第3章典型物流系統(tǒng)建模與仿真方法典型物流系統(tǒng)建模與仿真方法庫(kù)存系統(tǒng)建模與仿真排隊(duì)系統(tǒng)建模與仿真排隊(duì)系統(tǒng)仿真分析加油站車輛加油排隊(duì)，評(píng)估顧客等待時(shí)間和服務(wù)臺(tái)空閑率通過(guò)報(bào)紙訂購(gòu)與銷售、公司銷售冰箱案例，分析庫(kù)存水平對(duì)資金占用的影響，提供決策支持生產(chǎn)物流系統(tǒng)建模與仿真以軸承更換策略改進(jìn)為例，驗(yàn)證新策略可行性，為企業(yè)節(jié)省成本目錄排隊(duì)系統(tǒng)建模與仿真01庫(kù)存系統(tǒng)建模與仿真02生產(chǎn)物流系統(tǒng)建模與仿真03思考題04排隊(duì)系統(tǒng)建模與仿真01排隊(duì)系統(tǒng)建模與仿真：排隊(duì)系統(tǒng)的概念及特點(diǎn)排隊(duì)現(xiàn)象的普遍性01排隊(duì)系統(tǒng)概念排隊(duì)系統(tǒng)是指物、人及信息等流量元素在流動(dòng)過(guò)程中，由于服務(wù)臺(tái)不足而不能及時(shí)為每個(gè)顧客服務(wù)，產(chǎn)生需要排隊(duì)等待服務(wù)的一類系統(tǒng)。02排隊(duì)系統(tǒng)特點(diǎn)建模步驟都是相同的；排隊(duì)系統(tǒng)仿真時(shí)鐘是跳躍的；排隊(duì)系統(tǒng)有共同及相似的事件類型與處理子程序。排隊(duì)系統(tǒng)的基本參數(shù)1.顧客與顧客源2.到達(dá)模式顧客源又稱為顧客總體，是指潛在的顧客總數(shù)。它分為有限與無(wú)限兩類。有限顧客源中的顧客個(gè)數(shù)是確切或有限的。無(wú)限顧客源中的顧客個(gè)數(shù)是無(wú)限的，顧客到達(dá)數(shù)服從一定的隨機(jī)分布。（1）泊松到達(dá)模式（2）愛爾朗到達(dá)模式①一般獨(dú)立到達(dá)模式②超指數(shù)到達(dá)模式③成批到達(dá)模式服務(wù)機(jī)構(gòu)是指同一時(shí)刻有多少服務(wù)臺(tái)可以提供服務(wù)。服務(wù)機(jī)構(gòu)有兩個(gè)重要的屬性，分別為服務(wù)時(shí)間和排隊(duì)規(guī)則：（1）服務(wù)時(shí)間（2）排隊(duì)規(guī)則3.服務(wù)機(jī)構(gòu)排隊(duì)系統(tǒng)的類型1．單服務(wù)臺(tái)排隊(duì)系統(tǒng)

單服務(wù)臺(tái)結(jié)構(gòu)是排隊(duì)系統(tǒng)中的最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)形式，在該類系統(tǒng)中有一級(jí)服務(wù)臺(tái)，這一級(jí)中也只有一個(gè)服務(wù)臺(tái)。排隊(duì)系統(tǒng)的類型2．多級(jí)多服務(wù)臺(tái)排隊(duì)系統(tǒng)多級(jí)多服務(wù)臺(tái)排隊(duì)系統(tǒng)是排隊(duì)系統(tǒng)的一類常見形式。下圖表示了一個(gè)典型的多級(jí)多服務(wù)臺(tái)排隊(duì)系統(tǒng)，服務(wù)臺(tái)共有3級(jí)，每級(jí)分別由2臺(tái)、3臺(tái)和1臺(tái)組成，每級(jí)服務(wù)臺(tái)前有一排隊(duì)，顧客進(jìn)入系統(tǒng)后逐級(jí)進(jìn)入服務(wù)臺(tái)，逐級(jí)服務(wù)。如沒有空閑的服務(wù)臺(tái)則逐級(jí)排隊(duì)等待，當(dāng)最后一級(jí)服務(wù)結(jié)束后顧客離開系統(tǒng)。排隊(duì)系統(tǒng)的類型1．單服務(wù)臺(tái)排隊(duì)系統(tǒng)

