物流系統(tǒng)建模方法的研究分析

1、物流系統(tǒng)建模方法的研究分析 來(lái)源：不詳 作者：佚名 日期：2009年11月29日 訪問(wèn)次數(shù)：     1引言     作為與能流、信息流并列的物流，是繼資源、勞動(dòng)力之后的第三利潤(rùn)源泉，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。為了更好地分析和設(shè)計(jì)物流系統(tǒng)，研究物流系統(tǒng)建模技術(shù)，建立恰當(dāng)?shù)奈锪飨到y(tǒng)模型，對(duì)優(yōu)化物流系統(tǒng)運(yùn)行是非常必要的。     目前系統(tǒng)建模、分析與設(shè)計(jì)的方法很多，但是大多數(shù)建模方法都是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一些靜態(tài)的描述，且都沒(méi)有被很好地定義。所以在應(yīng)用中，這些模型很容易被誤解，也經(jīng)常出現(xiàn)前后不一致的現(xiàn)象。

2、而物流系統(tǒng)本身的復(fù)雜性使得它的建模、分析與設(shè)計(jì)工作非常復(fù)雜且難度較大。     本文提出了一種新的建模方法gisim法，它是針對(duì)物流系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的一種集成建模方法，不僅能夠滿足物流系統(tǒng)的靜態(tài)組織結(jié)構(gòu)的建模要求，還通過(guò)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型提高了模型的有效性。該建模方法克服了現(xiàn)有建模方法的一些不足，擴(kuò)展了建模方法在物流系統(tǒng)中的應(yīng)用。     2物流系統(tǒng)建模方法回顧     現(xiàn)在被廣泛使用的建模方法主要有：grai法、idep、法、petl5網(wǎng)、gim法、sim法等。下面對(duì)這些建模方法作簡(jiǎn)單介紹。  &#

3、160;  21grai     grai法是由法國(guó)波爾多大學(xué)的grai實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的一種決策系統(tǒng)分析和建模方法。它以gral格和gbai網(wǎng)為建模工具，以一種概念參考模型為基礎(chǔ)，該模型將一個(gè)其實(shí)系統(tǒng)分解成物理、信息和決策三個(gè)子系統(tǒng)。crai格是由行和列縱橫組成的表格，采用自上而下的分析方法清楚地表明了決策系統(tǒng)內(nèi)部各組織的決策職能和它們之間在決策和信息上的相互聯(lián)系。grai網(wǎng)以每個(gè)決策中心的活動(dòng)為中心，描述其活動(dòng)的條件、輸入和輸出。gral方法適合于決策功能層的優(yōu)化，但難以實(shí)現(xiàn)仿真。     22idef   

4、;  idef概念是在結(jié)構(gòu)化分析方法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，是一種復(fù)雜系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的通用方法。開(kāi)始時(shí)該方法包括三部分：idedd，idefl和idef2，現(xiàn)在已擴(kuò)展成一個(gè)系列，從idefo到idefi4。     idefd：功能模型。該模型結(jié)構(gòu)化地描述了所研究系統(tǒng)的活動(dòng)和處理進(jìn)程。     idefl：信息模型。該模型表達(dá)了制造系統(tǒng)環(huán)境的信息結(jié)構(gòu)和語(yǔ)義。     idef2：仿真模型設(shè)計(jì)。該模型表述環(huán)境或系統(tǒng)時(shí)變行為的特征，常用于系統(tǒng)模擬，建立動(dòng)態(tài)模型。     id

5、ef3：過(guò)程描述設(shè)計(jì)。它解決了idef0不能反映時(shí)間和時(shí)序的問(wèn)題，因此可以和仿真軟件相結(jié)合，用來(lái)檢驗(yàn)過(guò)程的合理性并指導(dǎo)過(guò)程重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。     idef4：面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)。     idef5：本體論描述獲取。     gim方法是在grai方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的描述和分析整個(gè)企業(yè)的一種集成建模方法。它以概念參考模型、形式化建模方法和結(jié)構(gòu)化方法為基礎(chǔ)，集成了gbai、mebise、ideed三種建模方法的優(yōu)點(diǎn)；在gim模型中包含了系統(tǒng)的功能模型、信息模型、決策模型和物理模型。目前已經(jīng)有一種imagim的

