物流系统优化与仿真

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1、物流系统优化与仿真物流系统优化与仿真内容提要内容提要n物流系统优化是实现物流管理目标、体现物流管理效率与效益的必要过程和手段。物流系统优化主要有运筹学方法、智能优化方法和模拟仿真法等三种方法。n系统仿真是根据被研究的系统模型，利用计算机进行实验研究的方法.目前仿真技术是分析、研究复杂物流系统的重要工具，也成为物流工程技术人员的一项重要技能。内容提要内容提要n本书即强调优化和仿真的方法学和技术，又立足于物流系统的管理决策问题的解决。n在知识体系上，“横向”方面从传统的运筹规划方法、排队存储论方法、系统动力学方法到现代智能优化方法以及Petri网、多Agent、面向对象等仿真方法的介绍；“纵向”方

2、面主要是物流系统的一些应用问题，如物流网络布局问题、车辆路径问题、装卸搬运问题、区域物流宏观规划问题以及供应链系统设计问题等。目录目录n第第1章章 物流系统优化概述物流系统优化概述 n第第2章章 物流系统模型物流系统模型n第第3章章 物流系统优化的运筹规划方法物流系统优化的运筹规划方法 n第第4章章 物流系统模型的智能优化方法物流系统模型的智能优化方法 n第第5章章 物流系统仿真应用基础物流系统仿真应用基础n第第6章章 物流系统动力学仿真物流系统动力学仿真n第第7章章 排队模型与存储模型及应用排队模型与存储模型及应用n第第8章章 Petri网模型及仿真网模型及仿真n第第9章章 物流系统仿真方法

3、的发展物流系统仿真方法的发展n第第10章章 供应链系统仿真优化供应链系统仿真优化n第第11章章 博弈论及其在供应链中的应用博弈论及其在供应链中的应用n第第12章章 仿真工具与软件应用仿真工具与软件应用第第1章章 物流系统优化概述物流系统优化概述 n本章概述了物流系统优化的相关概念，并就物流优化的主要方法进行了综合性的介绍。n1.1 物流系统物流系统n1.2 物流系统优化问题物流系统优化问题n1.3 物流系统优化的方法物流系统优化的方法1.1 物流系统物流系统 1.1.1 系统及其特征系统及其特征n1我国系统科学界对系统的通用定义是(钱学森):系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的、

4、具有特定功能的有机整体，而且这个整体又是它从属的更大的系统的组成部分。输入、处理（转换）、输出是组成系统的三大要素.(输入)处理（转换）(输出)(约束和干扰)图图1.1 系统的一般模式系统的一般模式 n整体性n相关性n目的性n环境适应性2系统的特征系统的特征1.1.2 物流系统的概念和要素物流系统的概念和要素n1物流系统的概念物流系统的概念:和一般系统一样，具有输入、转换、输出三要素。通过输入和输出使系统与社会环境进行交换，使系统和环境相依存.环境境 （1)原材料设备 （2)劳动力 （3）能源 （4）资金 （5）信息等（1）产品位置转移（2）各种劳务（3）能源（4）信息（5）好的服务（1）物流

5、设施与设备（2）物流业务活动（3）信息处理（4）管理工作输入入 系系统转换 输出出 环境境 干干扰反反馈 图1.2 物流系物流系统的一般模型的一般模型 n2物流系统的特点物流系统的特点是一个大跨度系统是一个可分系统是一个动态系统:是一个复杂系统物流系统运行对象一“物”，遍及全部社会物质资源，资源的大量化和多样化带来了物流的复杂化是一个多目标函数系统n3物流系统的目标物流系统的目标将货物按照规定的时间、规定的数量送达到目的地合理配置物流中心，维持适当的库存实现装卸、保管、包装等物流作业的省力化、效率化维持合适的物流成本实现从订货到出货全过程信息的顺畅流动等n4物流系统的要素物流系统的要素一般要素

6、功能要素支撑要素物质基础要素n5物流系统中的制约物流系统中的制约关系关系物流服务和物流成本间的制约关系,如图1.3构成物流服务子系统功能之间的约束关系构成物流成本的各个环节费用之间的关系各子系统的功能和所耗费用的关系图图1.3 服务与成本的制约关系服务与成本的制约关系 1.1.3 物流系统化物流系统化n1.物流系统化的目标物流系统化的目标总体目标目标体系n服务目标n快速、及时目标n节约目标n规模优化目标n库存调节目标n2系统目标关系的协调系统目标关系的协调原则n层次间的目标发生冲突时，通常要以较低层次的目标服从于较高层次目标的要求为前提协商解决。n于同一层次上的目标发生冲突时，应该在分析的基础

7、上确定一定的取舍和补偿标准进行协调与决策。3. 物流系统设计要素物流系统设计要素nProductsnQuantitynRoutenServicenTimenCost1.2 物流系统优化问题物流系统优化问题 1.2.1 物流系统的效益目标物流系统的效益目标n物流的宏观经济效益是指物流系统的建立对社会经济效益的影响，直接表现为物流对整个社会流通及全部国民经济效益的影响。n物流系统的微观经济效益是指该系统本身在运行后所获得的效益。其直接表现形式是物流系统本身所耗与所得之比。1.2.2 物流系统优化的必要性物流系统优化的必要性n1要素目标冲突要素目标冲突要素之间的目标冲突要素内部的目标冲突物流系统与其

8、它系统的目标冲突n2要素产权冲突要素产权冲突物流系统是由不同产权组织共同完成的，产权边界不清晰。必须克服这种产权的分散性与物流系统的统一性之间的矛盾。n3要素运作冲突要素运作冲突 1.2.3 系统优化设计系统优化设计n1. 优化设计的概念优化设计的概念实现问题的优化必须具备两个条件：一是存在一个优化目标；另一是具有多个方案可供选择。n2优化设计的数学模型优化设计的数学模型优化设计三要素n设计变量n目标函数n设计约束与可行域n3优化方法的分类优化方法的分类有多种类型，有不同的分类方法n4优化设计步骤优化设计步骤1.设计对象的分析2.设计变量和设计约束条件的确定3.目标函数的建立4.合适的优化算法

9、的选择5.优化结果分析1.2.4 物流系统优化的原则物流系统优化的原则n美货运计划解决方案供应商Velant公司的总裁和DonRatliff博士在2002年美国物流管理协会（CLM）年会上提出了“物流优化的10项基本原则，并认为通过物流决策和运营过程的优化，企业可以获得降低物流成本10%-40%的商业机会。n物流优化的物流优化的10项基本原则项基本原则目标（Objectives）：设定的目标必须是定量的和可测评的。模型（Models）：模型必须忠实地反映实际的物流过程。数据（Data）：数据必须准确、及时和全面。集成（Integration）：系统集成必须全面支持数据的自动传递。表述（Deli

10、very）：系统优化方案必须以一种便于执行、管理和控制的形式来表述。算法（Algorithms）：算法必须灵活地利用独特的问题结构。计算（Computing）：计算平台必须具有足够的容量在可接受的时间段内给出优化方案。人员（People）：负责物流系统优化的人员必须具备支持建模、数据收集和优化方案所需的领导和技术专长。过程（Process）：商务过程必须支持优化并具有持续的改进能力。回报（ROI）：投资回报必须是可以证实的，必须考虑技术、人员和操作的总成本。n要证实物流系统优化的投资回报率，必须把握两件事情：诚实地估计全部的优化成本将优化技术给出的解决方案逐条与标杆替代方案进行比较n要确定物流

11、优化技术系统的使用效果，必须做三件事在实施优化方案之前根据关键绩效指标（KeyPerformanceIndicators）测定基准状态将实施物流优化技术解决方案以后的结果与基准状态进行比较对物流优化技术系统的绩效进行定期的评审1.2.5 物流系统优化的层次物流系统优化的层次n可以依照以下几个层次决策层中间层执行层1.3 物流系统优化的方法物流系统优化的方法n物流系统优化方法主要有运筹学方法智能优化方法模拟仿真法1.3.1 运筹学方法运筹学方法n1线性规划n一般线性规划模型的表达形式n线性规划的求解线性规划可能是非可行的可能只有无界的解在大多数情况下，线性规划至少有一个有限的最优解，有时它还会有

12、多重的最优解。n整数规划n非线性规划n线性规划的性质对于现实生活中的问题必须把其中基本部分抽出来构成数学模型研究解的结构和系统化的求解程序产生了所期望的系统的最优解，或者至少是得到了通过对客观需要的评价，经过比较的行动方针n2网络与图论法n3库存论n4排队论1.3.2 智能优化方法智能优化方法n1智能优化算法的概念智能优化算法的概念n优点n与精确算法相比的明显优势在于:能显著的节省时间开支；灵活，在不能用定量表示的约束集合中，用它制订计划；比较简单，常能由缺乏高级训练的实践者来实现；n3、几种常用的智能优化技术、几种常用的智能优化技术1.3.3 模拟仿真法模拟仿真法n1仿真模型仿真模型系统仿真

13、的目的在于利用人为控制的环境条件，改变某些特定的参数，观察模型的反应，研究真实系统的现象或过程，是一种间接的研究方法。n优势符合人们的思维习惯，有助于系统分析系统仿真可以是一种非解析的分析方法，对各种复杂的系统具有很好的适应性系统仿真有利于解决随机因素的影响系统仿真可以帮助系统优化n不单纯追求最优解，而寻求改善系统行为的途径和方法。系统仿真方法正是提供了这种环境。利用仿真模型进行系统分析利用仿真模型进行系统的综合结构的几何性质力的相互作用构件特性尺寸、强度、形状输入变量荷载、风力、流量、地震等桥模型反馈构件的应力、就变等输出系统响应决定下一组输入变量值图图1.4 用仿真进行系统分析用仿真进行系

14、统分析 结构的几何性质力的相互作用构件特性尺寸、强度、形状输入变量荷载、风力、流量、地震等桥模型反馈构件的应力、就变等输出系统响应改变系统单元的性质图图1.5 用仿真进行系统综合用仿真进行系统综合 n3系统仿真在物流系统研究中的作用系统仿真在物流系统研究中的作用物流系统规划与设计仓储规模与库存管理物料运输调度物流成本估算1.3.4 物流系统优化方法的比较物流系统优化方法的比较n运筹学方法和智能优化方法可以统称为解析法。n1解析法的优势解析法是建立在数学模型的基础上的。数学模型是定量化的，可以产生更高的精确度。模拟仿真活动有时要耗费大量的时间和物资，花费高昂的代价才能够取得成果；而某些物流系统活