單服務(wù)臺(tái)結(jié)構(gòu)是排隊(duì)系統(tǒng)中的最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)形式，在該類系統(tǒng)中有一級(jí)服務(wù)臺(tái)，這一級(jí)中也只有一個(gè)服務(wù)臺(tái)。排隊(duì)系統(tǒng)的性能指標(biāo)排隊(duì)系統(tǒng)的性能指標(biāo)排隊(duì)系統(tǒng)的仿真實(shí)例1.問題描述

一個(gè)汽車清洗店有一個(gè)A洗車機(jī)，當(dāng)A洗車機(jī)被占用時(shí)，汽車排隊(duì)等待。仿真的目的是求得系統(tǒng)中車輛的平均等待時(shí)間，等待的排隊(duì)長(zhǎng)度和加油機(jī)的效率，通過(guò)分析這些數(shù)據(jù)找到系統(tǒng)瓶頸并加以優(yōu)化。系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)的特征如下：（1）汽車隨機(jī)到達(dá)，到達(dá)間隔時(shí)間分布如表3-1所示。（2）汽車在A洗車機(jī)的洗車時(shí)間分布如表3-2所示。表3-1汽車到達(dá)間隔時(shí)間分布表3-2A洗車機(jī)的服務(wù)時(shí)間分布到達(dá)間隔時(shí)間/min概率累計(jì)概率隨機(jī)數(shù)區(qū)間10.250.2501～2520.400.6526～6530.200.8566～8540.151.0086～100服務(wù)時(shí)間（分鐘）概率累計(jì)概率隨機(jī)數(shù)20.300.3001～3030.280.5831～5840.250.8359～8350.171.0084～100排隊(duì)系統(tǒng)的仿真實(shí)例2.手工仿真顧客到達(dá)隨機(jī)數(shù)和服務(wù)時(shí)間隨機(jī)數(shù)已經(jīng)寫入表3-3，構(gòu)造仿真表及重復(fù)運(yùn)行結(jié)果如表3-3所示。從表中可見系統(tǒng)總運(yùn)行是時(shí)間為89分鐘，顧客的平均等待時(shí)間是12.96分鐘，排隊(duì)長(zhǎng)度是8輛車，最長(zhǎng)的等待時(shí)間是27分鐘，洗車機(jī)工作效率（總服務(wù)時(shí)間÷總運(yùn)行時(shí)間）為100%（教學(xué)時(shí)教師可以在表3-8中加入一列洗車機(jī)的空閑時(shí)間）。3.系統(tǒng)優(yōu)化通過(guò)手工仿真和計(jì)算機(jī)仿真的分析，該汽車清洗店即使A洗車機(jī)100%的工作效率下，平均等待時(shí)間仍然太長(zhǎng)，因而需要購(gòu)買一臺(tái)同樣的洗車機(jī)來(lái)改善目前的排隊(duì)太長(zhǎng)、顧客體驗(yàn)不好的現(xiàn)狀。買回B洗車機(jī)之后，汽車清洗店經(jīng)理規(guī)定洗車規(guī)則為：汽車清洗店有兩臺(tái)洗車機(jī)，A臺(tái)距入口近，出口較B臺(tái)方便，若A、B都空閑，則A優(yōu)先被占用；若A、B洗車機(jī)都處于忙碌狀態(tài)，則汽車排隊(duì)等待。仿真的目的是分析系統(tǒng)中車輛平均排隊(duì)時(shí)間和洗車機(jī)的利用率。3.系統(tǒng)優(yōu)化通過(guò)手工仿真和計(jì)算機(jī)仿真的分析，該汽車清洗店即使A洗車機(jī)100%的工作效率下，平均等待時(shí)間仍然太長(zhǎng)，因而需要購(gòu)買一臺(tái)同樣的洗車機(jī)來(lái)改善目前的排隊(duì)太長(zhǎng)、顧客體驗(yàn)不好的現(xiàn)狀。買回B洗車機(jī)之后，汽車清洗店經(jīng)理規(guī)定洗車規(guī)則為：汽車清洗店有兩臺(tái)洗車機(jī)，A臺(tái)距入口近，出口較B臺(tái)方便，若A、B都空閑，則A優(yōu)先被占用；若A、B洗車機(jī)都處于忙碌狀態(tài)，則汽車排隊(duì)等待。仿真的目的是分析系統(tǒng)中車輛平均排隊(duì)時(shí)間和洗車機(jī)的利用率。（1）確定輸入數(shù)據(jù)的特征①汽車隨機(jī)到達(dá)，到達(dá)間隔時(shí)間分布仍如表3-1所示。②汽車在A、B洗車機(jī)的加油時(shí)間分布如表3-4所示。表3-4A、B洗車機(jī)的加油時(shí)間分布排隊(duì)系統(tǒng)的仿真實(shí)例A洗車機(jī)服務(wù)分布時(shí)間B洗車機(jī)服務(wù)分布時(shí)間服務(wù)時(shí)間（min）概率累計(jì)概率隨機(jī)數(shù)服務(wù)時(shí)間（min）概率累計(jì)概率隨機(jī)數(shù)20.300.3001～3030.350.3501～3530.280.5831～5840.250.6036～5040.260.8369～8350.200.8061～8050.171.0084～10060.201.0081～100（2）構(gòu)造手工仿真表及重復(fù)運(yùn)行結(jié)果如表3-5所示。排隊(duì)系統(tǒng)的仿真實(shí)例