6、計(jì)算機(jī)編輯程序支持g1m法。但是gim法也存在一些不足：如注重系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)，而對(duì)實(shí)施和操作考慮不多；注重計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工廠的集成，對(duì)人的因素考慮不多；建模框架缺少通用性層次等。     25s1m     s1m方法也是一種集成建模方法，對(duì)于制造信息系統(tǒng)的建模來(lái)說(shuō)，sim是一種非常有效的建模方法。在制造系統(tǒng)中，sim法通過(guò)drd。(dataflowdiagrams)和gbai格對(duì)系統(tǒng)建模，同時(shí)應(yīng)用了ideyo方法來(lái)彌補(bǔ)dfds方法本身的一些缺陷。但是sim方法沒(méi)有考慮到系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。     上述建模

7、方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，且都有其不同的適用范圍。許多專家學(xué)者也對(duì)這些建模方法進(jìn)行過(guò)多方的比較和評(píng)價(jià)，一致認(rèn)為：由于各種建模方法和技術(shù)本身的局限性而影響了它們應(yīng)用的廣度和深度，所以單一的建模技術(shù)是不能夠滿足復(fù)雜的物流系統(tǒng)的建模要求的，必須尋找一種新的建模方法來(lái)集成現(xiàn)有建模方法的優(yōu)點(diǎn)，而消除他們的缺點(diǎn)。     3gisim建模方法     一般來(lái)講，系統(tǒng)模型包括概念模型結(jié)構(gòu)模型、求解模型和評(píng)價(jià)模型。系統(tǒng)的概念結(jié)構(gòu)模型經(jīng)常是為系統(tǒng)提供一個(gè)總體視圖，并定義系統(tǒng)的一些基本概念、系統(tǒng)的活動(dòng)和子活動(dòng)以及系統(tǒng)功能與活動(dòng)之間的聯(lián)系。求解模型常常是通過(guò)一些優(yōu)化

8、技術(shù)來(lái)達(dá)到系統(tǒng)的目標(biāo)。評(píng)價(jià)模型常通過(guò)一定的模擬技術(shù)對(duì)一系列決策進(jìn)行評(píng)價(jià)，而這些決策結(jié)果往往為使用者提供了一定的績(jī)效衡量指標(biāo)。所以一種好的建模方法應(yīng)該滿足以下的要求：     支持復(fù)雜系統(tǒng)的建模；     能為應(yīng)用該建模方法提供一些必要的指導(dǎo)：     建模的過(guò)程中，能夠區(qū)分開(kāi)概念結(jié)構(gòu)模型、求解模型、評(píng)     為復(fù)雜系統(tǒng)建模時(shí)，能夠?qū)⑾到y(tǒng)的概念模型分解成一系列結(jié)構(gòu)視圖和動(dòng)態(tài)視圖。     g1一sim法是滿足了以上要求，針對(duì)物流系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)而

9、提出的一種集成建模方法。為了能夠全面的獲得物流系統(tǒng)的特點(diǎn)，gisim提供了一套集成的建模工具，在這套建模工具中包含了目前建模方法中經(jīng)常被使用的三種建模工具：grai格、idefd和模擬模型。同時(shí)使用grai格、idefo和計(jì)算機(jī)仿真為物流系統(tǒng)的建模、分析和設(shè)計(jì)提供了一種非常有效的建模方法。     31gisim法的建模步驟     定義系統(tǒng)組織的總體視圖。使用一個(gè)被修改過(guò)的單一層次的grai格就可以形成物流系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，這個(gè)總體結(jié)構(gòu)表明了系統(tǒng)的主要職能劃分、決期活動(dòng)中心?；顒?dòng)中心間的關(guān)系可以被分為三種類型的系統(tǒng)流動(dòng)：決策流、信息流

10、和物料流。在grai格中使用不同形式的箭頭來(lái)表示這三種不同的流動(dòng)。物流系統(tǒng)中決策系統(tǒng)和時(shí)域條件的重要性決定了g1sim方法中必須使用grai格。在這一步中就從決策、信息和物料間的關(guān)系角度決定了系統(tǒng)的一些具體參數(shù)，如決策中心、活動(dòng)中心、有效期、調(diào)整期、活動(dòng)的輸入和輸出等。     為每一個(gè)活動(dòng)中心構(gòu)建idefd模型。為了分析系統(tǒng)的各項(xiàng)子活動(dòng)以及它們的輸入、輸出、控制條件和實(shí)現(xiàn)機(jī)制，要為每一個(gè)活動(dòng)中心構(gòu)建idefo模型，模型的最頂層表示了該活動(dòng)中心的總體結(jié)構(gòu)，而最頂層模型都能夠被逐層分解，直到分解到具有獨(dú)立功能含義的最底層模塊為止。但往往還要根據(jù)系統(tǒng)某些相關(guān)的活動(dòng)中心

