物流系统建模与仿真

1.系统模型定义模型是通过适当的过滤和适当的表示规则对对象实体的简明模仿。2.模型的特征(1)它们都是研究对象的模仿和抽象；(2)它们都由与研究目的相关的主要因素组成，反映了研究对象的某些特征；(3)反映研究对象各部分与系统整体特征之间的相关性。3、根据模型点的形式，模型有抽象模型和形象模型(1)抽象模型用概念、原理和方法等非物质形式描述系统得到的模型包括数学模型、图形模型、计算机程序和概念模型。(2)图像模型仿真模型和物理模型V 4 .建立模型的步骤(1)根据系统的目的，提出建立模型的目的为什么要建立模型(2)根据建立模型的目的，提出需要解决的具体问题要解决哪些问题(3)根据提出的问题，构思了待建立的模型的类型和各种模型之间的关系，即构思了待建立的模型系统。-你在建什么样的模型？他们的关系？(4)根据设想的模型系统，收集相关数据模型需要什么数据？(5)设置变量和参数需要哪些变量和参数？(6)模型具体化模型的形式是什么？(7)验证模型的正确性模型是否正确？(8)标准化模型模型有多普遍？(9)根据标准化模型编写计算机程序，使模型运行计算时间短吗？它占用的内存少吗？5.建立模型的注意事项(1)明确目的，确定构成要素(2)模型简化和高精度模型(3)没有固定的建模方法(4)模型验证(5)没有人为干预的系统模型6.系统仿真技术是应用数学模型、相应的实用模型装置、计算机系统和部分物理仿真系统，对给定系统进行数学仿真、半物理仿真和物理仿真，从而对给定系统进行分析、设计和研究。或者使用这个模拟来为给定的系统培训专业人员。7.系统仿真组件(1)实际系统：行为输入和输出行为(2)实验框架：有效性的一些假设和限制(3)基本模型：假设的完全解释一个可以解释实际系统所有输入输出行为的模型。(4)集总模型：根据基本模型或根据实验者对实际系统的假设，并根据将所有实体集中在一起并简化它们的相互关系，简化模型。(5)计算机：复杂性8.系统、模型与仿真的关系系统是研究对象，模型是系统的抽象，仿真是通过模型实验来达到研究系统的目的。9、物流系统常用模型(1)资源分配线性规划、动态规划和目标规划(2)库存-库存模型和动态规划模型(3)运输类型图论、网络理论和规划理论(4)等待服务队列模型(5)赋值-整数规划和动态规划模型(6)决策决策理论(7)其他模型解释预测型、投入产出型、布局区位型10.物流系统的通用建模技术(两种类型)(1)形式化建模技术它是指使用大量的数学工具，通过状态方程来描述和分析系统。1)排队网络方法2)最大代数方法3)扰动分析(2)非形式化建模技术它指的是以更接近人们思维习惯的方式对系统进行描述和分析，如图形符号或语言描述。1)活动周期图2)流程图方法(3)Petri网物流系统模型(4)系统动力学建模技术(5)代理和多代理系统11.排队系统的组成：到达模式、服务模式和排队规则12.排队系统的特点客户人口、系统容量、客户到达模式、排队特征和规则、服务组织13.排队系统参数的计算下面的例子和课后练习414、库存系统特征供应模式、需求模式和成本15.课后练习316、库存问题需要考虑(1)成本储存费、订购费、生产费和短缺费(2)需求(3)补充订购或复制(4)存储策略17.离散事件动态系统(DEDS/DES)是指由于某些事件的驱动，系统的状态在某些离散时间点发生变化。它的数学模型很难用数学方程来表达。V 18，基本术语(1)实体永久实体：永久居住在系统中是系统活跃的必要条件，例如服务员。临时实体：仅在系统中存在一段时间，并按照一定的规则到达，如客户。关系：临时实体按照一定的规则不断生成，在永久实体的作用下通过系统，最后离开系统。(2)事件引起系统状态变化的行为。