庫(kù)存系統(tǒng)建模與仿真02庫(kù)存系統(tǒng)仿真01涉及多企業(yè)節(jié)點(diǎn)，庫(kù)存水平影響成本與市場(chǎng)適應(yīng)性，不確定因素多，關(guān)系復(fù)雜庫(kù)存系統(tǒng)復(fù)雜性02企業(yè)面臨確定安全庫(kù)存、訂貨策略難題，表現(xiàn)為庫(kù)存積壓與短缺，高庫(kù)存成本庫(kù)存控制挑戰(zhàn)03為解決這些問題，研究者關(guān)注庫(kù)存系統(tǒng)模型、訂貨策略，進(jìn)行庫(kù)存優(yōu)化方法的探索庫(kù)存管理研究04常用分析方法分為解析方法和仿真方法，以適應(yīng)庫(kù)存系統(tǒng)的復(fù)雜實(shí)際需求庫(kù)存系統(tǒng)分析方法庫(kù)存問題是物流科學(xué)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)問題之一。庫(kù)存系統(tǒng)的研究目的是通過(guò)建立庫(kù)存系統(tǒng)模型來(lái)確定庫(kù)存策略，從而達(dá)到滿足服務(wù)水平和控制庫(kù)存費(fèi)用的目標(biāo)。對(duì)庫(kù)存系統(tǒng)的研究主要有建立計(jì)算機(jī)仿真模型和建立優(yōu)化模型兩類方法。庫(kù)存系統(tǒng)仿真就是利用仿真方法對(duì)庫(kù)存系統(tǒng)進(jìn)行建模，通過(guò)仿真運(yùn)行結(jié)果中的費(fèi)用指標(biāo)來(lái)對(duì)庫(kù)存策略和庫(kù)存結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)現(xiàn)代物流理論的觀點(diǎn)，庫(kù)存系統(tǒng)應(yīng)具有以下的功能。1）調(diào)節(jié)供需的功能。由于生產(chǎn)活動(dòng)的節(jié)奏與消費(fèi)活動(dòng)的節(jié)奏因產(chǎn)品的不同而存在這差異。庫(kù)存系統(tǒng)作為平衡環(huán)節(jié)能夠?qū)Υ思右哉{(diào)節(jié)和控制，從而使得生產(chǎn)和消費(fèi)協(xié)調(diào)起來(lái)。2）調(diào)節(jié)貨運(yùn)能力的功能。由于各種運(yùn)輸工具的運(yùn)量存在著很大的差距，因此在各個(gè)運(yùn)輸方式的銜接環(huán)節(jié)，通常由庫(kù)存系統(tǒng)來(lái)調(diào)解和彌補(bǔ)。庫(kù)存系統(tǒng)的基本概念庫(kù)存系統(tǒng)的分類及仿真特點(diǎn)1．庫(kù)存系統(tǒng)的分類確定性庫(kù)存系統(tǒng)

