物流仿真模型培訓(xùn)課程

參考書目1、SimulationusingPromodel,McGrawHilleducation2、物流系統(tǒng)仿真，北京郵電大學(xué)出版社3、當(dāng)代生產(chǎn)物流及仿真，清華大學(xué)出版社4、系統(tǒng)仿真軟件flexsim3.0實(shí)用教程，清華大學(xué)出版社物流仿真模型培訓(xùn)課程第1頁教學(xué)計(jì)劃講授16個(gè)課時(shí)；試驗(yàn)20個(gè)課時(shí)；考評(píng)方式：考試（70）+平時(shí)成績（30）物流仿真模型培訓(xùn)課程第2頁課程導(dǎo)言Modeling&Simulation,M&SM&S是二十一世紀(jì)制造業(yè)一項(xiàng)關(guān)鍵支撐技術(shù)IMTR將M&S列為能夠影響美國整個(gè)制造業(yè)發(fā)展，全方面提升制造企業(yè)技術(shù)水平和快速反應(yīng)能力技術(shù)領(lǐng)域之一物流仿真模型培訓(xùn)課程第3頁物流仿真模型培訓(xùn)課程第4頁課程要求掌握基本概念如：系統(tǒng)、系統(tǒng)模型、仿真模型等掌握仿真基本方法熟悉最少一個(gè)仿真軟件熟悉并實(shí)現(xiàn)一些經(jīng)典物流系統(tǒng)仿真實(shí)例物流仿真模型培訓(xùn)課程第5頁目錄第一章緒論第二章物流系統(tǒng)建模第三章經(jīng)典物流系統(tǒng)仿真模型第四章系統(tǒng)仿真應(yīng)用基礎(chǔ)第五章物流系統(tǒng)仿真及軟件物流仿真模型培訓(xùn)課程第6頁理論框架系統(tǒng)仿真三要素對(duì)象系統(tǒng)系統(tǒng)模型仿真模型三個(gè)基本活動(dòng)：系統(tǒng)建模仿真建模仿真試驗(yàn)系統(tǒng)模型對(duì)象系統(tǒng)仿真模型系統(tǒng)建模仿真試驗(yàn)仿真建模圖1.系統(tǒng)仿真要素和相互關(guān)系物流仿真模型培訓(xùn)課程第7頁一、系統(tǒng)&物流系統(tǒng)系統(tǒng)：是由若干能夠相互區(qū)分、相互聯(lián)絡(luò)而又相互作用要素所組成，在一定階層結(jié)構(gòu)形成中分布，在給定環(huán)境約束下，為到達(dá)整體目標(biāo)而存在有機(jī)集合體。普通模型轉(zhuǎn)換處理輸入輸出干擾反饋環(huán)境圖2.系統(tǒng)普通運(yùn)作模式物質(zhì)、能量、信息產(chǎn)品物流仿真模型培訓(xùn)課程第8頁物流系統(tǒng)：是指在一定時(shí)間和空間內(nèi)，由所需位移物資與包裝設(shè)備、搬運(yùn)裝卸機(jī)械、運(yùn)輸工具、倉儲(chǔ)設(shè)施、人員和通信聯(lián)絡(luò)等若干相互制約動(dòng)態(tài)要素，所組成含有特定功效有機(jī)整體目標(biāo)：3S1L(Speed、Safety、SurelyandLow)包含：運(yùn)輸、儲(chǔ)存、包裝、裝卸、搬運(yùn)、配送、流通加工、信息處理等子系統(tǒng)物流系統(tǒng)物流作業(yè)系統(tǒng)物流信息系統(tǒng)物流仿真模型培訓(xùn)課程第9頁物流系統(tǒng)基本模式圖3.物流系統(tǒng)基本模式物流管理物流各項(xiàng)業(yè)務(wù)活動(dòng)物流信息處理物流技術(shù)辦法效益、服務(wù)、污染設(shè)備、人員、資金反饋輸入輸出信息環(huán)境物流仿真模型培訓(xùn)課程第10頁物流系統(tǒng)環(huán)境技術(shù)設(shè)備系統(tǒng)社會(huì)原因市場(chǎng)地理環(huán)境推銷、銷售、服務(wù)銷售系統(tǒng)宣傳策劃運(yùn)輸倉儲(chǔ)、存貨、資訊用戶服務(wù)、搬運(yùn)與包裝物流系統(tǒng)管理教育生產(chǎn)系統(tǒng)財(cái)務(wù)系統(tǒng)試驗(yàn)、檢驗(yàn)、包裝加工、組裝研發(fā)設(shè)計(jì)會(huì)計(jì)出納報(bào)表、統(tǒng)計(jì)科技原因政府政策及法規(guī)競(jìng)爭(zhēng)策略經(jīng)濟(jì)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)企業(yè)主要系統(tǒng)圖4.