《物流系统建模与仿真》（双语）教案

PAGEPAGE19物流学院教师备课教案2024/2025学年第2学期课程名称物流系统建模与仿真（双语）课程代码LOEN680_20T授课班级22物管/物工/24物工（二学位）授课学时32任课教师马向国北京物资学院教案编写基本要求1．教案是教师对每次课堂教学的精心组织与设计，是重要的教学文件，授课教师应在课前认真编写(教后小结课后填写)。2．教案一般以每次课（2-3学时）为一个编写单元；集中安排的实践性教学环节以每天为一个编写单元。3．教案的教学进度应与教学进度计划表相符。4．教案应列出单元教学内容提纲，以及相应的教学实施方法与手段（如：讲授、课堂讨论、提问、现场示教、电化教学、CAI课件等）；并对单元教学过程做出大致的时间安排。5．教案应明确每次课的重点、难点，并对作业、预习、复习等课后学习任务作出布置；对于推荐的阅读参考书目应给予备注。6．课后应对每一单元的教学内容完成情况、教学效果、经验总结等做出简单教学小结。7．教案由教师妥善保存，以备抽查。课程简介一、课程内容及基本要求本课程是物流工程专业的必修课,通过本科程的学习,使学生在掌握系统仿真基本概念和方法的基础上，能够把系统仿真方法应用在物流领域，培养运用仿真理论和方法解决物流问题的能力，具备对复杂物流系统仿真模型建模的能力。通过实验操作，使学生掌握Flexsim仿真软件,能够对物流节点进行建模并进行仿真优化分析。课程基本要求包括：1）熟练掌握离散事件系统建模与仿真的概念、基本原理与方法、步骤；2）熟练掌握典型排队系统和库存系统的建模与仿真分析；3）深刻理解几种典型物流系统的概念与特征及其建模与仿真分析的原理与方法；4）熟练应用一种仿真软件或一门仿真语言。二、课程培养目标物流系统是企业生产的重要组成部分，物流合理化是提高企业生产率最重要的方法之一。因此对物流系统的设计和仿真的研究，也日益受到人们的重视，培养目标如下：（1）本课程在Flexsim软件仿真环境下，讲授物流系统的仿真和设计方法，包括离散型流水作业线系统仿真、自动分拣系统仿真、现代物流配送中心建模与仿真、生产库存系统仿真、自动仓储系统仿真等。全部采用上机实验进行教学，培养学生物流系统建模仿真的能力，进一步达到设计和优化物流节点的目的，提升学生创新创业能力。（2）建立对学生进行“价值塑造，能力培养，知识传授”的课程体系。通过讲述“一带一路”以及“双循环”时代背景下，国内外物流发展的最新进展和对物流人才提出的新要求，在课程基本知识的传授过程中，培养学生在物流系统建模与仿真领域的创新创业能力，培养学生为国家物流体系建设贡献力量的时代价值观和责任感。三、实验方法和手段通过实验教学中心机房建立了基于Flexsim软件的物流系统仿真平台，每个学生可以独立操作该软件进行物流系统的性能分析和系统设计。该课程需要学生完成实验后写出实验报告。鉴于机房计算机数量可以满足课程要求，每个同学一台计算机，不用分组。四、教材及参考资料教材：马向国,芮嘉明著，《物流系统建模与仿真实训教程》,北京大学出版社，2024年06月.教学参考书：1.刘同娟,物流系统建模与仿真案例实训，中国财富出版社，20212.于绍正，Flexsim仿真建模与分析，东北大学出版社，2018.3.马向国，物流系统建模与仿真实用教程——基于Flexsim2018，机械工业出版社，2020.