仿真技术在物流管理中的应用

1、仿真技术在物流管理中的应用摘要本文介绍了仿真技术与仿真技术在物流管理上的运用。文章重点研究仿真技术在库存控制和生产物流两方面的运用。在库存控制方面，介绍了库存的相关概念和理论，并通过Excel对库存控制进行了仿真，使人们知道不一定只有专业仿真软件才能进行仿真，同时也了解到如何运用Excel进行仿真操作。在生产物流方面，主要介绍了Flexsim这一专业仿真软件。Flexsim是一个模拟软件，是合乎物流过程仿真的软件，是一种用于开发、建模、仿真、实现和监控动态流动进程与系统的目标导向性软件。它能应用于建模、仿真以及实现业务流程可视化。文中，应用Flexsim仿真的办法，对生产加工车间进行了研究。在

2、调研某加工车间的生产情况后，分析了现有生产加工水平下提升产量所面临的问题，应用Flexsim建立了模型，给出了解决计划。关键词：物流管理、仿真技术、库存控制、生产物流、FlexsimABSTRACTThispaperintroducesasimulationoftechnologyandemulationtechnologyinthelogisticmanagement.Thearticleputsthefocusontheuseofsimulationtechnologyintheinventorycontrolandproductionlogistics.Ininventorycontro

3、l,thispaperintroducestheconceptandtheoryofinventory,andthroughtheuseoftheExcelininventorycontrolsimulation,makepeopleknownotonlyprofessionalsimulationsoftwaresimulationcando.Ofcourse,wealsocanlearnhowtousetheExcelsimulationoperation.Intheproductionoflogistics,thepapermainlyintroducesthesoftwarenamed

4、Flexsim.Flexsimisakindofsimulationsoftwarewhichcanbesuitableforlogisticsprocess.Itisakindofgoalorientationsoftwarefordevelopment,modeling,simulationandmonitoringthedynamicsystemsandprocessflow.Itcanbeappliedtomodelingandsimulationandbusinessprocessvisualization.ThisFlexsimsimulationmethodisappliedto

5、studyofmold-producingworkshop.Inasurveyoftheproductionworkshop,IanalyzeproblemshowtoimproveyieldattheexistingmanufacturinglevelsandapplyFlexsimtoestablishmodelandgetthesolution.KEYWORDS：logisticsmanagement,simulationtechnique,stockcontrol,productionlogistics,Flexsim正文目录第一章引言1一、选题的背景与意义1二、研究的主要内容2第二章

6、物流系统仿真的国内外研究现状及方向3第一节国内外研究现状3一、国内研究现状3二、国外研究现状3第二节物流系统仿真的研究方向4一、物流过程的仿真研究4二、物流管理的仿真研究4三、物流本钱的仿真研究5第三章仿真技术概述6第一节系统仿真的概念6一、系统、模型及仿真的概念6二、仿真的作用7三、仿真与解析办法的比拟7四、建模办法8第二节系统仿真的过程8第四章仿真技术在库存控制中的应用10第一节库存控制的概述10一、库存的作用与弊端10二、库存控制的重要性11三、库存控制的任务11四、库存策略评价11第二节库存控制的相关理论12一、经济订货批量理论(EOQ模型)12二、平安库存理论13三、订货提前期确实定

7、14第三节基于Excel的库存控制仿真运用14一、建立模型14二、仿真过程16三、仿真结果分析17第五章仿真技术在生产物流中的应用19第一节生产物流根底19一、生产物流的含义19二、生产物流中的相关概念20三、生产物流管理的目标20第二节Flexsim软件简介21一、Flexsim软件的特点21二、Flexsim的主要功能22三、Flexsim仿真软件的仿真步骤22四、Flexsim中瓶颈发现的办法23第三节基于Flexsim仿真的案例分析23一、案例描述23二、建立模型25三、生产线结果和分析26四、模型优化29第六章总结33参考文献34致谢35第一章引言传统物流是一个流通与制造过程的从属品

8、，其根本任务仅仅是完成商品流通过程或制造过程中物料的物理位置的转移，以确保流通或生产过程的正常运行，因此物流功能的各个环节长期以来是相互分散和孤立的。现代流通与生产过程那么更加注重整体的效益。物流作为一个多因素、多目标的复杂系统，追求其整体的优化是一个复杂的系统分析问题。正是由于现代物流系统的复杂化、目标多样化的发展需要，急需运用系统仿真的办法对其进行分析研究。一、选题的背景与意义中国现代物流业,是适应中国经济快速发展和对外开题的形式,在传统方案经济体制下的物资方案分配和运输体制的根底上发展起来的新兴产业,特别在近几年世界经济一体化和科学技术的飞速发展下，有了较快的发展。可以说，在我国，现代物

9、流已经进入了一个快速发展的阶段。许多企业也将物流作为提升企业核心竞争力的重要伎俩，把现代物流理念、先进的物流管理、技术和现代经营模式引入企业；而国家也把物流放在了一个重要的地位，使其成为我国重点培养行业职业。其中，最显而易见的发展成果便是我国物流根底设施能力大大提高,市场物流网络逐步扩大。但是，我国现代物流在功能和发展潜力上也存在很多问题，其主要表现在于现代物流系统的不完善以及物流运作过程的不合理。我国现有的物流系统是依靠客观的需求发展起来的，对需求的变化有着明显的反馈。这种物流系统由于不足前瞻性和系统规划，很难保证在物流资源的配置、物流网络的的结构等方面的可靠性、合理性、协调性和最优化。另外