11、的輸入和輸出情況對(duì)idefd模型的輸入和輸出進(jìn)行分類。gisim格中的決策中心和活動(dòng)中心經(jīng)過(guò)分解后就可得到完整的idbfo模型，即一系列遞階的圖形。采用自項(xiàng)向下和自底向上相結(jié)合的方法就可以實(shí)現(xiàn)這種方法的分解特性。     將idef0模型轉(zhuǎn)化為仿真模型。在gisim中，模擬運(yùn)行起著很重要的作用。因?yàn)樵谶@一步中使用了在結(jié)構(gòu)功能模型中定義的概念引入了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，所以說(shuō)仿真模型分析真實(shí)系統(tǒng)的能力比其它單一的建模分析技術(shù)要強(qiáng)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，第三步也是很重要的，因?yàn)樗軌蛲ㄟ^(guò)一些簡(jiǎn)單的表格或其它方法為每一個(gè)可選方案提供一些績(jī)效衡量標(biāo)準(zhǔn)幫助制定決策。為了對(duì)物流系統(tǒng)的行為有

12、一個(gè)更好的了解，在實(shí)施建模之前，必須進(jìn)行模擬或仿真。因此，將模擬設(shè)備        1引言    作為與能流、信息流并列的物流，是繼資源、勞動(dòng)力之后的第三利潤(rùn)源泉，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。為了更好地分析和設(shè)計(jì)物流系統(tǒng)，研究物流系統(tǒng)建模技術(shù)，建立恰當(dāng)?shù)奈锪飨到y(tǒng)模型，對(duì)優(yōu)化物流系統(tǒng)運(yùn)行是非常必要的。    目前系統(tǒng)建模、分析與設(shè)計(jì)的方法很多，但是大多數(shù)建模方法都是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一些靜態(tài)的描述，且都沒(méi)有被很好地定義。所以在應(yīng)用中，這些模型很容易被誤解，也經(jīng)常出現(xiàn)

13、前后不一致的現(xiàn)象。而物流系統(tǒng)本身的復(fù)雜性使得它的建模、分析與設(shè)計(jì)工作非常復(fù)雜且難度較大。    本文提出了一種新的建模方法gisim法，它是針對(duì)物流系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的一種集成建模方法，不僅能夠滿足物流系統(tǒng)的靜態(tài)組織結(jié)構(gòu)的建模要求，還通過(guò)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型提高了模型的有效性。該建模方法克服了現(xiàn)有建模方法的一些不足，擴(kuò)展了建模方法在物流系統(tǒng)中的應(yīng)用。    2物流系統(tǒng)建模方法回顧    現(xiàn)在被廣泛使用的建模方法主要有：grai法、idep、法、petl5網(wǎng)、gim法、sim法等。下面對(duì)這些建模方法作簡(jiǎn)單介紹。

14、60;   21grai    grai法是由法國(guó)波爾多大學(xué)的grai實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的一種決策系統(tǒng)分析和建模方法。它以gral格和gbai網(wǎng)為建模工具，以一種概念參考模型為基礎(chǔ)，該模型將一個(gè)其實(shí)系統(tǒng)分解成物理、信息和決策三個(gè)子系統(tǒng)。crai格是由行和列縱橫組成的表格，采用自上而下的分析方法清楚地表明了決策系統(tǒng)內(nèi)部各組織的決策職能和它們之間在決策和信息上的相互聯(lián)系。grai網(wǎng)以每個(gè)決策中心的活動(dòng)為中心，描述其活動(dòng)的條件、輸入和輸出。gral方法適合于決策功能層的優(yōu)化，但難以實(shí)現(xiàn)仿真。    22idef 