15、动则不能或者很难做仿真实验。n2仿真方法的优势动态的、瞬时的影响随机因素非标准分布随机活动的交互作用第第2章章 物流系统模型物流系统模型n本章首先概述了几类主要的模型及其特点，并对常用的物流系统建模技术进行讨论。n2.1 模型概述模型概述 n2.2 物流系统模型物流系统模型n2.3 建模方法与步骤建模方法与步骤n2.4 物流系统建模技术物流系统建模技术2.1 模型概述模型概述n2.1.1 模型的分类模型的分类n1.实体模型n2.图形模型流程图方框图结构图流图n3.数学模型数学模型广义：凡是一切数学概念、数学理论体系、各种数学公式、各种方程式以及由公式系列构成的算法系统等都被称为数学模型。狭义：

16、凡是将具体现象、事物的特征和性质给以数学表达的数学结构，如各种等式、不等式、图、表或框图等，也叫数学模型。数学模型，包括原始系统数学模型和仿真系统数学模型。仿真系统数学建模过程称为二次建模过程。n模拟模型模拟模型和原系统的物理元素完全不同，但动作相似。2.1.2 数学模型的意义数学模型的意义2.1.4 系统模型模拟的特殊作用系统模型模拟的特殊作用n过程系统流程复杂、投资巨大、生产连续性强，一般不允许在真实系统上进行试验研究。n计划中或设计中的过程系统尚不存在。n高质量的模拟模型具有预测性。n实际过程系统根本不允许作的试验。n大大节省原材料、能源消耗和人力资源等。n模型的预测性。n传递复制极为方

17、便。2.2 物流系统模型物流系统模型2.2.1 物流系统模拟技术的应用物流系统模拟技术的应用n1.物流系统规划与设计n2.物料控制n3.物料运输调度n4.物流成本估算2.2.2 物流系统模型的特点物流系统模型的特点n1.三个特征：是实体的抽象或模仿是由与分析问题有关的因素所组成是用来表明这些因素间的关系n主要参数：周期数、库存量、初始库存、库存价格、库存成本、进(出)货量2.2.3 物流系统常用的数学模型物流系统常用的数学模型n1.资源分配型n2.存储型n3.输送型n4.等待服务型n5.指配型n6.决策型n7.其他模型2.2.4 物流模型构建的原则物流模型构建的原则n1模型构造的系统化n2物流

18、模型简单化n3物流研究多方位化n4物流模型构建的规范化2.3 建模方法与步骤建模方法与步骤 2.3.1 系统建模方法系统建模方法n U代表目标值，一般希望达到最大值(如利润、效益等)或最小值(如成本、支付、亏损等)，加上约束条件就形成一个系统模型。n模型思路n1.直接分析法直接分析法 例2.1流通加工中的下料问题。试求面积为一定值的矩形中，周长和为最小时的各边长度。n2.数据分析法数据分析法通过分析系统功能的已有数据或新做的试验所获取的数据可以建立系统的模型。n3.实验分析法实验分析法n例2.2n4.主观想象法n5.人工实现法2.3.2 物流系统模型建立步骤物流系统模型建立步骤n弄清问题，掌握

19、真实情况n搜集资料n确定因素之间的关系n构造模型n求解模型n检验模型的正确性2.3.3 系统模拟遵循的总体工作流程系统模拟遵循的总体工作流程n系统定义n数学建模n模拟建模n装载n试验n结果分析图图2.4 系统模拟的工作流程系统模拟的工作流程 2.3.4 物流系统建模应注意的几个问题物流系统建模应注意的几个问题n1.对研究对象的了解对研究对象的了解 经常遇到以下情况片面性、偏离了实际无法获得完备的、有关过程系统的数据源数学方法不正确建模效率低n2.对于模型构建者提出的要求对于模型构建者提出的要求面向实际具备跨学科多专业的知识及扎实的数学功底意志、善于合作注意外部环境n3物流系统建模应注意的问题物

20、流系统建模应注意的问题明确目的，确定构成要素模型的简单化和高精度模型没有固定不变的建模方法2.4 物流系统建模技术物流系统建模技术 2.4.1 形式化建模与非形式化建模技术形式化建模与非形式化建模技术n1. 形式化建模技术形式化建模技术排队网络法、极大代数法、扰动分析法n2. 非形式化建模技术非形式化建模技术活动循环图、流程图法、面向对象的建模技术n3. Petri网络物流系统模型网络物流系统模型图图2.5 Petri网网示示意意图图 n4.系统动力学建模技术系统动力学建模技术动力学系统涵义n组成部分的子结构及其相互间的关系n系统内部的反馈回路结构及其相互作用n5.Agent与与Multi-A

21、gent模型应用模型应用Agent与多Agent系统Agent的特征n自治n智能n交互基于Agent的建模思想n无论在现在还是在将来的计算机科学及其应用领域中，由Agent组成的RAS有能力扮演重要的角色。n在建立和分析人类社会中的交互模型和理论方面，MAS也可以扮演重要的角色。在物流供应链系统建模中的应用第第3章章 物流系统优化的运筹规划方法物流系统优化的运筹规划方法n本章将就物流系统中常见的规划模型形式及求解方法进行研究，并以一个物流网络布局问题的建模与求解作为实例说明该方法的一般应用过程。n3.1 概述概述n3.2 求解方法求解方法n3.3 物流网络布局问题的建模与求解物流网络布局问题的

22、建模与求解3.1 概述概述 3.1.1 物流系统数学模型构建和模拟物流系统数学模型构建和模拟过程过程3.1.2 运筹学规划论模型运筹学规划论模型n1.线性规划模型线性规划模型基本结构n决策变量n约束条件n决策目标n标准型的特点目标函数是最大化类型约束条件均由等式组成决策变量均为非负n模型隐含的假设比例性假定可加性假定连续性假定确定性假定图图3.2 LP问题的解之间的关系图问题的解之间的关系图 nLP问题的解的概念可行解和最优解基、退化解、最优基可行解基本解基可行解n建立线性规划模型的基本步骤明确管理问题，确定决策目标，分析约束因素建立包含一组线性约束条件等式或不等式和最优线性目标函数表达式的数

23、学模型数学模型的求解与检验优化后的分析n整数规划纯整数规划混合整数规划纯01整数规划混合01整数规划n2非线性规划模型非线性规划模型特征n每个问题都可用一组决策变量(x1，x2，xn)表示某一方案n存在一组线性等式或不等式的约束条件n目标函数3.1.3 几个物流系统数学模型的例子几个物流系统数学模型的例子n1.运输问题的数学模型n2. 物流配送计划的制定问题物流配送计划的制定问题n3. 集装箱拼箱及装箱问题集装箱拼箱及装箱问题n4. 物流网络布局问题的数学模型物流网络布局问题的数学模型3.2 求解方法求解方法 3.2.1 单目标优化问题求解算法单目标优化问题求解算法n1无约束优化问题的牛顿法及

24、其修正方法无约束优化问题的牛顿法及其修正方法牛顿法牛顿法阻尼牛顿法n2拉格朗日乘子法拉格朗日乘子法n拉格朗日乘子法求约束优化问题的计算步骤如下n3单纯形法单纯形法基本思想n单纯形法是描述可行解从可行域的一个极点沿着可行域的边界移到另一个相邻的极点时，目标函数和基变量随之变化的方法。步骤图图3.3 单纯形法的求解过程单纯形法的求解过程 n4非线性规划及求解非线性规划及求解n乘子法乘子法3.2.2 多目标函数的优化方法多目标函数的优化方法n1统一目标法统一目标法n极小化“统一目标函数”，为了使各个目标函数能均匀一致地趋向各自的最优值，可采用的方法n2主要目标法主要目标法3.2.3 整数规划及求解整

25、数规划及求解n1割平面法n2分枝定界法分枝定界法n3求解求解0-1规划的隐枚举法规划的隐枚举法隐枚举法的基本原理与步骤隐枚举法的基本原理与步骤n4求解指派问题的匈牙利法求解指派问题的匈牙利法3.2.4 动态规划法动态规划法n1动态规划的基本概念动态规划的基本概念n2动态规划模型的构成动态规划模型的构成n3基本原理和基本方程基本原理和基本方程3.2.5 图与网络优化算法图与网络优化算法n1、求最小生成树的、求最小生成树的Kruskal算法算法n2、求最短路径的、求最短路径的Dijkstra算法算法：n3. 求二部图最大匹配（指派问题）的匈牙求二部图最大匹配（指派问题）的匈牙利算法：利算法：n最大

26、流问题就是找出给定流网络的最大流。网络流问题可以归结为一类特殊的线性规划问题。增广链截集（割集）最大流最小截量定理n4求最大流的方法求最大流的方法(Ford-Fulkerson标号法标号法)n5.贪心法与拟阵贪心法与拟阵n贪心法的思想是：从问题的某一个初始解出发逐步逼近给定的目标，以尽可能快的地求得更好的解。当达到某算法中的某一步不能再继续前进时，算法停止。n该算法存在问题：不能保证求得的最后解是最佳的；不能用来求最大或最小解问题；只能求满足某些约束条件的可行解的范围。n实现该算法的基本思路是：从问题的某一初始解出发，重复判断如果能朝给定总目标前进一步，则求出可行解的一个解元素，直到由所有解元

27、素组合成问题的一个可行解为止。n组合算法：提前判断出某些情况不可能取到最优解。3.3 物流网络布局问题的建模与求解物流网络布局问题的建模与求解 3.3.1 概述概述n1.物流网络布局问题的意义与主要内容物流网络布局问题的意义与主要内容n 2. 物流网络规划的步骤物流网络规划的步骤找出物流网络规划的约束条件根据约束条件构造物流网络符合的模型将物流网络符合的模型转化成数学模型求出多组可行解利用可行的评估方法或准则，对以上求出的多组可行解进行评估，将各可行解进行排序，以选取最适合的规划方案n3. 选址问题的一个简单实例选址问题的一个简单实例3.3.2 多元网点布局问题多元网点布局问题n1问题描述问题

28、描述n多元网点布局问题通常有如图3-5所示的系统结构。图中有m个资源点Ai(i=1，2，m)，各点的资源量为；有个需求点，各点的需求量为；有个可能设置网点的备选地址；需求点可以从设置的网点中转进货，也可以从资源点直接进货。假定各备选地址设置网点的基建投资、仓储费用和运费率均为已知，以总成本最低为目标确定网点布局的最佳方案。图图3-5网点布局结构示意图网点布局结构示意图n2多元单品种物流网点布局的建模方法多元单品种物流网点布局的建模方法n3多元多品种物流网点布局的建模方法多元多品种物流网点布局的建模方法3.3.3 设施容量问题（设施容量问题（CFLP法）法）nCELP法的基本思想是：法的基本思想

