1、第 1 章 物流系統(tǒng)及仿真,1.1 物流系統(tǒng)概述,1.1.1系統(tǒng)的概念及思想 “系統(tǒng)”源于古希臘語 貝塔朗菲系統(tǒng)定義：相互作用的要素的統(tǒng)合體 本書定義：系統(tǒng)是為達到某種目的，由相互作用、相互關(guān)聯(lián)的若干要素結(jié)合而成的具有特定功能的有機整體。,圖1.1 系統(tǒng)的一般模式,1.1 物流系統(tǒng)概述,按照一般系統(tǒng)運作模式，一個完整的系統(tǒng)是由輸入部門、輸出部分、轉(zhuǎn)換部分和系統(tǒng)運行過程中的信息反饋等環(huán)節(jié)組成。,系統(tǒng)主要特征：,1.1 物流系統(tǒng)概述,（1）整體性 （2）相關(guān)性 （3）目的性 （4）動態(tài)性 （5）環(huán)境適應(yīng)性 （6）約束性,系統(tǒng)原理,1.1 物流系統(tǒng)概述,（1）系統(tǒng)整體性原理 （2）系統(tǒng)的層次性原理

2、（3）系統(tǒng)的開放性原理 （4）系統(tǒng)的目的性原理,1.1 物流系統(tǒng)概述,從系統(tǒng)的觀點看，物流系統(tǒng)是指在一定的時間和空間里由能夠完成運輸、存儲、裝卸搬運、包裝、流通加工、配送及信息處理活動的托干要素構(gòu)成的具有特定物流服務(wù)功能的有機整體。,物流系統(tǒng)的目標（5S）,（1）服務(wù)目標 （2）快速、及時目標 （3）節(jié)約目標 （4）規(guī)模化目標 （5）庫存調(diào)節(jié)目標,1.1.2 物流系統(tǒng)的基本概念,物流系統(tǒng)的根本目標是實現(xiàn)物質(zhì)實體的時間轉(zhuǎn)移可空間轉(zhuǎn)移，他們分別由倉儲和運輸活動完成。,1.1 物流系統(tǒng)概述,1.1.3 物流系統(tǒng)的分類,1、按照物流業(yè)務(wù)性質(zhì)分類,1）生產(chǎn)企業(yè)物流系統(tǒng) （1）供應(yīng)物流 （2）生產(chǎn)物流 （

3、3）銷售物流 （4）回收、廢棄物流 2）商業(yè)企業(yè)物流系統(tǒng) 3）物流企業(yè)物流系統(tǒng),1.1 物流系統(tǒng)概述,2、按照物流功能分類,（1）倉儲物流子系統(tǒng) （2）運輸物流子系統(tǒng) （3）裝卸搬運系統(tǒng) （4）包裝及流通加工子系統(tǒng) （5）配送子系統(tǒng) （6）信息子系統(tǒng),1.1 物流系統(tǒng)概述,1.1.4 物流系統(tǒng)的特征,（1）物流系統(tǒng)是一個“人-機系統(tǒng)” （2）物流系統(tǒng)是一個大跨度系統(tǒng) （3）物流系統(tǒng)是一個多層次的可分系統(tǒng) （4）物流系統(tǒng)是一個多目標系統(tǒng) （5）物流系統(tǒng)是一個動態(tài)的復(fù)雜系統(tǒng),1.2 物流系統(tǒng)的要素,1、物流系統(tǒng)的資源要素,（1）人的要素 （2）財?shù)囊?（3）物的要素,2、物流系統(tǒng)功能要素,（1）

4、倉儲功能要素 （2）運輸功能要素 （3）包裝功能要素 （4）裝卸搬運功能要素 （5）流通加工功能要素 （6）配送功能要素 （7）信息功能要素,1.2 物流系統(tǒng)的要素,3、物流系統(tǒng)的流動要素,（1）流體：物流的對象，即物流中的“物”，一般指物質(zhì)實體。 （2）載體：指流體借以流動的設(shè)施和設(shè)備，是物流活動得以完成的物質(zhì)基礎(chǔ)。 （3）流向：指流體從起點到終點的流動方向，包括正向和反向。 （4）流量：通過載體的流體在一定流向上的數(shù)量表現(xiàn)，是物流對象多少的反映。 （5）流程：通過載體的流體在一定流向上形式路徑的數(shù)量表現(xiàn)，通常表現(xiàn)為物流經(jīng)過的路徑的長短，它直接影響物流的成本和效益。 （6）流速：單位時間流體

