第04章 物流系统仿真技术与常用软件.pptx

第四章物流系统控制与仿真,学习目标：1.了解物流系统控制、系统仿真、物流系统仿真、系统动力学等基本概念。2、掌握物流系统控制、离散事件仿真、物流系统动力学的基本原理。,第一节 物流系统控制一、物流系统控制的基本概念系统控制是指在外部条件变化的情况下，保证系统实现目标的行为。这要通过该系统的必要组织来实现。必要组织指的是系统结构及其要素的运行方式,受控客体:在系统形成时，其受控要素组合成受控部分，它叫做受控客体；控制系统:控制要素的总体构成控制部分。控制系统有开环控制系统和闭环控制系统。若系统中具有反馈环节则构成闭环控制系统,控制：就是按照预定的条件和预定目标，对其过程施加某种影响的行为。反馈：指一个系统把输入（激励）经过处理之后输出（响应），又将其输出的结果馈送回来与输入加以比较的过程。物流系统控制将研究的物流系统作为被控对象，而后研究它的输入与输出的关系，以通过反馈使被控对象（系统）达到人们所期望的较好的物流效益。,二、物流系统中控制的分类反馈控制 超前控制 非预算性控制,二、物流系统中控制的分类（一）反馈控制反馈控制是一种常见的管理控制，其特征是通过运行过程的输出进行检测，并将检测结果馈送回运行过程中去，将纠正措施输入该运行过程中，以获得预期的输出。因此，这种反馈控制表现为时间的滞后。如成本分析，质量检查控制，财务分析等。,（二）超前控制 超前控制也称前馈控制，是一种更加复杂的控制。其特点是通过对运行过程输入的监视，以确定它是否符合标准要求；前馈控制是在输出结果受到影响之前就做出纠正，因此这种反馈更为有效。这种控制克服了反馈控制的迟滞性，便于物流决策人员及时采取相应措施，纠正偏差，达到预定目标。,超前控制在物流系统中应用较为广泛，生产经营活动要达到超前控制的目的，常用措施有：1用人的超前控制。按岗位已定的职务要求选拔合格人才。2存储超前控制。根据存储规律，按照建立的储存模型，实现超前仓储存储工作。3投资超前控制。用投资回收期法或投资效率数学模型，对扩大企业再生产能力以及更新设备实行超前控制。,（三）非预算性控制非预算性控制是指生产经营活动中，预算外的临时矫正行为。主要有以下几种方式：1物流批量控制法。指的是利用库存费和订购费的边际点原理对仓库管理进行优化控制。2盈亏平衡控制法。利用盈亏平衡点分析的方法对企业行为进行控制的方法。3专家控制。靠有经验的专业人员、专家对企业行为提出建议进行控制。,三、物流系统控制的基本内容（一）物流系统控制的基本内容库存控制产品成本控制工序质量控制人员素质控制以及产品进度的控制。,（二）进行物流系统控制时应注意的问题总目标与分目标的关系。企业的总目标确定后，它是众多分目标的基准，在实行控制过程中，一切分目标都应服从总目标。强调管理者和劳动者的自我控制。这也是目标管理的特点，可以促进企业逐步地由人治走向法治的管理轨道。注意人的因素与物流系统的指标信息关系。,第二节 物流系统仿真 一、系统仿真系统仿真是利用系统模型在仿真环境和条件下，对系统进行研究、分析和试验的方法。系统仿真的目的在于利用人为控制的环境条件，改变某些特定的参数，观察模型的反应，研究真实系统的现象或过程系统仿真方法是一种间接的研究方法,二、系统仿真的特点（一）系统仿真特点1、复杂系统在设计和分析的各阶段产生一系列问题，利用仿真模型可将复杂事物抽象化，了解系统的可行性和可靠性，检验理论的正确性，寻求解决问题的途径。2、利用仿真可避免在实际系统上试验时间过长的弊病，节省人力、物力。3、某些复杂系统既不能用实际试验方法，又不能用解析方法时，计算机仿真方法是唯一有效方法。,4、可以避免对实际系统进行破坏性和危害性的实验。在这种情况下，仿真方法的优点更为突出。5、仿真可以研究单个变量或参数变化时对系统整体的影响，并且可以多次重复试验，这在真实系统中是困难或不可能的。6、仿真方法用来检验理论分析所得的结果的正确性和有效性，其基本方法较易掌握，仿真的结果直观，便于理解。