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1、物流系统仿真,xxx,课程导言,Modeling & Simulation, M&S M&S是21世纪制造业的一项关键支撑技术 IMTR将M&S列为能够影响美国整个制造业的发展，全面提升制造企业技术水平和快速反应能力的技术领域之一。,2,课程概要,围绕这个理论框架的基本原理 掌握一种仿真语言 / 仿真软件的应用 AutoMod软件和Flexsim软件,3,仿真试验,系统建模,仿真建模,系统 模型,仿真 模型,对象 系统,什么是系统仿真,建立在系统理论、控制理论、相似理论、数理统计、信息技术和计算机技术等理论基础之上 以计算机和其它专用物理效应设备为工具 利用系统模型对真实或假想的系统进行实验，
2、并借助专家经验知识、统计数据和系统资料对实验结果进行分析研究 做出正确决策,仿真的发展,象棋、军事沙盘、建筑中的木模。 20世纪40年代冯诺依曼正式提出系统仿真的概念。 1952年美国成立仿真学会。 1963年出版了学术刊物simulation，系统仿真逐渐成为一门独立的学科。,自古以来的仿真应用,中外古代战争对仿真基本原理的应用，这种远时代的作战模拟后来以各种棋类（比如中国象棋、围棋）流传了下来。 建筑中用木模研究建筑物的结构与承载性能 军事沙盘古代沙盘和现代的沙盘仿真模型；,6,7,中国人口问题？,SARS! 2003的记忆,生态、遗传、心理学仿真？,8,Simulation？,研究的两类
3、手段 直接在实际系统上研究 建立模型，在模型上研究 两类研究 静态研究 动态研究,9,研究复杂系统的两种方法,直接在实际系统上研究：真实可信，但很多情况下不合适甚至不可行，原因： 需要考虑安全性。如宇航系统、核能系统、航空系统； 系统具有不可逆性。灾害、生态系统； 投资风险过大。重大工程项目、重大设备系统； 研究时间过长。复杂生态系统、交通运输系统； 真实的系统尚未建成。系统规划设计阶段评价方案的优劣。 在系统模型上研究。,系统仿真作用与优缺点,对一个复杂的实际系统，人们通常采用什么方式研究？ 一个未执行的军事行动 一个正常运行的核电站放射泄漏应急方案 一台尚未有前例的临床手术 一个待建的物流
4、配送中心,11,仿真的作用,对已经发生的系统历史过程，通过仿真进行再现，以研究其规律 研究一个尚未存在的对象系统的特征、性能、规律等 对于存在但由于各种因素难以在实际系统上进行实验的系统,用于理解实际系统，进行What if分析 用于对一个系统的多种方案对比研究 对其它研究方法得到的研究结果进行验证 其它 作为沟通工具； 培训；,12,仿真的优势,对复杂性问题的优势 对随机性问题的优势 安全性优势 成本优势,可视化优势 重复性优势 时间优势 风险优势 ,13,仿真的劣势或局限性？,仿真的作用与优缺点,仿真的作用？ 仿真的优点？ 仿真的缺点？ 到学期中和学期末再来讨论一下,14,系统仿真技术分类
5、（一）,按模型的类型：连续系统仿真、离散事件系统仿真； 连续系统仿真是指系统状态随时间连续变化的系统仿真，包括自动控制、电力系统、宇航、航空等； 离散事件系统仿真则是指系统状态只在一些时间点上发生变化的系统的仿真，包括交通运输管理、城市规划设计、库存控制、制造物流等。,系统仿真技术分类（二）,按仿真的实现方法和手段及模型的种类：物理仿真、数学仿真； 物理仿真是建立系统的物理模型； 数学仿真分为模拟仿真和数字仿真。数字仿真就是建立系统的数字模型，由于数字仿真依赖于计算机，并需要处理大量的数据，要求能快速的计算，因此数字仿真是随着计算机的发展而形成和不断成熟起来的。,系统仿真技术分类（三）,人和设
6、备的真实程度：实况仿真、虚拟仿真、构造仿真。,系统仿真的相关技术,1、建模与仿真方法学：如何确定模型的结构和参数 2、仿真算法 3、仿真软件 （1）通用：arena,extend,flexsim （2）面向应用 生产、物流领域：witness,automod,promodel,em-plant 过程重组：processmodel,simprocess 医疗卫生：medmodel 呼叫中心：arena call center 通信网络：comnet III 自动控制：20-sim 数学、电子：matlab 4、仿真计算机/仿真器 5、虚拟现实技术 6、分布仿真技术,系统仿真的发展与应用,19,系