在確定性庫(kù)存系統(tǒng)中，需求量與需求發(fā)生時(shí)間，訂貨量與訂貨發(fā)生時(shí)間，從訂貨到貨物入庫(kù)的時(shí)間都是確定的。隨機(jī)性庫(kù)存系統(tǒng)在隨機(jī)性庫(kù)存系統(tǒng)中，需求量與需求發(fā)生時(shí)間，訂貨量與訂貨發(fā)生時(shí)間，從訂貨到貨物入庫(kù)的時(shí)間都可能是隨機(jī)的。

研究庫(kù)存系統(tǒng)的目的一般是要確定或比較各種庫(kù)存策略。對(duì)于確定型庫(kù)存系統(tǒng)，一般采用解析法進(jìn)行研究。現(xiàn)實(shí)的庫(kù)存系統(tǒng)多數(shù)屬于隨機(jī)型庫(kù)存系統(tǒng)，由于其具有隨機(jī)復(fù)雜性的特點(diǎn)，采用傳統(tǒng)的解析方法難以描述系統(tǒng)變量之間復(fù)雜的非線性關(guān)系，因此需要借助于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)仿真的方法。庫(kù)存系統(tǒng)的分類及仿真特點(diǎn)2．庫(kù)存系統(tǒng)的仿真特點(diǎn)（1）仿真時(shí)鐘的步進(jìn)式推進(jìn)（2）事件類型在庫(kù)存系統(tǒng)中，由于每個(gè)仿真時(shí)刻都有需求發(fā)生，也就是每個(gè)仿真時(shí)刻都有事件發(fā)生，所以仿真時(shí)鐘的推進(jìn)是步進(jìn)式的，每執(zhí)行完一個(gè)時(shí)刻的事件后，仿真時(shí)鐘加一，到下一個(gè)特定時(shí)刻，再執(zhí)行下一個(gè)時(shí)刻的事件。雖然在庫(kù)存系統(tǒng)中每個(gè)特定時(shí)刻都需執(zhí)行需求事件，但對(duì)訂貨事件與到貨事件卻不是每個(gè)特定時(shí)刻都必須執(zhí)行的，這兩個(gè)事件應(yīng)登記在事件表中，當(dāng)執(zhí)行完需求事件后再查找事件表，決定是否需執(zhí)行其他兩類事件。事件類型性質(zhì)事件描述處理內(nèi)容1原發(fā)需求根據(jù)系統(tǒng)的需求規(guī)律求解每個(gè)特定時(shí)刻的需求量，然后確定庫(kù)存量2原發(fā)或1類事件的后續(xù)事件訂貨根據(jù)訂貨規(guī)則確定訂貨數(shù)量及訂貨日期3原發(fā)到貨改變庫(kù)存量庫(kù)存系統(tǒng)的分類及仿真特點(diǎn)2．庫(kù)存系統(tǒng)的仿真特點(diǎn)（3）事件表（4）費(fèi)用計(jì)算由于1類事件（即需求事件）是每個(gè)時(shí)刻都發(fā)生的事件，所以不登記在事件表中，在事件表中僅登記2類與3類事件。2類事件訂貨發(fā)生的時(shí)刻有兩種情況：一種是固定間隔N，在T=0時(shí)發(fā)生一個(gè)1類事件，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)訂貨事件，在執(zhí)行訂貨事件時(shí)要計(jì)算T當(dāng)前+T間隔（N）=T下一次訂貨，并將下一次訂貨時(shí)間登記在事件表上，此時(shí)訂貨事件是原發(fā)事件；在另一種情況下，假如訂貨時(shí)間是根據(jù)當(dāng)前庫(kù)存量來(lái)決定，如當(dāng)前庫(kù)存量等于或小于一定的值就需訂貨，則訂貨事件就成了1類事件的后續(xù)事件并且是一個(gè)條件事件。在執(zhí)行訂貨事件時(shí)還需要根據(jù)到貨時(shí)間的分布與參數(shù)，計(jì)算出到貨時(shí)刻并登記在事件表上。