29、是：首先假定网点布局方案已经确定，即给出一组初始网点设置地址。根据初始方案按运输规划模型求出各初始网点的供货范围，然后在各供货范围内分别移定网点到其他备选地址上，以使各供货范围内的总成本下降，找到各供货范围内总成本最小的新网点设置地址，再将新网点设置地址代替初始方案，重复上述过程直至各供货范围内总成本不能再下降时为止。以图以图3-6所示的物流网络结构为对象来介绍所示的物流网络结构为对象来介绍CFLP方方法的处理过程法的处理过程 nCFLP法的基本步骤给出网点地址初始方案确定各网点的供货范围寻求网点地址的新方案新旧方案对比图图3-6网络结构图网络结构图数例：在某计划区域内，物流网络结构如图3-6

30、所示，其中有12个需求点，“”中的数字为各点需求量，弧线旁的数字为运价系数。现需要在12个需求点的位置上选取3个点作为网点设置地址。假定网点的最大规模为13，设定每个网点的固定成本为10。图图3-7物流网络结构图物流网络结构图 步骤步骤22 以4，6，9为发货点，各点发货量均为13；以需求点为收货点，需求量为已知；收、发货点之间的费用系数用最短路线法求得构成运输规划模型，如表3-1所示。 表表3-1运运输输模模型型步骤步骤3寻找各子区域内使区域总费用最小的网点位置。表表 3-2初始方案初始方案上面讨论的是网点数目有限的情况，如果网点数目没有限制，则只需对网点数目为1，2，3，12诸情况分别进行

31、讨论，找出使系统总费用最低的网点数目作为最佳方案即可。第第4章章 物流系统模型的智能优化方法物流系统模型的智能优化方法n本章介绍常见的一些智能优化方法及其在物流系统中的应用。n4.1 智能优化方法概述智能优化方法概述 n4.2 人工神经网络人工神经网络 n4.3 禁忌搜索禁忌搜索 n4.4 遗传算法遗传算法 n4.5 模拟退火算法模拟退火算法 n4.6 群体智能方法群体智能方法 n4.7 车辆路径问题模型及求解车辆路径问题模型及求解 4.1 智能优化方法概述智能优化方法概述 4.1.1 优化算法及其分类优化算法及其分类n目前工程中常用的优化算法目前工程中常用的优化算法 经典算法构造型算法邻域搜

32、索算法n局部搜索法n指导性搜索法基于系统动态演化的方法混合型算法4.1.2 智能优化算法的概念智能优化算法的概念n智能优化算法的基本概念智能优化算法的基本概念搜索空间（SearchSpace）计算复杂性与NP难题(NP-hard)n按照计算复杂性理沦研究问题求解的难易程度，可把问题分为P类、NP类和NP完全类。其性质如下：1、这类问题中任何一个问题至今未找到多项式时间算法。2、如果这类问题中存在一个问题有多项式时间算法，那么这类问题都有多项式时间算法。4.2 人工神经网络人工神经网络 4.2.1 人工神经网络概述人工神经网络概述 n神经元及其特性神经元及其特性人工神经网络的基本特性和结构人工神

33、经网络的基本特性和结构 x1x2xnV1V2Vnx1x2xn输入输出图图4.34.3递归（反馈）网络递归（反馈）网络x1x2xnw1m输入层隐层图图4.44.4前馈（多层）网络前馈（多层）网络w11y1yn输出层人工神经网络的简单原理人工神经网络的简单原理人工神经网络是根据人的认识过程而开发出的一种算法。假如我们现在只有一些输入和相应的输出，而对如何由输入得到输出的机理并不清楚，那么我们可以把输入与输出之间的未知过程看成是一个“网络”，通过不断地给这个网络输入和相应的输出来“训练”这个网络，网络根据输入和输出不断地调节自己的各节点之间的权值来满足输入和输出。当训练结束后，我们给定一个输入，网络

34、便会根据自己已调节好的权值计算出一个输出。4.2.2 人工神经网络的数学模型及应人工神经网络的数学模型及应用用n1. BP神经网络的数学模型神经网络的数学模型2.BP算法的实现步骤算法的实现步骤3神经网络模型的运行神经网络模型的运行n神经网络的运行包括两个阶段：训练或学习阶段（trainingorlearningphase）。预测（应用）阶段（generalizationphase）。4.3 禁忌搜索禁忌搜索 4.3.1 禁忌搜索算法的主要构成禁忌搜索算法的主要构成n1、初始解、初始解 n2、邻域移动、邻域移动 n3、禁忌表和禁忌移动、禁忌表和禁忌移动 n4、选择策略、选择策略 n5、破禁策略

35、、破禁策略两个准则：基于适值是准则：若某个禁忌侯选解的适值优于以往搜索最优解，则解禁此候选解为当前解；基于搜索方向的准则：按有效的搜索途径进行。n6、禁忌频数、禁忌频数n7、停止规则、停止规则给定最大迭代步数：给定最大迭代步数：当总迭代次数达到一个给定的最大迭代步数，或在一个给定的连续迭代步数内当前的最好解没有改善时，则算法终止。禁忌频率数控制原则：禁忌频率数控制原则：达到一定禁忌频数要求时，即当不能使当前最好解改善的循环次数超过了预先设定的阈值时，则算法终止；目标值变化控制原则：目标值变化控制原则：当目标值偏离最优值的程度超过了预先设定的阈值时，则算法终止。目标值偏离程度原则：目标值偏离程度

36、原则：当目标值偏离最优值的程度超过了预先设定的阈值时，则算法终止。4.3.2 禁忌搜索算法流程禁忌搜索算法流程主要步骤如下：主要步骤如下：n给定算法参数，随机产生初始解，置禁忌表为空；n设当前解Xcurrent=Xint，当前最好解Xbest=Xint ；n判断算法终止条件是否满足？若是，则结束算法并输出优化结果；否则，继续以下步骤。Xint的邻域内产生Ns个测试解Xi，1iNs；求出目标函数f(Xi)；判断测试解是否在禁忌表中，若不在禁忌表或在禁忌表中但在其目标函数值比Xbest还好，则把它作为新的当前解Xcurrent，并转到；否则，继续测试下一个测试解。若所有的测试解都在禁忌表中，则转到

37、；Xbest=Xcurrent；若禁忌表已满，则按先进先出的原则更新禁忌表；把当前解Xcurrent插入禁忌表；n记下最优解Xbest ，结束算法。4.4 遗传算法遗传算法 4.4.1 进化计算与遗传算法概述进化计算与遗传算法概述n进化算法进化算法（EvolutionaryComputation）是指一类以达尔文进化论为依据来设计、控制和优化人工系统的技术和方法的总称，包括遗传算法（geneticalgorithm）、进化策略（evolutionarystrategy）和进化规划（evolutionaryprogramming）。n遗传算法遗传算法中处理的是染色体，或者叫基因型个体。一定数量的

38、个体组成丁群体(population)。群体中个体的数目称为群体规模(populationsize)。而各个体对环境的适应程度叫作适应度(fitness)。两个必要的数据转换操作，一个是表现型到基因型的转换，另一个是基因型到表现型的转换。主要特点直接对结构对象进行操作，不存在求导和函数连续性的限定；具有内在的隐并行性和较好的全局寻优能力；采用概率化的寻优方法4.4.2 基本遗传算法基本遗传算法n1. 染色体编码方法染色体编码方法 n2. 适应度函数适应度函数 n3. 遗传算子遗传算子 选择算子：交叉算子变异算子n4.基本遗传算法的运行参数基本遗传算法的运行参数 N：群体大小，即群体中所含个体的

39、数量，一般取20100；T：遗传算法的终止进化代数，一般取为100500Pc：交叉概率，一般取为0.40.99Pm：变异概率，一般取为0.000l0.14.4.3 基本遗传算法的一般框架基本遗传算法的一般框架n问题求解的过程问题求解的过程 编码初始群体的生成适应性值评估检测选择交叉变异n基本遗传算法可定义为一个八元组：SGA(C，E，P0，M，T)n式中各元素的意义为：C个体的编码方法；E个体适应度评价函数；P0初始群体；M群体大小；选择算子；交叉算子；变异算子；T遗传运算终止条件。GEN0计算群体中每个个体的适应值随机创建初始群体概率地选择遗传操作是否满足选中标准i0iM完成杂交GENGEN

40、1根据适应值选择两个个体根据适应值选择一个个体根据适应值选择一个个体i=i+1完成变异完成繁殖把新的孩子加入到群体中把变异后个体加入到群体中把变异后个体加入到群体中把新的两个孩子加入到群体中i=i+1指定结果结果YYNN其中：变量GEN是当前进化代数：N是群体规模；M是算法执行的最大次数图4.4基本基本遗传算法流程算法流程图4.4.4 遗传算法的应用遗传算法的应用n1. 遗传算法的应用步骤遗传算法的应用步骤确定决策变量及其各种约束条件，即确定个体的表现型和问题的解空间。建立优化模型，即确定出目标函数的类型及其数学描述形式或量化方法。确定表示可行解的染色体编码方法，也即确定出个体的基因型及遗传算

41、法的搜索空间。确定解码方法，即确定出由个体基因型到个体表现型的对应关系或转换方法。确定个体适应度的量化评价方法，即确定由目标函数值f(X)到个体适应度F(X)的转换规则。设计遗传算子，即确定出选择运算、交叉运算、变异运算等遗传算子的具体操作方法。确定遗传算法的有关运行参数，即确定出遗传算法的群体规模popSize，终止进化代数maxGen，交叉概率pc和变异概率pm。n2.遗传算法的特点遗传算法的特点优点遗传算法可以直接根据目标函数值进行搜索，而无需其它信息，如导数信息；遗传算法同时使用多个搜索点的搜索信息，隐含并行搜索特性；遗传算法使用概率搜索特性，其选择、交叉和变异等运算都是以一种概率的方

42、式来进行的，增加了其搜索过程的灵活性；遗传算法具有全局搜索能力，善于搜索复杂问题和非线性问题；遗传算法同求解问题的其它启发式算法有较好的兼容性，可以与其它优化算法进行结合，改进算法性能。如模拟退火遗传算法。缺点编码不规范及编码存在表示的不准确性。单一的遗传算法编码不能全面地将优化问题的约束表示出来。易于陷入局部最优点，导致早熟。4.5模拟退火算法4.5.1模拟退火算法的模型n1.基本思想基本思想 初始化：初始温度T(充分大)，初始解状态S(是算法迭代的起点)，每个T值的迭代次数L。对k=1，L做第(3)至第6步。产生新解S。计算增量t=C(S)-C(S)，其中C(S)为评价函数。若t0，然后转

