物流系统仿真

3-6 物流系统仿真 1 系统仿真概述 一. 系统仿真q什 么 是 系 统 仿 真v系 统 仿 真 是 利 用 系 统 模 型 在 仿 真 的 环 境 和 条 件 下 ， 对 系统 进 行 研 究 、 分 析 和 试 验 的 方 法 。v其 它 关 于 仿 真 的 定 义 ：系 统 仿 真 是 在 数 字 计 算 机 上 进 行 实 验 的 数 字 化 技 术 ， 包 括 数 字与 逻 辑 模 型 的 某 些 模 式 ， 这 些 模 型 描 述 某 一 事 件 或 经 济 系 统 在若 干 时 间 周 期 内 的 特 征 （ 雷 诺 （ T.H.Naylor） 于 1966年 提 出 的仿 真 定 义 ） 。仿 真 就 是 模 拟 真 实 系 统 。仿 真 就 是 用 模 型 来 做 实 验 。q系 统 仿 真 的 目 的v系 统 仿 真 的 目 的 在 于 利 用 人 为 控 制 的 环 境 条 件 ， 改 变 某些 特 定 的 参 数 ， 观 察 模 型 的 反 应 ， 研 究 真 实 系 统 的 现 象或 过 程 。 二. 系统仿真的基本要素q系 统 仿 真 包 括 三 个 基 本 要 素系 统 、 系 统 模 型 、 计 算 机q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 验系 统系 统 模 型 计 算 机建 模 仿 真 实 验二 次 建 模系 统 仿 真 三 要 素 三. 系统仿真的三个发展阶段1 直 观 模 仿v在 这 个 阶 段 ， 人 们 只 是 对 自 然 物 进 行 直 观 模 仿 。 它 的 特 点 是 ： 模 仿自 然 物 的 外 部 几 何 形 状 和 由 几 何 形 状 产 生 的 某 种 功 能 。v仿 真 的 目 的 在 于 研 究 自 然 物 的 某 种 优 点 ， 以 便 将 它 移 植 列 人 工 工 具上 ， 即 目 的 在 于 发 展 模 型 本 身 。v直 观 仿 真 只 能 为 发 展 科 学 提 供 一 些 条 件 ， 不 会 产 生 根 本 性 变 革 。2 仿 真 实 验v在 这 个 阶 段 ， 人 们 将 仿 真 方 法 用 于 科 学 实 验 通 过 仿 真 原 型 来 认 识 、研 究 和 改 造 原 型 。v仿 真 实 验 阶 段 常 采 用 的 方 法 ， 有 以 几 何 相 似 或 物 理 相 似 为 基 础 的 物理 仿 真 和 以 数 学 关 系 为 基 础 的 数 学 仿 真 。v仿 真 实 验 的 结 果 必 须 在 实 践 中 得 到 检 验 。3 功 能 仿 真 v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 。v功 能 仿 真 可 以 利 用 不 同 的 结 构 实 现 相 同 的 功 能 。v计 算 机 可 以 仿 真 入 脑 思 维 功 能 、 是 系 统 仿 真 的 主 要 工 具 。 四. 系统仿真的特点（作用）q 利 用 仿 真 模 型 可 将 复 杂 事 物 抽 象 化 ， 通 过 仿 真 模 型 了 解 系统 的 可 行 性 和 可 靠 性 ， 检 验 理 论 的 正 确 性 ， 寻 求 解 决 问 题的 途 径 。q 利 用 仿 真 可 避 免 在 实 际 系 统 上 试 验 周 期 过 长 的 弊 病 ， 节 省人 力 、 物 力 、 财 力 。q 某 些 复 杂 系 统 既 不 能 用 实 际 试 验 方 法 又 不 能 用 解 析 方 法时 ， 计 算 机 仿 真 方 法 是 惟 一 有 效 的 方 法 。q 可 以 避 免 对 实 际 系 统 进 行 破 坏 性 实 验 或 危 险 性 实 验 。 在 这种 情 况 下 ， 仿 真 方 法 的 优 点 更 为 突 出 。