在庫(kù)存系統(tǒng)仿真中還有一個(gè)每個(gè)時(shí)刻必須執(zhí)行的事件就是費(fèi)用計(jì)算。由于它也是每個(gè)時(shí)刻就執(zhí)行的，所以不必列在事件表中，但是在執(zhí)行完其他所有事件后，必須執(zhí)行該事件。費(fèi)用計(jì)算就是根據(jù)該時(shí)刻的庫(kù)存量計(jì)算費(fèi)用。如有訂貨則計(jì)算訂貨費(fèi)用。根據(jù)當(dāng)天是否缺貨再計(jì)算缺貨費(fèi)用，將這一天所有的費(fèi)用計(jì)算出來(lái)。庫(kù)存系統(tǒng)仿真的建模參數(shù)模型參數(shù)每件貨物每月保管費(fèi)、每件缺貨損失費(fèi)、每件訂貨費(fèi)、訂貨附加費(fèi)、倉(cāng)庫(kù)初始庫(kù)存量、庫(kù)存策略數(shù)、庫(kù)存控制量、平均需求間隔時(shí)間、需求量、事件發(fā)生概率仿真控制參數(shù)仿真運(yùn)行的長(zhǎng)度、運(yùn)行次數(shù)、仿真步長(zhǎng)過(guò)程變量訂貨數(shù)量、實(shí)際需求量、動(dòng)態(tài)庫(kù)存量I(t)、事件類型數(shù)、下一個(gè)最早發(fā)生的事件類型數(shù)、仿真鐘的數(shù)值、上次改變庫(kù)存水平的時(shí)間、類型為I的事件發(fā)生的時(shí)間、上一次事件發(fā)生以來(lái)的時(shí)間、仿真運(yùn)行長(zhǎng)度單位、仿真運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)度結(jié)果變量第I(k)種訂貨策略的運(yùn)行總費(fèi)用、保管費(fèi)用、訂貨費(fèi)用、缺貨損失費(fèi)用、其他數(shù)據(jù)總計(jì)等確定性庫(kù)存系統(tǒng)（1）周期性檢查模型確定性庫(kù)存系統(tǒng)（2）連續(xù)性檢查模型隨機(jī)性庫(kù)存系統(tǒng)庫(kù)存系統(tǒng)的仿真實(shí)例1．報(bào)紙經(jīng)銷商問題利潤(rùn)=銷售收入-報(bào)紙成本-額外需求的利潤(rùn)損失+報(bào)廢報(bào)紙的回收費(fèi)庫(kù)存系統(tǒng)的仿真實(shí)例1．報(bào)紙經(jīng)銷商問題表3-8

每天報(bào)紙需求量的分布需求需求概率分布良中差400.030.100.44500.050.180.22600.150.400.16700.200.200.12800.350.080.06900.150.040.001000.070.000.00表3-9

報(bào)紙類型的隨機(jī)數(shù)字分配報(bào)紙類型概率累計(jì)概率隨機(jī)數(shù)字分布良0.350.3501～35中0.450.8036～80差0.201.0081～100表3-10