10、，在物流运作过程，主要是运输过程与仓储过程，仍以经验管理为主，根本上没有采用优化的理论和办法，不合理处随处可见。可为什么会出现这种现象呢？主要是由于物流系统的复杂性妨碍了一般优化理论的和办法的使用。而学过仿真的人都知道，当问题的规模和复杂程度使得最有技术无能为力时，仿真技术就派上了用场。物流仿真的优势在于不论实际物流系统是否存在，均可通过建立系统研究模型，讲实物数据输入仿真系统，通过数据运算与图形模拟，产生贴近实际物流系统的信息数出。仿真实验具有良好的可控、无破坏和可重复性。仿真过程经济平安，不受气象条件和场地环境的限制。仿真的实时性，使实时系统的仿真应用成为可能，为仿真应用奠定了良好的根底。

11、物流仿真给评估对象系统配送中心、仓库存储系统、拣货系统、系统系统等的整体能力提供一种评价办法。如美国UPS公司想在满足客服质量的前提下，利用物流仿真技术在庞大的人员车辆配置和本钱之间取得最正确平衡；再如宝洁公司利用仿真技术来设计一个覆盖北美的高效的满足客户的日常订单处理和配送要求且具有极强的抗波动性供给链网络。仿真技术在复杂系统的分析和决策中的巨大价值在欧美已成为不争的事实，每年发明着数以千亿美元的经济效益。因此，在国外，仿真技术在物流管理中的应用相当普遍。而在国内，仿真技术虽也日渐成熟，但在应用现状的确并不理想。为进行物流决策而进行的物流系统仿真的研究并不是很多，而且，实际中的应用更是很少。

12、而本论文的课题主要针对于仿真在我国管物流管理中的应用。希望通过仿真来解决一些我国物流中的问题。二、研究的主要内容本文研究的根本内容为仿真在物流管理中的应用，由于物流管理范围很大，因此在研究时主要侧重于仿真在库存控制与生产物流中的应用。库存控制是物流管理中的重要组成局部，对其研究的主要问题是在给定的效劳水平之下，确定库存产品的在订货点和在订货量，使得库存总本钱包括储存本钱与缺货本钱最低，从而降低企业的运行本钱，提高企业的资金运转效率与竞争力。而对于生产物流，研究的那么是仿真技术在生产线流程上的应用。通过对原有生产物流中存在的瓶颈问题了解，运用仿真技术寻找到解决问题的计划，为企业决策提供依据。第二

13、章物流系统仿真的国内外研究现状及方向第一节国内外研究现状一、国内研究现状我国物流产业的研究起步较晚，现代物流产业的发展还处于初步发展阶段，与先进国家相比尚有很大差距，但市场潜力和发展前景十分广大。加快我国现代物流发展，对于优化资源配置，调整经济结构，增强综合国力和企业竞争能力，提高经济运行质量与效益，推进我国经济体制与经济增长方式的基本性转变等等都具有非常重要而深远的意义。在1997年召开的亚太国际物流会议上，一些中外驰名人士指出，中国如何较快地构筑一个可以将必要的商品，按必要的数量，以必要的方式，在必要的时间，供给到必要的地点的高效率的物流体系，是国民经济发展中不可回避的一个重大课题，我国国

14、民经济的现代化，离不开流通的现代化，而流通的现代化离不开物流的现代化。当前，我国现代物流在功能和发展潜力上的瓶颈在于现代物流系统的不完善以及物流运作过程的不合理。自然形成的物流系统由于不足前瞻性和系统规划，在物流资源的配置，物流网络的结构等方面，很难保证其可靠性、合理性、协调性和最优化；而物流运作过程，主要是运输过程和仓储过程，仍以经验管理为主，根本上没有采用优化理论和办法，不合理现象随处可见，难以产生"第三利润"。物流系统的复杂性是一般的优化理论和办法难以处理的主要原因，此时，物流仿真技术刚好能派上用场。目前，国内应用于企业物流系统方面的物流管理仿真软件开发的并不多，比拟

15、有代表性的软件是：清华大学为北京某配送公司开发的线路优化、车辆调度软件。经过重新规划后，公司的配送本钱比原来降低了28%；济南兰剑物流公司开发的企业物流系统的三维虚拟仿真；王少梅等人在港口物流系统中的仿真研究；以及苏选良等人在比照了财务软件系统和MRPII软件在企业中的应用后提出的企业物流信息的会计仿真；还有陈红玉等有关现代制造业工厂内部的物流系统的仿真研究等。二、国外研究现状国外对系统仿真的研究和应用早于我国，而且在系统仿真研究和应用领域较我国兴旺。如：配送中心选址的经典模HarveyN.Shucom和RichardB.Maffei在1960年提出的，为亨氏公司(H.J.HeinzCompa

16、ny)开发，后来用于雀巢公司(NestleCompany)的配送问题。该仿真模型为根本的配送中心选址问题提供了答案，且可以波及多达4000个客户、40个配送中心，10一15个厂；L.vandenBurggen，R.Gourson，M.Salomon在1995年为一家大型石油公司设计了一套物流仿真系统，来处理石油加油站的选址和分配到每个站点的顾客量的问题。文章发表在欧洲运作研究上，通过仿真表示优化后的结构每年能节省费用5%6%；德国亚深工业大学为德国某集团公司的物流配送网络系统的设计及优化而开发的仿真软件；BIM公司为自己复杂的多级售后效劳物流网络开发了一套零配件库存管理系统等。据统计，日本企业

