义物流系统仿真技术
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第八章 物流系统仿真
现实系统
模型化
仿真模型
计 划
成本高 时间长 实 业务停止的可能性大 验
成本低 计 时间短 划 业务不需停止
实 验
现实系统（改进）
现实世界
改进
改进方案
仿真世界
系统仿真技术的必要性（2）
物流设备及人员的配置、物流工程系统构成等等是一个 空间、时间与随机变量交错的复杂课题，几乎不能用方程 式、或简单的表计算来解开这些难题。而仿真技术对解开 这些难题非常有效。
系统仿真软件的最佳选择—Flexsim
日本某上市公司对世界有名離散型系统仿真软件的评价结果
Flexsim
分析功能
カス タマ サポート
分析
8 7 6 5 4 3 2 1 0
ア ニメーシ ョン
Factor/AIM ARENA Witness Taylor2
コス トパフォーマ ンス
オブジ ェクト指向
Flexsim
国外Flexsim应用例(2)
国外Flexsim应用例(3)
Flexsim的输出图表
（3）活动：两个相邻发生的事件之间的过程称 为活动，它标志着系统状态的转移。
（4）进程：若干事件与若干活动组成的过程称 为进程，它描述了各事件活动发生 的相互逻辑关系。
（5）仿真钟：用于仿真时间的变化。
（四）离散事件系统仿真方法
离散事件系统仿真的仿真钟推进方法分为：
下一事件步长法 固定增量法。
常用的仿真算法有：
6 4
アニメーション
コストパフォーマンス
2 0
オブジェクト指向
コストパフォーマンス
2 0
オブジェクト指向
物流オブ ジェクト
レポー ト
物流オブジェクト RUNパフォーマンス
模型化
仿真模型
计 划
成本高 时间长 实 业务停止的可能性大 验
成本低 计 时间短 划 业务不需停止
实 验
现实系统（改进）
现实世界
改进
改进方案
仿真世界
系统仿真技术的必要性（2）
物流设备及人员的配置、物流工程系统构成等等是一个 空间、时间与随机变量交错的复杂课题，几乎不能用方程 式、或简单的表计算来解开这些难题。而仿真技术对解开 这些难题非常有效。
系统仿真软件的最佳选择—Flexsim
日本某上市公司对世界有名離散型系统仿真软件的评价结果
Flexsim
分析功能
カス タマ サポート
分析
8 7 6 5 4 3 2 1 0
ア ニメーシ ョン
Factor/AIM ARENA Witness Taylor2
コス トパフォーマ ンス
オブジ ェクト指向
Flexsim
国外Flexsim应用例(2)
国外Flexsim应用例(3)
Flexsim的输出图表
（3）活动：两个相邻发生的事件之间的过程称 为活动，它标志着系统状态的转移。
（4）进程：若干事件与若干活动组成的过程称 为进程，它描述了各事件活动发生 的相互逻辑关系。
（5）仿真钟：用于仿真时间的变化。
（四）离散事件系统仿真方法
离散事件系统仿真的仿真钟推进方法分为：
下一事件步长法 固定增量法。
常用的仿真算法有：
6 4
アニメーション
コストパフォーマンス
2 0
オブジェクト指向
コストパフォーマンス
2 0
オブジェクト指向
物流オブ ジェクト
レポー ト
物流オブジェクト RUNパフォーマンス
《物流系统仿真实验》讲义
示当前Designer Elements中的所有元素列表；System中显示系默认的特殊地点；Type中显示Witnes s系统中可定义的所有元素类型；System Function中显示Witness系统中可以定义的所有函数类型。 用户元素窗口：系统提供的默认用户元素窗口中提供了各种元素的 可视化效果的定义，不过在建模过程中，当这些缺省的设置不能很好的表示实际 系统时，用户可以在该窗口定义自己的相关元素的名称、可视效果等，保存以便 日后使用。定义方法可以鼠标右击页框标题，将出现弹出式菜单，其中可以添加 、重命名、删除、加载原有设计元素组等项目。向页框中添加自定义元素的步骤 一般分为Define、Display、Detail三步。自定义元素设定完毕后，需要保存成*.des 文件，通过菜单File/save As，然后选定文件类型为Designer Element Files(*.des)，输入文件名即可。 系统布局区：也叫系统布局窗口，在布局窗口中，设置实际系统构成 元素的可视化效果以及它们的二维相对位置，可以清楚的显示实际系统的平面 布局图。Witness一共提供了八个窗口，可以通过这些窗口，使提仿真项目以不同 的角度显示其可视化效果。对系统布局窗口的设置主要有三项内容：添加元素、 设置窗口名称及窗口背景色。如何添加元素在实验步骤中介绍。设置窗口名称及 窗口背景色可以通过菜单Window/Control…,如下图所示。