离散事件系统的本质是事件驱动的例如，客户到达事件将服务员的状态从空闲变为忙碌，或将队列长度增加1事件的发生通常与某种类型的实体相关联，并在事件表中进行管理，事件表通常记录相关实体的事件类型、发生条件、时间和相关属性。(3)活动导致系统状态变化的一个过程是活动活动代表两个不同事件之间的过程，并标志着系统状态的转变如果在顾客到达事件和顾客开始接受服务之间有活动，服务员将会很忙，并且队列长度将减少1(4)过程它相当于系统的一个子集或子系统，包括几个事件和活动，并描述所包括的事件和活动之间的逻辑和时序关系。如果系统中客户的所有活动都是一个过程事件、活动和过程图(5)模拟时钟用于指示模拟时间的变化。模拟时钟的推进是跳跃的，推进速度是随机的。模拟时钟的推进有两种经典方法：固定步推进法和可变步推进法(或下一事件推进法)。变步长推进方法应用广泛，目前市场上大多数仿真软件都采用变步长推进方法。(6)统计计数器在仿真模型中，需要一个计数单元来计算系统中的相关变量，如排队系统中的顾客等待时间和排队长度。19.模型的正式描述是20.比较离散事件系统和连续系统，我们可以看到这两个系统之间的以下差异：(1)时基。连续系统的时基是一个确定的值。例如，研究液压系统，一般是对其液体压力、流量等进行实验研究。在一定的时间间隔内。该间隔时间的起点是系统的初始启动时间，停止时间可以是系统达到稳态后的任何时间。离散事件系统的时基是可变的，仿真结果随着时基的变化而不同。例如，当模拟一个仓库时，可以设置从仓库打开到仓库停止工作的时间。也可以设定从开门后一小时到下班后的时间。显然，这两种模拟具有不同的初始状态和不同的模拟结果。这是因为离散事件系统模拟的结果是统计结果。它与统计段大小有关。(2)输入变量和输出变量。连续系统的输入变量通常是一个确定性变量。然而，离散事件系统的变量往往是随机的，因此离散事件系统的模型也称为随机模型。输出变量与输入变量相同。(3)状态变量。连续系统的状态变量也是连续变量。然而，离散事件系统的状态变量可能是不连续的，例如仓库位置的状态为空或不为空。(4)状态转移函数。在连续系统中，有一个状态转移函数，通过它可以计算状态变量的变化过程。然而，离散事件系统中没有状态转移函数，人们也找不到一个函数来表达状态变量的变化规律。(5)国家空间。状态空间是由一组状态变量表示的空间。对于研究中的连续系统，可以通过引入不同的状态变量组合来构造不同的状态空间模型。这个离散事件系统是相同的。从以上分析可以看出，离散事件系统与连续系统的主要区别在于输入输出变量的随机性和离散事件系统状态变化的不确定性。因此，连续系统和离散事件系统的仿真方法是完全不同的。连续系统仿真使用数字积分算法和离散相似算法来求解表示系统变量之间关系的方程。离散事件系统仿真是建立系统的概率模型，并用数值方法“执行”仿真模型。系统的变量是反映系统各部分相互作用的某些或随机事件。系统模型反映了这些事件和状态的值集。模拟结果，即“执行”的结果，是处理这些事件的时间过程。21.物流系统模型的主要参数(1)周期数(2)库存(3)初始库存(4)存货价格(5)存货成本(6)进口(出口)量(7)延迟时间(8)运输价格(9)运输成本(10)总成本V 22。离散事件系统仿真的一般步骤五、系统建模：通常用流程图来描述，它反映了临时实体在系统中经历的过程、永久实体对临时实体的作用以及它们之间的逻辑关系。关键：确定随机变量的模型五、确定模拟算法生成随机变量确定仿真建模策略事件调度方法：建立事件仿真模型活动扫描方法：面向活动的建模过程交互方法：面向过程的建模三阶段方法：结合活动扫描和事件调度图形模拟方法：Petri网五、建立仿真模型定义状态变量、定义系统事件和相关属性、活动和过程、设计模拟时钟的推进方法等。