43、第2步。n2. 模拟退火算法新解的产生和接受可分为如下四模拟退火算法新解的产生和接受可分为如下四个步骤个步骤由一个产生函数从当前解产生一个位于解空间的新解。计算与新解所对应的目标函数差。断新解是否被接受，判断的依据是一个接受准则，最常用的接受准则是Metropo1is准则:若t3，表示该解是一个可行解；若m0，B0，分别表示变量A、B的改变量。若满足下列条件之一：A加到B中；A是B的乘积因子；A变到AA，有B变到BB，即A、B的变化方向相同。则称A到B具有正因果关系，简称正关系，用“”号标在因果链上。若满足下列条件之一：A从B中减去；1/A是B的乘积因子；A变到AA，有B变到BB，即A、B的变

44、化方向相反。则称A到B具有负因果关系，简称负关系，用“”号标在因果链上。图图6.1 因果链因果链 n当这种关系从某一变量出发经过一个闭合回路的传递，最后导致该变量本身的增加，这样的回路就称为正反馈环，反之则称为负反馈环。n实际的复杂社会系统都是由许多相互联系的非线性反馈回路组成。n实际的复杂社会系统都是由许多相互联系的非线性反馈回路组成。n系统动力学了解系统动态特性的主要方法是回路分析法（即因果关系和反馈思想）。n反馈分为正反馈与负反馈，一般原则是：若反馈回路包含偶数个负的因果链，则其极性为正，叫正反馈回路；若反馈回路包含奇数个负的因果链，则其极性为负，叫负反馈回路。图图6.2 因果反馈回路（

45、环）因果反馈回路（环） 3.流位与流率流位与流率n每一个反馈环中至少包含着两种基本的变量即流位与流率。流位是系统内流量的积累，它是系统的状态变量。流率从物理概念上将流位变化定量化，根据对流位的关系分成入流率和出流率(可能有多个)。它是单位时间内流入或流出流位的流量。4. 流程图流程图图图6.3 常用流程图符号常用流程图符号 6.1.4 系统动力学流程系统动力学流程n为了进一步明确表示系统各元素之间的数量关系，并建立相应的动力学模型，系统动力学方法通过广义的决策反馈机构来描述上述机制，如图6.4所示。n任何决策反馈回路一定要包含两种基本变量。状态变量（或称为流位变量Lever）决策变量，也称变化

46、率（或称流率变量Rate）决策决策系统状态系统状态源或汇（环境）源或汇（环境）有关系统有关系统 状态状态 的信息的信息图图 6.4 决策反馈决策反馈6.1.5 系统动力学模型方程体系系统动力学模型方程体系n主要方程包括以下五类：主要方程包括以下五类：1.水平方程(L方程)2.速率方程(R方程)3.辅助方程(A方程)4.常量方程(C方程)5.初值方程(N方程)6.2 物流系统动力学应用物流系统动力学应用 6.2.1 概述概述1.物流系统动力学就是系统动力学与物流系统科学相结合形成的一门新的交叉学科。2.物流系统动力学的基本特点在于它从物流系统复杂的基本构造出发，充分考虑到系统与环境、系统内部各因

47、素间的关系，构造出一种能够比较全面刻画复杂物流系统的模型。这种模型也被誉为“战略与策略的实验室”。3.系统动力学本身亦有其固有的缺陷，需要结合采用多种方法互相补充，互相完善。6.2.2 物流系统动力学因果分析物流系统动力学因果分析n1. 由于社会系统的复杂性，以至于无法仅凭借语言和文字对它的行为和结构由于社会系统的复杂性，以至于无法仅凭借语言和文字对它的行为和结构做准确地描述。做准确地描述。 n2.在研究模型中，不仅要准确地描述现实领域，也是合理地描述控制领域。在研究模型中，不仅要准确地描述现实领域，也是合理地描述控制领域。现实领域经济水平。人口水平。消费水平。物流系统需求。物流系统供给等。控

48、制领域国民收入分配政策。人口控制政策。物流系统政策。经济发展政策等。n3.基本因果关系图基本因果关系图6.2.3 物流系统动力学结构方程式。物流系统动力学结构方程式。表表6.1 时时间间标标号号表表 6.2.4 DYNAMO仿真计算仿真计算图图6.6 一阶正反馈回路流程图一阶正反馈回路流程图表表6.2 仿真表仿真表图图6.7 仿真结果示意图仿真结果示意图图图6.8 一阶负反馈回路流程图一阶负反馈回路流程图 表表6.3 仿真表仿真表 图图 6.9 仿真结果示图仿真结果示图 表表6.4 仿真表仿真表 图图6.11 仿真结果示意图仿真结果示意图 图图6.10 两阶负反馈回路示两阶负反馈回路示意图意图

49、6.2.5 物流系统动力学模型建模步骤物流系统动力学模型建模步骤1.确定系统的边界，画出因果图。2.选择模型的基本变量水准。3.以水准为中心构造各自的子系统。4.根据因果图，连接各子系统。5.根据以上的描述，写出方程式。6.进行仿真运算，并做出真实性检验与政策分析。图图6.12 DYNAMO仿真程序框图仿真程序框图6.3 区域物流系统动力学模型设计区域物流系统动力学模型设计n1.物流系统的因果关系图物流系统的因果关系图图图6.12 地区物流系统基本因果关系图地区物流系统基本因果关系图 图图6.13 基本因果关系环基本因果关系环 2. 经济增长子构造经济增长子构造图图6.14 经济增长子构造经济

50、增长子构造 3. 物流需求子构造物流需求子构造图图6.15 物流需求子构造物流需求子构造4、物流供给子构造图图6.16 物流供给子构造物流供给子构造6. 结结果果分分析析1.不同的物流发展战略对经济的影响差别显著。2.政府必须保证对物流有足够的投入。3.要逐步完成物流市场，增强物流企业活动，4.要重视物流价格对物流结构的调整作用。图图6.17 超前发展战略仿真曲线超前发展战略仿真曲线 图图6.18 同步发展战略仿真曲线同步发展战略仿真曲线 图图6.19 滞后发展战略仿真曲线滞后发展战略仿真曲线 图图6.20 自自我我发发展展仿仿真真曲曲线线 第第7章章 排队模型与存储模型及应用排队模型与存储模

51、型及应用n本章介绍了一些排队系统模型的相关知识，并主要探讨排队模型及仿真在物流系统中的应用问题。n7.1排队系统模型排队系统模型 n7.2 基于排队系统的建模与仿真基于排队系统的建模与仿真 n7.3 存储论模型及应用存储论模型及应用 n7.4 应用库存模型进行库存规模决策应用库存模型进行库存规模决策7.1排队系统模型排队系统模型 7.1.1 排队系统的特征排队系统的特征1.顾客总体2.系统容量3.顾客到达模式4.排队特性及规则5.服务机构7.1.2 排队系统模型符号排队系统模型符号n1. 排队论中常用的记号排队论中常用的记号n：系统中的顾客数；：顾客到达的平均速率，即单位时间内平均到达的顾客数

52、；：平均服务速率，即单位时间内服务完毕离去的顾客数；Pn(t)：时刻t系统中有n个顾客的概率；c：服务台的个数；M：顾客相继到达的时间间隔服从负指数分布；D：顾客相继到达的时间间隔服从定长分布；Ek：顾客相继到达的时间间隔服从k阶Erlang分布。n2. 排队系统的符号表示排队系统的符号表示n一个排队系统的特征可以用六个参数表示，形式为：ABC：defn其中A：顾客到达的概率分布，可取M、D、Ek等；B：服务时间的概率分布，可取M、D、Ek等；C：服务台个数，取正整数；d：排队系统的最大容量，可取正整数或；e：顾客源的最大容量，可取正整数或；f：排队规则，可取FCFS、LCFS等。7.1.3

53、顾客到达和服务的时间分布顾客到达和服务的时间分布7.2 基于排队系统的建模与仿真基于排队系统的建模与仿真 7.2.1 排队系统的常用模型排队系统的常用模型2多服务台模型多服务台模型M/M/c图图7.4 M/M/C:/FCFS排队模型的图示排队模型的图示 图图7.5 M/M/c:/m/FCFS排队模型的图示排队模型的图示7.2.2 物流排队系统仿真应用处理过物流排队系统仿真应用处理过程程图图 7.6 离开事件执行流程离开事件执行流程图图7.7 到达事件执行流程到达事件执行流程7.3 存储论模型及应用存储论模型及应用7.3.1 存储论的基本思想存储论的基本思想n费用n需求n补充订货或再生产n存储策

54、略t0循环策略(s，S)混合策略(t，S，S)混合策略7.3.2 确定型存储控制模型确定型存储控制模型2. 模型二模型二:不允许缺货，生产不允许缺货，生产(补充补充)需一定时间需一定时间设生产(补充)批量为Q，所需生产(补充)时间为T，则生产速度为P=Q/T。己知需求速度为R，RP ，生产(补充)的产品一部分满足需求，剩余部分才作为存储，此时存储变化如下3. 模型三模型三:允许缺货允许缺货(缺货祝补足缺货祝补足)，生产时间很短生产时间很短图图 7.10 允许缺货（缺货需补足），允许缺货（缺货需补足），生产时间很短的确定型存储模型生产时间很短的确定型存储模型设单位存储费用为C，每次订购费为C3，

55、缺货费为C2(单位缺货损失)，R为需求速度。求最佳存储策略，使平均总费用最小。假设最初存储量为S，可以满足t1时间的需求，t1时间的平均存储量为S/2，在(t-t1)时间的存储为零，平均缺货量为R(t-t1)/2。由于s仅能满足t1时间的需求S=Rt1，有t1=S/R。4模型四模型四:允许缺货允许缺货(需补足缺货需补足缺货)，生产需一定时间，生产需一定时间图图7.11 允许缺货允许缺货(需补足缺需补足缺)、生产需一定时间的确定型存储模型生产需一定时间的确定型存储模型随机型存储控制型模型随机型存储控制型模型n1随机性存储策略随机性存储策略定期订货定点订货把定期订货和定点订货综合起来2. 缺货情况

56、与安全库存量缺货情况与安全库存量7.4 应用库存模型进行库存规模决策应用库存模型进行库存规模决策n1需求的不确定性分析需求的不确定性分析n需求频率情况n需求量标准离差的计算n不同服务水平所要求的库存规模n2供应随机干扰分析供应随机干扰分析n平均补给完成周期n标准差n3需求与供给不确定性的综合需求与供给不确定性的综合第八章第八章 Petri网模型及仿真网模型及仿真n本章即对Petri网模型与物流供应链系统的仿真应用进行探讨。n8.1 Petri网模型基础网模型基础n8.2 Petri网模型在物流中的应用网模型在物流中的应用n8.3面向对象信息系统建模语言面向对象信息系统建模语言UML8.1 Pe

