物流系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用課件.ppt

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1、第5章物流系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用5.1物流系統(tǒng)仿真概述5.2物流系統(tǒng)仿真理論5.3物流系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真5.4物流系統(tǒng)仿真應(yīng)用分析5.1物流系統(tǒng)仿真概述5.1.1系統(tǒng)模型與仿真的概念1.系統(tǒng)模型系統(tǒng)模型是反映系統(tǒng)內(nèi)部要素的關(guān)系，反映系統(tǒng)某些方面本質(zhì)特征，以及內(nèi)部要素與外界環(huán)境關(guān)系的系統(tǒng)的抽象，是對一個(gè)現(xiàn)實(shí)存在的系統(tǒng)或計(jì)劃建立的系統(tǒng)的某種形式的描述。2.仿真仿真是以系統(tǒng)理論、形式化理論、隨機(jī)過程理論、統(tǒng)計(jì)理論以及優(yōu)化理論為基礎(chǔ)，借助計(jì)算機(jī)和仿真軟件對實(shí)際系統(tǒng)行為進(jìn)行動態(tài)實(shí)驗(yàn)研究的方法。根據(jù)系統(tǒng)特性仿真模型的類別分為離散系統(tǒng)仿真、連續(xù)系統(tǒng)仿真和

2、混合系統(tǒng)仿真三大類。三種系統(tǒng)仿真類別涵義圖：離散系統(tǒng)仿真連續(xù)系統(tǒng)仿真混合系統(tǒng)仿真5.1.2系統(tǒng)仿真的基本步驟⒈問題闡述和仿真目標(biāo)確定⒉建立仿真模型⒊數(shù)據(jù)采集⒋模型的確認(rèn)⒌模型的編程實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證⒍仿真試驗(yàn)設(shè)計(jì)⒎模型的仿真運(yùn)行⒏仿真結(jié)果的輸出分析5.1.3系統(tǒng)仿真技術(shù)在物流工程中的應(yīng)用物流作為一個(gè)多因素、多目標(biāo)的復(fù)雜系統(tǒng)，追求其整體的優(yōu)化是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)分析問題?，F(xiàn)代物流越來越多地強(qiáng)調(diào)物流的系統(tǒng)化和綜合化。在物流系統(tǒng)研究中系統(tǒng)仿真技術(shù)的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：⑴物流系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)⑵倉儲規(guī)模與庫存管理⑶物料運(yùn)輸調(diào)度⑷物料成本估算系統(tǒng)仿真在物流

3、系統(tǒng)的應(yīng)用，除以上4個(gè)主要方面外，還可以用來對物流系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析等。5.2物流系統(tǒng)仿真理論5.2.1離散事件系統(tǒng)仿真⒈離散事件系統(tǒng)仿真的概念離散事件系統(tǒng)是指系統(tǒng)狀態(tài)在某些隨機(jī)時(shí)間點(diǎn)上發(fā)生離散變化的系統(tǒng)，因而離散事件系統(tǒng)一般都具有隨機(jī)特性，系統(tǒng)的狀態(tài)變量往往是離散變化的。離散事件系統(tǒng)一般由以下六個(gè)基本要素所組成：⒉離散事件系統(tǒng)仿真方法離散事件系統(tǒng)仿真，實(shí)質(zhì)上是對那些由隨機(jī)系統(tǒng)定義的，用數(shù)值方式或邏輯方式描述的動態(tài)模型的處理過程。離散事件系統(tǒng)仿真方法可分為兩種：⑴面向過程的離散事件系統(tǒng)仿真面向過程的仿真方法主要研究仿真過程中發(fā)生的事件

4、以及模型中實(shí)體的活動。這些事件或活動的發(fā)生是順序的，而仿真時(shí)鐘的推進(jìn)正是依賴于這些事件和活動的發(fā)生順序。⑵面向?qū)ο蟮碾x散事件系統(tǒng)仿真在面向?qū)ο蠓抡嬷?，組成系統(tǒng)的實(shí)體以對象來描述。對象有三個(gè)基本的描述部分，即屬性、活動和消息。每個(gè)對象都是一個(gè)封裝了對象的屬性及對象狀態(tài)變化操作的自主的模塊，對象之間靠消息傳遞來建立聯(lián)系以協(xié)調(diào)活動。5.2.2物流系統(tǒng)仿真優(yōu)化理論1.物流系統(tǒng)優(yōu)化問題物流系統(tǒng)要求在一定條件下，達(dá)到物流總費(fèi)用最省、顧客服務(wù)水平最好、全社會經(jīng)濟(jì)效益最高的綜合目標(biāo)。⑴物流系統(tǒng)優(yōu)化的必要性物流系統(tǒng)要素之間的聯(lián)系同時(shí)也是沖突、相持和協(xié)同