五、考核方式及成绩评定总成绩构成考核方式成绩比例（%）备注平时成绩考勤10%课堂建模实验15%作业15%期中考试0期末成绩闭卷□论文□机考□其他□开卷□大作业口试□60%物流学院教师备课教案上课时间第一周第一讲2课时第1次课名称§第一章 综述：§1.1Flexsim的特点，§1.2Flexsim的应用案例，§1.3Flexsim的功能，第二章仿真步骤介绍教学目的1、了解物流系统仿真实验的目的和意义2、掌握物流系统仿真实验的基本要求3、掌握Flexsim软件的特点、应用案例、功能、仿真步骤教学手段采用多媒体教学和上机操作相结合重点与难点物流系统仿真实验的目的和意义Flexsim软件的特点、应用案例Flexsim软件的功能、仿真步骤教学过程一、介绍本课程的主要内容、进度安排、考核形式及该课程与其它课程之间的关系，讲述本课程的重要性以及学习方法二、本次课的教学内容第一讲Flexsim的特点、应用案例、功能、仿真步骤介绍1.1了解物流系统仿真实验的目的和意义1.2掌握物流系统仿真实验的基本要求1.3掌握Flexsim软件的特点、应用案例、功能、仿真步骤三、本节课小结，布置预习任务物流学院教师备课教案上课时间第二周第二讲2课时第2次课名称第二章 Flexsim的基本概念：§2.1基本概念。1实体库与实体；2实体的参数实验一：排队系统仿真及建模步骤（1）教学目的本次实验通过建立一个简单的仿真模型来介绍Flexsim的一些基本概念，包括实体库和实体库中的一些重要实体类型，并逐一介绍各种类型实体的参数和实体的属性。基本概念主要包括初学者必须掌握的实体、临时实体、端口、标签、实体库、视图、3D形状与动画、树与结点、样条线等基础性概念。并掌握统计信息的查看与显示教学手段采用多媒体教学和上机操作相结合重点与难点实体的参数和实体的属性临时实体、端口、标签的概念及用途树与结点、样条线等基础性概念教学过程一、简单复习上讲的内容，引入新的知识二、建立简单的Flexsim仿真模型三、通过模型讲解Flexsim软件的基本概念及菜单的使用四、本节课小结，布置预习任务物流学院教师备课教案上课时间第三周第三讲2课时第3次课名称第三章 Flexsim的基本概念：§3.1实体的属性§3.2统计信息的查看与显示；实验二：排队系统仿真及建模步骤（2）教学目的1、典型离散事件系统2、实体、状态、事件、活动及进程分析3、离散事件仿真步骤4、典型离散系统-排队系统和库存系统5、排队系统手工仿真教学手段采用多媒体教学和上机操作相结合重点与难点离散事件的建模掌握排队系统的手工仿真教学过程一、简单复习上讲的内容，引入新的知识二、首先根据到达事件的统计特性给出客户到达时间间隔和服务员的服务时间三、手工仿真和计算机仿真的比较根据问题描述：构造仿真表，求总服务时间，总等待时间，总逗留时间，服务员总空闲时间四、保存，编译，重置，运行分析系统有无瓶颈，如何解决？五、本节课小结，布置预习任务物流学院教师备课教案上课时间第四周第四讲2课时第4次课名称第三章 Flexsim的基本概念：§3.3发生器的使用§3.4发生器和暂存区参数的设置实验三手工仿真与计算机仿真的比较教学目的1、典型离散事件系统2、实体、状态、事件、活动及进程分析3、离散事件仿真步骤4、典型离散系统-排队系统和库存系统5、排队系统手工仿真与计算机仿真的比较教学手段采用多媒体教学和上机操作相结合重点与难点离散事件的建模掌握排队系统的手工仿真教学过程一、简单复习上讲的内容，引入新的知识二、首先根据到达事件的统计特性给出客户到达时间间隔和服务员的服务时间三、手工仿真和计算机仿真的比较（1）根据仿真表求顾客平均等待时间，服务员的效率各是多少？（2）利用Flexsim软件建立该系统仿真模型，查询顾客平均等待时间，服务员的效率，并和（1）手工仿真进行比较。四、保存，编译，重置，运行分析系统有无瓶颈，如何解决？