57、tri网模型基础网模型基础8.1.1 Petri网模型元素介绍网模型元素介绍 n1Petri网的基本结构元素网的基本结构元素资源位置变迁弧n2Petri网的活动元素：令牌或托肯网的活动元素：令牌或托肯(token)n3. Petri网的图形表示网的图形表示n4. 变迁实施规则变迁实施规则(firing rule)1.如果一个变迁的所有输入位置(这些位置连接到这个变迁，弧的方向从位置到变迁)至少包含一个标记，那么这个变迁可能实施(相联系的事件可能发生)。2.一个可实施变迁的实施导致从它所有输入位置中都清除一个标记，在它的每一个输出位置(这些位置连接到这个变迁，弧的方向从变迁到位置)中产生一个标记

58、。3.当使用大于1的弧权(weight)时，在变迁每一个输入位置中都要包含至少等于连接弧权的标记个数，它才可实施；这个变迁的实施，要根据相连接的弧权，在它每一个输出位置中产生相应标记个数。4.变迁的实施是一个原子操作，在输入位置中清除标记和在输出位置中产生标记是一个不可分割的完整操作。8.1.2 Petri网的形式化描述网的形式化描述n定义定义1. Petri网网(或者简称网或者简称网)n定义定义2. 前置集和后置集前置集和后置集n定义定义3 子网子网n定义定义4 P/T系统（位置系统（位置/变迁系统）变迁系统）n定义定义5 可实施与实施可实施与实施(enabling and firing)n

59、定义定义6 实施序列实施序列n定义定义7 可达树可达树n定义定义8 可达图可达图8.1.3 Petri网的分析方法网的分析方法n1.可达树分析方法可达树分析方法可达树在图形结构上呈倒立树形状可达树的构造原则有限可达集对应于有限可达树无限可达集的有限可达树表示2P/T系统可达树构造的算法描述系统可达树构造的算法描述n(2)其它情况，M=M1图8.2左边表示的是一个P/T系统，右边表示其对应的一个可达树。图图8.2 一一个个P/T系系统统及及其其可可达达树树n3可达树分析法的局限性可达树分析法的局限性1.可达树总是相对于指定的初始状态标识即初始托肯分布M2.引入无限参量3.在一些情况下可能会出现不

60、同Petri网具有相同可达树的现象n4矩阵方程分析方法矩阵方程分析方法设Petri网包含n个位置节点和m个变迁节点，则其关联矩阵D是一个m行n列的矩阵。8.1.4 几种典型高级几种典型高级Petri网网n2赋时赋时Petri网网(Timed Petri Net)时间Petri网的核心思想是:一旦一个变迁处于使能状态，那么它必须经过之后才能被点燃，当然除非由于其他变迁在之前的点燃操作使变迁从使能状态变为非使能状态，否则该变迁也必须在偏之前点燃。n3随机随机Petri网网(Stochastic Petri Net)在SPN中，把每个标识映射成MC的一个状态，则它的可达图同构于一个MC的状态空间。8

61、.1.5 Petri网模型应用中的缺陷网模型应用中的缺陷n“封闭封闭”问题问题 n状态空间的状态空间的“指数爆炸指数爆炸”问题问题 n模型的转化非常困难模型的转化非常困难8.2 Petri网模型在物流中的应用网模型在物流中的应用 8.2.1 Petri网的应用网的应用1.Petri网作为系统建模技术，具有以下特点:2.Petri网提供了统一的图形表示方法来描述系统的各个特性；它是图形一数字技术，图形描述系统直观形象。3.高级Petri网可以方便地进行层次化建模。4.Petri网的坚实理论和较为成熟的分析方法，可以使得系统的特性可以在运行前被检查，从而避免错误。8.2.2 Petri网模型的基本

62、结构网模型的基本结构图图8.3(a)序贯型序贯型 图图8.3(b)冲突型冲突型 图图8.3(c)平行型平行型 图图8.3(d)同时型同时型 图图8.3(f)混乱型混乱型 图图8.3 经经典典Petri网网的的基基本本结结构构形形式式 8.2.3 一个简化的物流系统建模实例一个简化的物流系统建模实例图图8.4 网点受理货物网点受理货物Petri网模型网模型图图8.5 上门受理的上门受理的Petri网模型网模型图图8.6 生成条码的生成条码的Petri网模型网模型图图8.7货物受理的货物受理的Petri网模型网模型8.3面向对象信息系统建模语言面向对象信息系统建模语言UML 8.3.1 UML介绍

63、介绍n1、UML建模过程的基本特征建模过程的基本特征 用例驱动以结构为中心迭代式开发增量式提交n相比于传统的瀑布模型，迭代增量式的开发过程具有以下优点：(1)可以在早期就降低风险；(2)对变化更加可管理；(3)具有更高的重用性：(4)项目团队在开发过程中可以学习(5)整体质量更好。n3UML模型及其应用模型及其应用n(1)图模型UML为软件系统的设计与开发提供了9个强大而全面的模型，它们分别是用例图(UseCase)，类图(ClassDiagrams)，对象图（Objectdiagram），活动图(ActivityDiagrams)，交互图(InteractionDiagrams)，包图(Pa

64、ckageDiagrams)，状态图(StateDiagrams)，组件图（Componentdiagram）和配置图(DeploymentDiagrams)，其中用例图、活动图和交互图是UML极具特色的部分，使其不同于其他的面向对象建模方法。n(2)模型元素可以在图中使用的概念统称为模型元素。模型元素用语义、元素的正式定义或确定的语句的准确含义来定义。n(3)通用机制通用机制用于为图附加一些无法用基本的模型元素表示的信息，如注释（note）、修饰（adornment）和规格说明（specification）等。n(4)扩展机制UML提供了版型（stereotype）、加标签值和约束（cons

65、trains）等扩展机制。8.3.2 基于基于UML的物流信息系统建模的物流信息系统建模举例举例1.需求分析2.业务描述3.建立用例模型图图8.8 一个物流信息系统的用例模型一个物流信息系统的用例模型4、细化用例5、域分析6、建立静态模型图图8.9 “结算运费结算运费”用例的描述用例的描述7、建立动态模型8、检查模型的一致性图图8.10 “运运输输协协议议”状状态态转转换换图图图图 8.11 “结结算算运运输输”顺顺序序图图8.3.3 Petri网与网与UML比较与结合应比较与结合应用用1.系统的概念分析2.动态流程行为的描述和分析3.系统结构分析4.交互行为分析第第9章章 物流系统仿真方法的

66、发展物流系统仿真方法的发展n本章主要介绍计算机仿真技术的一些新的发展，以管窥其丰富多样的发展新内容和方向。n9.1 计算机仿真技术的发展趋势计算机仿真技术的发展趋势n9.2 物流系统的多物流系统的多Agent建模与仿真建模与仿真 n9.3 面向对象的仿真系统面向对象的仿真系统 n9.4 物流系统仿真技术展望物流系统仿真技术展望 9.1 计算机仿真技术的发展趋势计算机仿真技术的发展趋势1面向对象仿真(Object-OrientedSimulation)与基于Multi-Agent技术的仿真2可视化、多媒体与虚拟现实仿真技术1可视仿真2多媒体仿真3虚拟现实3分布式交互仿真(DistributedI

67、nteractiveSimulation)4智能仿真9.2 物流系统的多物流系统的多Agent建模与仿真建模与仿真 9.2.1 Agent的定义与结构的定义与结构1.Agent的定义1.弱定义：Agent是一个基于软件（多数情况下）或硬件的计算机系统，具有以下特点：自治性、社会能力、反应性和能动性。2.强定义：Agent在弱定义的特性基础上，还包括情感等模拟人类的特性。2.特性自主性交互性反应性能遵循承诺采取主动行动，表现出面向目标的行为3Agent的结构nAgent结构的基本特征n从功能上看可把设计的agent结构分为三类:反应式结构认知型结构混合型nAgent的层次结构交互层心智模块执行模

68、块计划模块知识、规则、实例库图图9.1 Agent的结构的结构 环境通讯层协作控制层协作控制层知识管理层图图9.2单个单个agent的层次结构的层次结构9.2.2 多多agent间的协作机制间的协作机制 1多多Agent间的协作方式间的协作方式利用KQML语言，我们以一个配送定单的处理过程为例，对Agent的通讯机制进行描述，设计对话通讯的格式:（KQML-propose(orderforgoods):senderAgentA；:receiverAgentB；:languageKQML；ontologylogistics；:content(produce500tons)；)A1对话类A2对话类

69、An对话类KQMLKQML合约管理器合约管理器Agent及环境的协调与管理图图9.3 Agent间的协作方式间的协作方式2多多agent的通信机制的通信机制n通信机制:=，n通信方式:=n通信原语:=n通信内容:=(，)n通信方式分四种：1.点点通信2.间接通信3.约定通信4.混合通信9.2.3 Agent技术应用技术应用1Internet发展与发展与Agent应用应用 2Agent在物流管理中的应用在物流管理中的应用9.2.4 物流信息系统中多物流信息系统中多Agent体系体系结构模型结构模型n基于多Agent技术的物流信息系统应该具有如下的特点要求:1.支持冲突解决和协调调度2.支持智能的

70、协调组织和任务安排3.支持不同权限的信息共享图图9.4 Agent的体系结构的体系结构支持不同权限的信息共享支持不同权限的信息共享供应商采购职能Agent组原材料库存Agent组企业生产职能Agent组产成品库存Agent组销售职能Agent组顾客信息服务中心协商服务中心图图9.5 企企业业Agent物物流流框框架架图图9.6 混合式的多混合式的多Agent组成方式组成方式9.2.5 企业物流信息系统中的企业物流信息系统中的Agent组成组成1企业生产职能企业生产职能Agent的组成的组成图图9.7生产职能生产职能Agent的组成的组成图图9.8 采购职能采购职能Agent组成组成图图9.9

71、库存职能库存职能Agent组成组成图图9.10 销售职能销售职能Agent组成组成图图9.11 协商服务中心结构协商服务中心结构9.3 面向对象的仿真系统面向对象的仿真系统 9.3.1 面向对象的思想和方法面向对象的思想和方法n面向对象代表的是先进的管理理念和模式。n面向对象特点是抽象、封装、继承、多态，其优点是可重用、可扩展和可管理正是由于面向对象的以上特点。n物流系统所面临的问题和参数不断的变化。n面向对象使用模块化设计，可根据客户不同需求灵活配置。n面向对象使模型的建立与实际的世界更加接近，所有的对象被赋予属性和方法，结果建模就更加富有人性化。n物流系统需要不同层面的人员设备通力合作。9