17、运用系统项目解决管理与决策问题时，采用系统仿真办法的已经超过80%。英国制造业也普遍采用系统仿真办法解决物料控制、人力配置、调度评估、投资策略及均衡生产等问题。同时，国外的仿真软件的开发速度、规模、种类也是当先我国，因此我国在计算机仿真领域还有很长的路要走。第二节物流系统仿真的研究方向对于物流系统仿真的研究，主要有下列几个方面：一、物流过程的仿真研究物流过程是指运输、仓储、装卸、包装等物流的功能过程。研究的目的归结为答复诸如：在时间的进程中，这些过程是如何推进的？推进过程中发生了哪些事件？这些事件引起了系统状态哪些的变化？等等问题。用仿真工具研究这类物流的问题，归结为物流项目的仿真研究。示例，

18、通过公路运输系统过程的仿真研究，可以分析运输过程中公共运输的规划与效率、交通事故的影响、迂回路线的选择等问题。通过自动化物流过程仿真可以分析自动化物流系统设备布局的合理性、设备运行的效率、系统的生产率、系统中设备的利用率等。二、物流管理的仿真研究物流管理的仿真研究是为物流管理决策分析效劳的。示例交通运输网络的布局规划、自动化物流系统的策略运用、物流园区规划、供给链库存控制策略等。其中，库存控制是一个研究热点。由于生产加工的各个工序，其加工节奏一般是不协调的。物料供给部门与生产加工部门的供求关系存在矛盾。为确保物料及时准确的供给，最有效的方法是在工厂、车间设置物料仓库，在生产工序间设置缓冲物料库

19、来协调生产节奏。通过对物料库存状态的仿真，可以动态地模拟入库、出库、库存的实际状况。根据加工需要正确地掌握入库、出库的机会和数量。三、物流本钱的仿真研究物流本钱的计算是一件及其细致复杂的事情。传统的制造业中，往往将物流本钱与供给或销售的本钱混在一起计算。因此无法准确掌握物流的本钱，也就无法根据物流本钱的核算改良物流的流程和操作。在物流管理中有物流本钱管理法，即以降低物流本钱为评价指标，不断改良物流流程，改良物流管理的办法。可见准确的物流本钱计算对改良物流作业与管理十分重要。物流本钱计算有很多办法。运用系统仿真办法主要是在物流系统运行过程中动态的记录其物流本钱的耗费，最终准确统计各项物流作业的本

20、钱。这一计算式利用了系统仿真是以时间为基准的特点。当系统运行时，计算机仿真可以将各种动态过程的时间过程准确的记录下来，则将时间的耗费转换为工时的计算，自然就可以计算本钱了。目前还很少有利用计算机仿真进行成物流本钱计算的案例。应该说在统计作业状态的同时，统计其本钱的仿真，是事半功倍的。第三章仿真技术概述第一节系统仿真的概念一、系统、模型及仿真的概念系统是相互联系又相互作用对象的有机组合，具有整体性和相关性的根本特征。系统模型是反映系统内部要素的关系，反映系统某些方面本质特征，以及内部要素与外界环境关系的系统的抽象，是对一个现实存在的系统或方案建立的系统的某种形式的叙述。建立和运用系统模型的目的在

21、于指明系统的主要组成局部以及他们之间的主要关系，以便于人们对系统进行深入的分析和研究。系统仿真是建立在控制理论、相似理论、信息处理技术和计算技术的理论根底之上的，以计算机和其他专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实或假想的系统进行试验，并借助专家经验知识、统计数据和信息资料对试验结果进行分析和研究，进而作出决策的一门综合性的实验性科学。在这一定以当中可以看出，系统仿真实质上包括了三个根本要素，除了上面的系统与系统模型，还包括了计算机。而联系这三个根本要素的根本活动是：模型建立、仿真模型建立和仿真实验，如图3-1所示。图3-1系统仿真三要素二、仿真的作用仿真技术在复杂项目系统的分析和设计的研

22、究中已经成为不可短少的工具。系统的复杂性，主要体现在三个方面，即复杂的环境、复杂的对象和复杂的任务。然而不论系统多么复杂，只要能正确的建立起系统的模型，就可以利用仿真技术对系统进行充沛的研究。仿真模型一旦建立，可以重复使用，而且改变灵活，便于更新。经过仿真逐步修正，从而深化对其内在规律和外部联系及相互作用的了解，以采用相应的控制和决策，使系统处于科学化的控制和管理之下。归纳起来，系统仿真技术的主要作用有：1优化系统设计。在复杂的系统建立以前，能够通过改变仿真模型结构和调整参数来优化系统设计。2对系统或系统的某一局部进行性能评价。3节省经费。仿真实验只需在可重复使用的模型上进行，所花费的本钱比在

23、实际产品上做试验低。4重现系统故障，以便判断故障产生的原因。5可防止实验的危险性。6进行系统抗干扰性能的分析研究。7训练系统操作人员。8系统仿真能为管理决策和技术决策提供依据。示例对于新设计的新系统，在未能确定其优劣的情况下，先不必花费大量的投资去建设它，而是采用计算机仿真，对新系统的可行性和经济效果做出正确的评价。又如针对具有不同的决策变量或参数组合的不同决策计划，进行计算机仿真的屡次运行，按照既定的目标函数，对不同的决策计划进行分析比拟，从当选择最优计划，从而辅助管理决策。三、仿真与解析办法的比拟在系统模型不太复杂的情况下，往往可能运用数学办法，如线性代数、微积分、数学规划等求解问题。但是