物流系統(tǒng)環(huán)境原因物流仿真模型培訓(xùn)課程第11頁系統(tǒng)研究內(nèi)容實(shí)體：存在于系統(tǒng)中每一項(xiàng)確定物體，即組成系統(tǒng)詳細(xì)對(duì)象元素；屬性：實(shí)體所含有每一項(xiàng)有效特征，即實(shí)體特征（狀態(tài)和參數(shù)）；活動(dòng)：實(shí)體隨時(shí)間推移發(fā)生狀態(tài)改變。內(nèi)生活動(dòng)：系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)體相互作用產(chǎn)生活動(dòng)；外生活動(dòng)：系統(tǒng)外部環(huán)境影響產(chǎn)生活動(dòng)；比如：港口碼頭是一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)中實(shí)體為船舶及碼頭裝卸設(shè)備等；它屬性是任務(wù)類型、任務(wù)數(shù)量、設(shè)備數(shù)量等；它活動(dòng)則是船舶靠泊及任務(wù)裝卸過程；環(huán)境則是碼頭所處自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境等。物流仿真模型培訓(xùn)課程第12頁系統(tǒng)特征目標(biāo)性集合性相關(guān)性層次性整體性對(duì)環(huán)境適應(yīng)性物流系統(tǒng)特征：（1）人機(jī)交互（2）跨度大（3）可分性（4）動(dòng)態(tài)性（5）復(fù)雜性（6）多目標(biāo)性物流仿真模型培訓(xùn)課程第13頁系統(tǒng)分類確定型系統(tǒng)和隨機(jī)型系統(tǒng)連續(xù)型系統(tǒng)和離散型系統(tǒng)簡(jiǎn)單系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)圖5.1確定型系統(tǒng)和隨機(jī)型系統(tǒng)msAm1sm3sm2sAAA(a)(b)參變量時(shí)間（a）參變量時(shí)間事件時(shí)間（b）（c）訂貨量時(shí)間庫存量圖5.2連續(xù)型系統(tǒng)和離散型系統(tǒng)物流仿真模型培訓(xùn)課程第14頁理論框架系統(tǒng)仿真三要素對(duì)象系統(tǒng)系統(tǒng)模型仿真模型三個(gè)基本活動(dòng)：系統(tǒng)建模仿真建模仿真試驗(yàn)系統(tǒng)模型對(duì)象系統(tǒng)仿真模型系統(tǒng)建模仿真試驗(yàn)仿真建模圖1.系統(tǒng)仿真要素和相互關(guān)系物流仿真模型培訓(xùn)課程第15頁二、物流系統(tǒng)模型概述物流系統(tǒng)模型：是對(duì)物流系統(tǒng)特征要素、改變規(guī)律和相關(guān)信息一個(gè)抽象表示，它反應(yīng)了物流系統(tǒng)一些本質(zhì)屬性，描述了物流系統(tǒng)各要素間相互關(guān)系、系統(tǒng)與環(huán)境之間相互作用，反應(yīng)了所研究物流系統(tǒng)主要特征。特征以下：

（1）實(shí)體抽象或模仿；（2）由與分析問題相關(guān)原因所組成；（3）表明原因間關(guān)系。物流仿真模型培訓(xùn)課程第16頁模型分類物流仿真模型培訓(xùn)課程第17頁系統(tǒng)建模方法直接分析法（推理分析法）：

對(duì)于內(nèi)部結(jié)構(gòu)和特征已經(jīng)清楚系統(tǒng)，即所謂“白箱”系統(tǒng)，能夠利用已知定律和定理，經(jīng)過一定分析和推理，得到系統(tǒng)模型（【例1】）數(shù)據(jù)分析法（統(tǒng)計(jì)分析法）：