15、60;  idef概念是在結(jié)構(gòu)化分析方法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，是一種復(fù)雜系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的通用方法。開(kāi)始時(shí)該方法包括三部分：idedd，idefl和idef2，現(xiàn)在已擴(kuò)展成一個(gè)系列，從idefo到idefi4。    idefd：功能模型。該模型結(jié)構(gòu)化地描述了所研究系統(tǒng)的活動(dòng)和處理進(jìn)程。    idefl：信息模型。該模型表達(dá)了制造系統(tǒng)環(huán)境的信息結(jié)構(gòu)和語(yǔ)義。    idef2：仿真模型設(shè)計(jì)。該模型表述環(huán)境或系統(tǒng)時(shí)變行為的特征，常用于系統(tǒng)模擬，建立動(dòng)態(tài)模型。    idef

16、3：過(guò)程描述設(shè)計(jì)。它解決了idef0不能反映時(shí)間和時(shí)序的問(wèn)題，因此可以和仿真軟件相結(jié)合，用來(lái)檢驗(yàn)過(guò)程的合理性并指導(dǎo)過(guò)程重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。    idef4：面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)。    idef5：本體論描述獲取。    gim方法是在grai方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的描述和分析整個(gè)企業(yè)的一種集成建模方法。它以概念參考模型、形式化建模方法和結(jié)構(gòu)化方法為基礎(chǔ)，集成了gbai、mebise、ideed三種建模方法的優(yōu)點(diǎn)；在gim模型中包含了系統(tǒng)的功能模型、信息模型、決策模型和物理模型。目前已經(jīng)有一種imagim的計(jì)算機(jī)編輯

17、程序支持g1m法。但是gim法也存在一些不足：如注重系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)，而對(duì)實(shí)施和操作考慮不多；注重計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工廠的集成，對(duì)人的因素考慮不多；建模框架缺少通用性層次等。    25s1m    s1m方法也是一種集成建模方法，對(duì)于制造信息系統(tǒng)的建模來(lái)說(shuō)，sim是一種非常有效的建模方法。在制造系統(tǒng)中，sim法通過(guò)drd。(dataflowdiagrams)和gbai格對(duì)系統(tǒng)建模，同時(shí)應(yīng)用了ideyo方法來(lái)彌補(bǔ)dfds方法本身的一些缺陷。但是sim方法沒(méi)有考慮到系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。    上述建模方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，

18、且都有其不同的適用范圍。許多專家學(xué)者也對(duì)這些建模方法進(jìn)行過(guò)多方的比較和評(píng)價(jià)，一致認(rèn)為：由于各種建模方法和技術(shù)本身的局限性而影響了它們應(yīng)用的廣度和深度，所以單一的建模技術(shù)是不能夠滿足復(fù)雜的物流系統(tǒng)的建模要求的，必須尋找一種新的建模方法來(lái)集成現(xiàn)有建模方法的優(yōu)點(diǎn)，而消除他們的缺點(diǎn)。    3gisim建模方法    一般來(lái)講，系統(tǒng)模型包括概念模型結(jié)構(gòu)模型、求解模型和評(píng)價(jià)模型。系統(tǒng)的概念結(jié)構(gòu)模型經(jīng)常是為系統(tǒng)提供一個(gè)總體視圖，并定義系統(tǒng)的一些基本概念、系統(tǒng)的活動(dòng)和子活動(dòng)以及系統(tǒng)功能與活動(dòng)之間的聯(lián)系。求解模型常常是通過(guò)一些優(yōu)化技術(shù)來(lái)達(dá)到系統(tǒng)的目標(biāo)

19、。評(píng)價(jià)模型常通過(guò)一定的模擬技術(shù)對(duì)一系列決策進(jìn)行評(píng)價(jià)，而這些決策結(jié)果往往為使用者提供了一定的績(jī)效衡量指標(biāo)。所以一種好的建模方法應(yīng)該滿足以下的要求：    支持復(fù)雜系統(tǒng)的建模；    能為應(yīng)用該建模方法提供一些必要的指導(dǎo)：    建模的過(guò)程中，能夠區(qū)分開(kāi)概念結(jié)構(gòu)模型、求解模型、評(píng)    為復(fù)雜系統(tǒng)建模時(shí)，能夠?qū)⑾到y(tǒng)的概念模型分解成一系列結(jié)構(gòu)視圖和動(dòng)態(tài)視圖。    g1一sim法是滿足了以上要求，針對(duì)物流系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)而提出的一種集成建模方法。為了能