q 仿 真 可 以 研 究 单 个 变 量 或 参 数 变 化 时 对 系 统 整 体 的 影 响 ，并 且 可 以 多 次 重 复 试 验 ， 这 在 真 实 系 统 中 是 非 常 困 难 或 不可 能 的 。 q 仿 真 方 法 可 用 来 检 验 理 论 分 析 所 得 的 结 果 的 正 确 性 和 有 效性 ， 其 基 本 方 法 较 易 掌 握 ， 仿 真 的 结 果 直 观 ， 便 于 理 解 。 五. 系统仿真的类型q 按 应 用 分 类v生 产 管 理 仿 真 、 工 程 技 术 仿 真 、 军 事 仿 真 、 科 学 试 验 等 。v从 运 筹 学 的 角 度 ， 系 统 仿 真 又 可 分 为 存 储 仿 真 、 排 队 仿 真 、 预 测 仿真 、 更 新 仿 真 、 训 练 仿 真 等 。q 按 结 构 形 式 分 类v简 单 式 、 串 联 式 、 扩 展 式 、 分 析 式 。简 单 式 仿 真 所 用 模 型 的 结 构 也 比 较 简 单 如 车 间 生 产 作 业 的 仿 真 ；串 联 式 仿 真 所 用 模 型 的 结 构 为 相 继 串 联 的 若 干 个 简 单 式 模 型 ；扩 展 式 仿 真 所 用 模 型 表 现 为 苦 干 子 模 型 的 串 并 联 形 式 ， 例 如 仿 真 一 个企 业 的 整 体 ； 分 析 式 仿 真 主 要 是 针 对 一 些 大 而 复 杂 的 系 统 ， 在 仿 真 这 类 系 统 时 ， 先对 总 系 统 设 计 仿 真 模 型 ， 通 过 粗 略 仿 真 ， 从 中 分 析 出 解 弱 环 节 或 关 键子 系 统 。 然 后 再 针 对 这 些 薄 弱 环 节 或 关 键 子 系 统 构 造 详 细 的 仿 真 模 型 ，进 一 步 仿 真 ， 以 便 进 行 更 深 入 详 细 的 分 析 。 五. 系统仿真的类型q 按 仿 真 实 验 的 方 法 分 类v物 理 仿 真 法 和 数 学 仿 真 法 。物 理 仿 真 也 称 实 体 仿 真 一 般 仿 真 的 过 程 是 以 物 理 性 质 和 几 何 形 状 相似 为 基 础 ， 而 其 他 性 质 不 变 的 仿 真 。数 学 仿 真 是 以 数 学 方 程 式 相 似 为 基 础 的 仿 真 方 法 ， 它 是 用 数 学 式 来 表示 被 仿 真 的 对 象 。q 按 系 统 中 事 件 出 现 的 特 性 分 类v随 机 性 仿 真 和 确 定 性 仿 真 。如 果 在 系 统 中 事 件 的 出 现 是 随 机 的 ， 那 么 对 这 种 系 统 所 进 行 的 仿 真为 随 机 性 仿 真 反 之 ， 如 果 事 件 的 出 现 是 确 定 的 ， 那 么 对 这 种 系 统 所 进 行 的 仿 真 为 确定 性 仿 真 。 在 管 理 仿 真 中 ， 由 于 搜 集 数 据 方 面 的 困 难 ， 通 常 所 进 行 的 是 确 定 性 仿真 。 蒙 持 卡 洛 法 (Monte Carlo Method)是 应 用 较 多 的 一 种 随 机 仿 真 方法 ， 它 用 统 计 试 验 法 求 解 一 些 数 学 问 题 ， 尽 管 这 些 问 题 基 本 上 是 确 定性 的 ， 但 由 于 此 方 法 使 用 了 随 机 数 的 缘 故 ， 因 此 通 常 把 它 作 为 随 机 仿真 的 一 个 类 别 。 五. 系统仿真的类型q按 照 系 统 中 实 体 成 活 动 的 动 态 形 式 分 类v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 。离 散 系 统 的 仿 真 又 分 为 两 类 ： 一 类 是 离 散 时 间 系 统 的 仿 真 ， 一类 是 离 散 事 件 系 统 的 仿 真 。 离 散 时 间 系 统 的 仿 真 是 每 隔 规 定 的时 间 间 隔 取 一 个 分 析 系 统 的 数 据 点 ， 这 种 仿 真 又 叫 定 时 仿 真 法 ； 离 散 事 件 系 统 的 仿 真 是 根 据 发 生 的 事 件 的 瞬 间 作 为 分 析 事 件 的数 据 点 ， 这 种 仿 真 又 叫 事 件 仿 真 法 。 