對(duì)于那些屬于“黑箱”，但又不允許直接進(jìn)行試驗(yàn)觀察系統(tǒng)，能夠采取數(shù)據(jù)搜集和統(tǒng)計(jì)分析方法來建造系統(tǒng)模型（如防彈背心設(shè)計(jì)）試驗(yàn)分析法：

對(duì)一些問題，現(xiàn)有數(shù)據(jù)不能確定個(gè)別變量對(duì)整個(gè)系統(tǒng)影響，又不可能做全局試驗(yàn)時(shí)，可局部試驗(yàn)分析本質(zhì)（【例2】）模擬分析法（類比法）：

用一個(gè)輕易實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)和計(jì)算系統(tǒng)代替與其有相同特征，進(jìn)行數(shù)量描述與試驗(yàn)有困難系統(tǒng)方法（【例3】）主觀想象法（如對(duì)未來生態(tài)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)研究）人工實(shí)現(xiàn)法（【例4】）物流仿真模型培訓(xùn)課程第18頁直接分析法【例1】某加工車間要把剩下27kg塑料和290度電加工成甲、乙兩種產(chǎn)品，生產(chǎn)1米甲產(chǎn)品需要2kg塑料和40度電，生產(chǎn)1米乙產(chǎn)品需要3kg塑料和10度電。售出1米甲產(chǎn)品可贏利7元，1米乙產(chǎn)品贏利6元，怎樣確定甲、乙兩種產(chǎn)品產(chǎn)量，使總利潤最大。目標(biāo)函數(shù)約束條件物流仿真模型培訓(xùn)課程第19頁解法：直接分析法物流仿真模型培訓(xùn)課程第20頁試驗(yàn)分析法【例2】某廠對(duì)廣告費(fèi)用和銷售額度關(guān)系進(jìn)行研究時(shí)發(fā)覺，以往經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為二者之間呈正百分比遞增（a），但實(shí)際上廣告費(fèi)用增加到一定數(shù)量時(shí)銷量出現(xiàn)了一定平臺(tái)期（b）。這么系統(tǒng)分析人員聯(lián)想到心理學(xué)中有一個(gè)經(jīng)典反應(yīng)函數(shù)形式（c）。這一心理學(xué)刺激反應(yīng)規(guī)律說明，推銷員老是推銷一個(gè)產(chǎn)品，用戶因?yàn)槟娣葱睦矸炊辉敢赓徶盟?。所以必定有一個(gè)最正確廣告費(fèi)用，即銷售量剛才飽和時(shí)費(fèi)用，但現(xiàn)在數(shù)據(jù)不能確定這最正確值，而廠家也不愿意負(fù)擔(dān)全方面試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)。

銷售量廣告費(fèi)（a）銷售量廣告費(fèi)（b）銷售量廣告費(fèi)（c）處理方法：該工廠選定250個(gè)銷售區(qū)中18個(gè)區(qū)做試驗(yàn)，證實(shí)每一類用戶反應(yīng)確實(shí)符合圖（c）所表示形狀，經(jīng)過這18個(gè)區(qū)試驗(yàn)，大致找到了“最正確”廣告費(fèi)范圍，得到了它們平均值、最小值和最大值物流仿真模型培訓(xùn)課程第21頁模擬分析法【例3】某企業(yè)準(zhǔn)備建一暫時(shí)材料庫向n個(gè)工程項(xiàng)目工地供給材料，怎樣選擇建設(shè)地址才能使總費(fèi)用最省？處理方案：按重心法建立以下模擬模型。按工程項(xiàng)目工地相對(duì)位置在一木盤上鉆孔，將若干條線繩一端連在一個(gè)小鐵環(huán)上，另一端分別穿過鉆好小孔，并按項(xiàng)目所需材料百分比掛上對(duì)應(yīng)砝碼，這么小鐵環(huán)就平衡在一個(gè)固定位置。