第四章 物流系统建模

第四章,物流系统建模,物流系统建模,CH4,物流系统建模,CH4,4.1物流的基本概念,4.1.1系统模型的定义与特征4.1.2系统模型的分类,4.1.1系统模型的定义与特征,定义对一个系统某一方面本质属性的描述，以某种确定的形式（如文字、符号、图表、实物、数学公式等）提供关于该系统的某一方面的知识。,特征,系统模型是对现实系统的抽象或模仿；系统模型是由反映系统本质或特征的主要要素构成的；系统模型集中体现了这些主要要素之间的关系。它忽略了与分析无关的因素。,4.1.1系统模型的定义与特征,4.1.2系统模型的分类,物流系统建模,CH4,4.2系统模型的基本要求,清晰性切题性精确性集合性反馈性,物流系统建模,CH4,4.3构建模型的基本方法,4.3.1建模过程的信息源4.3.2建模方法4.3.2建模过程,4.3.1建模过程的信息源,图4-3系统模型的信息源,4.3.2建模方法,模型建立的任务是要确定模型的结构和参数。,4.3.3建模过程,图4-4建模的基本过程,物流系统建模,CH4,4.4物流系统建模方法,4.4.1物流系统模型化的意义4.4.2物流系统模型的建模思路4.4.3物流系统数学建模的基本方法4.4.4物流系统建模的步骤4.4.5四类建模变量,4.4.1物流系统模型化的意义,通过建立易于操作的模型，帮助人们认识复杂的物流系统，了解系统问题的本质和规律。通过对模型的分析，明确系统的内部构成、系统特性和形式，针对系统的规律和目标，用数学表达式说明系统的结构关系和动态情况。经过恰当的抽象、加工、逻辑处理，把复杂系统的内部和外部关系变成可以进行准确分析和处理的形式，从而得出需要的结论。,4.4.2物流系统模型的建模思路,1系统模型的一般形式,模型可以表示为如下的通式：U=f(xi，yi)式中：U描述系统功能的效用或准则值，也叫做目标函数；目标函数一般是希望达到的最大值（如利润、效益等）或最小值（如成本、支出、亏损等）。xi可控变量；yi不可控变量，对U有影响；f目标函数U与变量xi，yi之间的关系函数。,4.4.2物流系统模型的建模思路,2系统建模的一般思路,直接分析法数据分析法实验分析法主观想象法,4.4.3物流系统数学建模的基本方法,一种是根据实际系统的实际或观测数据来确定方程式。第二种是根据实际物流系统的理论解释和规律来确定适当的数学表达式。,4.4.4物流系统建模的步骤,弄清问题，掌握真实情况；搜集资料；确定因素之间的关系；构造模型；求解模型；检验模型的正确性。,4.4.5四类建模变量,决定变量环境变量结果变量评价变量,物流系统建模,CH4,4.5常见的物流系统模型,4.5.1最优化模型4.5.2仿真模型4.5.3启发式模型4.5.4几种典型的物流系统模型,4.5.1最优化模型,最优模型是依赖精确的数学方程式和严密的数学过程来分析和评价物流系统的各种可选方案，从数学上可以证明所得到的解是针对该问题的最优解（最佳选择）。,4.5.2仿真模型,所谓仿真模型，就是以代数和逻辑语言做出的对系统的模拟，这种模拟通常要利用随机的数学关系，可以说，仿真的过程就是对系统模型进行抽样试验的过程。,4.5.3启发式模型,启发式模型是以启发式方法为基础建立的系统模型。启发式模型是仿真模型和最优模型的混合模型。启发式方法指的是那些能指导问题求解的原理、概念和经验法则。,4.5.4几种典型的物流统模型,资源分配型存储型输送型等待服务型指派型决策型其它模型,物流系统建模,CH4,4.6系统建模实例,设在某库存管理系统中，如果需要量全部为不可控，此时需要量相当于环境变量y。而决定变量x代表采购量（库存量），结果变量z为销售量。评价变量u代表利润，设销售单价为a元，采购单价为b元。如果此商品有季节性特征，在某一定时间内如遇到不畅销时，可以允许降低价格以c元全部卖出(ca)。,4.6系统建模实例,这时销售量z可用下式表示:,此处，min(z，u)表示取x和y二者之间的最小值，而利润u可用下式表示：,式中等号右边第一项是正常售价时的销售收入，第二项是在某一时期内剩余产品的销售收入，第三项为总采购费用。,4.6系统建模实例,通过模型所求得的数值，在实际运用中，常会发现与实际不符的情况，这是因为：,客观世界是经常变动和发展的，而分析出的结果，已落后于现实。在建立模型时所放弃的事项中，可能在对现实系统有影响的部分，而这部分在模型化时没有被抽象出来。由于忽视人的因素，没有考虑到人的熟练性和能动性。没有考虑到系统的稳定性。,物流系统建模,CH4,冷藏食品运输线路优化模型建立,如何在规定的时间内，以最低的成本运达冷藏食品，是冷藏食品运输中要考虑的关键问题。运输成本主要取决于运输线路，因此，根据冷藏食品运输特性，以物流运营商运输成本最小为目标，考虑冷藏食品易腐性造成的运送货损成本，超出客户时间窗的惩罚成本，建立了冷藏食品运输线路优化模型。,4.7案例分析：冷藏食品运输线路优化模型建立,4.7案例分析：冷藏食品运输线路优化模型建立,1.模型建立的基本思路,将冷藏食品易腐性造成的货损成本，超出客户时间窗的惩罚成本及随里程递增的运输成本作为冷藏食品运输商的运输总成本，以运输成本最小为目标，求解模型，以获得最佳的运输路线l0。,2.目标函数的建立,构建模型时，将运输的综合成本作为目标函数。冷藏食品运输综合成本包括：车辆运输成本，冷藏食品运输中腐烂造成的货损成本，以及超出客户时间窗的惩罚成本。,4.7案例分析：冷藏食品运输线路优化模型建立,3.冷藏食品运输线路优化模型,以运输总成本最小为目标，受约束条件限制，确定出冷藏食品最优的运输路线。,4.7案例分析：冷藏食品运输线路优化模型建立,思考题与习题,1建立