2 蒙特卡洛法 一. 蒙特卡洛法q蒙 特 卡 洛 法 (Monte-Carlo Method)v亦 称 统 计 试 验 法 、 随 机 模 拟 法 。 是 由 匈 牙 利 数 学 家 Von Neumann建 立 的 ， 因 其 方 法 与 某 些 赌 博 工 具 在 原 理 上 基本 一 致 ， 因 此 人 们 用 著 名 赌 城 蒙 特 卡 洛 的 名 字 来 命 名 该方 法 。v蒙 特 卡 洛 法 是 一 种 随 机 模 拟 法 ， 它 通 过 构 造 一 个 与 原 来问 题 没 有 直 接 关 系 的 概 率 过 程 ， 并 利 用 它 来 产 生 统 计 现象 的 一 种 仿 真 方 法 。v目 前 ， 蒙 特 卡 洛 法 己 成 为 仿 真 的 有 力 工 具 ， 在 物 流 系 统工 程 中 ， 它 被 用 来 解 决 设 备 交 货 、 订 货 、 风 险 型 决 策 、排 队 等 很 多 问 题 。 二.蒙特卡洛法的基本原理q基 本 原 理v在 所 研 究 的 系 统 中 ， 采 用 某 种 特 定 方 法 产 生 随 机 数 和 随机 变 量 、 仿 真 随 机 事 件 ， 对 输 出 结 果 进 行 统 计 处 理 ， 从而 得 到 问 题 的 解 的 一 种 数 值 计 算 方 法 。v蒙 特 卡 洛 法 的 理 论 基 础 是 概 率 论 中 的 大 数 定 律 。 即 在 相同 的 条 件 下 对 事 件 A进 行 n次 独 立 实 验 ， 当 n无 限 增 大 时 ，事 件 A的 n个 观 测 值 的 平 均 值 依 概 率 收 敛 于 其 数 学 期 望 。v从 原 则 上 讲 ， 蒙 特 卡 洛 法 可 以 求 解 任 何 形 式 的 系 统 问 题的 数 学 模 型 ， 特 别 是 对 随 机 因 素 多 ， 用 解 析 法 无 法 求 解的 复 杂 数 学 模 型 。 三. 蒙特卡洛法仿真的步骤q 对 资 料 进 行 分 析 处 理 ， 分 析 实 际 问 题 中 随 机 变 量 的 统 计特 性 ， 构 造 描 述 现 实 系 统 的 仿 真 概 率 模 型 ；q 根 据 数 学 概 率 模 型 的 特 点 ， 设 计 和 应 用 降 低 方 差 的 各 种方 法 ， 以 加 快 仿 真 结 果 的 收 敛 。q 给 出 概 率 模 型 中 各 种 不 同 分 布 的 随 机 变 量 的 抽 样 方 法 ，对 模 型 进 行 随 机 取 样 ， 确 定 随 机 变 量 值 。q 按 照 数 量 关 系 进 行 仿 真 计 算 。q 处 理 仿 真 的 结 果 ， 得 到 问 题 的 解 ， 分 析 系 统 变 化 的 规 律 ，并 估 计 解 的 精 度 。 四. 蒙特卡洛法举例q 某 企 业 为 改 善 经 营 管 理 降 低 成 本 ， 拟 建 立 主 要 原 材 料 的 经 济 批 量 和 安全 备 用 储 备 量 制 度 。 根 据 过 去 材 料 消 耗 情 况 得 知 ， 耗 用 量 、 到 货 期 均不 固 定 。 试 用 蒙 特 卡 洛 仿 真 其 运 行 过 程 。 分 析 以 往 资 料 得 知 主 要 原 材料 在 100周 内 每 周 的 消 耗 数 量 (见 表 9-3)及 100次 到 货 时 间 统 计 表 (见 表9-4)。 随 机 数 可 查 两 位 数 字 的 随 机 数 表 (见 表 9 6)。 四. 蒙特卡洛法举例q 成 本 部 门 核 算 该 种 原 料 每 周 占 用 成 本 为 10元 件 ， 每 批 订购 费 25元 。 缺 货 损 失 为 100元 件 。 初 步 确 定 库 存 量 不 足15件 时 就 要 订 货 ， 订 货 批 量 每 次 20件 。 