72、.3.2 面向对象仿真建模过程面向对象仿真建模过程n面向对象方法有两个基本的特征，即对象的封装性(Encapsulation)和继承性(Inheritance)。n概念:对象类消息类的描述现实系统思维抽象思维具体实际系统实体对象化类的层次结构及实体化仿真系统建模图图9.12 面向对象的仿真建模过程面向对象的仿真建模过程9.4 物流系统仿真技术展望物流系统仿真技术展望 9.4.1 计算机仿真的核心技术计算机仿真的核心技术1.分布式计算机仿真技术2.协同式计算机仿真技术3.沉浸式计算机仿真技术4.基于网络环境的计算机仿真技术9.4.2 智能优化算法的发展智能优化算法的发展1.新的智能优化算法必将成

73、为引人入胜的研究热点2.作为智能优化算法基石的理论研究必将更加深入3.智能混合算法仍将是未来研究的一个热点4.融入人的智慧是智能优化算法研究的精髓所在5.应用是智能优化算法研究的不竭动力9.4.3 计算机仿真软件及技术的发展计算机仿真软件及技术的发展n1计算机仿真软件正朝着新一代仿真软件发展计算机仿真软件正朝着新一代仿真软件发展传统传统新一代新一代建模方式编程知识说明试验运行环境用户指导运行及分析结果及其自动指导运行并寻找答案信息管理结构信息与控制混为一体数据、知识、控制等结构独立数据库形式定义静态说明性知识定义动态系统特征数值表示算法求解建模与仿真运行分离数值加符号表示算法加知识推理求解建模

74、仿真一体化用户所需知识建模方法学仿真试验学计算机程序仿真软件系统知识系统有关知识2仿真技术当前发展趋势仿真技术当前发展趋势计算机仿真理论、仿真技术、仿真对象三者有机结合计算机科学技术与通信科学技术紧密融合，相互渗透，大大加速人类社会信息化进程新型元器件的发展，体系结构的发展，以及实现技术的发展，大大提高计算机仿真系统的性能价格比，促进计算机仿真技术的发展新技术将大大提高计算机仿真软件的功能与性能，解决计算机仿真系统开发中的软件瓶颈问题信息安全保密成为计算机仿真技术领域的重大课题计算机仿真技术产业化3物流系统仿真技术主要应用概况物流系统仿真技术主要应用概况物流应物流应用领域用领域用用 户户软件应

75、用凡例软件应用凡例物流工程技术建筑工程公司、设计院、物流工程技术公司等建立新建物流中心的设计提案模型算出新建物流中心的运用成本提供新建物流中心运用操作说明书与工厂邻接型物流中心的设计提案模型物流工程项目的招标、审查制定物流中心的改建方案当作系统开发纠错调试工具使用物流咨询物流业务、技术咨询公司等制定各种物流解决（优化）方案物流设备物流设备厂家等物流设备选用提案物流设备能力验证立体动画商品目录3PL、4PL第三方物流、第四方物流公司等构建面向货主的演示模型制定运用改善计划创建物流成本谈判模型软件公司信息系统开发公司建立WMS（仓库管理系统）系统的运用提案模型作为WMS系统开发专用纠错调试工具使用

76、物流中心内部运用模拟模型运用成本计算终端用户配送、仓储、运输、产销等物流企业、制造型企业内部物流生产线、以及物流配送中心等对自己物流中心的能力、成本等进行验证物流设备选用议案讨论创建物流作业操作说明书分析实绩与设计值之间的差异验证人员配置，灵活应对物流数量的季度性变化研学部门政府物流工程决策部门、大学（研究所）实验室、培训中心、电教室等用于电子化教学、培训、研究和学习。可视三维动画演示模型、模拟模型、仿真模型等已经实现了物流研学部门和生产部门之间的零距离。4集成化的物流规划设计仿真技术集成化的物流规划设计仿真技术可以用三维虚拟物流中心模型来模拟未来实际物流中心的情况;使用虚拟中心仿真器可以对物

77、流中心的建设进行较精确的投入-产出分析;在参观客户现场及参阅仓库图纸等的基础上，可以在计算机上构筑模拟仓库，并模拟各种库中作业;可以模拟生产型物流的现场作业，并提供物流作业效率的评价结果；可以在计算机上虚拟物流传输和运输业务，模拟配车计划及相关配送业务；可以灵活地变更物流作业顺序，进行物流作业过程重组分析，优化方案比较等。5供应链仿真技术的发展趋势供应链仿真技术的发展趋势日益完善的供应链系统建模技术适应性多智能体建模与仿真分布式和网络化的供应链仿真迅速发展的供应链仿真实现技术从运作层仿真到战略层仿真9.4.4 物流系统仿真技术的后续研究物流系统仿真技术的后续研究热点热点n1.物流系统仿真可靠性

78、评估物流系统仿真可靠性评估n2.建模方法建模方法n3.系统仿真方法学系统仿真方法学n4.物流技术创新物流技术创新n5.仿真结果分析仿真结果分析第第10章章 供应链系统仿真优化供应链系统仿真优化n本章在对供应链管理基本概念的介绍基础上，对供应链系统的仿真优化进行了一些探讨。n10.1 供应链管理供应链管理n10.2 供应链建模供应链建模n10.3 企业供应链系统仿真优化应用企业供应链系统仿真优化应用10.1 供应链管理供应链管理 10.1.1 供应链管理的概念供应链管理的概念n1996年成立于美国的供应链协会(SupplyChainCouncil)将SCM定义为“SCM是为了生产和提供是为了生产

79、和提供最终产品，包括从供应商的供应商，到顾客的顾最终产品，包括从供应商的供应商，到顾客的顾客的一切努力客的一切努力”。n中华人民共和国国家标准物流术语GB/T18354-2001中，对供应链管理是这样定义的：“供应链管理供应链管理(Supp1y chain management，SCM)是利用计算机网络技术全面规划供应链中是利用计算机网络技术全面规划供应链中的商流、物流、信息流、资金流等并进行计划、的商流、物流、信息流、资金流等并进行计划、组织、协调与控制。组织、协调与控制。”10.1.2 供应链优化的目标供应链优化的目标1.市场濡求的扩大，提供完整的产品组合；2.市场需求的多样化，缩短从生产

80、到消费的周期；3.市场需求的不确定性，缩短供给市场到需求市场的距离；4.供应链中的库存下降,运作效率的提升,赋予经营者更大的能力来适应市场的变化并做出及时反应，从而做到物尽其用、货畅其流。10.1.3 供应链结构模型与特点供应链结构模型与特点n1. 供应链的链状结构模型供应链的链状结构模型n供应链的方向n供应链的级图图10-1 供应链的结构模型供应链的结构模型图图10-2 供应链的结构模型供应链的结构模型2、供应链的网状结构模型、供应链的网状结构模型图图10-3 供应链的结构模型供应链的结构模型图图10-4 入点和出点入点和出点(1)入点和出点(2)子网图图10-5 包包含含出出点点和和入入点

81、点的的厂厂商商图图10-6 包包含含供供应应商商和和分分销销商商的的厂厂商商图图10-7 子子网网模模型型3. 供应链的特点供应链的特点a)复杂性b)动态性c)面向用户需求d)交叉性10.2 供应链建模供应链建模 10.2.1 供应链建模的研究综述供应链建模的研究综述 10.2.2 供应链管理决策与供应链模型供应链管理决策与供应链模型决策决策短期决策内容短期决策内容长期决策内容期决策内容采购如何决定采购的材料种类、数量和日期等?如何选择供应商?供应商的具体选择个数?制造如何实现近期的生产任务?如何快速响应全球客户的需求?决定在何处设立分厂?运输如何安排运输车辆和路线?如何建立供应链运输网络?是

82、否寻找运输商?存储如何制定履行定单计划?如何设计营销网络?如何选择建立仓库?销售按照何种顺序履行客户定单?销售预测；以及对预测信息的处理方法?表表10.1 供应链管理决策内容供应链管理决策内容10.2.3 供应链系统建模方法供应链系统建模方法n一、基于运筹学的建模（一、基于运筹学的建模（OR based Modeling Methods）(1)线性方程(LP)模型(2)整数/混合整数规划模型(IP/MIP)(3)网络模型供应商1供应商2供应商3供应商4磁带厂商塑料厂商钮扣厂商包装厂商东北分销商东南分销商中西部分销商西部分销商零售商1零售商2零售商3图图10.4 SAP的供应链网络模型的供应链网

83、络模型n二、近似方法二、近似方法n三、基于仿真优化的方法三、基于仿真优化的方法(1)基于方程的建模仿真（EquationbasedModelingMethods）（2）基于离散事件仿真的建模方法（DiscreteEventSimulationbasedModelingMethods）（3）基于多智能自主体的建模方法（Multi-AgentSimulationbasedModelingMethods）四、各种方法的比较分析四、各种方法的比较分析方法方法基于运筹学的建模基于运筹学的建模近似方法近似方法基于仿真基于仿真优化的方法化的方法基本思想并不将系统当成对象来对待，用线性和代数的公式来为相互关系

84、和约束建模。分散的网络用节点和连线图形化地表示出来，网络关系转化成为数学模型或者线性与整数模型。用对象代替目标实体，详细地描述它们之间的行为和相互的影响，用一个仿真钟反映所发生的事情。解决技术LP用简单的方法，矩阵论，IP用分支定界约束:MIP用启发的方法。根据所选择的建模技术，得到较灵活的优化规则。统计比较技术，来比较一些可能的方案。优点能够有效地为大问题建模和求解，经过时间的检验并且定义得比。在后勤分析人员所探索的业务组成领域中，有很多成功的例子，而且人们都希望找到最优的解决方案。建模足够详细；模型自由变量可尽可能地变化；模型准确；优化能力强；是较新的技术。缺点问题不一定都是线性的，为了有

85、效地运用，需要强大的数学背景。模型只是大概的模型，并不是绝对的真理。它不能处理自由变量，决策逻辑和基于时间的效应，但这些都在平时是常见的。建立一个普通的模型比较容易，建立一个完美的模型很难；不能用于存在大量的可行方案时，但是供应链问题中常有这种问题；仿真优化在供应链中还不是非常完美；即使优化速度比较快，但是不好的模型会将决策者引入完全错误的方向。总结不实用也少采用；虽然人们渐渐放弃了LP，但是它在过去很长的时间里面都在使用。理论和实践都有相当的基础。很多企业都采用了这种方法，但是它并不是唯一的建模方法。它是最有效的策略，常用来证明用别的方法得到的结果；仿真的方法可用于分析全面的供应链模型，同时