24、，大多数的实际系统是如此复杂以至它的模型不可能采用上述解析办法求得解决。这时，仿真就能发挥它的作用。在这种情况下，系统设计与分析人员运用计算机仿真，求解系统模型，并收集相应的资料以估计所研究的系统的各项特征。与数学解析办法相比，仿真有着下列优点：1大多数具有随机因素的复杂系统无法用准确的数学模型表述从而采用解析办法评价，于是仿真通常就成为解决这类问题的好办法。2仿真可以使人们能对现有系统在重新设计的工作条件下的工作成果作出分析判断。3它能帮忙人们选择最优的系统设计计划。4借助仿真可以在一个较长的时间里研究一个系统的变化规律。于此同时，仿真也存在着如下缺点：1计算机仿真往往消耗大量的时间和费用。

25、2仿真运行仅能提供与一定系统的具体条件相对应的特殊接，而不是最优解。3模型的参数难以初始化。4仿真的精度受到许多方面因素的影响，较难控制和测定。四、建模办法建立数学模型的一般办法有下列三种：一演绎法通过定理、定义、公理及已经验证了的理论推演得出数学模型。这是最早的一种建模办法，这种办法适用于内部结构和特性很明确的系统二归纳法通过对大量的实验数据分析、总结，归纳出系统的数学模型。对于那些内部结构十分不分明的系统，可以根据对系统的输入/输出地测试数据来建立系统的数学模型。三混合法这是将演绎法和归纳法互相结合的一种建模办法。通常通过先验的知识确定系统模型的结构形式，再用归纳法来确定具体的参数。最后，

26、要说的是，不论何种建模办法，在实际建模中，一般都要遵守这些原那么：精确性、合理性、复杂性、应用性和鲁棒性。而且需要对所得到的模型进行检验和修正，从而得到称心的数学模型。第二节系统仿真的过程系统仿真是对系统进行试验研究的综合性技术学科。对于系统的任一项仿真研究都是一个系通过程，研究过程可见可繁，而对于复杂系统或综合系统的总体仿真研究那么是一件难度很大的工作。为了使仿真实验顺利进行并获得预期效果，必须把针对某一实际系统的仿真试验切切实实作为一项系统项目来抓。通常系统的仿真实验是为特定的目的而设计的，是为仿真用户而效劳的，因此，复杂系统的仿真实验需要仿真者和用户共同参与，从这个意义上讲，仿真实验应该

27、包括建模、模型试验和结果分析三个阶段，其具体流程详见图3-2。其中，主要工作流程内容为：1系统定义。根据仿真的目的，规定所仿真系统的边界、约束条件。2数学建模。根据系统试验知识、仿真目的和实验资料来确定系统数学模型的框架、结构和参数。模型的繁简程度应与仿真目的相匹配，要确保模型的有效性和仿真的经济性。3仿真建模。根据数学模型的形式，计算机的类型以及仿真目的将数学模型转变成仿真模型，建立仿真试验框架，应进行模型转换正确性校核。4装载。利用仿真软件将仿真模型输入计算机，设定试验条件及记录变量。5试验。根据仿真目的在模型上进行试验。6结果分析。根据试验要求对结果做分析、整理及文档化。根据分析的结果修

28、正数学模型、仿真模型、仿真程序，以进行新的试验。图3-2仿真实验的一般过程第四章仿真技术在库存控制中的应用第一节库存控制的概述根据我国国家规范GB/T183542008物流术语，库存是指处于存储状态的物品。通俗的说，库存是指企业在生产经营过程中为现在和将来的耗用或者销售而储藏的资源。广义的库存还包括处于制造加工状态和运输状态的物品。一、库存的作用与弊端库存的作用主要表现在下列几个方面：1维持销售商品的稳定。销售预测型企业对最终销售商品必须保持一定数量的库存，其目的是应付市场的销售变化。这种方式下，企业并不预先知道市场真正需要什么，只要按对市场需求的预测进行生产或采购，因而产生一定数量的库存需要

29、。2维持生产的稳定。企业按销售订单和销售预测安顿生产方案，并制定采购方案，下达采购订单。由于采购的物品需要一定的提前期，这个提前期是根据统计数据或者是在供给商生产稳定的前提下制订的，但存在一定的风险，有可能会拖后或延迟交货，最终影响企业的正常生产，造成生产的不稳定，为了降低这种风险，企业就会增加材料的库存量。3平衡企业物流。在企业的采购、供给、生产和销售各环节中，库存起着重要的平衡作用。4平衡企业流动资金的占用。库存的材料、在制品及成品是企业流动资金的主要局部，因而库存量的控制实际上也是进行流动资金的平衡。示例，加大订购批量会降低企业的订购费用，保持一定量的在制品库存与材料会节省生产交换次数，

30、提高工作效率，但这两方面都要寻找到最正确控制点。库存的作用是相对的，也就是说，企业同时还在想方设法的降低库存量。库存的弊端主要表现在下列几方面：1占用企业大量流动资金。通常情况下，库存占企业总资产的比重大约为20%40%，库存管理不当会形成大量资金的沉淀。2增加了企业商品本钱和管理本钱。3掩盖了企业众多问题，如方案不周、采购不力、生产不均衡等情况。二、库存控制的重要性一库存控制是物流管理的核心内容库存管理之所以重要，首先在于库存领域存在着降低本钱的广大空间，对于中国的大多数企业尤其如此。所以对于我国企业来说，物流管理的首要任务是通过物流活动的合理化降低物流本钱。二库存控制是提高顾客效劳水平的需