報(bào)紙需求的隨機(jī)數(shù)字分配需求累積分布隨機(jī)數(shù)字分配良中差良中差400.030.100.4401～0301～1001～44500.080.280.6604～0811～2845～66600.230.680.8209～2329～6867～82700.430.880.9424～4369～8883～94800.780.961.0044～7889～9695～100900.931.001.0079～9397～100

1001.001.001.0094～100

庫(kù)存系統(tǒng)的仿真實(shí)例1．報(bào)紙經(jīng)銷商問題20天時(shí)間的總利潤(rùn)是每天利潤(rùn)的總和，共計(jì)131.00美元。也可以由仿真的20天的總數(shù)進(jìn)行計(jì)算如下：

其中，462.00美元為20天報(bào)紙的總成本，即20天×0.33美元×70份=462.00美元。

表3-11所示的手算解的利潤(rùn)為131.00美元。一個(gè)20天的結(jié)果和400次試驗(yàn)的平均值137.61美元差別不大，但是一個(gè)20天仿真的結(jié)果有可能出現(xiàn)最大值和最小值。這也證明了進(jìn)行多次試驗(yàn)的必要性?？偫麧?rùn)=600.00美元-462.00美元-17.00美元+10.00美元=131.00美元表3-11

訂購(gòu)70份報(bào)紙的仿真表格天報(bào)紙類型的隨機(jī)數(shù)字報(bào)紙類型需求的隨機(jī)數(shù)字需求/份銷售收入/美元額外需求的利潤(rùn)損失/美元廢品回收收入/美元每日利潤(rùn)/美元158中938035.001.70—10.20217良638035.001.70—10.20321良317035.00——11.90445中195025.00—1.002.90543中918035.001.70—10.20636中757035.00——11.90727良849035.003.40—8.50873中376030.00—0.507.40986差234020.00—1.50-1.601019良024020.00—1.50-1.601193差535025.00—1.002.901245中968035.001.70—10.201347中336030.00—0.507.401430良869035.003.40—8.501512良166030.00—0.507.401641中074020.00—1.50-1.601765中646030.00—0.507.401857中948035.001.70—10.201918良558035.001.70—10.202098良134020.00—1.50-1.60∑

600.0017.0010.00131.00庫(kù)存系統(tǒng)的仿真實(shí)例2．上限訂貨庫(kù)存系統(tǒng)的仿真訂購(gòu)量=上限訂貨水平-盤點(diǎn)庫(kù)存量+短缺量庫(kù)存系統(tǒng)的仿真實(shí)例2．上限訂貨庫(kù)存系統(tǒng)的仿真表3-12

每日需求的隨機(jī)數(shù)字分配需求概率累計(jì)概率隨機(jī)數(shù)字分配00.100.1001～1010.250.3511～3520.350.7036～7030.210.9171～9140.091.0092～100表3-13

提前期的隨機(jī)數(shù)字分配提前期（天）概率累計(jì)概率隨機(jī)數(shù)字分配10.60.61～620.30.97～930.11.010庫(kù)存系統(tǒng)的仿真實(shí)例2．上限訂貨庫(kù)存系統(tǒng)的仿真

在此例中，供貨商那邊任何時(shí)候不能出現(xiàn)多于一個(gè)未完成的訂單。但是，存在這樣一種情況，即提前期如此之長(zhǎng)，以至于前面給出的關(guān)系式需要修改如下：

這個(gè)關(guān)系保證了不會(huì)出現(xiàn)多余的訂購(gòu)。為了估計(jì)在庫(kù)存盤點(diǎn)時(shí)冰箱平均數(shù)量的情況，應(yīng)該進(jìn)行多次的仿真試驗(yàn)。訂購(gòu)量=上限訂貨水平-盤點(diǎn)庫(kù)存量-已訂購(gòu)量+短缺量表3-14