用 随 机 数 仿 真 14周的 使 用 、 到 货 、 存 储 量 及 成 本 (计 算 结 果 见 表 9-5)， 随 机数 由 表 9-6左 对 齐 纵 向 选 用 。 仿 真 过 程 ：q 按 时 间 顺 序 进 行 仿 真 ， 从 初 期 存 货 20件 开 始 仿 真 （ 假 定 ） 。q 第 一 周 ：v 查 随 机 数 表 ， 第 一 个 随 机 数 为 33(从 表 9-6得 到 )， 1周 需 求 量 为 3件 （ 由 表 9-2得 到 随 机 数 33对 应 的 需 求 量 为 3件 ） ， 至 第 一 周 末 存 储 数 量 减 至 17件 ， 占 用 成本 17xl0 170元 。v 总 成 本 =存 储 成 本 =170元 。q 第 二 周 ：v 查 随 机 数 表 ， 第 2个 随 机 数 为 50（ 从 表 9-6得 到 ） ， 1周 需 求 量 为 3件 (从 表 9-2得 到 随 机 数 50对 应 的 需 求 量 为 3件 )， 第 二 周 末 存 量 减 至 14件 。 存 储 成 本14*10=140元 。v 原 设 定 15件 为 再 订 货 点 ， 现 已 低 于 15件 故 应 订 货 补 充 。 查 随 机 数 表 ， 第 3个 随机 数 为 13， 到 货 时 间 为 1周 （ 由 表 9-3查 得 ， 随 机 数 为 13对 应 的 到 货 时 间 为 1周 ） ， 因 定 货 而 产 生 的 定 货 成 本 为 25元 。 v 第 2周 的 总 成 本 为 165元 。q 第 314周 ， 依 次 类 推 ， 最 后 得 到 表 9-5的 仿 真 计 算 结 果 。q 表 9-5仿 真 的 是 订 货 点 为 15件 订 货 批 量 为 20件 ， 初 始 存 货 为 20件 的 情 况 。如 果 取 不 同 的 订 货 点 、 订 货 量 、 初 始 存 货 点 就 可 以 得 到 另 外 的 仿 真 计 算结 果 表 。 可 以 对 各 种 仿 真 计 算 结 果 进 行 比 较 ， 选 择 总 成 本 最 小 的 方 案 作为 存 储 控 制 依 据 。 五. 随机数的产生方法q合 理 确 定 随 机 数 是 蒙 特 卡 洛 法 的 关 键 。q常 用 的 产 生 随 机 数 的 方 法 ：v直 接 法 。 如 抛 硬 币 、 袋 中 摸 球 、 转 动 轮 盘 等 。v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 。v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 ）v查 随 机 数 表 。 六. 仿真结果的处理q任 何 仿 真 问 题 的 个 别 具 体 解 本 身 并 不 表 征 这 个 系统 。q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 。 3 计算机仿真 一 . 计 算 机 仿 真 的 概 念q 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 。q 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 。q 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 。q 计 算 机 仿 真 的 对 象 可 以 适 用 人 们 需 要 的 一 切 系 统 。 在 物 流系 统 中 ， 计 算 机 仿 真 技 术 同 样 得 到 了 广 泛 的 应 用 。 二. 计算机仿真的局限性q 计 算 机 仿 真 技 术 不 是 最 优 化 技 术 ， 只 是 一 种 数 值 方 法 ， 它只 能 给 出 系 统 特 定 条 件 、 特 定 参 数 下 的 特 解 而 不 是 通 解 。