31、要在剧烈的市场竞争中，不仅要有提供优质商品的能力，而且还要有提供优质物流效劳的能力。因此，必须通过有效的库存控制，在满足物流效劳需求的情况下，保留适当的库存量。三库存控制是回避风险的需要随着科学技术的发展，新商品不断出现，商品的更新换代速度加快。如果库存过多，就会因新商品的出现使其价值缩水，严重的情况可能会一钱不值，因此，在多品种小批量的商品流通时代，更需要运用现代库存管理技术科学的管理库存。三、库存控制的任务对于任何一个企业来说，无论库存过高或过低，都会给企业的生产或经营带来麻烦，因此，库存控制的任务是：一用最低的费用在合适的时间和合适的地点获得适当数量的原材料、耗费品、半成品和最终商品，即

32、保持库存数量与订购次数的均衡，通过维持适当的库存量，使企业资金得到合理的利用，从而实现赢利目标。二减少不良库存在大多数企业中，库存占企业总资产的比例度非常高，许多企业都存在着不良库存问题。这是因为人们只重视库存保障供给的任务，无视库存过高产生的不良影响。四、库存策略评价研究库存系统的目的一般是要确定或比拟各种库存策略。评价库存策略的优劣一般采用"费用"上下衡量，可将它视为库存系统的输出变量。最常考虑的费用包括下列几个方面：一保管费表示维持库存的有关费用，包括仓库、设备、人力、货物保留、损坏变质等支出费用，以及应支付的利息或系于库存之呆滞资本的时机本钱。一般可折算成每件每日费

33、用、每间每月费用或每件每年费用等。当资本本钱占绝对大的比重时，更为普遍的办法是将保管费这是通常被称为存储费用产品价格的一个百分比来表示。二订货费表示补充库存的有关费用，包括货物本身的费用，订货手续费、运输费等。订货费一般只与订购次数有关，以每次订购金额表示。三缺货损失费包括由于需求超过可利用库存时发生的费用，错过销售时机或停工待料等造成的损失。缺货费用取决于库存短缺的多寡与时间的长短，通常以单位短缺的费用表示。第二节库存控制的相关理论一、经济订货批量理论(EOQ模型)即在进行订货的时候，为了使订货费用到达最低，而确定一个经济订货量。EOQ模型若:一库存需求以不变比率出现且确定已知。示例，库存需

34、求可能是每天3个单位，那么被假定为每一天都是个单位。二库存补充是即时的(所有订货都立即收到)，且只在库存水平等于零时出现。三订货不受限制，即什么时候想订货就能订到货，想到哪里订就能到哪里订。四提前期是不变的。五总以一个固定的订购量订购。六每单位的保管本钱和每次订购本钱都是不变的。设全年需求量为H吨，订货费用每次为O元，存储费用率为K，货物资单价为P(元每吨)，订购批量为Q，每年的订购次数(或调整次数)为N，那么：订货费用B=每年订购次数每次订货费用=N-O二H-O/Q存储费用C=平均库存值存储费用率=QPK/2=HPK/(2N)一个订货周期内发生的总费用为A=B+C+PH，确定一个经济订货批量

35、使得总费用为最小值。即:4-1依此我们可推导出经济订货批量Q与订购次数N的计算公式：4-24-3二、平安库存理论对于平安库存量的计算可分为三种不同的情况分别计算一需求量变化，提前期固定若需求的变化服从正态分布，由于提前期的固定数值，因而可以根据正态分布图，直接求出在提前期内的需求分布均值和规范差，或者通过直接的冀望预测，以过去提前期内的需求情况为依据，确定需求的冀望值。在这种情况下，平安库存的计算公式为：4-4式中：提前期内的需求量的规范差；L提前期的时间；z一定客服水平下需求量变化的平安系数，它可以根据预定的效劳水平，由正态分布表查出。二需求量固定，提前期变化当提前期内的客户需求情况固定不变

36、，而提前期的长短随机变化时，平安库存量的计算公式如下：4-5式中：提前期的规范差；提前期内的日需求量；z一定客服水平下需求量变化的平安系数。三需求量和提前期都随机变化多数情况下需求量和提前期都是随机变化的，如果可以若需求量和提前期是相互独立的，则平安库存的计算公式如下：4-6式中：、z的含义同上；提前期内平均日需求量；平均提前期。三、订货提前期确实定补货订单发出之后，并不会立即得到执行，而是要经过一个随机的订货周期之后，才能对仓库中的货物进行补足。我们在设立再订货点的时候，我们必须根据商家的供货情况确定一个合理的订货提前期。企业为了保证生产经营活动的顺利进行，必须提前假设干天进行补货，提前的天

37、数就是订货提前期，一般情况下，订货提前期应该等于交货天数。提前进货的条件下，企业再次发出订货单时尚有存货时的库存量，称为再订货点。一般情况下，在考虑到平安库存时，再订货点R的数量应等于交货时间L与平均每日需求量d之积再加上平安库存量SS。叙述式(即再订货点模型)为：4-7第三节基于Excel的库存控制仿真运用由于我国企业以中小型私营企业为主，本钱比拟高的专业仿真软件对于这些企也来说渴望却不容易得到。加之，这些专业仿真软件对人员的要求比拟高，需要经过一定的培训，这在我国现有企业里来讲也是很难到达的。另外，由于Excel是一款办公室软件，一般企业都有，不用另外购买软件，节省了本钱，同时对人员也不存