布局优化、机场物流规划、电气公司的流程改善、化学公司的供应链物流系统规 划、工厂布局优化和分销物流系统规划等。 Witness的安装与启动： 安装环境：推荐P4 1.5G以上、内存512MB及以上、独立显卡64M以上显存，Windows98、Windows20 00、Windows NT以及Windows XP的操作系统支持。 安装步骤：⑴将Witness2003系统光盘放入CDROM中，启动安装程序；⑵选择语言（English）；⑶选择Manufacturing或Service；⑷ 选择授权方式（如加密狗方式）。 启动：按一般程序启动方式就可启动Witness2003，启动过程中需要 输入许可证号。 Witness2003的用户界面： 系统主界面：正常启动Witness系统后，进入的主界面如下图所示：
物流系统仿真案例全套教学课件
当勾选Blocking复选框时，FlowControl会按照设置的比例执行， 即后端节点按照27/73固定比例配送；当没有勾选Blocking复选框时， FlowControl会在两个机台上同时为空的情况下，才依此比例进行配 送。
2.2.2 办公桌建模过程
图2-13 层式结构分流与普通分流方式对比
2.2.2 办公桌建模过程
3．建立系统概要模型
图2-5 办公桌系统概要仿真模型
建模步骤： 1） 创建模型 并重命名； 2）对象布局、 连线、参数设 置； 3）启动并运 行仿真。
2.2.2 办公桌建模过程
4．建立系统详细模型
图2-10 办公桌组装生产线系统详细仿真模型
2.2.2 办公桌建模过程
（1）Milling 磨削车间模块化建模 Ø 层式结构设计
Ø Milling磨削车间模块动画设计
图2-14 milling磨削车间模块动画设计实现
2.2.2 办公桌建模过程
实现步骤： 1） 图标置换
具体操作（见P21） 2） 动画演示
1
3
2
132来自4图2-15 实现milling磨削车间动画演示
2.2.2 办公桌建模过程
（2) lacquertext上漆检验车间模块化建模 重点介绍层式结构建模过程，动画设计部分（见P25）
代战争物资保障中必不可少的一部分
军事 领域
1.3 物流系统仿真建模技术
虚拟现实
快速建模
三维可视化 建模技术
设备 真实化
系统 真实化
建模技术
流程仿真 建模技术
1.3 物流系统仿真建模技术
1.4 物流系统仿真常见的错误
行业特点不了解 仿真对象选择不正确 物流逻辑表达错误 随机因素表达不准确
2.2.2 办公桌建模过程
图2-13 层式结构分流与普通分流方式对比
2.2.2 办公桌建模过程
3．建立系统概要模型
图2-5 办公桌系统概要仿真模型
建模步骤： 1） 创建模型 并重命名； 2）对象布局、 连线、参数设 置； 3）启动并运 行仿真。
2.2.2 办公桌建模过程
4．建立系统详细模型
图2-10 办公桌组装生产线系统详细仿真模型
2.2.2 办公桌建模过程
（1）Milling 磨削车间模块化建模 Ø 层式结构设计
Ø Milling磨削车间模块动画设计
图2-14 milling磨削车间模块动画设计实现
2.2.2 办公桌建模过程
实现步骤： 1） 图标置换
具体操作（见P21） 2） 动画演示
1
3
2
132来自4图2-15 实现milling磨削车间动画演示
2.2.2 办公桌建模过程
（2) lacquertext上漆检验车间模块化建模 重点介绍层式结构建模过程，动画设计部分（见P25）
代战争物资保障中必不可少的一部分
军事 领域
1.3 物流系统仿真建模技术
虚拟现实
快速建模
三维可视化 建模技术
设备 真实化
系统 真实化
建模技术
流程仿真 建模技术
1.3 物流系统仿真建模技术
1.4 物流系统仿真常见的错误
行业特点不了解 仿真对象选择不正确 物流逻辑表达错误 随机因素表达不准确