五、本节课小结，布置预习任务物流学院教师备课教案上课时间第五周第五讲2课时第5次课名称第四章 Flexsim的基本概念：§4.1合成器的使用，§4.2全局表的使用实验四：配货系统建模仿真与优化（1）教学目的1、了解合成器的用途2、理解合成器的工作过程3、掌握利用合成器进行装盘实验4、掌握根据客户订单来设置生成器参数，模拟生产线5、掌握利用全局表更新合成器的组成列表，从而按照不同客户的订单装盘6、掌握运输机和货架的参数设置教学手段采用多媒体教学和上机操作相结合重点与难点合成器的工作过程掌握利用合成器进行装盘实验教学过程一、简单复习上讲的内容，引入新的知识二、首先根据合成器的参数选项卡来讲解如何进行参数设置，尤其是装盘时如何配置参数，如何定义仿真流程三、装盘，合并及分解操作根据下面的问题描述：（1）一个分销商有十种产品类型，发货给五个客户。（2）每个客户的订单情况不同。（3）分销商有足够产品，只等订单到达。（4）产品被放置在托盘上，然后进入暂存区，用叉车放到货架上。四、保存，编译，重置，运行分析系统有无瓶颈，如何解决？五、本节课小结，布置预习任务物流学院教师备课教案上课时间第六周第六讲2课时第6次课名称第四章Flexsim的应用基础：§4.3菜单和工具栏，§4.4模型视图与鼠标键盘操作。实验五配货系统建模仿真与优化（2）教学目的1、了解分解器的用途2、掌握任务执行器的参数设置方法3、掌握网络节点的用途及配置方法4、掌握连接行进网络的三个步骤5、掌握路径的配置方法6、掌握样条线控制点的使用方法教学手段采用多媒体教学和上机操作相结合重点与难点分解器的参数设置与合成器的不同多任务执行器使用时的规则3、网络节点及样条线控制点的用途及配置方法4、连接行进网络的三个步骤及路径的配置方法教学过程一、简单复习上讲的内容，引入新的知识二、本次课的教学内容根据下面的要求建立仿真模型：（1）检测员的任务是从缓冲区取出产品，并安装到相应的监测系统中，安装时间为10秒（2）传送带末端的产品由叉车送出（3）在例1的基础上，2个检测员参与到了产品的检测中三、保存，编译，重置，运行分析系统有无瓶颈，如何解决？四、本节课小结，布置预习任务物流学院教师备课教案上课时间第七周第七讲2课时第7次课名称第五章Flexsim的应用基础：§5.1视窗与对话框，§5.2建模工具实验六：分拣系统建模仿真与优化（1）教学目的1、了解不同分拣方式的拣选流程2、掌握合成器和任务执行器的参数设置方法3、掌握摘果式拣选的建模步骤4、掌握摘果式拣选的参数设置5、掌握摘果式拣选的瓶颈分析及优化方法教学手段采用多媒体教学和上机操作相结合重点与难点不同拣选方式的建模方法2、摘果式拣选的参数设置3、掌握摘果式拣选的瓶颈分析及优化方法教学过程一、简单复习上讲的内容，引入新的知识二、本次课的教学内容三个客户，四种产品，客户订单如下： (1)分别用摘果式拣选和播种式拣选实现客户订单的拣货，并比较哪个方式更快些。(2)并自己设计6个以上客户的订单分别用两种方法完成仿真。三、保存，编译，重置，运行分析系统有无瓶颈，如何解决？四、本节课小结，布置预习任务物流学院教师备课教案上课时间第八周第八讲2课时第8次课名称五章Flexsim的应用基础：§5.33D媒体，§5.4模型调试、运行与实验控制实验七分拣系统建模仿真与优化（2）教学目的1、了解不同分拣方式的拣选流程2、掌握合成器和任务执行器的参数设置方法3、掌握播种式拣选的建模步骤4、掌握播种式拣选的参数设置5、掌握播种式拣选的瓶颈分析及优化方法教学手段采用多媒体教学和上机操作相结合重点与难点不同拣选方式的建模方法2、播种式拣选的参数设置3、掌握播种式拣选的瓶颈分析及优化方法教学过程分析两个系统有无瓶颈，如何解决？