五、模拟程序设计和运行模拟语言或高级语言长期操作或多次操作五、模拟结果分析统计结果、可信度分析等V 23，系统模拟算法仿真算法是确定仿真时钟推进策略的控制方法，是仿真控制的核心。目前，最常用的仿真算法是事件调度、活动扫描和过程交互(P1)。事件调度是面向事件的。它记录事件发生的过程，并在每个事件发生时处理系统状态变化的结果。例如，当工件到达生产系统时，会有状态变化，例如机床状态从空闲变为忙碌，或者队列长度增加。活动扫描是面向活动的。它记录每个活动的开始和结束时间，从而记录实体从一种状态变化到另一种状态的过程。例如，当被加工的工件进入生产系统时，由于机床繁忙，工件被暂时排队等待。机床床上的工件加工完毕并离开后，等待加工的工件排队进入机床进行加工。从队列的开始到队列的结束，这个过程是一个排队活动。过程交互方法是面向过程的，它记录每个过程的进度。由于每个过程是并行进行的，为了便于计算机处理，过程交互方法采用交叉推进的方法推进每个过程，最终完成所有过程的推进，即完成系统的整个运行过程。24.事件调度法、活动扫描法和过程交互法的比较(1)系统描述所有策略都提供主动和被动组件，每个组件都可以接受其他组件的动作。在事件调度方法中，只有主动部件可以发挥作用，而在另外两种策略中，主动部件和被动部件都可以发挥作用。在事件调度方法中，系统的动态特性是活动组件连续生成事件。在活动扫描方法中，显示活动组件生成活动。在过程交互方法中，它是由组件在其过程中逐步推进来描述的。(2)建模要点在事件调度方法中，用户应该对所有定义的事件进行建模，并且只能在事件处理子例程中进行条件测试。活动扫描方法建立了专用于条件测试的条件子例程和对所有定义的活动建模的活动扫描模块。过程交互将过程分成几个步骤，每个步骤包括两个部分：条件测试和执行活动。(3)模拟时钟的推进在事件调度方法中，活动组件的下一个事件发生时间存储在事件表中，定时模块从事件表中连续取出发生时间最早的事件记录，将模拟时钟提前到事件发生时间，并转到事件处理子程序执行。除了设置系统模拟时钟，主动扫描方法还为每个主动组件设置组件模拟时钟。定时模块选择大于当前系统模拟时钟并且是所有组件模拟时钟中最小的组件模拟时钟，然后将系统模拟时钟提前到这一时刻并开始扫描活动。流程交互方法采用未来事件表和当前事件表。具有最早发生时间的事件记录从未来事件表中取出并放置在当前事件表中，并且模拟时钟前进到事件的发生时间。(4)执行控制在事件调度方法中，定时模块根据最早发生时间选择事件记录，并转到事件处理子程序执行。活动扫描方法按优先级降序扫描所有活动。只有当测试条件为真且仿真事件小于或等于系统仿真时钟时，才能执行活动。流程交互方法按优先级降序扫描当前事件表中的所有记录，并根据流程中事件的指针进行条件判断。事件调度方法建模灵活，适用范围广，但仅适用于组件相关性小的系统仿真。活动扫描方法对于各种组件相关性强的系统具有较高的模型执行效率。然而，除了对各种组件的活动建模之外，仿真执行程序结构更复杂，过程控制应该非常小心。过程交互方法建模直观，模型接近实际系统，特别适用于活动可预测、顺序相对确定的系统。然而，其过程控制复杂，建模灵活性不如事件调度方法。27.生成随机变量的方法逆变换法、卷积法、综合法、折衷法V 28。建立输入数据模型的方法(1)在模拟操作中直接使用收集的数据V (2)将收集的数据定义为经验分布V (3)使数据符合理论分布。29节，随机变量分布的识别31.拟合试验方法试验和Kolmogorov smirnov试验。32.根据不同的研究目的和系统特点，系统仿真可以分为两种类型：终止仿真和非终止仿真。非终止模拟包括稳态模拟和稳态周期模拟