第十六章 物流系统仿真技术《物流工程》
• 2.库存策略优劣评价 –（1）保管费 –（2）订货费 –（3）缺货损失
• 3.库存系统类型
第二节 / 计算机仿真在物流系统设计中的应用
–（二）随机库存系统仿真 • 1.假设条件 • 2.流程分析 • 3.仿真流程
第二节 / 计算机仿真在物流系统设计中的应用
• 三、物流中心设计的计算机仿真 –（一）项目概述及约束条件 –（二）设计目标 –（三）功能区划分及平面设计 –（四）初步规划平面图 –（五）计算机仿真 –（六）仿真结果处理及方案调整 –（七）最终规划平面图
第二节 / 计算机仿真在物流系统设计中的应用
–（二）单服务台排队系统仿真 • 1.假设条件 • 2.流程分析 • 3.仿真流程
第二节 / 计算机仿真在物流系统设计中的应用
• 二、物流随机库存的计算机仿真 –（一）库存系统基础知识 • 1.库存系统主要概念 –（1）需求 –（2）订货
第二节 / 计算机仿真在物流系统设计中的应用
第一节 / 物流系统仿真技术
–（二）仿真算法和仿真软件 • 1.仿真算法 –（1）集中参数系统数字仿真算法 –（2）分布参数系统数字仿真算法 –（3）离散事件系统数字仿真算法
第一节 / 物流系统仿真技术
• 2.仿真软件 –（1）Witness。 –（2）Automod。 –（3）eM Plant。 –（4）Flexsim。 –（5）RaLC（乐龙）。
第十六章 物流系统仿真技术
第一节 / 物流系统仿真技术
• 一、物流系统仿真原理
第一节 / 物流系统仿真技术
• 二、物流系统仿真方法分类 • 三、物流系统仿真的作用
第一节Байду номын сангаас/ 物流系统仿真技术
• 四、物流系统计算机仿真技术 –（一）计算机仿真过程 • （1）系统定义。 • （2）数学建模。 • （3）模型加载。 • （4）仿真实验。 • （5）结果分析。
• 3.库存系统类型
第二节 / 计算机仿真在物流系统设计中的应用
–（二）随机库存系统仿真 • 1.假设条件 • 2.流程分析 • 3.仿真流程
第二节 / 计算机仿真在物流系统设计中的应用
• 三、物流中心设计的计算机仿真 –（一）项目概述及约束条件 –（二）设计目标 –（三）功能区划分及平面设计 –（四）初步规划平面图 –（五）计算机仿真 –（六）仿真结果处理及方案调整 –（七）最终规划平面图
第二节 / 计算机仿真在物流系统设计中的应用
–（二）单服务台排队系统仿真 • 1.假设条件 • 2.流程分析 • 3.仿真流程
第二节 / 计算机仿真在物流系统设计中的应用
• 二、物流随机库存的计算机仿真 –（一）库存系统基础知识 • 1.库存系统主要概念 –（1）需求 –（2）订货
第二节 / 计算机仿真在物流系统设计中的应用
第一节 / 物流系统仿真技术
–（二）仿真算法和仿真软件 • 1.仿真算法 –（1）集中参数系统数字仿真算法 –（2）分布参数系统数字仿真算法 –（3）离散事件系统数字仿真算法
第一节 / 物流系统仿真技术
• 2.仿真软件 –（1）Witness。 –（2）Automod。 –（3）eM Plant。 –（4）Flexsim。 –（5）RaLC（乐龙）。
第十六章 物流系统仿真技术
第一节 / 物流系统仿真技术
• 一、物流系统仿真原理
第一节 / 物流系统仿真技术
• 二、物流系统仿真方法分类 • 三、物流系统仿真的作用
第一节Байду номын сангаас/ 物流系统仿真技术
• 四、物流系统计算机仿真技术 –（一）计算机仿真过程 • （1）系统定义。 • （2）数学建模。 • （3）模型加载。 • （4）仿真实验。 • （5）结果分析。
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和数学建模方法，对物流系
统中的各种运作过程进行模拟和分析的一种技术手段。
通过对物流
系统进行仿真，可以模拟系统内部的各种运作情况，包括货物的运输、仓储、配送、订单处理等环节，以及各种因素对系统运作的影响，如交通状况、库存管理、人力资源等。
通过仿真分析，可以评
估物流系统的效率、成本、风险等指标，为物流系统的优化和决策
提供科学依据。
物流系统仿真技术在实际应用中具有广泛的领域，包括制造业、零售业、物流服务提供商等。