v在 诸 多 方 案 中 ， 它 是 通 过 改 变 条 件 和 参 数 反 复 实 验 相 比 较 。 得 出一 个 较 好 的 结 论 ， 提 供 一 个 较 好 的 方 案 供 决 策 者 参 考 。q 用 计 算 机 仿 真 方 法 解 决 较 大 系 统 问 题 的 成 本 高 、 时 间 长 。v对 于 仿 真 模 型 必 须 反 复 检 验 ， 有 时 还 必 须 重 新 建 立 模 型 ， 才 能 够 使得 模 型 建 成 、 完 善 。q 计 算 机 仿 真 是 一 种 评 价 性 技 术 ， 是 评 价 决 策 的 工 具 ， 不 能自 己 产 生 决 策 ， 产 生 方 案 。v因 此 在 采 用 计 算 机 仿 真 技 术 之 前 ， 要 借 助 于 其 他 技 术 和 手 段 提 出 一 系 列 的 方 案 、 决 策 、 参 数 ， 然 后 才 能 运 用 仿 真 技 术 ， 做 出 评 价 结论 。 三. 计算机仿真语言q 计 算 机 仿 真 语 言 的 特 点 ：v仿 真 时 刻 的 控 制 是 自 动 进 行 的 ；v具 有 随 机 数 生 成 程 序 ；v可 以 进 行 种 种 逻 辑 运 算 和 数 学 运 算 ；v对 于 构 成 要 素 的 记 录 可 以 自 动 地 进 行 记 忆 场 所 的 分 配 ；v仿 真 结 果 可 以 很 容 易 地 表 示 出 来 。q 根 据 建 模 过 程 和 运 行 系 统 特 性 的 普 适 性 ， 仿 真 语 言 可 分 为 ：v通 用 仿 真 语 言 其 建 模 过 程 与 被 仿 真 的 系 统 类 型 无 关 。 如 ACSL, CSSL, TUTSIM, CSMP。v专 用 仿 真 语 言 专 用 仿 真 语 言 仅 仅 对 特 定 的 系 统 进 行 有 效 的 建 模 和 仿 真 。 如 SPICE, ECAP等 。q 另 外 还 可 根 据 微 分 方 程 的 类 型 ， 把 仿 真 语 言 分 为 ：v常 微 分 方 程 系 统 仿 真 语 言 （ ODE）v偏 微 分 方 程 系 统 仿 真 语 言 （ PDE） 三. 计算机仿真语言q 物 流 系 统 中 常 用 的 仿 真 语 言1 DYNAM0(dynamic model)语 言 用 线 性 微 分 方 程 式 来 表 示 作 为 对 象 的 系 统 ， 并 根 据 差 分 近 似 进 行 仿 真 。2 CSMP(continuous system modeling program)语 言 当 系 统 可 联 立 为 一 阶 微 分 方 程 式 ， 可 用 方 块 图 表 达 ， 并 且 避 免 在 求 解时 进 行 积 分 ， 可 以 用 该 语 言 进 行 仿 真 。3 GPSS(general purpose simulation system)语 言 这 是 一 种 适 用 于 排 队 问 题 的 仿 真 语 言 。 该 语 言 通 过 表 示 到 达 顾 客 的 基 本 要 素 ， 表 示 事 务 处 理 、 顾 客 或 服 务 窗口 动 作 的 基 本 要 素 ， 以 及 程 序 块 这 三 者 构 成 中 心 。 除 这 些 语 言 外 ， 还 开 发 使 用 了 SIMSCRIFT， GASP， S0L等 仿 真 语 言 。 4 物流系统仿真 一. 仿真在物流系统中的应用q 采 用 计 算 机 仿 真 的 方 法 构 造 模 型 ， 求 解 部 分 复 杂 物 流 系 统 ， 解 决 部 分难 以 用 数 学 方 法 求 解 的 物 流 问 题 。q 对 于 新 设 计 的 物 流 系 统 ， 可 应 用 计 算 机 仿 真 对 新 系 统 的 可 行 性 和 效 率做 出 正 确 的 评 价 判 断 。q 计 算 机 仿 真 具 有 通 过 试 验 达 到 优 化 的 目 的 。 