5、的綜合表現(xiàn)。物流系統(tǒng)要素之間存在目標(biāo)、產(chǎn)權(quán)、運(yùn)作等方面的沖突。這些沖突決定了我們必須進(jìn)行物流系統(tǒng)優(yōu)化研究。⑵系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)是最優(yōu)化技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)在設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用的結(jié)果，它為工程設(shè)計(jì)提供了一種重要的科學(xué)設(shè)計(jì)方法，在解決復(fù)雜設(shè)計(jì)問題時(shí)，它能從眾多的設(shè)計(jì)方案中找到盡可能完善的設(shè)計(jì)方案。要實(shí)現(xiàn)問題的優(yōu)化必須具備兩個(gè)條件：①存在一個(gè)優(yōu)化目標(biāo)②具有多個(gè)方案可供選擇優(yōu)化設(shè)計(jì)通常主要包括兩部分內(nèi)容：①優(yōu)化設(shè)計(jì)的建模技術(shù)；②優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的求解技術(shù)將一個(gè)實(shí)際的設(shè)計(jì)問題抽象成一個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，并建立起符合實(shí)際要求的優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，這是優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵

6、。建立實(shí)際問題的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，不僅需要掌握優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的基本理論，更重要的是要具有該設(shè)計(jì)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。2.物流系統(tǒng)優(yōu)化方法物流系統(tǒng)優(yōu)化主要有運(yùn)籌學(xué)方法、智能優(yōu)化方法和模擬仿真法三種方法。⑴運(yùn)籌學(xué)方法物流系統(tǒng)的運(yùn)籌學(xué)優(yōu)化方法一般建立在物流系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，物流系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型中的目標(biāo)函數(shù)是在一定條件下，達(dá)到物流總費(fèi)用最省、顧客服務(wù)水平最好、全社會經(jīng)濟(jì)效益最高的綜合目標(biāo)。一般認(rèn)為，運(yùn)籌最優(yōu)化方法是物流系統(tǒng)工程方法論中的重要組成部分。⑵智能優(yōu)化方法智能優(yōu)化算法，又稱現(xiàn)代優(yōu)化算法，是20世紀(jì)80年代初興起的優(yōu)化算法，這些算法包括禁忌搜索（

7、tabusearch）、模擬退火算法、遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以及近年發(fā)展起來的群體智能技術(shù)等，它們主要用于解決大量的實(shí)際應(yīng)用問題。它們共同的目標(biāo)是求NP-hard組合問題的全局最優(yōu)解。目前引人注目的有模擬退火法（SA），禁忌搜索（TS），遺傳算法（GA），三種隨機(jī)優(yōu)化方法為那些傳統(tǒng)最優(yōu)化技術(shù)難以處理的組合優(yōu)化問題提供了切實(shí)可行的解決方案。這三種優(yōu)化方法各有所長，三者的比較如下表所示。三種常用智能優(yōu)化算法的比較表⑶模擬仿真方法仿真技術(shù)是高科技發(fā)展的前沿，是可對各種問題進(jìn)行多學(xué)科綜合研究的邊緣科學(xué)。優(yōu)點(diǎn)：投資少、周期短、見效快、可控、安

8、全無破壞性、極易修改結(jié)構(gòu)及參數(shù)、易于考慮多種因素?？梢钥朔话阊芯糠椒ㄓ捎陔y以考慮各種因素相互間的互動影響，使研究結(jié)果與實(shí)際情況相距甚遠(yuǎn)的缺點(diǎn)，而且可以減少投資風(fēng)險(xiǎn)和避免造成人力、資金的浪費(fèi)。為此，發(fā)達(dá)國家在眾多領(lǐng)域中廣