四、本节课小结，布置预习任务物流学院教师备课教案上课时间第九周第九讲2课时第9次课名称第六章Flexsim的应用基础：§6.1VisualC++介绍，§6.2命令、函数与表达实验八生产线产品入库与出库仿真优化教学目的学习如何使用发生器模拟生产线生产不同类型产品；学习如何配置传送机布局参数；学习使用堆垛机及其参数设置；学习入库，出库流程的定义（a,s连接）；学习使用货架参数的设置学习使用吸收器模拟货车教学手段采用多媒体教学和上机操作相结合重点与难点1、配置传送机布局参数2、入库，出库流程的定义教学过程一、简单复习上讲的内容，引入新的知识二、本次课的教学内容根据下面的问题描述建立仿真模型两条生产线生产2种不同类型的产品，2种不同类型的产品将按照正态分布时间间隔到达（均值20，方差5）；产品1用橘红色标识，产品2用紫色标识。然后2种产品被送到暂存区1和暂存区2，每个暂存区的产品由1个操作员协助搬运产品到检测装置上，并先预置产品（预置时使用操作员），预置时间2秒，预置结束后进入检测过程，检测时间6秒；检测完成后通过各自的传送带将产品运输出去（传送带速度2m/s），在传送带末端由堆垛机放到两排货架上；要求货物从第一行、第一列开始放置，最小停留时间服从指数分布（位置参数是0，尺度参数2000）。从货架取出的货物由传送带送到客户的货车上三、保存，编译，重置，运行分析系统有无瓶颈，如何解决？四、本节课小结，布置预习任务物流学院教师备课教案上课时间第十周第十讲2课时第10次课名称第六章Flexsim的应用基础：§6.3其他类型菜单，§6.4程序序列实验九配送中心库存控制仿真优化教学目的配送中心从三个供应商进货，向三个生产商发货，研究该配送中心的即时库存成本和利润，并试图加以改善学习如何使用发生器及传送机模拟生产线。练习使用合成器装盘。③学习如何根据产品类型来把产品分开；④学习使用输送机根据实体类型间接把产品送往端口参数的设置⑤学习使用堆垛机及配置货架参数教学手段采用多媒体、实验教学方式重点与难点使用输送机根据实体类型间接把产品送往端口参数的设置使用货架的流程定义来实现自动出货教学过程一、简单复习上讲的内容，引入新的知识二、本次课的教学内容根据下面的问题描述建立仿真模型（1）供货商（三个）：当三个供应商各自供应的产品在配送中心的库存小于10件时开始生产，库存大于20件时停止生产。供应商1和供应商2分别以4小时一件的效率向配送中心送产品，供应商3提供一件产品的时间服从3－6小时均匀分布。（2）配送中心发货：当三个生产商各自的库存大于10件时停止发货。当生产商1的库存量小于2时，向该生产商发货；当生产商2的库存量小于3时，向该生产商发货；当生产商3的库存量小于4时，向该生产商发货。配送中心成本和收入：进货成本3元/件；供货价格5元/件；每件产品在配送中心存货100小时费用1元。（3）生产商（三个）：三个生产商均连续生产。生产商1每生产一件产品需要6小时；生产商2每生产一件产品的时间服从3－9小时的均匀分布；生产商3每生产一件产品的时间服从2－8小时的均匀分布。三、保存，编译，重置，运行分析系统有无瓶颈，如何解决？四、本节课小结，布置预习任务物流学院教师备课教案上课时间第十一周第十一讲2课时第11次课名称第七章Flexsim仿真建模指导：§7.1基础教程1，§7.2基础教程2及增补，§7.3基础教程3实验十仓储系统建模仿真与优化（1）教学目的学习如何使用发生器及传送机模拟生产线。练习使用合成器装盘。③学习如何根据产品类型来把产品分开；④学习使用输送机根据实体类型间接把产品送往端口参数的设置⑤学习使用堆垛机及配置货架参数⑥学习使用货架的流程定义来实现自动出货教学手段采用多媒体、实验教学方式重点与难点使用输送机根据实体类型间接把产品送往端口参数的设置使用货架的流程定义来实现自动出货教学过程一、简单复习上讲的内容，引入新的知识二、本次课的教学内容根据下面的问题描述建立仿真模型(1)三条生产线生产三种不同类型的产品，到达时间间隔服从正态分布，均值14，方差5。