,三、物流系统仿真分类物流系统仿真就是借助计算机仿真技术，对现实物流系统建模并进行实验，得到各种动态活动及其过程的瞬间仿效记录，进而研究物流系统性能的方法。其仿真方法可以分为以下几类：物流过程的仿真研究物流管理的仿真研究物流成本的仿真研究,（一）物流过程的仿真研究物流过程是指运输、仓储、包装等物流的功能过程。研究目的包括：在时间的过程中，这些过程是如何推进的？推进过程发生了哪些事件？这些事件引起系统状态发生了哪些状态变化等等问题。用仿真工具研究这类物流的问题，归结为物流过程的仿真研究。,（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服务的。例如，交通运输网络的布局规划、自动化系统的策略运用、物流园区的规划、供应链库存控制策略等。,（三）物流成本的仿真研究物流成本的计算是一件极其细致、复杂的事情。传统的制造业中，往往将物流成本与供应或销售的成本混在一起计算。因此无法准确掌握物流成本，也就无法根据物流成本的核算改进物流的流程和操作。,四、物流系统仿真的主要内容1物流系统中流的仿真。物流系统中有多种流，货流、车流、船流、商流、信息流等。由于流的流动，应采用动态仿真方法描述流的产生、流动、消失、积累和转换等。,2物流系统中的排队仿真。由一个或多个服务台和一些等待服务的顾客组成的离散系统称为排队系统。这种仿真大多采用离散型仿真方法来进行。,3物流组织中人的因素仿真。物流组织是通过人的参与实现的。即使在同样规划下，不同的人、组织，物流服务质量和运行效率仍有较大差异。通过计算机仿真描述人的思维过程，从而给出较优的物流组织方案。,五、连续系统和离散事件系统的仿真连续系统仿真是系统的状态随着时间连续变化的系统的仿真。离散事件系统是指那些系统状态变量随着时间呈离散状态的变化。,（一）离散事件系统与连续系统的异同时间值:连续系统的时间基是一个确定的值;离散事件系统的时间基则是可变的 输入变量:确定性变量;随机 状态变量:连续变量,非连续的 状态转移函数:存在,不存在 状态空间:状态变量的集合所表示的空间(均有),（二）离散事件的基本要素1、实体（单元）2、属性3、事件4、活动5、进程,事件、活动、进程三个概念之间的关系图可以看出，事件是发生在某一时刻的行为。活动和进程则是发生在某个时间段的过程。,（三）离散事件系统仿真模型的组成与构造对于大多数采用变步长时钟推进机制的离散事件系统仿真模型中，通常都包含有以下几个组成部分：,时间推进程序时间发生程序随机观测生成程序库报告生成器主程序,系统状态 仿真钟事件列表统计计数器初始化程序,六、离散事件系统仿真基本步骤1、确定仿真目标系统调研、建立系统模型2、确定仿真算法事件调度法、活动扫描法、进程交互法3、建立仿真模型4、模型实验与模型确认5、运行仿真模型终止方法：确定仿真时间长度、确定仿真时间的数量6、仿真结果分析分析角度：满意度、可信度7、仿真结果输出方式：实时在线输出、仿真结束时输出,第三节 物流系统仿真技术与常用软件一、物流系统的相关技术计算机仿真 计算机仿真语言 建模与仿真方法学,二、物流系统仿真常用软件Witness仿真软件AutoMod仿真软件Flexsim仿真软件Arena仿真软件Extend仿真软件RaLC仿真软件,第四节 物流系统动力学系统动力学是一门分析研究信息反馈系统的学科，也是一门认识系统问题和解决系统问题的交叉综合学科。从系统方法论来说：系统动力学是结构的方法、功能的方法和历史的方法的统一。它基于系统论，吸收了控制论、信息论的精髓，是一门综合自然科学和社会科学的横向学科。,一、物流系统动力学的特点1、所建模型要与管理者的思维模型相沟通 任何模型一般总是要组织信息，澄清观点，统一认识，对会使人困惑和有争议的系统行为给出令人满意的解释。系统动力学建模技术易于将管理者的思维进行量化。,2、研究问题注重从因果机制出发 因果关系是存在于各种现象之间的普遍关系。从因果关系出发，分析各因素之间构成的因果馈环，才能从纷乱的现象中找出发生这些现象的内在原因和形成机制。