通过仿真模拟，可以帮助企业优化物
流网络设计、提高运输效率、降低成本，提升服务质量，从而提升
企业的竞争力。
在当前信息化和智能化的趋势下，物流系统仿真技术也在不断
发展和完善，包括结合人工智能、大数据分析等技术手段，为物流
系统的优化和决策提供更加精准和可靠的支持。
随着物流系统的复
杂性和变动性不断增加，物流系统仿真技术的应用将会更加广泛和
深入，成为物流领域重要的技术手段之一。
第六章 物流系统仿真
7
物流系统工程——
第6章 物流系统仿真
二. 系统仿真的基本要素
系统 建模 二次建模
系统仿真三要素
仿真实验
系统模型
计算机
系统仿真包括三个基本要素 系统、系统模型、计算机 联系系统仿真三要素的基本活动是 系统模型建立、仿真模型建立、仿真实验
8
物流系统工程——
第6章 物流系统仿真
三. 系统仿真的三个发展阶段
15
物流系统工程——
第6章 物流系统仿真
系统仿真语言的组成： （1）模型定义语言：用以定义模型和仿真实验的
语言。 （2）翻译程序或处理程序：翻译程序是将模型定 义语言书写的源程序翻译成宿主语言。处理程序 是将源程序连续实用程序库和运行支持程序，形 成机器码。 （3）实用程序库：包括算法、专用函数、随机采 样函数、各种框图和绘图程序。 （4）运行控制程序：供用户以人机交互的方式控 制仿真运行、改变参数、收集数据和显示数据的 程序。
3．功能仿真
功能仿真是以不同对象的功能和行为相似为基础的仿真方法。 功能仿真可以利用不同的结构实现相同的功能。 计算机可以仿真人脑思维功能、是系统仿真的主要工具。
9
物流系统工程——
第6章 物流系统仿真
四. 系统仿真的特点（作用）
利用仿真模型可将复杂事物抽象化，通过仿真模型了解系
六. 系统仿真的优缺点
14
物流系统工程——
第6章 物流系统仿真
仿真语言
分类： （1）按被仿真系统的特点分为连续系统仿真语言、
离散系统仿真语言和连续离散混合系统仿真语言； （2）按数学模型的形式分为面向框图的仿真语言 和面向方程的仿真语言； （3）按运行方式分为交互式仿真语言和批处理式 仿真语言。
现代物流系统工程与技术第四章物流系统建模与仿真
S 斜率—γr
Q
O t
t
物流系统建模与仿真
设补充间隔时间为t，补充时库存已用尽，每次补
充量（订货量）为Q，则
T时间的平均总费用：C(t) C3 t
Kvr
1 2
C1vr
t
订货时间间隔： t* 2C3 C1vr
平均总费用
C* C(t*) 2C1C3vr Kvr
经济订购批量
C1vr
C2
vp vr
经济生产批量 ： Q* 2C3vr C1 C2
vp
C1
C2
vp vr
缺货补足时间 ： t2*
C1 C1 C2
t*
开始生产时间： t1*
vp vr vp
t2*
结束生产时间 ：t3*
vr vp
t
*
1
vr vp
t2*
物流系统模型具有如下三个特征：（1） 实体的抽象或模仿；（2）由与分析问题有关 的因素所组成；（3）表明因素间的关系。
物流系统建模与仿真
状态模型
二、物流系统模型分类
方程模型代数模型
数学模型函逻概数率辑模统模型计型模差型分模型
连续性检查
周期性检查
物流系统建模与仿真
1．经济订购批量（Economic Ordering Quantity,EOQ） 库存模型
假设： （1）需求是连续均匀的，即需求速度（单位时间的需求量）vr是常数； （2）补充可以瞬时实现，即补充时间（拖后时间和生产时间）近似为零； （3）单位库存费（单位时间内单位库存物的库存费用）为C1。
Q
O t
t
物流系统建模与仿真
设补充间隔时间为t，补充时库存已用尽，每次补
充量（订货量）为Q，则
T时间的平均总费用：C(t) C3 t
Kvr
1 2
C1vr
t
订货时间间隔： t* 2C3 C1vr
平均总费用
C* C(t*) 2C1C3vr Kvr
经济订购批量
C1vr
C2
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经济生产批量 ： Q* 2C3vr C1 C2
vp
C1
C2
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缺货补足时间 ： t2*
C1 C1 C2
t*