（M，N）庫(kù)存系統(tǒng)的仿真表格天周期周期內(nèi)的天數(shù)初始庫(kù)存/臺(tái)需求的隨機(jī)數(shù)字需求/臺(tái)盤點(diǎn)庫(kù)存/臺(tái)短缺量/臺(tái)訂購(gòu)量/臺(tái)需求的隨機(jī)數(shù)字提前期（天數(shù)）到貨天數(shù)111326120————212268200————313833170————414739250————5155863209822621218110————722164201————823979350————924555230————1025374300117221131021101———11232043203——————1434690330————153533512092111641208020——————1843761250————1944585320————2045281301123112151053203————22521215180————2353894440————2454419130————255534421010111總計(jì)

689

平均

2.042.720.36

生產(chǎn)物流系統(tǒng)建模與仿真03生產(chǎn)物流系統(tǒng)的基本概念包括原材料采購(gòu)到成品發(fā)送，涵蓋生產(chǎn)過(guò)程中的半成品存儲(chǔ)、輸送、包裝及客戶配送，與生產(chǎn)工藝緊密相連生產(chǎn)物流系統(tǒng)構(gòu)成通過(guò)模型抽象物流活動(dòng)，考慮庫(kù)存管理、設(shè)備布局，分析物料流動(dòng)和信息流，反映系統(tǒng)動(dòng)態(tài)生產(chǎn)物流系統(tǒng)建模從原材料供應(yīng)到成品到客戶手中，物流全過(guò)程伴隨信息傳遞，確保各環(huán)節(jié)順暢對(duì)接，支持決策物流信息傳遞原理利用軟件模擬實(shí)際生產(chǎn)物流，分析瓶頸，優(yōu)化流程，降低庫(kù)存成本，提高生產(chǎn)效率和客戶滿意度系統(tǒng)仿真應(yīng)用生產(chǎn)物流系統(tǒng)的基本概念從生產(chǎn)工藝角度分析分析企業(yè)生產(chǎn)物流活動(dòng)，關(guān)注物料在生產(chǎn)工藝中的流動(dòng)，包括從原材料到產(chǎn)品，以及伴隨產(chǎn)生的廢料和余料從物流范圍分析物料邊界始于原材料投入，止于成品倉(cāng)庫(kù)，全廠性、全過(guò)程地貫穿生產(chǎn)從物流屬性分析生產(chǎn)物流是物料在生產(chǎn)系統(tǒng)中，經(jīng)歷各階段的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，從原材料到成品的全程物流活動(dòng)。具有離散性、隨機(jī)性，通過(guò)仿真分析設(shè)備處理能力、運(yùn)輸效率和物料周期，實(shí)現(xiàn)物流合理化，提升生產(chǎn)效率生產(chǎn)物流系統(tǒng)仿真特點(diǎn)物料持續(xù)流動(dòng)，空間布局緊湊，流程短，時(shí)間上連續(xù)流暢，無(wú)過(guò)多停頓生產(chǎn)物流的連續(xù)性特征生產(chǎn)物流需保持各工藝階段、工序間的能力比例，以確保產(chǎn)品制造的順利進(jìn)行。比例關(guān)系是相對(duì)動(dòng)態(tài)的，體現(xiàn)在各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的匹配與協(xié)調(diào)生產(chǎn)物流的比例性特征生產(chǎn)物流需保持各階段節(jié)奏均衡，相同時(shí)間間隔內(nèi)生產(chǎn)相似數(shù)量產(chǎn)品，防止進(jìn)度不均生產(chǎn)物流的節(jié)奏性特征生產(chǎn)物流的柔性特征在于能靈活適應(yīng)市場(chǎng)變化，及時(shí)滿足新需求，表現(xiàn)為生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)工藝流程變動(dòng)的適應(yīng)性生產(chǎn)物流的柔性特征生產(chǎn)物流系統(tǒng)仿真的步驟確定仿真的目標(biāo)模型的驗(yàn)證及運(yùn)行系統(tǒng)模型的建立系統(tǒng)分析及抽象簡(jiǎn)化確定仿真的目標(biāo)，也就是仿真要解決的問題，這也是系統(tǒng)調(diào)研和建模的依據(jù)目的是為了深入了解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)流程、各種建模所需參數(shù)等，以便建立準(zhǔn)確的、完整的物流系統(tǒng)仿真模型圍繞仿真目的，先對(duì)子系統(tǒng)建模，然后再對(duì)整個(gè)系統(tǒng)建模通過(guò)仿真運(yùn)行，檢驗(yàn)?zāi)Ｐ蜏?zhǔn)確性，根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果優(yōu)化調(diào)整模型參數(shù)生產(chǎn)物流系統(tǒng)仿真實(shí)例表3-15