86、考虑策略性和经营性因素。由于不存在数学求解上的问题，因此建立的仿真模型可以考虑各种复杂因素，包括结构上的和参数上的随机性，比较适用于评价现有的策略。10.2.4 供应链的建模原则供应链的建模原则1.自顶向下和自底向上相结合的设计原则2.简洁性原则3.动态性原则1.供应者2.生产过程3.客户需求4.互补性原则5.战略性原则6.创新性原则10.3 企业供应链系统仿真优化应用企业供应链系统仿真优化应用 10.3.1 ARIS理论与建模基础理论与建模基础n1ARIS的体系结构介绍的体系结构介绍需求定义设计说明实现描述组织视图需求定义设计说明实现描述需求定义设计说明实现描述需求定义设计说明实现描述数据视

87、图组织视图控制视图功能视图图图10.8 ARIS的的体体系系结结构构图图(1)横向分解视图功能视图数据视图组织视图控制视图(2)纵向划分阶段需求定义设计说明实现描述n2.ARISToolset简介拥有用户友好的界面主要由建模部分、分析部分和导航部分三部分组成。n3.基于ARIS供应链系统建模的基本过程首先，采用企业建模的方法从不同视图建立不同阶段的供应链模型。其次，结合通常的供应链建模方法，指导供应链运营管理的仿真优化，为供应链运营决策提供有效的支持。10.3.2 某企业供应链系统概述某企业供应链系统概述n1业务过程总体模型业务过程总体模型销售过程生产/物料计划采购生产产品研发库存管理10.3

88、.3 流程仿真与优化分析流程仿真与优化分析1.“订单处理”业务过程描述2.业务流程数据1.工作时间、工作量数据2.作业处理时间数据3.功能分支概率数据4.组织人员数据3.现有业务流程评估业务相关人员访谈ARIS模型仿真10.3.4 业务流程调整与优化业务流程调整与优化1流程调整与优化的指导原则流程调整与优化的指导原则以企业战略目标为导向。注重整体流程最优的系统思想。充分发挥每个人在整个业务流程中的作用。注意成本与效率的权衡。建立通畅的信息交流渠道。利用信息系统提高流程效率。2流程优化的建议流程优化的建议客户资料的更新其实可以在平时完成。通过互联网将中转仓与总部连接起来，让中转仓随时更新出入库、

89、库存量等信息。现流程中，订单有效性预审是通过人工查找库存进行的，花费时间太大。将应收帐款的信息共享给营运部，在订单预审阶段完成财务审核的部分工作，尽量避免审核两次才发现要协商修改订单。将财务应收帐、帐龄等数据结合到订单处理信息系统中。现流程中，发出货通知单需要先打印出来然后传真到各中转仓。3调整后流程仿真与分析调整后流程仿真与分析调整后的流程数据作业处理时间数据功能分支概率数据组织人员数据调整后的流程仿真与分析10.3.4 小结小结n旧流程仿真分别在2种情况下进行：（1）旧的流程和正常工作日；（2）旧流程以及加班延长工作日。n新流程仿真在2种情况下进行：（1）新的流程与旧人员编制；（2）新流程

90、与新人员编制。第第11章章 博弈论及其在供应链中的应博弈论及其在供应链中的应用用n本章在介绍博弈论基础知识以后，以供应链中的库存问题为例探讨博弈论的应用。n11.1 博弈论概述博弈论概述n11.2 基于博弈论的供应链库存问题研究基于博弈论的供应链库存问题研究11.1 博弈论概述博弈论概述 11.1.1 博弈论的发展历程博弈论的发展历程n20世纪初期是博弈论的萌芽阶段n1944年，美国数学家冯诺伊曼（VonNeumann）和摩根斯坦（Morgensien）合著的博弈论与经济行为一书的出版，标志着系统的博弈理论的初步形成。n1950年代是博弈论的成长期纳什非合作博弈的一般理论n1960年代是博弈论

91、的成熟期不完全信息与非转移效用联盟博弈11.1.2 博弈的要素博弈的要素n基本要素基本要素 n局中人（参与者）（players）n行动集（actionset）n时序（playingsequence）n策略（strategies）n报酬（支付、收益）（payoffs）n信息（information）n结果（outcome）n均衡（equilibria）囚徒困境囚徒困境11.1.3 博弈的分类博弈的分类n 1、几个基本概念、几个基本概念n静态(static)与动态(dynamic)n完全信息(completeinformation)与不完全信息(incompleteinformation)n完美信

92、息(perfectinformation)与不完美信息(imperfectinformation)n2、分类：、分类：n博弈可分为以下几种基本的大类：（1）完全信息静态博弈（2）完全信息动态博弈（3）不完全信息静态博弈（4）不完全信息动态博弈n如果把信息完美与否考虑进来，则有：（1）完全且完美信息博弈（2）完全但不完美信息博弈（3）不完全但完美信息博弈（4）不完全且不完美信息博弈n只有动态博弈才考虑完美或不完美信息。n另外，根据局中人支付的情况，又有以下分类：n（1）零和博弈(zero-sumgame)和非零和博弈(non-zero-sumgame)。n（2）常和博弈(constant-sum

93、game)和变和博弈(variable-sumgame)。重复博弈重复博弈n重复博弈是指同样结构的博弈重复多次，其中的每次博弈称为“阶段博弈”。n奥曼完全信息的重复博弈不完全信息的重复博弈11.1.5 合作与非合作博弈论合作与非合作博弈论n1合作博弈与非合作博合作博弈与非合作博弈弈 n2、重复博弈、重复博弈现在是无穷多次重复博弈，双方都知道，如果对方发现我上次出正面，那他就不会相信我的话了，今后就会出正面进行报复。也就是说，我只能占一次便宜；而对方也只会吃一次亏。从长远利益考虑，我的最优选择是信守承诺，出反面。假定是n次博弈，局中人的计算是：如果我前面m次出反面，第m+1次违背承诺出正面，那么

94、我的支付是3m+(n-m)，而如果一直出反面，则支付是3n，显然3n3m+(n-m)。所以，我会选择一直出反面。当然，如果知道n的确切数值，则狡猾的局中人会在最后一次改变策略，出正面，希望得到3(n-1)+4的支付，因为3(n-1)+43n。但问题是，对方也是理智的，所以，只有当n为不确切的数值时，双方才会信守承诺。11.2 基于博弈论的供应链库存问题基于博弈论的供应链库存问题研究研究11.2.1 引言引言2.回购合同11.2.2 供应链中的库存问题博弈分供应链中的库存问题博弈分析析n1.模型详述模型详述一个周期内事件发生的顺序：（1）运输到达每一级；（2）提出订货并卸载，（3）消费需求发生；

95、（4）发生贮存和延迟交货费用损失。提前时间贮存费不适销的产品暂被积压，但所有的延迟交货最终都要得到满足延迟交货费用有若干种解释方法在t周期之前，需求确定了级的下列参数每个公司都制定基本库存对策2最优解4博弈分析（1）零售商费用函数）零售商费用函数（2）供应商费用函数）供应商费用函数（3）均衡分析）均衡分析11.2.3 供应链库存博弈中的协调供应链库存博弈中的协调2. 帐面库存帐面库存3. 非线性付款非线性付款4. 责任券责任券11.2.4 小结小结n竞争性供应链库存管理这门科学认为，供应链通常由具有个人利益的独立代理人进行操作，博弈论是研究它的主要理论工具，用以确定当各博弈者发现了自己利益所在

96、时将会如何行动。n已经提出了一些协调技术，规定一个公司的行为要有利于另一公司。例如，供应商可以采用回购或数量折扣合同，在牺牲零售商利益的情况下增加自己的利润。n另外的一些技术是使最优对策动机具有竞争性，而不管是否所有的博弈者都优先采用最优解而不是竞争解。n大多数技术在各博弈之间都采用转让付款方式，但在付款形式上都有很大不同（即线性费用和补贴、两项费用等）。n还可以通过对各方加以服务限制，或在博弈者之间转移控制权（卖主管理库存），或通过内部市场等方式来协调供应链。第第12章章 仿真工具与软件应用仿真工具与软件应用n本章对应用于物流领域的仿真软件做了概括介绍，重点介绍了在国内外广泛地被高校、科研和

97、企业采用所采用的AutoMod、Flexsim、Extend、Arena、RaLC、Matlab等仿真软件。n12.1 仿真软件的发展及应用概括仿真软件的发展及应用概括n12.2 AutoMod软件软件n12.3 Flexsim软件软件n12.4 Extend软件软件n12.5 Arena软件软件n12.6 RaLC软件软件n12.7 Matlab/Simulink软件软件n12.8 主流仿真软件比较主流仿真软件比较12.1 仿真软件的发展及应用概括仿真软件的发展及应用概括 早期数学软件包的发展概况早期数学软件包的发展概况n用软件包的形式编写程序有如下的缺点：使用不方便调用过程繁琐执行程序过多

98、不利于传递数据维数指定困难物流仿真软件包的发展概况物流仿真软件包的发展概况n市面上流行的各种物流仿真软件有通用仿真软件(General-purposeSimulationSoftware)和面向应用的仿真软件(Application-orientedSimulationSoftware)两类。n功能界面化已经成为仿真软件的一个发展特征。n在建模技术上，有些软件采用层次建模结构。n物流仿真软件越来越多地与其他应用软件共享信息。n物流仿真软件包的集成度越来越高。n未来的仿真软件将在以下几个方面得到进一步的发展：1.采用新的建模仿真方法学、人工智能等新技术改善建模仿真功能；2.增强对建模仿真全生命周

99、期活动的支持功能；3.基于标准及基于软总线的开放的体系结构；4.注重面向专业领域、面向用户，扩大应用领域；5.支持复杂系统虚拟样机的开发；6.开发及完善支持分布仿真工程的支撑框架。12.2 AutoMod软件软件 12.2.1 AutoMod简介简介nAutoMod模块提供给用户一系列的物流系统模块来仿真现实世界中的物流自动化系统。主要包括输送机模块(辊道、链式)，自动化存取系统(立体仓库、堆垛机)，基于路径的移动设备(AGV等)，起重机模块等。图图12.1 AutoMod仿仿真真软软件件主主界界面面n主要模块：AutoModAutoStatAutoViewn其他模块：Kinematics模块

