物流系统建模与仿真PPT课件

. 1、第四章物流系统的建模与仿真，本章主要介绍物流系统的模型分类、建模方法与常用物流系统模型、系统仿真相关概念等内容，通过两个实际物流系统的建模与仿真，建模与仿真. 2、第一节物流系统模型的概念，一是物流系统模型的定义和特征物流系统模型是对物流系统特征要素、变化规律和相关信息的抽象表示，反映了物流系统的某些本质属性，描述了物流系统各要素之间的相互关系，描述了物流系统与环境之间的相互作用，研究了物流系统的主要特征物流系统模型具有以下3个特征： (1)实体的抽象或模仿(2)分析问题相关要素构成的(3)要素之间的关系。 3、2、物流系统模型分类、4、2节物流系统的建模方法1、建立物流系统模型的必要性1 )模型比实体简洁多了，其表现的要素也只是实际物理系统所有要素的主要部分。 2 )人们通过建立和不断改进模型，了解和认识物流系统的真实情况。 3 )建立物流系统模型是物流合理化的重要前提。 4 )建立物流系统模型可以大大简化现有物流系统和新物流系统的分析过程，加快物流系统的分析过程。 5、2、物流体系模型的原则、准确性、模型必须反映现实体系的本质规律，符合科学依据，符合科学规律和经济规律。 可靠性、模型必须反映事物的本质，具有一定的精度。 简洁、模式公式应明确、简单、抓住本质。 实用性、规范模型，尽量采用现有模型。 反馈性、建模时敏感问题，即哪些参数和变量的变化对模型特别敏感。6、(1)优化方法：利用线性规划、整数规划、非线性规划等数学规划技术描述物流系统的数量关系，求出最佳决策。 (2)仿真方法：利用数学公式、逻辑公式、图表、坐标等抽象概念，表示实际物流系统的内部状态与输入输出之间的关系，用计算机实验模型，通过实验获得物流系统改进和物流系统设计所需的信息。 (3)启发式：运用一些经验法则降低优化模型的数学精度，模拟人的跟踪校正过程求物流系统的满意解。 (4)其他建模方法：用于预测的统计分析法、用于评价的加权函数法、效用系统法、模糊数学法等。 三、物流系统的一般建模方法，七、(一)推理法，系统内部结构和特性明显，系统比较简单，必须建立直接推理分析的基本观点。 即利用已知的科学定理和规律，通过分析和推理得到系统模型，方法也称为直接分析法。 8、【例4-1】将体积设为一定值a、底面长度：宽度=2:1的长方体包装箱，为了节省制作材料，可以采取什么措施？ 解：设x、y、z分别为长方体的长度、宽度、高度，则A=xyz，而x:y=2:1在表面积对实际的问题进行数学抽象的基础上，可以解S=f(x )这一一维函数而转换为最小值的问题。、9、【例4-2】某连锁店建立新的交货仓库，交货到si (I=1，2，2，6 )店。 可知从新仓库到各店铺的运费与运费量和距离的乘积(用吨/公斤表示)成比例，各店铺的需求量为mi (I=1，2，2，6 )。 新仓库在哪里可以降低总运费c？ 给定、和最佳仓库位置选择的图像，10，比例系数为1，根据最小二乘法的数学原理，c表示总运费，可以建立求c的最小点坐标x、y的数学模型公式，解决了该问题。.11、(二)统计分析法虽然对系统内的结构和特性尚不清楚，但已经或通过实验获得了有关系统功能的数据，可以通过数据分析构建数学模型。 (3)实验分析法对系统内部结构和特性不太清楚，但对系统进行实验操作，通过实验发现矛盾，分析矛盾，确定重要变量和参数，建立初步实验模型，逐步改进。12、【例4-3】某企业物流部的销售物流系统经常用广告宣传本企业产品，取得了良好的效果。 随着广告费的增加，销售额成比例增加，经常成为线的产品的广告费用达到一定额度后，销售额不一定会增加，出现了平台期、线。 每个产品一定有最合适的广告费用，也就是最合适的广告宣传额。 如果超过这个金额，宣传过剩的话，反而会相反，销售额下降，成为线。13、(4)人工实现方法在不清楚系统的内部结构和特性、系统结构复杂、没有充分的数据、无法实验系统、甚至不允许实验的情况下，能够人为地阶段性地建立模型。 14、(5)主观想象法是由于系统内部结构和特性不明，缺乏足够的数据，不能在系统上进行实验，也不能人工具体实施。 在无法进行建模活动的情况下，可以利用“主观想象”，以直观的经验人为地构筑模型。