可 应 用 这 一 手 段 ， 对 控 制与 决 策 中 的 多 方 案 进 行 多 次 运 行 ， 按 既 定 的 目 标 函 数 ， 对 不 同 的 决 策方 案 进 行 分 析 比 较 ， 从 中 选 择 最 优 方 案 ， 进 行 辅 助 决 策 。q 对 物 流 系 统 运 行 机 制 进 行 分 析 。 在 仿 真 模 型 运 行 过 程 中 ， 人 们 可 根 据需 要 ， 记 录 有 关 数 据 和 信 息 、 从 而 为 分 析 物 流 系 统 提 供 依 据 。q 对 物 流 系 统 的 发 展 战 略 进 行 研 究 。 应 用 计 算 机 模 型 可 以 对 从 过 去 到 未来 的 国 家 、 地 区 或 者 企 业 的 物 流 系 统 的 发 展 规 律 进 行 仿 真 运 算 ， 研 究系 统 的 因 果 关 系 ， 得 出 结 论 ， 以 促 进 系 统 的 改 进 和 发 展 。 通 过 建 立 物 流 系 统 的 仿 真 模 型 ， 扩 展 了 物 流 系 统 研 究 的 边 界 ， 有 助 于描 述 物 流 系 统 的 各 种 现 象 、 加 强 直 观 感 ， 从 而 能 够 更 深 刻 地 理 解 和 分析 物 流 系 统 。 二. 物流系统仿真的特点q 物 流 系 统 中 “ 流 ” 的 仿 真 。v物 流 系 统 中 有 多 种 流 ： 货 流 、 车 流 、 船 流 、 商 流 、 信 息 流 等 。v由 于 “ 流 ” 的 流 动 ， 应 采 用 动 态 仿 真 方 法 描 述 “ 流 ” 的 产 生 、 流 动 、消 失 、 积 累 和 转 换 等 。q 物 流 系 统 中 的 “ 排 队 ” 仿 真 。v由 一 个 或 多 个 服 务 台 和 一 些 等 待 服 务 的 顾 客 组 成 的 离 散 系 统 称 为 排队 系 统 。v在 物 流 系 统 中 ， 船 由 锚 地 靠 泊 码 头 泊 位 及 车 辆 运 营 的 仿 真 等 都 属 于这 类 仿 真 。 这 种 仿 真 大 多 采 用 离 散 型 仿 真 方 法 来 进 行 。q 物 流 组 织 中 “ 人 ” 的 因 素 仿 真 。 v物 流 组 织 是 通 过 人 的 参 与 实 现 的 ， 即 使 在 同 样 规 划 下 ， 不 同 的 人 、组 织 ， 物 流 服 务 质 量 和 运 行 效 率 仍 有 较 大 差 异 。 通 过 计 算 机 仿 真 描述 人 的 思 维 过 程 ， 从 而 给 出 较 优 的 物 流 组 织 方 案 。 三. 物流系统仿真常用方法1.连 续 型 仿 真 方 法 。v连 续 系 统 是 指 系 统 的 状 态 在 时 间 上 平 滑 地 变 化 。v为 了 反 映 连 续 系 统 的 特 征 ， 仿 真 模 型 建 立 了 一 组 由 状 态 变 量 组 成 的状 态 方 程 。 如 代 数 方 程 、 微 分 方 程 、 函 数 方 程 、 差 分 方 程 等 。 这 些方 程 描 述 了 各 项 状 态 变 量 与 主 要 自 变 量 一 一 仿 真 时 间 的 关 系 。 在 此基 础 上 按 一 定 的 规 则 将 仿 真 时 间 步 一 步 向 前 推 移 ， 对 方 程 组 进行 求 解 与 评 价 ， 计 算 和 记 录 各 个 状 态 变 量 在 各 个 时 间 点 的 具 体 数 值 。通 过 连 续 系 统 的 仿 真 模 型 ， 对 系 统 状 态 在 整 个 时 间 序 列 中 的 连 续 性变 化 进 行 动 态 描 写 。 v这 种 方 法 主 要 用 于 物 流 系 统 的 发 展 战 略 研 究 、 运 量 预 测 等 与 时 间 密切 相 关 的 连 续 系 统 。 三. 物流系统仿真常用方法2 离 散 型 仿 真 方 法 。v离 散 系 统 的 状 态 变 量 仅 在 离 散 时 间 点 上 有 跳 跃 变 化 。