物流系统建模与仿真28073

善的系统。它由建模软件、仿真运行软件（语言）、输出 结果分析报告软件和数据库管理系统组成。
Flexsim简介
❖ Flexsim是美国flexsim 公司开发的一个基于Windows、面向 对象的仿真环境，用于建立离散事件流程过程，如制造业， 物料处理和办公室工作流等。Flexsim 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。 要应用模板里的 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（x，y，z）速度（x， y，z），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制造 业、物料处理和业务流程快速、轻易、高效的描述出来。
2. 系统仿真的应用
优化系统设计
性能评价与改进
失效分析
系
统
抗干扰分析
仿
真
人员培训
的
应 避免试验危险性
用
缩短试验过程
节省经费
决策支持
复杂的系统建立之前，通过改变仿真模型结构 和调整参数来优化系统设计
对既有系统的整体或部分进行性能 评价与改进，如资源利用率分析、 瓶颈分析等
分析系统失效可能造成的后果，并提出合理的 预防或应急措施
❖ 目前的定义：利用模型复现实际系统中发生的本质过程， 并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统。
1.2 系统仿真的类型
模
物理模型
型 类
数学模型
型 计算机仿真模型
信
连续仿真
号
流
离散仿真
时
实时仿真
间 标
超实时仿真
尺
亚实时仿真
研 经济系统仿真
究 对
制造系统仿真
象
……
仿真时间标尺小于自然时间标尺 仿真时间标尺大于自然时间标尺
系统建模与仿真
----物流中心规划与设计的有效工具
主要内容
第1节 系统仿真概述 第2节 系统仿真的应用 第3节 系统仿真与物流中心规划 第4节 系统仿真方法论 第5节 物流系统仿真工具简介
1 系统仿真概述
什么是仿真？
针对事物表面特征的模仿
Imitate
Fake
配送中心
→ 分拣系统 装卸系统 … 自动化仓库 探究其本质特征和内在规律
目标函数 max z 2x1 3x2
x1 2x2 8
约束条件
:
4 x1
16 4x2 12
x1 ,x2 0
1.3 系统仿真的意义
❖ 当所研究的系统造价昂贵、实验的危险性大或需 要很长的时间才能了解系统参数变化所引起的后 果时，仿真是一种有效的研究手段。
❖ 由于系统的复杂性日益增强，传统基于数学计算 的方法很难适用于目前对系统的规划和改善，因 此，基于计算机的系统仿真得到广泛应用。
❖ 理论研究过程中不能确定的问题可以利用仿真实 际运行，得出结论
❖ 发现在理论过程中可能出现的问题，完善方案
❖ 利用仿真模拟现实中的各种情况，采集数据得到 全面资料
❖ 节约成本，减少人员使用 ❖ 提高工作效率 ❖ 降低风险 ❖ 提供决策的依据、如实施设备选择 ❖ 发现历史数据、经验的不能发现的问题 ❖ 便于对设计方案的修正 ❖ 便于发现问题、解决问题 ❖ 有利于流程的优化 ❖ 合理分配资源、协调各项工作的开展、充分利用
的
所在区域的内河航道里程数
前
物流相关行业分析
所在区域的相关产业总产值 所在区域的相关产业的类型和数量
期
分 析
物流供给分析
所在区域实际利用外资
所在区域的总货运周转量 所在区域港口码头吞吐量
所在区域的铁路网密度
功能规划
功能
仓储
装卸
配
包装
送
配送
中
心
流通加工
运输
信息处理
设施、设备
仓库 货架 分拣输送系统 起重机 叉车 升降机 堆垛机 条码分类系统 导向系统 打包机 输送机
3.4 系统仿真对物流中心规划的作用
方案改善效果检验 方案评价数据支持
有助于发现问题 失效分析 整体展示 人员培训
检验方案的改善效果，防止无效方案或错误方案 被实施后带来不必要的损失
在进行多方案的评价和比较时，系统仿真可提供 定量的数据
由于系统的复杂性，研究者很难发现关键问题之 所在。通过系统仿真可有效解决该难题
4.4 模型调试和验证
4.5 仿真实验
系统原设计方案 存在的问题
运行仿真模型
设施布局优化 物流路径优化 仓库利用率优化
…
研究者希望改进 的目标
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
流程瓶颈优化
增加叉车的数量 用更高性能的叉车代替现有叉车 ……