物流仿真模型培訓(xùn)課程第22頁人工實(shí)現(xiàn)法對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和特征尚不清楚，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，既無足夠數(shù)據(jù)，又無法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，甚至不允許做試驗(yàn)時(shí)，能夠人為地逐步建立模型物流仿真模型培訓(xùn)課程第23頁建模步驟及標(biāo)準(zhǔn)建立模型目提出問題構(gòu)思模型系統(tǒng)搜集資料設(shè)置變量參數(shù)模型方案詳細(xì)化檢驗(yàn)?zāi)Ｐ驼_性模型標(biāo)準(zhǔn)化編程建模標(biāo)準(zhǔn)：（1）抓住本質(zhì)（2）符合假設(shè)（3）規(guī)模得當(dāng)（4）模型含有代表性（5）確保足夠精度（6）盡可能標(biāo)準(zhǔn)化物流仿真模型培訓(xùn)課程第24頁理論框架系統(tǒng)仿真三要素對(duì)象系統(tǒng)系統(tǒng)模型仿真模型（計(jì)算機(jī)）三個(gè)基本活動(dòng)：系統(tǒng)建模仿真建模仿真試驗(yàn)系統(tǒng)模型對(duì)象系統(tǒng)仿真模型系統(tǒng)建模仿真試驗(yàn)仿真建模圖1.系統(tǒng)仿真要素和相互關(guān)系物流仿真模型培訓(xùn)課程第25頁提出問題對(duì)一個(gè)復(fù)雜實(shí)際系統(tǒng)，人們通常采取什么方式研究？一個(gè)未執(zhí)行軍事行動(dòng)一個(gè)正常運(yùn)行核電站放射泄漏應(yīng)急方案一臺(tái)還未有前例臨床手術(shù)一個(gè)待建物流配送中心物流仿真模型培訓(xùn)課程第26頁處理伎倆普通研究兩類伎倆直接在實(shí)際系統(tǒng)上研究建立模型，在模型上研究直接研究困難系統(tǒng)還不存在系統(tǒng)破壞性試驗(yàn)試驗(yàn)條件無法確保（時(shí)間太長、費(fèi)用太高或人為偏差）物流仿真模型培訓(xùn)課程第27頁自古以來仿真應(yīng)用中外古代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)仿真基本原理應(yīng)用，這種遠(yuǎn)時(shí)代作戰(zhàn)模擬以后以各種棋類（比如中國象棋、圍棋）流傳了下來；建筑中用木模研究建筑物結(jié)構(gòu)與承載性能；軍事沙盤——古代沙盤和當(dāng)代沙盤仿真模型；物流仿真模型培訓(xùn)課程第28頁經(jīng)典仿真案例展示你了解哪些仿真新發(fā)展？你參觀過虛擬現(xiàn)實(shí)試驗(yàn)室嗎？體驗(yàn)過與虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)人機(jī)交互嗎？物流仿真模型培訓(xùn)課程第29頁頭盔顯示器頭部跟蹤器數(shù)據(jù)手套虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)物流仿真模型培訓(xùn)課程第30頁模擬飛行駕駛虛擬人游戲娛樂物流仿真模型培訓(xùn)課程第31頁6自由度飛行模擬器飛行模擬物流仿真模型培訓(xùn)課程第32頁虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)用于治療心理恐懼癥——公共演講恐懼癥美國喬治亞大學(xué)使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)降臨床治療公共演講恐懼癥：很多人，僅僅是想象一下在公共場(chǎng)所演講就會(huì)手心出汗、心跳加速、胃部抽搐。經(jīng)過使用電腦生成圖像、聲音頭盔虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來幫助治療。喬治亞大學(xué)心理學(xué)助理教授PageAnderson，進(jìn)行臨床應(yīng)用研究，研究這種新科技能夠?qū)⒐惭葜v恐懼和憂慮降低到什么程度。