物流仿真模型培训课程.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,参考书目,1、Simulation using Promodel,Mc Graw Hill education,2、物流系统仿真，北京邮电大学出版社,3、当代生产物流及仿真，清华大学出版社,4、系统仿真软件flexsim3.0实用教程，清华大学出版社,物流仿真模型培训课程,第1页,教学计划,讲授16个课时；,试验20个课时；,考评方式：考试（70）+平时成绩（30）,物流仿真模型培训课程,第2页,课程导言,Modeling&Simulation,M&S,M&S是二十一世纪制造业一项关键支撑技术,IMTR,将M&S列为能够影响美国整个制造业发展，全方面提升制造企业技术水平和快速反应能力技术领域之一,物流仿真模型培训课程,第3页,物流仿真模型培训课程,第4页,课程要求,掌握基本概念,如：系统、系统模型、仿真模型等,掌握仿真基本方法,熟悉最少一个仿真软件,熟悉并实现一些经典物流系统仿真实例,物流仿真模型培训课程,第5页,目录,第一章 绪论,第二章 物流系统建模,第三章 经典物流系统仿真模型,第四章 系统仿真应用基础,第五章 物流系统仿真及软件,物流仿真模型培训课程,第6页,理论框架,系统仿真三要素,对象系统,系统模型,仿真模型,三个基本活动：,系统建模,仿真建模,仿真试验,系统模型,对象系统,仿真模型,系统建模,仿真试验,仿真建模,图1.系统仿真要素和相互关系,物流仿真模型培训课程,第7页,一、系统&物流系统,系统：,是由若干能够相互区分、相互联络而又相互作用要素所组成，在一定阶层结构形成中分布，在给定环境约束下，为到达整体目标而存在有机集合体。,普通模型,转换处理,输入,输出,干扰,反馈,环境,图2.系统普通运作模式,物质、能量、信息,产品,物流仿真模型培训课程,第8页,物流系统：,是指在一定时间和空间内，由所需位移物资与包装设备、搬运装卸机械、运输工具、仓储设施、人员和通信联络等若干相互制约动态要素，所组成含有特定功效有机整体,目标：3S1L(Speed、Safety、Surely and Low),包含：运输、储存、包装、装卸、搬运、配送、流通加工、信息处理等子系统,物流系统,物流作业系统,物流信息系统,物流仿真模型培训课程,第9页,物流系统基本模式,图3.物流系统基本模式,物流管理,物流各项业务活动,物流信息处理,物流技术办法,效益、服务、污染,设备、人员、资金,反馈,输入,输出,信息,环境,物流仿真模型培训课程,第10页,物流系统环境,技术设备系统,社会原因,市场地理环境,推销、销售、服务,销售系统,宣 传,策 划,运 输,仓储、存货、资讯,用户服务、搬运与包装,物流系统,管理教育,生产系统,财务系统,试验、检验、包装,加工、组装,研发设计,会计,出纳,报表、统计,科技原因,政府政策及法规,竞争策略,经济与产业结构,企业主要系统,图4.物流系统环境原因,物流仿真模型培训课程,第11页,系统研究内容,实体,：,存在于系统中每一项确定物体，即组成系统详细对象元素；,属性,：,实体所含有每一项有效特征，即实体特征（状态和参数）；,活动,：,实体随时间推移发生状态改变。,内生活动：系统内部实体相互作用产生活动；,外生活动：系统外部环境影响产生活动；,比如：港口码头是一个系统，该系统中实体为船舶及码头装卸设备等；它属性是任务类型、任务数量、设备数量等；它活动则是船舶靠泊及任务装卸过程；环境则是码头所处自然环境和社会环境等。,物流仿真模型培训课程,第12页,系统特征,目标性,集合性,相关性,层次性,整体性,对环境适应性,物流系统特征：,（1）人机交互,（2）跨度大,（3）可分性,（4）动态性,（5）复杂性,（6）多目标性,物流仿真模型培训课程,第13页,系统分类,确定型系统和随机型系统,连续型系统和离散型系统,简单系统和复杂系统,图5.1 确定型系统和随机型系统,m,s,A,m1,s,m3,s,m2,s,A,A,A,(a),(b),参变量,时间,（a）,参变量,时间,事件时间,（b）,（c）,订货量,时间,库存量,图5.2 连续型系统和离散型系统,物流仿真模型培训课程,第14页,理论框架,系统仿真三要素,对象系统,系统模型,仿真模型,三个基本活动：,系统建模,仿真建模,仿真试验,系统模型,对象系统,仿真模型,系统建模,仿真试验,仿真建模,图1.