v离 散 型 仿 真 方 法 包 括 以 事 件 为 基 础 、 以 活 动 为 基 础 、 以 过 程 为 基 础的 仿 真 方 法 。以 事 件 为 基 础 的 仿 真 ： 通 过 定 义 系 统 在 事 件 发 生 时 间 的 变 化 来 实 现 。以 活 动 为 基 础 的 仿 真 ： 通 过 描 述 系 统 实 体 所 进 行 的 活 动 ， 以 及 预 先 设置 导 致 活 动 开 始 或 结 束 的 条 件 来 进 行 仿 真以 过 程 为 基 础 的 仿 真 ： 综 合 了 以 事 件 为 基 础 的 仿 真 和 以 活 动 描 述 为 基础 的 仿 真 两 者 的 特 点 ， 描 述 了 作 为 仿 真 对 象 的 实 体 在 仿 真 时 间 内 经 历的 过 程 。v 离 散 事 件 仿 真 的 要 素 事 件 使 系 统 状 态 发 生 瞬 时 变 化 的 现 象 (如 排 队 系 统 中 的 顾 客 到 达 )；活 动 确 定 长 度 的 延 迟 时 间 (如 服 务 时 间 或 到 达 间 隔 时 间 )：过 程 由 事 件 的 时 间 序 列 及 若 干 活 动 组 成 。 四. 物流系统仿真的步骤q 左 图 是 个 典 型 的 、 完 整 的 物 流 系 统 仿 真步 骤 以 及 各 步 骤 间 的 关 系 。q 并 非 所 有 所 有 的 仿 真 都 必 须 包 括 图 中 所 有的 步 骤 ， 有 些 研 究 可 包 含 图 中 所 没 有 描 述的 步 骤 。q 仿 真 方 法 不 一 定 是 严 格 的 有 顺 序 的 过 程 。任 一 步 骤 中 ， 根 据 仿 真 实 际 情 况 而 可 转 向任 一 其 他 步 骤 。下 面 结 合 某 地 “ 地 区 物 流 网 络 运 营 计 算 机 仿 真 与 动态 显 示 ” 这 样 一 个 实 例 来 说 明 仿 真 的 步 骤 。 该 仿 真 是 对 地 区 物 流 网 络 的 车 辆 运 营 组 织 进 行 仿真 并 同 步 显 示 货 运 结 点 运 输 车 辆 的 营 运 状 态 。 四. 物流系统仿真的步骤1. 问 题 描 述 这 一 阶 段 对 货 运 车 辆 运 营 系 统 作 深 入 细 致的 了 解 ， 并 与 车 队 、 车 场 调 度 人 员 反 复 交换 认 识 ， 通 过 反 馈 使 研 究 者 对 系 统 的 认 识不 断 深 化 ， 描 述 的 系 统 与 实 际 相 符 合 。2. 设 定 目 标 与 总 体 方 案明 确 仿 真 应 回 答 的 问 题 。仿 真 目 标 是 ： 从 物 流 网 络 整 体 考 虑 ， 确 定 运 营 的 改 进 方 向及 改 进 方 案 ， 进 行 多 方 案 比 选 ， 寻 求 物 流 网 络 上 各指 标 间 较 合 理 的 匹 配 关 系 ， 使 物 流 网 络 能 以 较 少 的 车 辆 和 人 员 配 置 ， 完 成 预 定 的 物 流 量 任 务 。 根 据 这一 目 标 ， 构 造 总 体 研 究 方 案 。 它 包 括 了 研 究 人 员 的数 目 、 分 阶 段 参 加 人 员 的 工 作 天 数 ， 投 人 的 研 究 费用 等 。 3. 建 立 仿 真 模 型（ 1） 做 系 统 的 实 体 及 属 性 分 析 、 活 动 分 析 、 模 型 变 量 分 析 、系 统 特 征 分 析 、 模 型 指 标 分 析 、 模 型 的 输 入 、 输 出 分 析以 及 仿 真 模 型 方 法 选 定 分 析 ， 通 过 如 上 分 析 确 定 各 组 成要 素 以 及 表 征 这 些 要 素 的 状 态 变 量 和 参 数 之 间 的 数 学 逻辑 关 系 ， 在 此 基 础 上 构 造 仿 真 模 型 。（ 2） 系 统 的 实 体 有 货 物 、 车 站 、 车 辆 。（ 3） 系 统 的 活 动 有 始 发 站 活 动 、 中 途 站 活 动 、 终 点 站 活 动 。