軸承壽命的分布軸承壽命/h概率累計(jì)概率隨機(jī)數(shù)字分配10000.100.1001～1011000.130.2311～2312000.250.4824～4813000.130.6149～6114000.090.7062～7015000.120.8271～8216000.020.8483～8417000.060.9085～9018000.050.9591～9519000.051.0096～100一臺(tái)銑床有三個(gè)不同的軸承，它們?cè)诜?wù)時(shí)會(huì)失效。每個(gè)軸承的壽命的分布是一樣的，如表3-15所示。當(dāng)一個(gè)軸承失效時(shí)銑床停止工作，然后就會(huì)打電話要求維修，安裝新的軸承。維修人員到達(dá)銑床的延遲時(shí)間也是一個(gè)隨機(jī)變量，其分布如表3-16所示。銑床在停工期損失的費(fèi)用是每分鐘10美元，維修工人在現(xiàn)場(chǎng)的費(fèi)用是每小時(shí)30美元。換一個(gè)軸承需要20min，換兩個(gè)軸承需要30min，換三個(gè)軸承需要40min。一種建議是在任何一個(gè)軸承壞掉的情況下更換所有的軸承。管理層需要對(duì)這一建議做出評(píng)估，每10000h（運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間）的總費(fèi)用可以作為評(píng)價(jià)的準(zhǔn)則。生產(chǎn)物流系統(tǒng)仿真實(shí)例

表3-17所示為當(dāng)前的運(yùn)行情況下15次軸承更換的仿真過(guò)程。注意，有多個(gè)軸承同時(shí)發(fā)生故障的情況。這恐怕與實(shí)際發(fā)生的情況不同，是因?yàn)檩S承壽命的估計(jì)比較粗略，按100h為擋。本例還假設(shè)失效時(shí)間不會(huì)完全相間，也就是說(shuō)最多只有一個(gè)軸承是在停機(jī)的時(shí)候被更換的。當(dāng)前系統(tǒng)的費(fèi)用估計(jì)如下：軸承的費(fèi)用=45個(gè)軸承×32美元/軸承=1440美元延誤時(shí)間的費(fèi)用=(110+110+105)min×10美元/min=3250美元停機(jī)修復(fù)時(shí)間內(nèi)的損失=45個(gè)軸承×20min/軸承×10美元/min=9000美元修理人員的費(fèi)用=45個(gè)軸承×20min/軸承×30美元/60min=450美元總費(fèi)用=1440美元+3250美元+9000美元+450美元=14140美元軸承的總壽命是22300h+18700h+18600h=59600h，所以10000h的總費(fèi)用是14140美元/

5.96=2372美元。表3-16

延遲時(shí)間的分布延遲時(shí)間/min概率累計(jì)概率隨機(jī)數(shù)字分配50.60.61~6100.30.97~9150.11.010表3-17

當(dāng)前方法下的軸承更換

軸承1軸承2軸承3

隨機(jī)數(shù)字壽命/h隨機(jī)數(shù)字延遲時(shí)間/min隨機(jī)數(shù)字壽命/h隨機(jī)數(shù)字延遲時(shí)間/min隨機(jī)數(shù)字壽命h隨機(jī)數(shù)字延遲時(shí)間/min1671400707115008101811006525513003521110035171100253981900157915003565140025476150065881700153100091055313004593180001554130081066914008107715006517110035780150055810009101911006589318007102111008109100071093512000151311003561130015102100055311002584160001511991900910141000151111005512651400455100001525120025135313007102912002586170081