系统仿真要素和相互关系,物流仿真模型培训课程,第15页,二、物流系统模型概述,物流系统模型：,是对物流系统,特征要素,、,改变规律,和,相关信息,一个抽象表示，它反应了物流系统,一些本质属性,，描述了,物流系统各要素间相互关系、系统与环境之间相互作用,，反应了,所研究物流系统主要特征,。,特征以下：,（1）实体抽象或模仿；,（2）由与分析问题相关原因所组成；,（3）表明原因间关系。,物流仿真模型培训课程,第16页,模型分类,物流仿真模型培训课程,第17页,系统建模方法,直接分析法（推理分析法）：,对于内部结构和特征已经清楚系统，即所谓“白箱”系统，能够利用已知定律和定理，经过一定分析和推理，得到系统模型（,【例1】,）,数据分析法（统计分析法）：,对于那些属于“黑箱”，但又不允许直接进行试验观察系统，能够采取数据搜集和统计分析方法来建造系统模型（,如防弹背心设计,）,试验分析法：,对一些问题，现有数据不能确定个别变量对整个系统影响，又不可能做全局试验时，可局部试验分析本质,（,【例2】,）,模拟分析法（类比法）：,用一个轻易实现试验和计算系统代替与其有相同特征，进行数量描述与试验有困难系统方法,（,【例3】,）,主观想象法,（,如对未来生态系统、经济系统研究,）,人工实现法,（,【例4】,）,物流仿真模型培训课程,第18页,直接分析法,【例1】,某加工车间要把剩下27kg塑料和290度电加工成甲、乙两种产品，生产1米甲产品需要2kg塑料和40度电，生产1米乙产品需要3kg塑料和10度电。售出1米甲产品可赢利7元，1米乙产品赢利6元，怎样确定甲、乙两种产品产量，使总利润最大。,目标函数,约束条件,物流仿真模型培训课程,第19页,解法：,直接分析法,物流仿真模型培训课程,第20页,试验分析法,【例2】,某厂对广告费用和销售额度关系进行研究时发觉，以往经验认为二者之间呈正百分比递增（a），但实际上广告费用增加到一定数量时销量出现了一定平台期（b）。这么系统分析人员联想到心理学中有一个经典反应函数形式（c这一心理学刺激反应规律说明，推销员老是推销一个产品，用户因为逆反心理反而不愿意购置它。所以必定有一个最正确广告费用，即销售量刚才饱和时费用，但现在数据不能确定这最正确值，而厂家也不愿意负担全方面试验风险。,销售量,广告费,（a）,销售量,广告费,（b）,销售量,广告费,（c）,处理方法：,该工厂选定250个销售区中18个区做试验，证实每一类用户反,应确实符合图（c）所表示形状，经过这18个区试验，大致找到了“最正确”广告费,范围，得到了它们平均值、最小值和最大值,物流仿真模型培训课程,第21页,模拟分析法,【例3】,某企业准备建一暂时材料库向n个工程项目工地供给材料，怎样选择建设地址才能使总费用最省？,处理方案：按重心法建立以下模拟,模型。,按工程项目工地相对位置在一,木盘上钻孔，将若干条线绳一端,连在一个小铁环上，另一端分别穿,过钻好小孔，并按项目所需材料,百分比挂上对应砝码，这么小铁,环就平衡在一个固定位置。,物流仿真模型培训课程,第22页,人工实现法,对系统内部结构和特征尚不清楚，系统结构复杂，既无足够数据，又无法对系统进行试验，甚至不允许做试验时，能够人为地逐步建立模型,物流仿真模型培训课程,第23页,建模步骤及标准,建立模型目,提出问题,构思模型系统,搜集资料,设置变量参数,模型方案详细化,检验模型正确性,模型标准化,编程,建模标准：,（1）抓住本质,（2）符合假设,3）规模得当,（4）模型含有代表性,（5）确保足够精度,（6）尽可能标准化,物流仿真模型培训课程,第24页,理论框架,系统仿真三要素,对象系统,系统模型,仿真模型（计算机）,三个基本活动：,系统建模,仿真建模,仿真试验,系统模型,对象系统,仿真模型,系统建模,仿真试验,仿真建模,图1.