（ 4） 模 型 变 量 包 括 各 路 径 车 辆 行 驶 里 程 、 各 路 径 正 点 率 、各 路 径 运 量 、 各 路 径 满 载 率 、 各 路 径 无 车 等 待 时 间 、 各路 径 等 待 发 车 总 时 间 、 各 路 径 分 类 型 发 车 数 等 7个 指 标 。（ 5） 根 据 系 统 现 状 ， 把 系 统 中 的 车 站 看 作 服 务 台 ， 车 辆 看作 顾 客 ， 把 该 系 统 作 为 一 个 顾 客 不 消 失 的 、 服 务 台 为 串 联 形 式 的 多 级 排 队 服 务 系 统 。 因 此 ， 采 用 离 散 的 、 动 态的 、 随 机 的 仿 真 方 法 建 立 本 系 统 的 仿 真 模 型 。 四. 物流系统仿真的步骤 4. 收 集 和 处 理 信 息 信 息 的 正 确 性 直 接 影 响 仿 真 结 果 的 正 确 性 ， 正 确 地收 集 和 整 理 信 息 成 为 系 统 仿 真 的 重 要 组 成 部 分 。 它包 括 估 计 输 入 参 数 和 获 得 模 型 中 采 用 随 机 变 量 的 概率 分 布 。四. 物流系统仿真的步骤5 确 认 对 仿 真 模 型 及 输 入 参 数 的 准 确 程 度 进 行 认 可 ， 它 应贯 穿 于 整 个 仿 真 研 究 过 程 ， 但 第 5步 和 第 8步 的 确 认特 别 重 要 ， 在 这 步 进 一 步 与 货 运 车 辆 、 车 场 调 度 人员 交 换 信 息 ， 增 强 模 型 的 有 效 性 ， 并 根 据 决 策 者 的要 求 ， 对 模 型 作 相 应 修 改 使 之 更 符 合 实 际 。 6 仿 真 模 型 的 程 序 设 计 通 过 这 一 步 将 仿 真 分 析 的 思 路 转 化 成 计 算 机 语 言 编 制 的 程 序 。 7 仿 真 模 型 的 试 运 行 通 过 试 运 行 仿 真 程 序 来 验 证 程 序 的 正 确 性 。 可 以 构造 一 些 易 于 为 人 知 道 结 果 的 数 据 ， 进 行 模 型 的 试 运 行 ，以 确 认 仿 真 模 型 的 正 确 性 。 四. 物流系统仿真的步骤8 确 认 根 据 仿 真 模 型 试 运 行 的 结 果 ， 确 认 模 型 的 正 确 性 ， 通过 对 实 际 系 统 的 行 为 和 仿 真 过 程 两 者 间 差 异 的 比 较 ，以 加 深 对 系 统 的 理 解 ， 从 而 改 进 模 型 。9 设 计 试 验 当 不 止 一 个 方 案 适 用 于 系 统 时 需 要 以 较 少 的 运 行 次数 获 得 较 优 的 仿 真 结 果 。 因 此 对 仿 真 方 案 要 经 过 选 择 ，考 虑 合 适 的 初 始 运 行 条 件 、 运 行 时 间 及 重 复 次 数 等 。 10 仿 真 运 行 通 过 仿 真 运 行 ， 输 出 仿 真 指 标 ， 获 得 方 案 比 选 的 信 息 。 四. 物流系统仿真的步骤11. 分 析 仿 真 结 果 在 经 过 多 方 案 仿 真 后 ， 把 输 出 的 指 标 按 某 种 数 学 方法 处 理 后 进 行 方 案 的 排 序 。 推 荐 较 优 运 营 组 织 方 案 ，供 决 策 者 参 考 。12 向 决 策 者 提 出 建 议 在 分 析 模 型 结 果 的 基 础 上 ， 提 出 对 决 策 者 有 价 值 的参 考 建 议 ， 并 以 文 字 形 式 向 决 策 者 策 者 提 出 建 议 。13. 建 立 文 件 的 数 据 库 、 知 识 库 这 是 物 流 系 统 仿 真 过 程 中 的 重 要 阶 段 ， 也 是 为 进 一 步 智 能 化 仿 真 积 累 知 识 的 重 要 手 段 。 在 物 流 网 络 计算 机 仿 真 的 基 础 上 ， 使 本 系 统 更 加 完 善 能 处 理 更加 复 杂 的 问 题 。