物流仿真模型培訓(xùn)課程第33頁虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于治療心理恐懼癥——飛行恐懼癥和恐高癥Anderson嘗試讓患者沉醉于像真實(shí)環(huán)境一樣虛擬場(chǎng)景中，以使患者逐步減輕恐懼感。虛擬飛行慣于治療患有飛行恐懼癥人，在患者坐位下低音音箱發(fā)出模仿真實(shí)噴氣飛機(jī)引擎隆隆聲。這些境遇會(huì)使患者戰(zhàn)勝本身恐懼，接收Anderson虛擬療法患者已經(jīng)能夠舉起手進(jìn)行提問。虛擬治療比傳統(tǒng)治療方便在于，不會(huì)像治療飛行恐懼癥那樣往返機(jī)場(chǎng)，極難否定，經(jīng)過使用科學(xué)技術(shù)能夠防止過多花費(fèi)物流仿真模型培訓(xùn)課程第34頁仿真作用對(duì)已經(jīng)發(fā)生系統(tǒng)歷史過程，經(jīng)過仿真進(jìn)行再現(xiàn)，以研究其規(guī)律研究一個(gè)還未存在對(duì)象系統(tǒng)特征、性能、規(guī)律等對(duì)于存在但因?yàn)楦鞣N原因難以在實(shí)際系統(tǒng)上進(jìn)行試驗(yàn)系統(tǒng)用于了解實(shí)際系統(tǒng)，進(jìn)行Whatif分析用于對(duì)一個(gè)系統(tǒng)各種方案對(duì)比研究對(duì)其它研究方法得到研究結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證其它作為溝通工具；培訓(xùn)；……按系統(tǒng)所處時(shí)間、空間劃分，其作用表達(dá)在按仿真應(yīng)用目標(biāo)、內(nèi)容劃分，其作用表達(dá)在物流仿真模型培訓(xùn)課程第35頁仿真優(yōu)勢(shì)對(duì)復(fù)雜性問題優(yōu)勢(shì)對(duì)隨機(jī)性問題優(yōu)勢(shì)安全性優(yōu)勢(shì)成本優(yōu)勢(shì)可視化優(yōu)勢(shì)重復(fù)性優(yōu)勢(shì)時(shí)間優(yōu)勢(shì)風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)勢(shì)……思索：仿真劣勢(shì)或不足？？…物流仿真模型培訓(xùn)課程第36頁三、仿真仿真(Simulation)是對(duì)實(shí)際過程或系統(tǒng)隨時(shí)間改變運(yùn)作模仿(imitation,mimic)。仿真經(jīng)過建立系統(tǒng)模型(Systemmodel)來描述實(shí)際系統(tǒng)行為當(dāng)前，系統(tǒng)仿真多數(shù)是在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行系統(tǒng)仿真可定義為：依據(jù)系統(tǒng)分析目標(biāo)，在分析系統(tǒng)各影響要素性質(zhì)及其相互關(guān)系基礎(chǔ)上，建立能夠描述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和行為且含有一定邏輯關(guān)系和數(shù)學(xué)性質(zhì)仿真模型，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)和定量分析，以取得決議所需信息。物流仿真模型培訓(xùn)課程第37頁仿真模型對(duì)實(shí)際系統(tǒng)二次簡(jiǎn)化！反應(yīng)系統(tǒng)模型同計(jì)算機(jī)（仿真器）之間關(guān)系能被計(jì)算機(jī)或者仿真器接收，并運(yùn)行