叉车能力不足 形成转运环节 的瓶颈
4.6 优化和比较
通过消除瓶颈所改善的全局设备利用率
更换一台高性能叉车后， 全局设备利用率的情况
❖ 新建系统与既有系统仿真的区别主要在于：前者是一个从 无到有的事物，其仿真建模具有高度的弹性和自由度；而 后者是一个在现实中确实存在的事物，仿真建模应尽可能 贴近其实际境况，然后根据仿真模型运行的结果发现问题、 分析问题、提出优化方案并进行验证和评估
3.3 物流中心的优化方法
E 取消(elimination)
资源和技术，取得良好的经济效益
3. 系统仿真与物流中心规划
❖ 物流系统的特点
跨度性 可分性 动态性 复杂性 多目标性
地域跨度、产品在产需时间上的差异
各功能要素和系统的运行受市场需求、供应渠道 和价格变化的影响
处理对象的大量化和多样化、系统本身由大量种 类各异的元素构成
提高设备、空间和人员等资源利用率 最大限度地减少物料搬运 简化作业流程 缩短生产周期 降低投资成本
增加一台叉车后，全局设 备利用率的情况
系统整体性能的提高 Vs 增加或更换叉车所花费的成本
5. 物流系统仿真工具简介
❖ 专门用于仿真的计算机软件，与仿真硬件同为仿真的技术 工具。仿真软件是从50年代中期开始发展起来的。仿真软 件分为仿真语言、仿真程序包和仿真软件系统三类。其中 仿真语言是应用最广泛的仿真软件。仿真程序包是针对仿 真的专门应用领域建立起来的程序系统。使用这种程序包 可免去繁重的程序编制工作。仿真软件系统以数据库为核 心将仿真软件的所有功能有机地统一在一起，构成一个完
新建物流中心的规划
既有物流中心的改进
3.1 新建物流中心规划与仿真
物流中心规划设计流程
货物流通量的 大小，所需要 的设施、设备 类型
前期准备 确定目标与原则
功能规划 选址规划
物流中心经营商品的品种、 货源、流量、流向、供需情 况以及物流业发展情况
长期、中期、近期 集货、转运、配送…… 技术水平……
所在区域的人口总量 所在区域的生产总值
流
（市场环境的变化）
所在区域的载货车辆拥有量
中
（技术进步的影响等）
所在区域的工业总产值 所在区域的进出口总额
心
所在区域的居民人均可支配收入
需
物流经济环境分析
所在区域的人均地区生产总值
求
所在区域的其他物流企业
进 行
物流基础设施分析
所在区域的等级公路里程 已完成物流中心仓储面积 所在区域的人均城市道路面积
4.1 调查被研究的对象
①货架的属性 层数、 列数 尺寸等
④叉车的属性 运行速度 载货量等
②来料的属性 种类、频率 时间分布等
⑤调度方法 配货、配装路 径等
③处理器的属性 处理时间 处理数量等
⑥传送带的属性 传送速度 物流尺寸等
4.2 实体映射
4.3 建立逻辑联系
根据移动实体在模型中的运动路线，用 连线或编程的方法连接各固定实体
系统仿真的步骤
4.1
对象调查
4.2
实体映射
4.3 建立逻辑联系
4.4 模型调试和验证
4.5
仿真实验
4.6
优化和比较
调查被研究对象的各种特征 将被研究对象映射为仿真实体 建立仿真实体间的逻辑联系 调试模型，验证所建立的仿真模型是否正确 基于所建立的仿真模型，进行实验 提出优化方案，并与原方案进行比较
Flexsim的实体、属性和工具
Flexsim的相关操作
实
临时实体
体 类
固定实体
型
可移动实体
视景 实
体
常规
属
标签
性
统计
全局时间表
工 单表导入/导出 具
…
MTBF/TR
(1) 发生器(Source)
发生器用来创建在模型 中行进通过的临时实体。 每个发生器创建一类临 时实体，并能够为它所 创建的临时实体分配属 性，如实体类型或颜色。 模型中至少有一个发生 器。发生器可以按照每 个到达时间间隔、每个 到达时间表或一个定义 的到达序中创建临时实 体。
❖ 仿真物流中心的布局，节约成本，提高效率 ❖ 选择合适的物流设备 ❖ 优化物流路径及流程 ❖ 失效分析 ❖ 能力和需求分析，规模估算
❖ 系统参数设定，比较其优越性 ❖ 在仿真过程中，发现问题 ❖ 节省成本，减少损失 ❖ 确定规模，位置 ❖ 同一地区物流中心的数量 ❖ 外观和功能展示
❖ 反复试验，然后选择出最优方案 ❖ 用于人员培训 ❖ 避免使用真材实料，节约人员、物资 ❖ 应急处理，检查物流系统是否可靠
选址规划
选址阶段需考虑的因素
自然环境因素
经营环境因素 基础设施状况 其他因素
气地水地 象质文形 条条条条 件件件件
经商物服 营品流务 环特费水 境性用平
公
交
共
通
设
条
施
件
状
况
国环 土境周 资保边 源护状 利要况 用求