7、统建模与仿真的发展趋势,90年代以来，计算机仿真技术朝着一体化建模与仿真环境的方向稳步发展。新的研究热点如： 面向对象仿真（object-oriented simulation, OOS） 定性仿真（qualitative simulation, QS） 智能仿真（intelligence simulation, IS） 分布交互仿真（distributed interactive simulation, DIS） 可视化仿真（visual simulation, VS） 多媒体仿真（multimedia simulation, MS） 虚拟现实仿真（virtual reality simul
8、ation, VRS） Internet网上仿真,20,仿真的发展与应用实例,你了解哪些仿真的新发展？ 你参观过北邮的虚拟现实实验室吗？ 体验过与虚拟现实仿真系统的人机交互吗？,21,22,头盔显示器,头部跟踪器,数据手套,虚拟现实技术,23,模拟飞行驾驶,虚拟人,游戏娱乐,24,6自由度飞行模拟器,飞行模拟,虚拟现实仿真技术用于治疗心理恐惧症公共演讲恐惧症 美国乔治亚大学使用虚拟现实技术来临床治疗公共演讲恐惧症：很多人，仅仅是想象一下在公共场合演讲就会手心出汗、心跳加速、胃部抽搐。通过使用电脑生成图像、声音的头盔虚拟现实技术来帮助治疗。乔治亚大学的心理学助理教授Page Anderson，进
9、行临床应用研究，研究这种新科技能够将公共演讲的恐惧和忧虑降低到什么程度。,25,虚拟现实技术用于治疗心理恐惧症飞行恐惧症和恐高症 Anderson尝试让患者沉浸于像真实环境一样的虚拟场景中，以使患者逐渐减轻恐惧感。 虚拟飞行惯于治疗患有飞行恐惧症的人，在患者坐位下的低音音箱发出模仿真实喷气飞机引擎的隆隆声。这些境遇会使患者战胜自身的恐惧，接受Anderson虚拟疗法的患者已经可以举起手进行提问。虚拟治疗比传统治疗的方便在于，不会像治疗飞行恐惧症那样往返机场，很难否认，通过使用科学技术能够避免过多的花费。,26,什么时候仿真,如果一个问题可以用常识(Common Sense)来解决,那就不需要仿
10、真来解决. 如果一个问题可以很明确的用数学分析来解决,比如有的队列系统的平均等待时间,可以用某些公式找到曲线上的点. 如果一个问题,直接的试验来的更加方便，那么不适合用仿真. 如果仿真的成本超出它所能带来的效益,那么不要用. 如果没有资源和足够时间来做仿真分析,那么不要.比如一个决策需要在2周内做出,而这个系统建模和分析需要1个月.那么肯定只能寻求其他办法. 仿真需要很多数据来支持.没有足够数据,最好不要做仿真,个人的预估有时候是不对的。 如果没有技术能力来校验和验证模型,没有配备合适的人员,建议不要做仿真分析.因为这样做是越仿真越糊涂. 如果经理对于仿真分析有不合理的期望,他们要求的太多，给
11、的太少.或者对与仿真的威力认识不足,只是流于形式,那么不适合做仿真. 如果系统极其复杂,且没法定义(黑盒子),那么不适合用仿真.比如人的行为是非常复杂的,比较难于用仿真来做.,如何学习仿真,软件是工具 理论基础和有效的思维过程是最基本的 软件促进理论学习，理论提升软件应用水平,物流现代化与系统仿真,物流系统是一个多因素、多目标的复杂系统，现代物流越来越强调物流的系统化、综合化，而物流系统的整体优化是一个复杂的系统分析问题。 系统仿真方法应用于物流系统有如下几类： 物流过程仿真； 物流管理仿真； 物流成本仿真。 在物流领域中的应用主要涉及交通运输、仓储、供应链、自动化物流系统、物流园区规划等多个
12、方面。,29,物流现代化与系统仿真（一）,物流过程的仿真研究。（运输、仓储、装卸、包装等物流的功能过程） 研究目的归结为回答：在时间的进程中这些过程是如何推进的、推进过程中发生了哪些事件、这些事件引起系统状态发生了哪些状态变化等。例如，通过公路运输系统过程的仿真研究，可以分析运输过程中公共运输的规划与效率、交通事故的影响、迂回线路的选择等问题；通过自动化物流过程仿真可以分析自动化物流系统设备布局的合理性、设备运行的效率、系统的生产率、系统中设备的利用率等。,物流现代化与系统仿真（二）,物理管理的仿真研究。 为物流管理决策分析服务的。例如，交通运输网络的布局规划、自动化物流系统的策略应用、物流园区规划、供应链库存控制策略等。,物流现代化与系统仿真（三）,物流成本的仿真研究。 在物流系统运行过程中动态地记录其物流成本的消耗。最终准确地统计各项物流作业的成本。这一计算利用了系统仿真以时间为基准的特点。,物流系统仿真的广泛应用,自动化物流系统仿真 AS/RS系统仿真 Conveyor输送系统仿真 AGV系统仿真 Picking/Sorting系统仿真 生产物流系统仿真 供应链仿真 物流园区规划仿真 交通运输仿真 ,33,物流配送中心仿真应用,34,配送中心管理调度策略仿真； 配送中心作业流程仿真； 配送中心布局与资源配置仿真；,物流系统仿真应用,35,36,37,