38、在着很高要求。因此，在这一情况下，利用Excel功能实现库存控制中的订货点和订货量的仿真显得很方便和及时。下面就以慈溪环球塑胶厂为例来具体说一下如何运用Excel进行库存控制仿真。不过，在进行仿真之前，先对慈溪环球塑胶厂做一个介绍。慈溪环球塑胶厂是一家家庭作坊式的小厂，主要生产橡胶制品，包括橡胶薄膜、油封、O型圈、阻塞、密封圈、链条等。其中，油封对于该厂来说是一种新的产品，是汽车内部的一个重要零件，原材料要求有着特殊之处，因此需从外面采购处理过的原材料，因而存在着一个库存问题。一、建立模型这次仿真主要针对的是制作油封的橡胶原材料，这种原材料要求不能长期寄存也不能堆在一起，否那么会对产品产生影响

39、。其中，要求不能长期寄存是由于长期寄存会影响原材料的延展性，导致产品次品率大幅提高；而不能堆放一起是由于原材料粘性很大，堆积太多会导致原材料粘在一起难以别离，影响产品的加工，也影响产品的正品率，所以每次为30千克一堆平铺放置。又由于这一材料面积大，厚度很小，因此面积很大，也就是说平放于地时所需面积很大，大约为每堆需要0.8平方米。加之这个厂的仓库很小，且还有其它产品的原材料、成品和模具需要放置，又由于是新产品，还只是该厂的辅助产品，因此用于寄存该橡胶原材料的面积有限。正是由于这些原因，导致原材料的采购过程比拟频繁，每次量比拟少，但相对而言所占仓库面积很大。因此根据在该厂的实际调查与原来存在的历

40、史资料，得出关于油封原材料的下列数据：(1)当需求量分别为20、25、30、35、40千克时，其概率分别为0.1、0.2、0.4、0.2、0.1；2订货提前期分别为1、2、3天时，其概率分别为0.125、0.75、0.125；3如果原材料不能及时供应将会导致产品无法正常生产，从而导致货物缺失的情况发生。一旦这一情况发生，企业将面临下列三种情况：延期供货并付违约金，从外单位高价购货补充缺乏局部，损失供货时机并付违约金。其发生概率分别为0.6、0.3、0.1，同时其发生的损失分别为0.1TQ、0.2TQ、0.6TQ(Q为原材料缺货数量，T为单位原材料的价格为每千克300元)。4总订货费用C包括：订

41、货费用C1：设每次直接订货费用F=3元,每单位运输费用为0.003T元，那么C1=F+0.003TQ；保管费用C2：每月保管费用为货值的0.01倍,那么每天的保管费用为C2=0.01TQ/30；缺货损失C3：每次缺货损失为缺货数量对应金额的一定比例,是一随机数。根据上述情况，得到需求量的数量函数、订货提前期的函数和缺货损失函数，如表4-1，表4-2和表4-3所示。表4-1需求量的变化函数概率区间需求量单位：千克00.1200.10.3250.30.7300.70.9350.9140表4-2订货提前期的函数概率区间订货提前期单位：天00.12510.1250.87520.87513表4-3缺货损

42、失函数概率区间损失单位：元/千克00.6300.60.9600.91180二、仿真过程一随机数据的产生在整个仿真过程中需要产生3个随机数，分别是需求随机数、提前期随机和缺货随机数，这些随机数利用RAND()函数产生，再根据产生的随机数在上面的函数中查找。在整个仿真过程中，先由需求随机数来确定需求，然后由初始库存和需求量的差值来确定残余库存量，如果残余库存量大于0，那么缺货值为0，否那么缺货量为需求量与初始库存的差值。另外，当缺货量等0时，设定缺货随机数为"-"，否那么利用RAND()函数产生缺货随机数。由缺货概率值根据缺货损失函数来确定缺货损失值。当然，还要根据订货量(最大

43、存储量与残余库存的差值)的大小来确定提前期随机数，如果订货量大于0就进行订货，由RAND()函数产生提前期随机数；否那么订货提前期值为"-"，再根据订货提前期的随机数确定提前期的具体天数。最后，把订货费用、保管费用和缺货损失加起来确定总的期间费用，在根据期间费用的大小来确定最优解。二界面确定基于Excel的库存控制仿真界面如图4-1和图4-2所示图4-1基于Excel的仿真界面上图4-2基于Excel的仿真界面下三、仿真结果分析在仿真库存管理系统时,运用了Excel进行数据的处理,在运行时采取函数的循环调用。此办法操作简单、数据清晰。通过对库存策略的仿真结果进行系统分析,找

44、出最优的库存状态参数,依此结果断定最优库存策略。通过在上面模型建立里的描述我们可以了解到此工厂仓库很小，油封的原材料寄存空间不大，又由于原材料寄存的要求需保持通风，少堆积叠放，即原材料存储需较大的空间，因此存储量受到限制，最高不能超过420千克这一界限。根据这一情况，具体仿真内如如下，若初始库存为50千克，仿真天数为30天，然后确定订货点与最大存储量，从而计算出30天总的库存费用，再根据费用大小确定最优订货点与最大存储量。具体步骤如下：1确定一个变量不变，另一个变量变化，找出此时最优解；2把确定为不变的变量变化一个单位后继续不变，变化的变量变化，确定此时最优解；3重复12两个步骤，找出各个情况

45、下的最优解，比拟各个最优解，找出总的最优解。以最后仿真结果如下：1当最大库存量确定为变量时，若订货点为100千克不变表4-4最大存储量与库存总费用的关系计划最大存储量单位：千克30天所产生的库存费用单位：元12008492.522203934.532403731.542603358.7552803077.563002628732025538340247193602223.5103802113114002306.5124202628最优计划：10从表4-4我们可以看出，当订货点确定为100千克不变时，最大储存量可确定为380千克，此时费用最小，为2113元。2、当订货点确定为变量时，若最大存储量