开始生产时间： t1*
vp vr vp
t2*
结束生产时间 ：t3*
vr vp
t
*
1
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t2*
物流系统模型具有如下三个特征：（1） 实体的抽象或模仿；（2）由与分析问题有关 的因素所组成；（3）表明因素间的关系。
物流系统建模与仿真
状态模型
二、物流系统模型分类
方程模型代数模型
数学模型函逻概数率辑模统模型计型模差型分模型
连续性检查
周期性检查
物流系统建模与仿真
1．经济订购批量（Economic Ordering Quantity,EOQ） 库存模型
假设： （1）需求是连续均匀的，即需求速度（单位时间的需求量）vr是常数； （2）补充可以瞬时实现，即补充时间（拖后时间和生产时间）近似为零； （3）单位库存费（单位时间内单位库存物的库存费用）为C1。
物流系统仿真PPT课件
17
五. 随机数的产生方法
合理确定随机数是蒙特卡洛法的关键。 常用的产生随机数的方法：
❖直接法。如抛硬币、袋中摸球、转动轮盘等。 ❖物理法。如脉冲发生器、数字位移寄位器等作为随机数
发生器，产生随机数序列。 ❖数学法（伪随机数法）。利用数学方法，通过计算产生
具有某种分布特征的随机数。（可利用计算机生成） ❖查随机数表。
计算机仿真是一种描述性技术，是一种定量分析方法。通 过建立某一过程或某一系统的模式，来描述该过程或该系 统，然后用一系列有目的、有条件的计算机仿真实验来刻 画系统的特征，从而得出数量指标，为决策者提供有关这 一过程或系统的定量分析结果，作为决策的理论依据。
计算机仿真技术适用于系统复杂、有大量随机因素存在而 又难以用其他定量技术解决的情况。
7
五. 系统仿真的类型
按照系统中实体成活动的动态形式分类
❖连续系统仿真和离散系统仿真。
➢ 如果系统变化的主要方面是连续的，那么对此所进行的仿真为 连续系统的仿真。
➢ 如果系统变化的主要方面是离散的，那么对此所进行的仿真为 离散系统的仿真。
➢ 连续系统的仿真方法主要通过常微分方程的求解，利用改变系 统的边界条件与初始值以研究系统的变化。
18
六. 仿真结果的处理
任何仿真问题的个别具体解本身并不表征这个系 统。
只有得到了很多的个别具体解之后．通过对它们 进行处理，才能获得我们所要知道的决策变量和 目标函数之间存在的关系。
19
3 计算机仿真
20
一. 计算机仿真的概念
计算机仿真是用计算机对系统的结构、功能和行为以及参 与系统控制的人的思维过程和行为进行动态、逼真的模仿。
用计算机仿真方法解决较大系统问题的成本高、时间长。
五. 随机数的产生方法
合理确定随机数是蒙特卡洛法的关键。 常用的产生随机数的方法：
❖直接法。如抛硬币、袋中摸球、转动轮盘等。 ❖物理法。如脉冲发生器、数字位移寄位器等作为随机数
发生器，产生随机数序列。 ❖数学法（伪随机数法）。利用数学方法，通过计算产生
具有某种分布特征的随机数。（可利用计算机生成） ❖查随机数表。
计算机仿真是一种描述性技术，是一种定量分析方法。通 过建立某一过程或某一系统的模式，来描述该过程或该系 统，然后用一系列有目的、有条件的计算机仿真实验来刻 画系统的特征，从而得出数量指标，为决策者提供有关这 一过程或系统的定量分析结果，作为决策的理论依据。
计算机仿真技术适用于系统复杂、有大量随机因素存在而 又难以用其他定量技术解决的情况。
7
五. 系统仿真的类型
按照系统中实体成活动的动态形式分类
❖连续系统仿真和离散系统仿真。
➢ 如果系统变化的主要方面是连续的，那么对此所进行的仿真为 连续系统的仿真。
➢ 如果系统变化的主要方面是离散的，那么对此所进行的仿真为 离散系统的仿真。
➢ 连续系统的仿真方法主要通过常微分方程的求解，利用改变系 统的边界条件与初始值以研究系统的变化。
18
六. 仿真结果的处理
任何仿真问题的个别具体解本身并不表征这个系 统。
只有得到了很多的个别具体解之后．通过对它们 进行处理，才能获得我们所要知道的决策变量和 目标函数之间存在的关系。
19
3 计算机仿真
20
一. 计算机仿真的概念
计算机仿真是用计算机对系统的结构、功能和行为以及参 与系统控制的人的思维过程和行为进行动态、逼真的模仿。
用计算机仿真方法解决较大系统问题的成本高、时间长。