,3、从观察系统结构入手系统动力学认为系统结构是系统发展的内在动力。只有了解系统的结构及变化机制，才有可能预测系统未来的行为。因而，系统动学的模型也被称为是“结构依存型”模型。4、内生化处理系统动力学模型从内部寻求解释系统行为的规律，重点在于模型的内部结构。,5、非线性性系统动力学能够处理复杂的非线性系统，因而适合研究像社会经济系统、物流系统这样的复杂系统。6、延迟特性系统动力学模型引入延迟机制，使它与描述的实际系统行为更为接近。,7、能够进行政策仿真 系统动力学模型利用模型仿真剖析系统，获取更丰富、更深刻的信息（如政策），进而寻找解决系统问题的途径。系统动力学解决问题的过程实质上也就是寻优过程，其最终目的是寻找系统的较优结构，以求得较优的系统功能。,二、系统动力学基本概念与原理1、反馈系统 包含有反馈环节与其作用的系统。它要受系统本身的历史行为的影响，把历史行为的后果回授给系统本身，以影响未来的行为。2、系统结构：单元的秩序,3、水平变量和速率变量水平变量能够描述系统在任一特定时刻的状态，对系统中控制作用的结果进行积累(或积分)。水平变量不能在瞬间被改变。水平变量在随时间推移的各时间点之间建立了系统的连续性。速率变量的作用是表示水平变量变化的快慢，速率变量不能决定水平变量现时刻的值，但能决定水平变量变化曲线的斜率（每单位时间中的变化量）,在系统动力学模型中，水平变量用水平方程（L方程）表示，速率变量用速率方程（R方程）表示，速率方程是在系统中描述控制作用的决策表达式，表示了一个决策环节所产生的控制作用。,三、系统动力学建模的基本步骤明确仿真目的 设计系统因果反馈环绘制系统流图写出有关的数学方程 选择仿真语言，并进行仿真实验仿真结果分析,四、因果反馈环（一）因果键因果键：要素A与要素B的因果关系，A是原因，B是结果，如果A增加，B也增加，则称A、B之间具正因果关系,+,（二）反馈环反馈环：两个以上的因果键首尾相联形成环状，便是因果反馈环，如图是最简单的反馈环，A，B互为因果，形成闭合环路。,（三）一阶负反馈环：解释库存关系,则每周订货量可由下式决定：DH(MBKC)TZ 式中：DH订货速度（件周）；MB目标库存量（件）；KC实际库存量（件）；TZ调整周期（周）。,（四）二阶负反馈环 二阶的意思是负反馈环中有上水平变量，前述的一阶负反馈环被看成为简单地逼近目标值而没有波动的时间响应。,五、物流系统动力学分析（一）物流系统动力学的目的以系统动力学为框架，综合其他定性、定量方法，应用于物流系统领域，分析物流的系统结构及动态发展机制，进行政策试验，解决宏观的带有根本性的物流发展战略问题，这就是物流系统动力学所要达到的目的。,（二）物流系统动力学因果分析 物流系统结构受到国民经济结构、产业政策、需求消费结构、自然地理环境等因素的影响，这些因素又包含众多的因子，形成一种合力，从各个方面影响制约交通运输系统的结构。这个系统的结构有一定的层次性、相关性和相对性，认清该系统结构的特性，对建立合理的物流系统结构，具有十分重要的意义,因果关系图经过上述系统要素分析，在深入剖析物流系统的基础上，我们可以得到物流系统的因果关系图。所谓基本因果关系，即是舍弃掉一切无关紧要的细节，由数个最能表征系统结构，从而成为系统动态发展内在机制的因果反馈环组成的因果关系图：,在基本因果关系图中，包括以下几个基本反馈环,复习思考题1、什么是物流系统控制？物流系统控制的基本内容有哪些？P79、802、什么是系统仿真？什么是物流系统仿真？P81、823、简述物流系统仿真的优缺点？结合p824、离散事件系统与连续系统有何异同？p84,复习思考题5、简述仿真基本步骤？p866、运用离散事件系统仿真原理和相应的仿真软件分析某配送中心的运作效率。略7、简述系统动力学建模的特点和一般步骤？P99、1018、运用系统动力理论分析某一地区物流需求和产业结构的相互关系。略,案例结合相关知识及图4-11水产品冷链物流的因果关系图作答，如物流损耗加大/减少，对包装、库存成本、质量、运输时间等等都有影响，继而影响水产品冷链的发展。,