46、为380不变表4-5订货点与库存总费用之间的关系计划订货点单位：千克30天所产生的库存费用单位：元16041222703484.753802844.25490243551002029.75611023557571202742.58130322491404086最优计划：5从表4-5我们可以看出，当最大储存量确定为380千克时，订货点可确定为100千克，此时费用最小，为2029.75元。在整个仿真过程中，订货点与最大存储量需要不停地变化，但决不能同时变化，否那么很难找出最优解。在仿真时应该如上面仿真的办法，这样才能找到最优解。最后，综合分析上述的情况，可以看出不论是哪个变量变，哪个变量不变，最优

47、解都为：最大存储量为380千克，订货点为100千克时，费用最小。第五章仿真技术在生产物流中的应用第一节生产物流根底一、生产物流的含义生产物流是指企业在生产工艺中的物流活动，是与整个生产工艺过程伴生的，实际上已构成了生产工艺过程的一局部。生产物流的概念从不同的角度可定义如下：1从生产工艺角度分析生产物流是指企业在生产工艺过程中的物流活动，即物料不断离开上一工序，进入下一工序，不断发生搬上搬下，向前运动，暂时停滞等活动。其流程为：原材料、燃料、外购成件等物料从企业仓库或企业的"门口"开始，进入到生产线的开始端，再进一步从生产加工过程并借助一定的运输装置，一个一个环节的"

48、;流"，在"流"的过程中，本身被加工，同时产生一些废料余料，直到生产加工终结，再"流"至成品库。2从物流范围分析企业生产系统中物流的边界起源于原材料、外购件的投入，止于成品仓库。它贯通生产过程，横跨整个企业，其流经的范围是全厂性的、全过程的。物料投入生产后即形成物流，并随时间进程不断改变自己的实物形态和场所位置。3从物流属性分析生产物流是指生产所需物料在空间和时间上的运动过程，是生产系统的动态表现，换言之，物料原材料、辅助材料、零配件、在制品、成品经历生产系统各个生产阶段或工序的全部运动过程就是生产物流。综上所述，生产物流是指伴随企业内部生产过

49、程的物流活动。即按照工厂布局、产品生产过程和工艺流程的要求，实现原材料、配件、半成品等物料在工厂内部供给库与车间、车间与车间、工序与工序、车间与成品库之间流转的物流活动。生产物流系统主要由下列三个环节组成：一是从物料供给商处采购原材料和局部成品、半成品的物料供给系统；二是发生在制造企业内部的生产过程物料搬运系统；三是将成品送往消费者手中的成品运送系统，另外还有产品用后回收处理。二、生产物流中的相关概念一节拍流程的"节拍"Cycletime是指连续完成相同的两个产品或两次效劳，或两批产品之间的间隔时间。换句话说，即指完成一个产品所需的平均时间。节拍通常只是用于定义一个流程中某

50、一具体工序或环节的单位产出时间。如果产品必须是成批制作的，那么节拍指两批产品之间的间隔时间。在流程设计中，如果预先给定了一个流程每天或其它单位时间段必须的产出，首先需要考虑的是流程的节拍。二瓶颈而通常把一个流程中生产节拍最慢的环节叫做"瓶颈"Bottleneck。流程中存在的瓶颈不仅限制了一个流程的产出速度，而且影响了其它环节生产能力的发挥。更广义地讲，所谓瓶颈是指整个流程中制约产出的各种因素。示例，在有些情况下，可能利用的人力缺乏、原材料不能及时到位、某环节设备发生故障、信息流阻滞等，都有可能成为瓶颈。正如"瓶颈"的字面含义，一个瓶子瓶口大小决定着液体

51、从中流出的速度，生产运作流程中的瓶颈那么制约着整个流程的产出速度。瓶颈还有可能"漂移"，取决于在特定时间段内生产的产品或使用的人力和设备。因此在流程设计中和日后的日常生产运作中都需要引起足够的重视，注意生产线平衡的持续改善。三空闲时间与节拍和瓶颈相关联的另一个概念是流程中的"空闲时间"idletime。空闲时间是指工作时间内没有执行有效工作任务的那段时间，可以指设备或人的时间。当一个流程中各个工序的节拍不一致时，瓶颈工序以外的其它工序就会产生空闲时间。这就需要对生产工艺进行平衡。制造业的生产线多半是在进行了细分之后的多工序流水化连续作业生产线，此时由于分

52、工作业，简化了作业难度，使作业熟练度容易提高，从而提高了作业效率。然而经过了这样的作业细分化之后，各工序的作业时间在理论上，现实上都不能完全相同，这就势必存在工序间节拍不一致出现瓶颈的现象。除了造成的无谓的工时损失外，还造成大量的工序堆积即存滞品发生，严重的还会造成生产的中止。三、生产物流管理的目标管理的根本职能是方案、控制、决策、调整，生产物流管理的职能也不例外。通过这些职能的实现，要到达的生产物流管理的目标有：效率目标-减少生产等待物料的时间、缩短生产周期、提高生产效率、直接降低物料供给的本钱和间接降低生产本钱。保障目标-在恰当的时间、以恰当的方式和数量、在恰当的地点、以最经济的办法保障物