5、轉(zhuǎn)移的空間距離大小，反映流體轉(zhuǎn)移速度的大小。,1.2 物流系統(tǒng)的要素,4、物流系統(tǒng)的支撐要素,（1）體質(zhì)和制度 （2）法律和規(guī)章 （3）物流標準化體系,1.2 物流系統(tǒng)的要素,5、物流系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)要素,（1）物流基礎(chǔ)設(shè)施 （2）物流系統(tǒng)設(shè)備 運輸設(shè)備 裝卸搬運設(shè)備 集裝化設(shè)備 倉儲設(shè)備 包裝設(shè)備 流通加工設(shè)備 信息及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,1.2 物流系統(tǒng)的要素,1.3 物流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)功能個關(guān)系：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)決定功能,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是指系統(tǒng)內(nèi)部各組成要素之間的相互關(guān)系、相互作用方式或秩序，即各要素之間在時間和空間排列組合的具體形式。,系統(tǒng)功能是指系統(tǒng)與外部環(huán)境相互作用所反映出來

6、的能力，它體現(xiàn)了一個系統(tǒng)與外部環(huán)境之間的物質(zhì)、能量和信息的輸入輸出的轉(zhuǎn)換關(guān)系。,1.3 物流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),1.3.1 物流系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu),1.3 物流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),圖1.3 物流系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu),1.3.2 物流系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu),1.3 物流系統(tǒng)仿真,1.4.1 物流仿真的概念,系統(tǒng)仿真是利用系統(tǒng)模型在仿真環(huán)境和仿真條件下，對系統(tǒng)進行研究、分析和實驗的方法。 仿真通常借助于計算機和相應(yīng)的軟件來實現(xiàn)的。,1.3物流系統(tǒng)仿真,圖1.4 系統(tǒng)仿真的基本要素,Oren1984年提出的仿真基本要素,1、對仿真問題的描述,任何一個仿真問題都是由模型與實驗兩部分組成 任何一個數(shù)學模型都有一個參數(shù)模型和一個參數(shù)值組成

7、。 給定了一個參數(shù)模型，同時由賦予它具體的參數(shù)值后，就形成了一個特定的模型。 實驗由實驗框架和仿真運行控制組成。 仿真框架由5部分組成：可觀測變量、輸入值的調(diào)度、初始值的設(shè)置、終止條件、對數(shù)據(jù)的采集及壓縮的具體說明。,1.4 物流系統(tǒng)仿真,2、行為產(chǎn)生器,行為產(chǎn)生器是一套對模型進行實驗的軟件，由它可以產(chǎn)生一組隨時間變化的系統(tǒng)狀態(tài)變量的數(shù)據(jù)(稱為行為模型)。,1.4物流系統(tǒng)仿真,1.4物流系統(tǒng)仿真,3、模型行為及其處理,（1）點行為 指模型行為的一種特定屬性，如最大值、最小值、震蕩次數(shù)、上升時間、穩(wěn)定時間等。 （2）軌跡行為 通常表示為一組系統(tǒng)中各種描述變量隨時間轉(zhuǎn)移而變化的數(shù)據(jù)。該行為描述了系

8、統(tǒng)狀態(tài)在一段時間內(nèi)的變化情況和規(guī)律，在各種類型的仿真中都可以獲得軌跡行為，它也常常是系統(tǒng)仿真結(jié)果分析中關(guān)注的重點。 （3）結(jié)構(gòu)行為 結(jié)構(gòu)為可以從可變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)模型中獲得，即這種系統(tǒng)模型的靜態(tài)結(jié)構(gòu)及動態(tài)結(jié)構(gòu)是可變的。,行為處理包括對上述各種行為進行分析及顯示。,建模、實驗和分析是系統(tǒng)仿真3個核心要素。,仿真的主要優(yōu)勢和作用：,（1）可以將復(fù)雜問題簡化，利用仿真模型可將復(fù)雜事物抽象為簡單的模型，分析其機理并檢驗理論的正確性，尋求解決問題的途徑； （2）利用仿真可以避免在實際系統(tǒng)上實驗時間過長、資源消耗過大的弊病，節(jié)省人力物力； （3）避免對實際系統(tǒng)進行破壞性和危害性的實驗； （4）仿真方法用來檢驗理