20、夠全面的獲得物流系統(tǒng)的特點(diǎn)，gisim提供了一套集成的建模工具，在這套建模工具中包含了目前建模方法中經(jīng)常被使用的三種建模工具：grai格、idefd和模擬模型。同時(shí)使用grai格、idefo和計(jì)算機(jī)仿真為物流系統(tǒng)的建模、分析和設(shè)計(jì)提供了一種非常有效的建模方法。    31gisim法的建模步驟    定義系統(tǒng)組織的總體視圖。使用一個(gè)被修改過(guò)的單一層次的grai格就可以形成物流系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，這個(gè)總體結(jié)構(gòu)表明了系統(tǒng)的主要職能劃分、決期活動(dòng)中心?；顒?dòng)中心間的關(guān)系可以被分為三種類型的系統(tǒng)流動(dòng)：決策流、信息流和物料流。在grai格中使用不同形

21、式的箭頭來(lái)表示這三種不同的流動(dòng)。物流系統(tǒng)中決策系統(tǒng)和時(shí)域條件的重要性決定了g1sim方法中必須使用grai格。在這一步中就從決策、信息和物料間的關(guān)系角度決定了系統(tǒng)的一些具體參數(shù)，如決策中心、活動(dòng)中心、有效期、調(diào)整期、活動(dòng)的輸入和輸出等。    為每一個(gè)活動(dòng)中心構(gòu)建idefd模型。為了分析系統(tǒng)的各項(xiàng)子活動(dòng)以及它們的輸入、輸出、控制條件和實(shí)現(xiàn)機(jī)制，要為每一個(gè)活動(dòng)中心構(gòu)建idefo模型，模型的最頂層表示了該活動(dòng)中心的總體結(jié)構(gòu)，而最頂層模型都能夠被逐層分解，直到分解到具有獨(dú)立功能含義的最底層模塊為止。但往往還要根據(jù)系統(tǒng)某些相關(guān)的活動(dòng)中心的輸入和輸出情況對(duì)idefd模型的輸

22、入和輸出進(jìn)行分類。gisim格中的決策中心和活動(dòng)中心經(jīng)過(guò)分解后就可得到完整的idbfo模型，即一系列遞階的圖形。采用自項(xiàng)向下和自底向上相結(jié)合的方法就可以實(shí)現(xiàn)這種方法的分解特性。    將idef0模型轉(zhuǎn)化為仿真模型。在gisim中，模擬運(yùn)行起著很重要的作用。因?yàn)樵谶@一步中使用了在結(jié)構(gòu)功能模型中定義的概念引入了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，所以說(shuō)仿真模型分析真實(shí)系統(tǒng)的能力比其它單一的建模分析技術(shù)要強(qiáng)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，第三步也是很重要的，因?yàn)樗軌蛲ㄟ^(guò)一些簡(jiǎn)單的表格或其它方法為每一個(gè)可選方案提供一些績(jī)效衡量標(biāo)準(zhǔn)幫助制定決策。為了對(duì)物流系統(tǒng)的行為有一個(gè)更好的了解，在實(shí)施建模之前，必須進(jìn)

23、行模擬或仿真。因此，將模擬設(shè)備和概念建模工具集成起來(lái)可以解決許多與系統(tǒng)建模相關(guān)的問(wèn)題，還可以減少在描述概念勘能模型時(shí)產(chǎn)生的不協(xié)調(diào)和不一致。一般來(lái)講，仿真結(jié)果通常被用來(lái)提供和證實(shí)系統(tǒng)的具體參數(shù)，包括在前兩步中得到的時(shí)域條件和活動(dòng)循環(huán)周期等。而動(dòng)態(tài)模型常用來(lái)評(píng)價(jià)系統(tǒng)分析階段中系統(tǒng)的參數(shù)，或系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段中定義的新的決活舌動(dòng)變量。    在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，必須使用在分析階段獲得的結(jié)果對(duì)grai格和一些具體的運(yùn)作變量進(jìn)行評(píng)估和重新設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)模型常以系統(tǒng)的基本元素開(kāi)始，即簡(jiǎn)單的概念首先被建模。為了能夠充分地利用前面的分析模型，在構(gòu)建復(fù)雜系統(tǒng)的功能模型前必須對(duì)其進(jìn)行高度抽象，這樣就為將來(lái)修改現(xiàn)存的系統(tǒng)，或是引進(jìn)新的制造物流策略提供了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。    gisim法在動(dòng)