《物流系统仿真》结课作业

1、物流系统仿真结课作业姓名： 学号： 班级： 指导教师： 目录1 S公司物流系统建模与仿真11.1 仿真系统建模的目标11.2 仿真模型的基本参数11.2.1 设备设施11.2.2 模型的抽象与简化21.3 企业物流系统建模过程21.3.1 作业流程定义21.3.2 定义设施设备等各项元素21.3.4 构建模型模块与层31.3.5 各物理单元和逻辑单元的定义41.3.6 详细逻辑关系定义41.3.7 仿真模型的显示51.4 企业物流系统仿真模型的运行51.4.1 仿真模型参数输入51.4.2 仿真模型数据输出61.5小结72 物流系统仿真国内研究现状及发展趋势82.1 物流系统仿真国内研究现状8

2、2.2物流系统仿真发展趋势93自我总结与建议11参考文献111 S公司物流系统建模与仿真1.1 仿真系统建模的目标对 S 公司配载中心物流系统进行建模与仿真，其主要目的是为了用直观明了的仿真模型演示配载中心装卸、搬运、堆码、配货等各个作业过程中人员、车辆、机械的性能指标、利用率以及作业成本，为管理者制定决策提供科学依据，进而帮助公司优化配载中心的物流系统，同时，将所提出的优化方案该模型中进行模拟运行，并可以利用所建立的模型对优化方案继续进行调整，直至达到满意水平。本文进行仿真的目标可以归结为以下三点：1 在 S 公司配载中心进货、出货车辆持续到达的情况下，通过所建立的模型分析配载中心物流系统各

3、个作业环节人员设备配备是否高效合理，并核算物流系统到达作业成本；2 通过模型的运行，找出系统运行的“瓶颈”和资源浪费的环节，对该配载中心物流系统内元素进行调整，并继续模拟运行，验证优化方案是否科学合理；3 统计 S 公司配载中心物流系统各个作业环节的作业次数，结合作业成本法，对配载中心的作业成本进行分析，对比物流系统优化前后的作业成本，以实现在对系统优化的同时，保证企业物流成本保持较低水平。1.2 仿真模型的基本参数1.2.1 设备设施该配载中心的两个进货门，在仿真过程中由两台机器（MACHINE）和两个缓冲区(BUFFER)来表示，机器用来模拟在进货门处负责搬运的两个卸货组，缓冲器用以模拟卸

4、货人员将卸载后的货物在托盘上堆放，以便搬运组的叉车进行搬运，搬运组的叉车用路径上的机器来模拟，表明其在路径上由卸货区向理货区进行搬运作业，以及其搬运过程中的循环过程。理货区作业环节用一台机器进行模拟，表示其接货和理货分区作业。存储区由仿真元素缓冲器来进行表示，来表明货物在存储区的短时间存储。1.2.2 模型的抽象与简化在该模型中，将到达配载中心的货物设定为 100 千克装的箱装货物，且其到达是持续进行，以保证系统内部的作业环节有持续的物资进入，避免因为外界货物输入的间断导致物流系统评价的偏差。另外，在实际操作中，理货区和堆码区大多是储存待配载的货物的，即便是短时间内并没有货物运进，理货区和堆码

5、区的作业也可以进行作业活动。但是在仿真过程中，为了保证物流系统连续性，找出整个系统的“瓶颈”，假设在仿真模型运行开始时，理货区和堆码区的存货量为零，当负责运进的搬运组将货物搬运进来以后，理货组和配货组的作业才开始进行。这样，可以使整个系统的各个作业环节联系起来，便于进行分析和优化，但这样也会导致货物的输入量和输出量存在一定的差额，因此在进行分析时也应该注意。1.3 企业物流系统建模过程1.3.1 作业流程定义引用本文在进行物流系统优化时，需要结合作业成本法对物流系统内的各个作业环节的成本进行分析，需要将系统内部的各项物流活动分成几个作业环节，而 Witness 软件具有模块化功能，可以将各个作

6、业流程用 Witness 仿真模块来进行模拟。1.3.2 定义设施设备等各项元素本系统的元素定义如下表所示：1.3.4 构建模型模块与层根据在 S 公司配载中心物流系统的仿真模型中的不同功能，本仿真模型分为以下几个模块：1 卸货作业模块：该模块包括了两个进货点和卸货组。2 运进作业模块：包括负责货物运进的员工、叉车以及通道路线。3 理货作业模块：该模块包括接收货物的相关人员和机械。4 存储区模块：该模块无法拉取货物进入，也不能将货物送走，只能被动地接受或者送出，是实际情况中的仓储模块。5 配货作业模块：该模块表示进行货物配载相关的作业，配货区员工根据车辆所要到达的目的地，配载货物。6 运出作业