9、論分析所得的結(jié)果的正確性和有效性，基本方法較易掌握，仿真的結(jié)果直觀便于理解。 （5）通過系統(tǒng)仿真，能啟發(fā)新的思想或產(chǎn)生新的策略，還能爆露出原系統(tǒng)中隱藏這的一些問題，以便及時解決。,1.4物流系統(tǒng)仿真,連續(xù)系統(tǒng)仿真,1.4物流系統(tǒng)仿真,1.4.2 物流仿真的分類,連續(xù)系統(tǒng)是指狀態(tài)變量隨時間連續(xù)變化的系統(tǒng)，它的主要特征可以通過常微分方程或者偏微分方程來描述。,常微分方程描述的系統(tǒng)：電路、動力學、種群生態(tài)系統(tǒng) 偏微分方程描述的系統(tǒng)：對流擴散系統(tǒng)、流體系統(tǒng),對連續(xù)系統(tǒng)進行仿真時所構(gòu)建的數(shù)學模型可以分三類： （1）連續(xù)時間模型（微分方程模型、傳遞函數(shù)模型、狀態(tài)空間模型） （2）離散時間模型（差分方程、Z

10、傳遞函數(shù)、離散狀態(tài)空間模型） （3）連續(xù)離散混合模型,物流系統(tǒng)領(lǐng)域用的最多的連續(xù)系統(tǒng)模型是微分方程模型,離散事件統(tǒng)仿真,1.4物流系統(tǒng)仿真,離散事件系統(tǒng)是指狀態(tài)僅在離散的時間上發(fā)生變化的系統(tǒng)，而且離散時間點是不確定的。 這類系統(tǒng)中引起變化的原因是事件，狀態(tài)變化與事件一一對應(yīng)。,離散事件系統(tǒng)是的基本組成要素：實體、屬性、狀態(tài)、事件、活動、進程、仿真時鐘和規(guī)則。,離散事件系統(tǒng)仿真模型構(gòu)成部件：系統(tǒng)狀態(tài)、仿真時鐘、事件表、統(tǒng)計計數(shù)器、定時子程序、初始化子程序、事件子程序、仿真報告子程序、主程序。,1.4物流系統(tǒng)仿真,離散事件仿真系統(tǒng)時間推進機制：固定步長時間推進機制和下次事件時間推進機制。,如何選擇

11、“下一事件”，以便執(zhí)行相應(yīng)的程序模塊來修正系統(tǒng)狀態(tài)，進行各種計算稱為仿真算法或仿真策略。 離散時間系統(tǒng)仿真策略一般有：時間調(diào)度法、活動掃描法、三段掃描法和進程交互法。,1.4物流系統(tǒng)仿真,兩種類型仿真的不同：,（1）離散時間系統(tǒng)中的變量大多數(shù)是隨機的；連續(xù)系統(tǒng)仿真變量是隨時間連續(xù)變化的。 （2）離散時間系統(tǒng)模型只是一種穩(wěn)態(tài)模型，無需研究狀態(tài)變量從一種狀態(tài)變化到另一種狀態(tài)的過程；而連續(xù)系統(tǒng)主要研究其動態(tài)過程，連續(xù)系統(tǒng)模型一般要用微分方程描述。 （3）連續(xù)系統(tǒng)仿真中采用均勻步長推進仿真時鐘的原則，離散時間系統(tǒng)仿真中時間的推進是不確定的，它取決于系統(tǒng)的狀態(tài)和時間發(fā)生的時刻和可能性。,1.4物流系統(tǒng)仿真,1.4.3 物流系統(tǒng)仿真目的、內(nèi)容及步驟,1、物流系統(tǒng)仿真的目的,（1）面向物流系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)