(2)在每条生产线末端由合成器进行产品装盘，每盘4个产品。(3)三种产品装盘后，由输送机送往自动化仓库(4)到库后，由堆垛机把货物放到相应的货架上（5）要求货物从第一行、第一列开始放置，最小停留时间服从指数分布（位置参数是0，尺度参数2000）。（6）从货架取出的货物由传送带送到相应客户的货车上三、保存，编译，重置，运行分析系统有无瓶颈，如何解决？四、本节课小结，布置预习任务物流学院教师备课教案上课时间第十二周第十二讲2课时第12次课名称第八章Flexsim仿真建模指导：§8.1进阶教程实验十一仓储系统建模仿真与优化（2）教学目的学习如何使用发生器及传送机模拟生产线。练习使用合成器装盘。③学习如何根据产品类型来把产品分开；④学习使用输送机根据实体类型间接把产品送往端口参数的设置⑤学习使用堆垛机及配置货架参数⑥学习使用货架的流程定义来实现自动出货教学手段采用多媒体、实验教学方式重点与难点使用输送机根据实体类型间接把产品送往端口参数的设置使用货架的流程定义来实现自动出货教学过程一、简单复习上讲的内容，引入新的知识二、本次课的教学内容根据下面的问题描述建立仿真模型三、保存，编译，重置，运行分析系统有无瓶颈，如何解决？四、本节课小结，布置预习任务物流学院教师备课教案上课时间第十三周第十三讲2课时第13次课名称综合实训自动化立体仓库建模与仿真优化（1）教学目的①学习如何使用任务执行器的“条件中断响应”命令，来进行装载产品的分配。②学习如何根据客户订单进行产品的装盘；③学习如何使用全局表来更新合成器的装盘列表。④学习使用堆垛机及配置货架参数教学手段采用多媒体教学和上机操作相结合重点与难点1、使用任务执行器的“条件中断响应”命令，来进行装载产品的分配。2、使用堆垛机及配置货架参数教学过程一、简单复习上讲的内容，引入新的知识二、本次课的教学内容根据下面的问题描述建立仿真模型（1）临时实体以随机方式到达三个队列（暂存区，最大容量6），。(2)这些临时实体类型按均匀分布被分配为1，2，3三个类型。(3)所有三个队列均可以接收三种类型的临时实体。(4)一个运输机从三个队列搬运临时实体到另外三个队列处，这三个队列每个只接收一种临时实体。(5)一台运输机可以同时搬运五个临时实体。(6)运输机只能同时搬运多个相同的临时实体类型。(7)然后，临时实体从这些队列到处理器进行处理，处理时间10s，处理器出来的产品由合成器根据客户订单装盘。（8）装盘后的产品被堆垛机运到货架上，货架层数是5，层高2。（9）货架货物按照客户到达的前后顺序依次从第一排，第一列安放。三、保存，编译，重置，运行分析系统有无瓶颈，如何解决？四、本节课小结，布置预习任务三、本节课小结，布置预习任务物流学院教师备课教案上课时间第十四周第十四讲2课时第14次课名称综合实训自动化立体仓库建模与仿真优化（2）教学目的学习如何使用操作员的“条件中断响应”命令，来进行装载产品。练习使用操作员、优先级参数。③学习如何根据客户单一订单进行产品的装盘；④学习使用输送机参数的设置及实用机器人⑤学习使用堆垛机及配置货架参数教学手段采用多媒体教学和上机操作相结合重点与难点操作员的“条件中断响应”命令，来进行装载产品输送机参数的设置及实用机器人教学过程一、简单复习上讲的内容，引入新的知识二、本次课的教学内容根据下面的问题描述建立仿真模型(1)一个加工车间有五台机器。(2)工件必须在所有五台机器上逐一加工。(3)该车间里有一个由四人组成的操作员小组。(4)操作员需要将工件搬运到下一台机器去，并为机器装卡该工件。(5)装卡时间为5s，加工时间为15s。(6)每20s有新的工件到达系统。(7)最后一个处理器出来的产品由合成器根据客户订单装盘，四个产品一盘，不限量；装盘后进入一个暂存区（批量规格