系统仿真要素和相互关系,物流仿真模型培训课程,第25页,提出问题,对一个复杂实际系统，人们通常采取什么方式研究？,一个未执行军事行动,一个正常运行核电站放射泄漏应急方案,一台还未有前例临床手术,一个待建物流配送中心,物流仿真模型培训课程,第26页,处理伎俩,普通研究两类伎俩,直接在实际系统上研究,建立模型，在模型上研究,直接研究困难,系统还不存在,系统破坏性试验,试验条件无法确保（时间太长、费用太高或人为偏差）,物流仿真模型培训课程,第27页,自古以来仿真应用,中外古代战争对仿真基本原理应用，这种远时代作战模拟以后以各种棋类（比如中国象棋、围棋）流传了下来；,建筑中用木模研究建筑物结构与承载性能；,军事沙盘古代沙盘和当代沙盘仿真模型；,物流仿真模型培训课程,第28页,经典仿真案例展示,你了解哪些仿真新发展？,你参观过虚拟现实试验室吗？,体验过与虚拟现实仿真系统人机交互吗？,物流仿真模型培训课程,第29页,头盔显示器,头部跟踪器,数据手套,虚拟现实技术,物流仿真模型培训课程,第30页,模拟飞行驾驶,虚拟人,游戏娱乐,物流仿真模型培训课程,第31页,6自由度飞行模拟器,飞行模拟,物流仿真模型培训课程,第32页,虚拟现实仿真技术用于治疗心理恐惧症公共演讲恐惧症,美国乔治亚大学使用虚拟现实技术降临床治疗公共演讲恐惧症：很多人，仅仅是想象一下在公共场所演讲就会手心出汗、心跳加速、胃部抽搐。经过使用电脑生成图像、声音头盔虚拟现实技术来帮助治疗。乔治亚大学心理学助理教授Page Anderson，进行临床应用研究，研究这种新科技能够将公共演讲恐惧和忧虑降低到什么程度。,物流仿真模型培训课程,第33页,虚拟现实技术用于治疗心理恐惧症飞行恐惧症和恐高症,Anderson尝试,让患者沉醉于像真实环境一样虚拟场景中，以使患者逐步减轻恐惧感,。虚拟飞行惯于治疗患有飞行恐惧症人，在患者坐位下低音音箱发出模仿真实喷气飞机引擎隆隆声。这些境遇会使患者战胜本身恐惧，接收Anderson虚拟疗法患者已经能够举起手进行提问。虚拟治疗比传统治疗方便在于，不会像治疗飞行恐惧症那样往返机场，极难否定，经过使用科学技术能够防止过多花费,物流仿真模型培训课程,第34页,仿真作用,对已经发生系统历史过程，经过仿真进行再现，以研究其规律,研究一个还未存在对象系统特征、性能、规律等,对于存在但因为各种原因难以在实际系统上进行试验系统,用于了解实际系统，进行What if分析,用于对一个系统各种方案对比研究,对其它研究方法得到研究结果进行验证,其它,作为沟通工具；,培训；,按系统所处时间、空间划分，其作用表达在,按仿真应用目标、内容划分，其作用表达在,物流仿真模型培训课程,第35页,仿真优势,对复杂性问题优势,对随机性问题优势,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,思索：,仿真劣势或不足？,物流仿真模型培训课程,第36页,三、仿真,仿真(Simulation)是对实际过程或系统随时间改变运作模仿(imitation,mimic)。仿真经过建立系统模型(System model)来描述实际系统行为,当前，系统仿真多数是在计算机上进行,系统仿真可定义为：,依据系统分析目标，在分析系统各影响要素性质及其相互关系基础上，,建立,能够描述系统结构和行为且含有一定逻辑关系和数学性质,仿真模型,，对系统进行,试验和定量分析,，以取得决议所需信息,。,物流仿真模型培训课程,第37页,仿真模型,对实际系统二次简化！