15、(6)混合法、复杂的系统模型结构通常需要综合运用上述几种方法以获得令人满意的结果，这样各种方法的混合形成系统模型的方法被称为混合法。 根据条件不同，应该采用的建模方法也不同，但是制作任何模型的过程都必不可少，“目的深入理解真相”、“实验观察、大量收集资料”、“发现重要要素”、“明确变量关系”、“构筑模型”、“付诸实践”、“反馈效果”等基本操作步骤。16、第三节中常见的物流系统模型和物流系统仿真、第一、优化模型(一)线性规划模型的线性规划模型形式为：极大化(或极小化) (4-1)满足(4-2)，全部或部分j、(4-3)式(4-1)为目标函数，式(4-2)、(4-1)为目标函数式(4-3)称为非负请求，非负请求也是制约条件。 目标函数和约束都必须是线性的，否则称为非线性规划。 排队过程可以大致分为三个基本部分：输入过程、排队规则和服务机构。 1 .输入过程中常用的理论分布如下： (1)泊松分布(2)定长输入(3)k阶埃尔龙输入(4)一般独立输入。 18，2 .排队规则(1)待机机制：先到先得服务、先到先得服务、随机服务、优先服务。 (2)消失机制：主要考虑顾客消失的概率和服务机构的利用率。 (3)混合制：等待时间有限，等待时间有限，停留时间有限。19、3 .在一些服务机构中，可以有单个服务台、多个服务台。 4 .主要数量指标(1)队伍的长度，将队伍系统中的平均客户数称为队伍长度，简称队长。 (2)停留时间和等待时间。 (三)服务台利用率。 (4)顾客损失率，20，(3)库存管理模式，库存管理解决了三个主要问题。 确定库存检查周期确定订货量确定订货点(什么时候订货)。 库存模型只能反映库存问题的基本特征。 与库存管理模式相关的基本概念是需求、补充、费用和库存策略。21、以及(1)需求可以根据需求的时间特征将需求分成连续性需求和间断性需求。 根据需求的数量特性，需求可以分为确定性需求和随机需求。 (2)通过补充、补充来补充因需求而减少的库存。 从开始订购(发行公司内部生产指令或市场订购合同)到实现库存(入库后，为了满足需求可以随时输出)需要花费时间。. 22、(3)费用在库存论中，以费用基准评价库存战略，是优选的。 经常考虑的费用项目有库存费、订货费、生产费、缺货费等。 在实际计算库存战略费用的情况下，对于每个库存战略可以省略同样的费用。 (4)库存补给战略、库存管理战略是指在什么情况下补充存储，决定补充数量的多少。23、24、1 .经济订单批次数(EconomicOrderingQuantity，EOQ )库存模型： (1)假定需求连续均匀，即需求速度(每单位时间的需求量) vr为常数，(2)补充可以瞬间实现，即补充时间(拖后时间和生产) . 25、补充间隔时间设为t，补充时库存用尽，每次补充量(订货量)设为q，则t时间的平均总费用：订货时间间隔：平均总费用经济订货批次：26，2 .允许缺货的经济生产批次模型的需求连续均匀，其需求速度vr为常数，补充需要一定的时间，后退的时间为也就是说，如果需要的话，生产很快就会开始，但是生产需要一定的周期。 生产连续均匀，即以生产速度vp为常数。 同时，作为vpvr的单位库存费为C1，单位缺货费为C2，每次的生产准备费为C3，没有考虑货物价值。 27、0，t时间内的平均总费用(即费用函数):最佳库存周期：经济生产批次：到期补偿时间：生产起始时间：最大库存量：最大到期量：平均总费用：28、 3 .经济生产批次模型最佳库存周期：经济生产批次：到期补偿时间：最大库存量：最大到期量：平均总费用：29，4 .允许到期的经济订单批次模型，最佳库存周期：经济生产批次：订购时间：最大库存量：最大到期量：平均总费用：， 30，5 .需求是离散随机变量的单一周期的库存模型供给大于需求时(、 因为这种情况下无法销售，所以负担损失的数学期望值，如果供给不需要(QQ )，由于这种情况下缺货赚取的机会损失的数学期望值很少，所以在订货量为q的情况下，可以证明最佳订货量Q*可以通过以下关系式决定： 31、需求是连续的随机变量时的问题是，单位商品的进口价格是k，销售价格是p，储藏费是C1，商品需求r是连续的随机变量，其密度函数是分布函数决定收益的期待最大值的库存量q。 6 .