仿真試驗(yàn)：是指設(shè)計(jì)合理、方便且服務(wù)于試驗(yàn)研究試驗(yàn)步驟和軟件，以對(duì)模型進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)可重復(fù)性人機(jī)交互能力一定條件下，便于引入實(shí)際部件，增加可信度物流仿真模型培訓(xùn)課程第38頁系統(tǒng)仿真過程修改模型并確認(rèn)系統(tǒng)定義結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)準(zhǔn)備模型轉(zhuǎn)換模型運(yùn)行分析并評(píng)論仿真結(jié)果停頓結(jié)果是否充分是否用仿真其它方法研究模型是否有效修改模型策略或參數(shù)，或做一次重復(fù)運(yùn)行否否否是是是物流仿真模型培訓(xùn)課程第39頁按仿真時(shí)間分類實(shí)時(shí)仿真：仿真時(shí)間與系統(tǒng)時(shí)間同時(shí)；如飛行訓(xùn)練亞時(shí)仿真：仿真速度低于系統(tǒng)速度（慢動(dòng)作）；如電子對(duì)撞產(chǎn)生新粒子過程超時(shí)仿真：仿真速度高于系統(tǒng)速度，應(yīng)用最廣泛系統(tǒng)仿真分類物流仿真模型培訓(xùn)課程第40頁按被仿真系統(tǒng)特征分類連續(xù)系統(tǒng)仿真：系統(tǒng)狀態(tài)隨時(shí)間連續(xù)改變系統(tǒng)(ContinuousSystem)離散系統(tǒng)仿真：系統(tǒng)狀態(tài)改變只發(fā)生在一些隨機(jī)時(shí)(DiscreteSystem)間點(diǎn)上系統(tǒng)多數(shù)工程系統(tǒng)是屬于連續(xù)系統(tǒng)，如電力系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)組、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)等。銀行、配送中心等屬于離散系統(tǒng)物流仿真模型培訓(xùn)課程第41頁系統(tǒng)仿真發(fā)展與應(yīng)用年代發(fā)展主要特點(diǎn)1600-1940物理科學(xué)基礎(chǔ)上建模20世紀(jì)40年代電子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)，馮·諾依曼正式提出了系統(tǒng)仿真概念，20世紀(jì)50年代中期仿真應(yīng)用于航空領(lǐng)域20世紀(jì)60年代出版了仿真領(lǐng)域最具權(quán)威性學(xué)術(shù)刊物“SIMULATION”；工業(yè)操作過程仿真；20世紀(jì)70年代包含經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境大系統(tǒng)仿真20世紀(jì)70年代中后期系統(tǒng)與仿真結(jié)合，如用于隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)建模SLAM仿真系統(tǒng)；系統(tǒng)仿真與更高級(jí)決議結(jié)合，如決議支持系統(tǒng)；20世紀(jì)80年代中期集成化建模與仿真環(huán)境20世紀(jì)90年代可視化建模仿真，虛擬現(xiàn)實(shí)仿真，分布交互仿真物流仿真模型培訓(xùn)課程第42頁系統(tǒng)建模與仿真發(fā)展趨勢(shì)90年代以來，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)朝著一體化建模與仿真環(huán)境方向穩(wěn)步發(fā)展。新研究熱點(diǎn)如：面向?qū)ο蠓抡妫╫bject-orientedsimulation,OOS）定性仿真（qualitativesimulation,QS）分布交互仿真（distributedinteractivesimulation,DIS）人工智能仿真（artificialintelligencesimulation,AIS）虛擬現(xiàn)實(shí)仿真（virtualrealitysimulation,VRS）可視化仿真（visualsimulation,VS）多媒體仿真（multimediasimulation,MS）Internet網(wǎng)上仿真

物流仿真模型培訓(xùn)課程第43頁物流系統(tǒng)仿真物流系統(tǒng)是一個(gè)