7、模块：该模块的相关设置与运进作业相同，其功能是将货物由配货区搬运至装车区。7 装车作业模块：该模块与卸货作业模块相对应，负责货物的装车。8 输入与输出模块：输入模块已经整合到各个作业环节的元素中，通过调节元素的数量或者运行方式，可以实现物流系统作业效率和成本的改变；输出模块由各个输出变量与直方图、饼图构成，展示物流系统内部资源的利用情况和效率。模块化是 Witness 提供的一个强大功能。单元的模块化便于相似模块之间的复制(clone)与多人员的共同开发，从而大大加快复杂模型的构造速度；另一方面单元的模块化也使程序看起来更有条理。各模块的具体定义(detail)与显示(display)基本不需

8、要再作改动。层是 Witness 提供的一个便于编程和显示的功能。如编程的过程中可以先把不需要的层关掉，不显示该层中的图形，以减少不必要的干扰和加速程序的运行速度，或把它冻结，不让该层中的图形移动。本模型中的层由上而下分别为：1 Simulation Layer。该层中主要放置 QC 模块中的单元。2 Track。主要放置各个道路单元。3 Berth。主要包含卸货、搬运、理货、装车等模块中的单元。4 Text。主要包含各个属性、变量与说明文字5 Background。最底层，用于画背景图。1.3.5 各物理单元和逻辑单元的定义模型中的主要物理单元及逻辑单元的定义(Define)简单介绍如下：箱

9、装货物工件(PART)；叉车、搬运工人、装卸工人机器(MACHINE)；存储区工件和缓冲器(BUFFER)；道路轨道(TRACK)；进出的货物箱量、作业方式、开始作业时间属性(ATTRIBUTE)；搬运装卸的平均时间间隔、理货配载时间、装卸搬运作业次数、作业成本变量(VARIABLE)。1.3.6 详细逻辑关系定义模型的逻辑关系可以通过模型中 P1（即箱装货物）在模型内的流动展示出来。首先，假设货物到达是持续进行，只要模型运行需要，随时可以由卸货作业从外界拉取（PULL）货物进入模型，然后再由运进组拉取货物进行运输，到达理货区以后，将货物推送（PUSH）至理货区；理货区将货物推送至存储区，配货

10、区人员将货物从存储区内拉取出来，存储区是一个缓冲器元素，自身没有拉取和推送功能，只能由外界运进或者运出。货物进入配货区以后，再由运出区人员将货物拉取后，再推送至装车区，由装车组员工将货物装车运走。1.3.7 仿真模型的显示模型构建以后，其初始状态显示如图所示：1.4 企业物流系统仿真模型的运行1.4.1 仿真模型参数输入仿真模型建立以后，需要将 S 公司配载中心物流系统相关数据输入到模型中，然后通过模拟运行来验证模型是否能够表现出企业物流系统的真实运作情况，本文的模型参数设置如表所示：1.4.2 仿真模型数据输出仿真模型运行以后，可得日周转量（运行 480 分钟）如下图所示（其中 No.Ent

11、ere 和No.Shippe 分别为配载中心的输入和输出的货物数量）：各作业流程内的作业效率如图所示（%Busy、%Idle、%Block 分别代表着不同作业环节的忙时率、空闲率和阻塞率）：同时，可以得到各个作业环节的作业次数报表如图所示：对上图进行分析，对应于现实案例可以得到下表数据：同时，我们也可以得到在这一天的作业过程中的作业总成本为 5421 元，基本与现实中的日均变动成本相符。1.5小结本章介绍了对 S 公司配载中心物流系统进行建模仿真的详细过程和建模过程中各个元素的详细设置以及它们之间的逻辑关系，构建了以该配载中心数据为基础的仿真模型，然后把未优化前的配载中心的数据输入所建立的模型

12、内进行试运行。运行结束后，将运行结果进行记录，为对该物流系统进行评价提供了依据，为当前的系统运行状况提供了依据和参考。2 物流系统仿真国内研究现状及发展趋势2.1 物流系统仿真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阔。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根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，一些中外著名人士指出，中国如何较快地构筑一个可以将必要的商品，按必

13、要的数量，以必要的方式，在必要的时间，供应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缺乏前瞻性和系统规划，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，基本上没有采用优化理论和方法，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方法难以处理的主要原因，此