,反应系统模型同计算机（仿真器）之间关系,能被计算机或者仿真器接收，并运行,仿真试验：是指设计合理、方便且服务于试验研究试验步骤和软件，以对模型进行运转,可重复性,人机交互能力,一定条件下，便于引入实际部件，增加可信度,物流仿真模型培训课程,第38页,系统仿真过程,修改模型并确认,系统定义,结构模型,数据准备,模型转换,模型运行,分析并评论仿真结果,停顿,结果是否充分,是否用仿真,其它方法研究,模型是否有效,修改模型策略或参数，或做一次重复运行,否,否,否,是,是,是,物流仿真模型培训课程,第39页,按仿真时间分类,实时仿真：仿真时间与系统时间同时；如飞行训练,亚时仿真：仿真速度低于系统速度（慢动作）；如,电子对撞产生新粒子过程,超时仿真：仿真速度高于系统速度，应用最广泛,系统仿真分类,物流仿真模型培训课程,第40页,按被仿真系统特征分类,连续系统仿真：系统状态随时间连续改变系统,(,Continuous System,),离散系统仿真：系统状态改变只发生在一些,随机,时,(,Discrete System,),间点上系统,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,物流仿真模型培训课程,第41页,系统仿真发展与应用,年代,发展主要特点,1600-1940,物理科学基础上建模,20世纪40年代,电子计算机出现，冯诺依曼正式提出了系统仿真概念，,20世纪50年代中期,仿真应用于航空领域,20世纪60年代,出版了仿真领域最具权威性学术刊物“SIMULATION”；,工业操作过程仿真；,20世纪70年代,包含经济、社会、环境大系统仿真,20世纪70年代中后期,系统与仿真结合，如用于随机网络建模SLAM仿真系统；,系统仿真与更高级决议结合，如决议支持系统；,20世纪80年代中期,集成化建模与仿真环境,20世纪90年代,可视化建模仿真，虚拟现实仿真，分布交互仿真,物流仿真模型培训课程,第42页,系统建模与仿真发展趋势,90年代以来，计算机仿真技术朝着一体化建模与仿真环境方向稳步发展。新研究热点如：,面向对象仿真（object-oriented simulation,OOS）,定性仿真（qualitative simulation,QS）,分布交互仿真（distributed interactive simulation,DIS）,人工智能仿真（artificial intelligence simulation,AIS）,虚拟现实仿真（virtual reality simulation,VRS）,可视化仿真（visual simulation,VS）,多媒体仿真（multimedia simulation,MS）,Internet网上仿真,物流仿真模型培训课程,第43页,物流系统仿真,物流系统是一个多原因、多目标复杂系统，当代物流越来越强调物流系统化、综合化，而物流系统整体优化是一个复杂系统分析问题。,系统仿真方法应用于物流系统有以下几类：,物流过程仿真；,物流管理仿真；,物流成本仿真。,在物流领域中应用主要包括交通运输、仓储、供给链、自动化物流系统、物流园区规划等多个方面。,物流仿真模型培训课程,第44页,物流系统仿真广泛应用,自动化物流系统仿真,AS/RS系统仿真,Conveyor输送系统仿真,AGV系统仿真,Picking/Sorting系统仿真,生产物流系统仿真,供给链仿真,物流园区规划仿真,交通运输仿真,物流仿真模型培训课程,第45页,物流配送中心仿真应用,配送中心管理调度策略仿真；,配送中心作业流程仿真；,配送中心布局与资源配置仿真；,物流仿真模型培训课程,第46页,服务业及制造业仿真,物流仿真模型培训课程,第47页,物流仿真模型培训课程,第48页,供给链仿真,物流仿真模型培训课程,第49页,物流系统仿真作用,1.,系统构建：真实系统并不存在，而且建立真实系统需要花费大量成本和时间，不知该怎样建造才能取得很好效果。,2.系统改进：真实系统是存在，但系统存在一些问题，希望能改进系统，但不知怎样改进。假如在真实系统上进行试验则代价昂贵。,3.系统分析：一个系统非常复杂，不知怎样操作才能有好效果，所以需要对这个复杂系统进行预测和分析。,4.考虑随机原因：系统比较简单，能够用数学方法求解，但求解过程无法考虑随机原因，且结果不直观，所以生产一线人员难以相信纯数学方法计算结果，而希望看到更直观效果以指导生产。,物流仿真模型培训课程,第50页,