53、料的供给。最正确效益目标-不仅要有最正确的保障目标，还要有最正确的供给路线和组合，保证物流管理的最正确效益目标。第二节Flexsim软件简介Flexsim是一套系统仿真模型设计、制作与分析的工具软件。它集计算机三维图像处理技术、仿真技术、人工智能技术、数据处理技术为一体，专门面向制造、物流等领域。运用Flexsim系统仿真软件，可在计算机内建立研究对象的三维模型，然后对模型进行各种系统分析和项目验证，最终获得优化设计或改造计划。一、Flexsim软件的特点Flexsim是新一代离散事件系统仿真的有效工具。在Flexsim的支持下，建模过程变得十分简便。Flexsim应用于各个领域，具体包括：配

54、送中心拣选仿真、仓库系统出入库仿真、产品库分拣仿真、高速公路仿真、供给链仿真、集装箱码头仿真、生产物流仿真、机场仿真、医院仿真、城市应急系统仿真等。另外，Flexsim仿真软件的特点主要体现在采用面向对象技术，突出3D显示效果，建模和调试简单开题方便，模型的扩展性强，易于和其他软件配合使用等方面，具体如下：1基于面向对象技术建模Flexsim中所有用来建立模型的资源都是对象，包括图型、表格、记录、GUI等。同时，用户可以根据自己行业和领域特点，扩展对象，构建自己的对象库。面向对象的建模技术使得Flexsim的建模过程生产线化，对象可以重复利用，从而减少了建模人员的重复劳动。2突出的3D图形显示

55、功能Flexsim支持OpenGL技术，也支持ads、wrl、dxf和stl等实例格式。因此用户可以建立逼真的模型，从而可以帮忙用户对模型有一个直观的认识，并帮忙模型的验证。用户可以在仿真环境下很容易地操控3D模型，从不同角度、放大或缩小3建模和调试的方便建模过程中用户只需要从模型库中拖入已有模型，根据模型的逻辑关系进行连接，然后设定不同对象的属性。建模的工作简单快捷，不需要编写程序。4建模的扩展性强Flexsim支持建立用户定制对象，融合了C+编程。用户完全可以将其当作一个C+的开发平台来开发一定的仿真应用程序。5开题性好提供了与外部软件的接口，可以通过ODBC开题式数据库连接与外部数据库相

56、连，通过Socket接口与外部硬件设备相连，与Excel，Visio等软件配合使用。二、Flexsim的主要功能Flexsim主要提供了一下几个方面的功能：1建模：可以定义队列、缓冲器、等待区域、操作任务、运输工具、输送机、AGV、立体化仓库、自动存取设备、路径等根本元素的规范属性和特殊属性。2仿真：采用优化的仿真运算法那么技术OSAT，固定的或变化的时间仿真运行，可对离散事件进行仿真。3统计：可对多种概率分布均匀、正态、指数、爱尔朗、经验分布等进行统计分析，并带有随机数生成器。4分析：输入数据分析，包括数据设置分析、最适宜倡议等，并可导入微软的Excel的数据。输出数据分析，包括可输出队列曲

57、线图、柱状图、饼状图或者动态显示用户自定义的图表格式，并可将数据输出到微软的Excel中。5动画和文档：可产生二维、三维动画，可对摄像机进行移动，缩放，旋转。可按功能性或元素排序自动生成模型文档，产生仿真事件跟踪报告，输入参数值列表等。三、Flexsim仿真软件的仿真步骤Flexsim仿真软件建模过程通常分为六个步骤：1业务模型的简化：确定入库作业的影响因子。如果所确定的因素是非模型影响因素，那么删除该因素值。再通过简化后的业务模型与Flexsim所含控件比拟，确定所删除的参数是否影响仿真模型的实际运行。重复该简化过程，直到所有因素值被确定。2三维模型的建立：通过Visio工具进行模型的布局。

58、通过Flexsim的导入功能直接生成三维模型。按照简化后的业务模型，建立各三维实体间的关联。3仿真的数据建模：仿真的数据建模是整个仿真模型的数据驱动。对仿真对象的相关数据进行采集，分析采集的数据，得出近似的数据分布函数。数据建模分为三个步骤：首先，将实际业务中的数据导入ExpertFit中，得到各种数据的均值、最值；然后，选择最正确的概率分布函数，并比拟选择概率分布函数；最后，确定其分布函数的具体参数。4模型关联并确定参数：通过端口包括输入/输出端口和中间端口建立各Flexsim实体的相互关联，并对各实体波及的参数进行设置。5编写仿真程序:仿真程序提高了Flexsim实体间的关联度和二次开发能

59、力。通过编写程序可以很方便的将建模者的不同想法或策略引入到仿真模型中。6模型运行和结果输出：模型运行，可以很直观的透过3D动画查看系统的运行状况，或者生成运作绩效报告，并对影响系统运行效率的因素逐一进行分析。四、Flexsim中瓶颈发现的办法在Flexsim中发现瓶颈的办法有下列几种：1察看暂存区的长度。如果模型中的一个暂存区一直有很多的产品堆积，这是一个有用的迹象，说明流程在该位置造成了系统的瓶颈。2查看每个过程的统计报表，包括状态饼图和属性中的统计分析页，了解各个实体的空闲率或怎繁忙度，从而找出瓶颈。示例，在某一模型中上游的三个处理器总是繁忙，而检验位常常空闲时，瓶颈很可能在三个处理器上。反之，如果检验站总是很忙，上游的处理器总是空闲，那么瓶颈可能是在检验站上。第三节基于Flexsim仿真的案例分析一、案例描述橡胶薄膜是阀门里的一个重要组成局部，阀门之所以能起到阀门的作用，薄膜是不可短少的一局部。本案例中慈溪环球塑胶厂的薄膜加工生产线流程、生产明细和各个流程所花时间详见如图5-1、表5-1和表5-2所示。