100、AutoView模块AutoStat模块ModelCommunication模块图图12.2 AutoMod在生产系统中的应用在生产系统中的应用 图图12.3 AutoMod的分析与优化的分析与优化 12.2.2 AutoMod软件的功能与特点软件的功能与特点1.3D虚拟现实动画2.互动建模3.原料运送模板4.易于理解的语言图图12.3 AutoMod的的3D画画面面输输出出12.3 Flexsim软件软件 12.3.1 Flexsim简介简介nFlexsim是一种多功能工具，曾经为大量不同的产业模拟过多种系统。nFlexsim由FlexsimSoftwareProducts公司出品，是一款商

101、业化离散事件系统仿真软件，是目前市面上惟一拥有C+IDE接口及编译器的图形仿真环境的软件。图图12.4 Flexsim软软件件的的主主界界面面12.3.2 Fiexsim提供的基本元素提供的基本元素nDiscreteelement(离散元素)包括：Flexsim实体临时实体flowitem(流块)Queue(队列)Processor(处理器)Conveyor传输机Transporter(交通工具)Operater(操作者)nLogicalelement(逻辑元素)包括：Attributes属性)Varibles(变量)Distrihutions(分布)Files(文件）nGraphicalmo

102、delingelement(图形建模元素)包括：Timeseries（时间序列图）Histograms(直方图)PieCharts（饼图）12.3.3 一个简单的一个简单的Flexsim模型模型应用示例应用示例 1. 模型描述模型描述n模型相关的数据如下:发生器到达速率：normal（20，2）秒暂存区最大容量：25个临时实体检验时间：exponential（0，30）秒输送机速度：1米/秒临时实体路径：类型1到检验台1，类型2到检验台2，类型3到检验台3。图图12.5 示例模型的流程框图示例模型的流程框图2. 建模步骤建模步骤步骤1：从库里拖出一个发生器放到正投影视图中步骤2：把其余的实体拖

103、到正投影视图视窗中步骤3：连接端口步骤4：指定到达速率步骤5：设定临时实体类型和颜色步骤6：设定暂存区容量步骤7：为暂存区指定临时实体流选项步骤8：为处理器指定操作时间步骤9：编译步骤10：重置模型步骤11：运行模型步骤12：模型导航步骤13：查看简单统计数据步骤14：保存模型12.3.4 Flexsim的功能与特点的功能与特点1.基于面向对象技术建模2.突出的3D图形显示功能3.建模和调试简单方便4.建模的扩展性强5.开放性好12.4 Extend软件软件 12.4.1 Extend简介简介nExtend系统仿真软件是由美国ImagineThat公司开发的通用仿真平台，是使用用户最多的系统仿

104、真软件。nExtend模型是用基于模块库的图标模块来搭建的。nExtend包含了当代仿真软件必须包含的特色。可以重复使用的建模模块、终端用户界面开发工具、灵活的自定义报告图表生成机制和与其他应用系统集成的方法。Extend包含一个基于消息传递的仿真引擎，提供一种迅速的模型运行机制和灵活建模机制。12.4.2 Extend软件的功能与特点软件的功能与特点n功能用于构建块的全部数组，有助于快速建模；通过动画模型，增强表现力；定制的图形化接口展现了建模系统的各种关系；n特点交互性可扩展性可重复使用性规模性可视性连接性得到第三方开发支持12.5 Arena软件软件 12.5.1 Arena简介简介nA

105、rena是美国SystemModeling公司于1993年开始基于仿真语言SIMAN及可视化环境CINEMA研制开发的可视化交互集成式商业化仿真软件，为不同需求的用户开发了多种产品类型。n在制造过程仿真应用中，Arena常用来进行四个方面的仿真分析：1.生产过程中的工艺过程计划、设备布置等；2.生产管理中的生产计划、库存管理(如库存规划、库存控制机制)等；3.制造过程的经济性、风险性分析，降低成本或辅助企业投资决策等；4.各种先进制造模式如虚拟组织与敏捷供应链管理的可视化仿真等。12.5.2 Arena的基本功能的基本功能1.建模功能2.仿真功能3.统计、分析及优化功能4.报告和图表输出功能5

106、.客户支持和文档12.5.3 Arena的特点的特点1.可视化柔性建模2.方便的输入/输出分析器3.定制与集成4.与其他开发工具的兼容和接口12.6 RaLC软件软件 12.6.1 RaLC简介简介n“RaLC(乐龙)”系列软件，是日本AIS公司以任何人都可以通过简单的操作就能构筑可在电脑上运行的三维立体模型物流中心为目标，独立研发成的三维虚拟物流中心模型构筑工具。图图12.25RaLC软软件件的的一一个个示示例例12.6.2 RaLC软件的功能与特点软件的功能与特点1.可操作性2.可以组化设备来进行定义和复制3.适应人工作业4.对应用户个性化服务图图12.30有设备的组装示例有设备的组装示例

107、12.7 Matlab/Simulink软件软件 12.7.1 Matlab软件概述软件概述nMatlab是MATrixLABoratory(“矩阵实验室”)的缩写，是由美国MathWorks公司开发的集数值计算、符号计算和图形可视化三大基本功能于一体的，功能强大、操作简单的语言。是国际公认的优秀数学应用软件之一。图图12.31 Matlab软软件件的的主主界界面面12.7.2 MATLAB的基本组成的基本组成nMATLAB主要由MATLAB主程序、SIMULINK动态系统仿真和MATLAB工具箱三大部分组成。nMATLAB的主要产品构成是:MATLABMATLABToolboxMATLABC

108、ompilerSinulinkStateflowReal-TimeWorkshopSimulinkBlockset12.7.3 SIMULINK介绍及建模方法介绍及建模方法nSimulink环境是1990年前后由MathWorks公司推出的产品，是用于MATLAB下建立系统框图和仿真的环境。n优点1.适应面广2.结构和流程清晰3.仿真精细、贴近实际n建模的步骤1.开始准备2.画出系统的各个模块3.给出各个模块的参数4.画出连接线5.指定输入和输出端子12.7.4 Matlab软件的功能与特点软件的功能与特点n功能除内部函数外，所有Matlab主包文件和各工具包文件都来自可改的源文件。绘图和其它

109、语言的接口能够保证它可以和各种各样的强大计算机软件相结合，发挥更大的作用n主要特点算符和库函数极其丰富既具有结构化的控制语句，又有面向对象的编程特性图形功能强大功能强大的工具箱易于扩充12.8 主流仿真软件比较主流仿真软件比较 12.8.1 基本信息基本信息软件件软件开件开发商商软件的主要件的主要应用用软件的目件的目标服服务市市场系系统环境需求境需求内存内存操作系操作系统AutoModBrooks Automation物料搬运系统、仓储、包装与制造业自动化、航空业、机场运作、制造业、仓储配送512 MB或以上Windows OSFlexsimFlexsim Software Products，

110、 Inc制造业、物料搬运、仓储、配送、实时监控/分析、供应链、库存评价系统制造业、物料搬运、仓储、配送、实时监控/分析、供应链、集装箱运输、库存评价系统最小128 MB推荐256 MBWindows2000及XPExtend IndustryImagine That， Inc大规模仿真项目(包括一个内部关联数据库和仿真模块)如配送物流、大容量呼叫中心及包装生产线等大规模基频系统最小64 MB推荐128 MBWindows98，ME，NT，2000及XP，Power Macintosh OS X 及9.1+Extend OR基于消息的离散事件构架以对包含实物或逻辑位移对象进行建模制造业与商贸建模

111、、通讯系统、医疗系统、六西格玛、运输、动态供应链等Extend Suit连续离散事件或离散率处理，及相关数据管理系统的建模大规模基频系统、制造业、物流、包装生产线、运输、商贸、呼叫中心、工程、科研ArenaRockwell Software制造业、供应链、顾客管理、医疗系统、军事、仓储与物流改进制造业、供应链/物流、商业流程、军队、医疗系统最小64 MB推荐128 MBWindows95，98，ME，NT，2000及XP表表12.1 软件开发商、应用、目标市场及系统环境需求表软件开发商、应用、目标市场及系统环境需求表12.8.2 仿真软件的比较与评价仿真软件的比较与评价评价价项目目 评 价价

112、内内 容容 备 注注 分析功能有没有好的随机数发生器？是否可设定随机数初值有多少种统计分布函数可供选择是否有自动找出合适分布函数的功能（或是否附带有ExpertFit等工具）是否有优化功能（或是否附带有OptQuest等工具）是否有Excel接口?是否能和ODBC数据源相连接是否具有强力的商务图表功能？分析功能的强与弱是评价仿真软件 最 关键的一个项目。能否容易地建立近似于现实系统的模型是仿真成功的关键。注意：没有 随机数发生器和多种统计分布函数的软件，不可能实现仿真 动画功能是2D类还是3D类能否自由变更部件的图形?是否可用大众化3D图形文件在仿真运行过程中，能否瞬间变换模型的角度和位置是否

113、能将动画转换成AVI或其它大众化播放文件动画不仅是一个演示工具 ， 还能将问题可视化，对沟通经营者、管理者和操作者之间的意见具有很重要的意义 操作容易性是否拖拉式图形界面？部件参数选择是否灵活参数、部件或局部模型的复制、粘贴、移动、删除等编辑功能是否方便是否必须掌握软件的专用语言建立3D模型是否需要多余的操作对于复杂逻辑是否可用大众化语言（VC、VB、JAVA 等）来编程有 部件或局部模型的复制、粘贴等功能，以及可用 大众化语言来编程等特点，对方便建立大型或复杂模型非常重要 物流部件有多少种物流部件物流部件的属性(外部形状)、参数的变更是否方便除了评价物流部件种类的多少外，更主要是评价部件的可

114、变性。因为 没有任何一个仿真软件的 部件 可以涵盖所有情形。 面向对象是否具有面向对象(object-oriented)特性部件是否可以相互移到另一个部件里部件是否可以继承他的部件的属性部件是否可在用户，程序库和模型间兼容世界软件的主流是面向对象，仿真软件也不例外扩展性部件是固定类还是开放类在模型里是否能输入其它模型，并与之相连接从发展的角度来说，当然应该选择部件开放类仿真软件仿真运行速度仿真运行过程中，是否需要编译一般来说，仿真运行过程中，不需要编译的软件运行速度快售后服务在中国是否有代理店代理店是否有仿真专家？做过多少物流仿真的案例除了软件的培训外，是否具有仿真咨询能力年间培训次数和用户交流会次数仿真是一门技术，不单是使用软件。所以选择具有仿真咨询能力的代理店是非常重要的。特别是物流仿真的经验价格软件价格？培训价格？维护费用选择性能好价格低的软件当然是理想的表表12.2 仿仿真真软软件件的的评评价价项项目目12.8.3 物流仿真软件的发展趋势物流仿真软件的发展趋势 1.动画功能强化趋势2.附加优化功能的趋势3.与其他工具（系统）的连接趋势