14、时，物流仿真技术刚好能派上用场。目前，国内对于物流系统仿真的研究主要集中在生产线能力的评估、配送中心的选址、集装箱码头的布局、数字化工厂的建设、物流车辆的监控等物流活动中。我国的仿真研究和应用始于 20 世纪 50 年代，近年来在生产制造企业、服务企业、生产作业控制、物流系统分析等方面得到了成功的应用。成功地解决了如战略问题、管理问题、操作问题等等在内的许多令决策者头痛的问题。国内相关文献中，王转对配送中心规划的总体设计和详细设计内容，包括物流能力设计，提出了一套比较完整的设计思路，但是仅局限于规划阶段，没有涉及对设计方案的验证和评价。熊光愣、徐晓萍提出应用计算机仿真方法辅助设计制造车间系统，

15、建立了 CIMSERC 设计方案的系统模型和仿真模型，将车间设备的利用率作为仿真评价标准。而在利用 Witness 软件在港口物流相关的仿真与研究方面，武汉理工大学的专家学者们做了很多工作，本文的很多资料内容也借鉴了他们的研究成果。2.2物流系统仿真发展趋势尽管目前仿真优化已有许多算法和软件, 并得到了较为广泛的应用, 但仿真优化的难点还没根本解决, 其理论和算法均有待进一步完善。我们认为,仿真优化应该在以下几方面加强研究:1) 仿真和优化不应绝然分开, 而应有机集成为一种多域集成化的统一仿真优化框架, 如下图所示。其中算法域从事算法对仿真系统的优化; 接口域从事优化器与用户以及仿真模型的接口

16、; 问题描述域从事对目标函数和约束的构造; 分类域从事对给定优化问题的分析和分类来选择合适的优化算法; 策略域致力于仿真优化的使用来作到最高效的计算资源利用; 智能域则考虑嵌入在基于问题分类的不同技术的策略使用的选择方案中的智能。这种将仿真、优化以及各相关技术加以集成的方案有利于提高解决问题的效率和能力, 是实现综合自动化的有效途径, 也将是未来仿真优化软件开发的基本思想。2) 就算法理论而言, 一方面, 需发展新的数学分析和建模工具, 完善算法的收敛性、收敛速度和鲁棒性分析以及参数设计理论; 另一方面, 由于目前繁多的仿真优化方法缺乏系统性, 应将现有各类方法加以统一描述, 形成系统的结构和

17、理论框架, 有利于仿真优化方法和理论的系统性发展, 也有利于各种方法的综合利用。3) 就算法设计而言, 一方面可基于新的仿真优化思想和技术开发高效的新方法, 另一方面则可将不同类型方法综合使用来开发混合优化方法。如今,IEEE 神经网络、进化计算和模糊逻辑组织每3 年召开一次计算智能大会, 旨在促进各种智能理论、模型、方法的综合集成, 以发展思想更先进、功能更强大、解决更复杂系统的智能行为。鉴于仿真优化问题的特性和难点, 求解机制和算法的混合将是一条有效的解决途径。4) 仿真优化中的目标评价依赖于仿真过程, 而基于复杂系统的仿真过程通常很费时, 研究减少性能评价的计算量来加速仿真显然很有意义。

18、在保证一定精度的前提下, 通过模型简化技术或效率增强机制建立代理或近似模型来简化和加速性能评价过程将是值得探讨的重要课题。进而, 基于具有鲁棒性和快速收敛性的序优化等方法进行的优化将使整个仿真优化过程加快。5) 仿真优化面临的最关键任务就是提高速度,在现有理论和方法的基础上基于并行计算技术和并行计算机开发设计的并行仿真优化方法无疑是一条可尝试的有效途径, 而且目前大部分基于空间分解的方法本身就具有可并行实现的优点。6) 理论与方法必须赋予实践, 而实践可返回指导理论与方法的发展和完善。因此, 拓宽仿真优化应用领域, 尝试各种新方法的实际应用效果, 开发先进、实效、通用和具有友好用户界面的集各种相关技术的软件同样是值得进一步研究的内容。3自我总结与建议通过本学期物流系统仿真这门课程以及对教材现代物流系统仿真与优化技术的学习，我学到了系统仿真的基本概念、系统仿真的应用、物流系统Petri网的概念、建模理论知识以及仿真算法、物流系统仿真中的概率理论等知识。而四个学时的上机实验更是让我对Flexsim仿真软件和物流系统仿真有了更