物流仿真技術(shù)論文(2)
物流仿真技術(shù)論文
物流仿真技術(shù)論文二：計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在物流研究中的應(yīng)用
摘要: 分析了仿真技術(shù)的發(fā)展及特點(diǎn),介紹計(jì)算機(jī)仿真的類(lèi)型和基本步驟，闡述了仿真技術(shù)對(duì)物流系統(tǒng)研究的影響，以及計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在我國(guó)物流行業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞: 物流;仿真;成本;庫(kù)存
中圖分類(lèi)號(hào): TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
一、仿真技術(shù)的發(fā)展及特點(diǎn)
仿真就是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)模型的實(shí)驗(yàn)去研究一個(gè)存在的或設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)仿真則是借助于計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的一種方法，它是50年代初期隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用而逐漸發(fā)展起來(lái)的。仿真技術(shù)發(fā)展到今天大致分為三個(gè)階段，在20世紀(jì)50到60年代，仿真是在實(shí)體上進(jìn)行，實(shí)時(shí)性強(qiáng)且精度較高，但實(shí)施難度和費(fèi)用較大。在20世紀(jì)60到70年代，系統(tǒng)的一部分由計(jì)算機(jī)代替，另一些組合由實(shí)物充當(dāng)，一定程度上保留著實(shí)時(shí)性。從20世紀(jì)70年代至今，是計(jì)算機(jī)仿真或數(shù)字仿真階段。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)有以下一些顯著的特點(diǎn)：
1. 可以替代許多難以實(shí)施或無(wú)法實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)。
2. 可以解決用理論分析或數(shù)學(xué)解析難以求解的大型系統(tǒng)問(wèn)題。
3. 可以降低投資風(fēng)險(xiǎn)、節(jié)省研究和開(kāi)發(fā)費(fèi)用。
4. 可以避免實(shí)際實(shí)驗(yàn)的財(cái)產(chǎn)消耗。
5. 可以縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，并不拘于時(shí)空限制。
二、仿真的類(lèi)型和基本步驟
計(jì)算機(jī)仿真的類(lèi)型有離散事件(系統(tǒng))仿真(Discrete-Event Simulation)、連續(xù)系統(tǒng)仿真(Continuous Simulation)、混合系統(tǒng)仿真(Combined Discrete continuous Simulation)等。
物流系統(tǒng)的仿真是典型的離散事件系統(tǒng)仿真，其核心是時(shí)鐘推進(jìn)和事件調(diào)度的機(jī)制。離散事件系統(tǒng)是指系統(tǒng)狀態(tài)在某些隨機(jī)時(shí)間點(diǎn)上發(fā)生離散變化的系統(tǒng)。這種引起狀態(tài)變化的行為稱(chēng)為“事件”，因而這類(lèi)系統(tǒng)是由事件驅(qū)動(dòng)的;而且，“事件”往往發(fā)生在隨機(jī)時(shí)間點(diǎn)上，亦稱(chēng)為隨機(jī)事件，因而離散事件系統(tǒng)一般都具有隨機(jī)特性;系統(tǒng)的狀態(tài)變量往往是離散變化的。
在計(jì)算機(jī)仿真中涉及的三個(gè)基本要素是系統(tǒng)、模型、計(jì)算機(jī)，聯(lián)系著它們的三項(xiàng)基本活動(dòng)是模型建立、仿真模型建立(一次建模)、仿真實(shí)驗(yàn)，這三要素和三項(xiàng)基本活動(dòng)是所有計(jì)算機(jī)仿真的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)仿真的基本步驟歸納為：
1. 選擇合適的計(jì)算機(jī)仿真軟件
2. 建立仿真模型
3. 編寫(xiě)各種控制程序
4. 運(yùn)行仿真系統(tǒng)
5. 仿真結(jié)果分析和優(yōu)化
三、仿真技術(shù)對(duì)物流系統(tǒng)研究的影響