需求是连续随机变量的单周期库存模型，32，2，物流系统仿真模型，1，系统动力学模型，系统动力学模型的基本概念系统动力学模型是基于系统动力学理论构建的数学模型，通过计算机进行仿真， 处理行为随时间变化的系统问题，反馈、反馈系统、反馈电路、反馈作用、反馈分类反馈系统中同一单元或同一子块的输出与输入之间的关系称为“反馈”。 广泛而言，对于整个系统，“反馈”是指系统输出与来自外部环境的输入之间的关系。 反馈可以经由单元或子块或系统的输出与来自其他单元、子块或其他系统的输入直接相关联。 换句话说，“反馈”就是信息的传递和反馈。 反馈系统是包含反馈链路及其作用的系统。 它会受到系统自身历史行为的影响，将历史行为的结果归还给系统自身，影响未来的行为。 反馈系统是互相关联地工作的电路组，即闭环系统。33、2、物流系统仿真模型、1、系统动力学模型、反馈电路反馈电路是由一系列因果和相互作用链组成的闭合电路，或者是由信息和动作组成的闭合电路。 单回路系统是一个简单的系统。具有三个以上回路的系统是一个复杂的系统。恒温系统，库存-订单控制系统，34，2，物流系统仿真模型，1，系统动力学模型，反馈作用恒温系统中的温度继电器，从反馈系统变成没有反馈的开环系统，系统本来就有库存-如果采购系统没有管理者或管理者的失职，无法及时收集库存缺货信息并向生产部门提出采购请求，则系统失去反馈和反馈的作用，成为开放式系统，无法保持库存量的合理水平。 反馈系统的分类正反馈特点是自身运动的强化过程发生，其过程中运动和动作的结果反馈，原有的趋势得到强化。 具有正反馈特性的电路称为正反馈电路，正反馈电路发挥主导作用的系统称为正反馈系统。 负反馈的持久论是能够自动求出给定的目标，在没有达到(或者接近)目标时，不断反应。 具有负反馈特性的电路称为负反馈电路，负反馈电路占主导地位的系统称为负反馈系统。35、2、物流系统仿真模型、1、系统动力学模型、正反馈系统是正反馈电路发挥主导作用的系统。 正反馈电路的特征是在该电路的某处产生的初始偏差和动作周期在1周内会增大并强化。 正反馈电路可具有不稳定、不平衡、增长、自增强等各种特性。36、2、物流系统仿真模型、1、系统动力学模型、负反馈系统是负反馈电路发挥主导作用的系统。 负反馈电路的特征是减小系统状态相对于目标状态(或平衡状态)的偏差。 因此，负反馈电路也称为稳定电路、平衡电路或自校正电路。 恒温系统、交通系统、37、2、物流系统仿真模型、1、系统动力学模型、复杂反馈系统是由若干电路构成的反馈系统，单独电路中隐含的动态特性简单明了，但总体特性的分析是直观的因此，反馈结构复杂的实际系统时间变化特性及其与内部结构关系的分析必须依赖定量模型和计算机模拟。能量模型、环境污染模型、38、2、物流系统仿真模型、1、系统动力学模型、系统结构和描述系统的基本结构是一级反馈电路。 复杂的系统由这些交互的反馈环组成。 反馈电路的主要变量：状态变量速度。 一个反馈环是由状态、速度、信息三个基本部分组成的基本结构，状态变量的变化取决于决策和行为(速度)的结果。 复杂的系统在一定的系统结构中由一些交互式反馈电路构成的反馈电路的交叉点、交互式形成了系统的总功能。 根据物流系统仿真模型、1、系统动力学模型、系统动力学系统描述、系统分解原理，将系统s分为若干(p个)子系统Si。 子系统由基本单元、一次反馈电路组成。 初级反馈电路主要包括三个基本变量：状态变量、速度变量和辅助变量。 这3个变量分别用状态方程式、速度方程式、辅助方程式来表现。 l-状态变量向量r-速率变量向量a-辅助变量向量p-转移矩阵w-关系矩阵。 40，2，物流系统仿真模型，1，系统动力学模型，系统动力学建模原理和方法，系统动力学建模过程，系统动力学模型表示方法系统动力学中常用的4种图形表示方法：系统结构框图因果和相互关系图流程速率1状态变化系统框图简单地表示系统的主要子块，以块或圆形的形式描述信息的在它们之间的物质和流的链接关系。 框图的简洁性非常有助于确定系统边界，并且分析每个主要子块之间的反馈耦合关系和系统中可能存在的主要电路。.41，2，物流系统仿真模型，1，系统动力学模型，全国社会经济模型框图，42，2，物流系统仿真模型，1，系统动力学模型，因果和相互关系电路图因果链A B和b的因果链取正数，(1)增加a和b 连接因