隨著物流行業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平的不斷提高，生產(chǎn)節(jié)奏越來(lái)越快，物流系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜并且內(nèi)部關(guān)聯(lián)性越來(lái)越強(qiáng)，生產(chǎn)管理者對(duì)生產(chǎn)改進(jìn)的每一決策，都需謹(jǐn)慎考慮，措施不當(dāng)，往往需要付出高昂的代價(jià)。而正是由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，快節(jié)奏和柔性，要想預(yù)測(cè)每一個(gè)決策給系統(tǒng)帶來(lái)的后果，己經(jīng)是人的大腦無(wú)法勝任的了。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)正是彌補(bǔ)了這一不足，成為自動(dòng)化物流系統(tǒng)管理者的有用工具，成為生產(chǎn)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)人員的得力助手，成為公司檢驗(yàn)其物流系統(tǒng)及決策是否真的高效的唯一可用技術(shù)。在設(shè)計(jì)一個(gè)新的工廠(chǎng)或系統(tǒng)，對(duì)己有系統(tǒng)添加新設(shè)備或重新優(yōu)化，仿真都是非常必要的。仿真技術(shù)近年來(lái)應(yīng)用越來(lái)越廣，其對(duì)物流系統(tǒng)研究的影響主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：
1.有利于解決隨機(jī)因素的影響
仿真模型的一個(gè)特點(diǎn)是它是一個(gè)隨機(jī)模型，系統(tǒng)的參數(shù)受隨機(jī)因素影響所發(fā)生的變化在模型中得到充分體現(xiàn)。這一點(diǎn)是其他方法所無(wú)法比擬的。
2.仿真幫助系統(tǒng)優(yōu)化
仿真可以讓人們依據(jù)對(duì)系統(tǒng)模型動(dòng)態(tài)運(yùn)行的效果，多次修改參數(shù)，反復(fù)仿真。仿真是一種間接的系統(tǒng)優(yōu)化方法?，F(xiàn)在，人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到，對(duì)于多目標(biāo)、多因素、多層次的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，并不存在絕對(duì)意義上的最優(yōu)解。優(yōu)化只是相對(duì)而言的。即使是最優(yōu)化方法，其本身由于若干的假設(shè)、抽象和簡(jiǎn)化所造成的誤差，已經(jīng)使“最”字打了折扣。
3.仿真對(duì)各種復(fù)雜的系統(tǒng)具有良好的適應(yīng)性
仿真所建立的模型，完全是實(shí)際系統(tǒng)的映像。即它反映系統(tǒng)的物理特征、幾何特征，又可以反映系統(tǒng)的邏輯特性。因此，對(duì)于各種復(fù)雜的物流系統(tǒng)，無(wú)論是線(xiàn)性的還是非線(xiàn)性的，無(wú)論是靜態(tài)的還是動(dòng)態(tài)的，都可以用仿真方法來(lái)研究。
4.符合人們的思維習(xí)慣，有助于系統(tǒng)分析
研究分析物流系統(tǒng)的方法，大體上可分為兩種類(lèi)型。一類(lèi)是解析法，另一類(lèi)是非解析法。解析法是把物流系統(tǒng)抽象成一種數(shù)學(xué)表達(dá)式，通過(guò)求解數(shù)學(xué)表達(dá)式找到最優(yōu)解。這是一種完全通過(guò)邏輯推理來(lái)獲得啟發(fā)和借鑒的方法，如運(yùn)籌學(xué)中的線(xiàn)性規(guī)劃和動(dòng)態(tài)規(guī)劃等。解析法有比較悠久的發(fā)展歷史，在實(shí)際中應(yīng)用廣泛，是比較成功的方法。但是，解析法過(guò)于拘泥于數(shù)學(xué)抽象。非解析法不依據(jù)抽象的假想，而是以現(xiàn)實(shí)為依據(jù)。仿真方法是一種非解析法。仿真所依據(jù)的，是對(duì)系統(tǒng)的實(shí)際觀(guān)測(cè)所獲得的數(shù)據(jù)建立起來(lái)的動(dòng)態(tài)模型。這種方法所建立的模型，即表達(dá)了系統(tǒng)的物理特征，又有其邏輯特征。
四、仿真技術(shù)在物流研究中的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展前景
計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在物流研究中主要應(yīng)用于以下幾方面：
1.物流系統(tǒng)規(guī)劃及設(shè)計(jì)
在沒(méi)有實(shí)際系統(tǒng)的情況下，把系統(tǒng)規(guī)劃轉(zhuǎn)換成仿真模型，通過(guò)運(yùn)行模型，評(píng)價(jià)規(guī)劃方案的優(yōu)劣并修改方案，這是仿真經(jīng)常用到的一方面。這可以在系統(tǒng)建成之前，對(duì)不合理的設(shè)計(jì)和投資進(jìn)行修正，避免了資金、人力和時(shí)間的浪費(fèi)。系統(tǒng)仿真運(yùn)行準(zhǔn)確地反映了未來(lái)物流系統(tǒng)在有選擇的改變各種參數(shù)時(shí)的運(yùn)行效果，從而使設(shè)計(jì)者對(duì)規(guī)劃與方案的實(shí)際效果更加胸有成竹。
2.物料運(yùn)輸調(diào)度
復(fù)雜的物流系統(tǒng)經(jīng)常包含若干運(yùn)輸車(chē)輛、多種運(yùn)輸路線(xiàn)。合理的調(diào)度運(yùn)輸工具，規(guī)劃運(yùn)輸路線(xiàn)，保障運(yùn)輸路線(xiàn)的通暢和高效等都不是一件輕而易舉的事。運(yùn)輸策略存在著多種可能性。如何評(píng)價(jià)各種策略的合理性?怎樣才能選擇一種較優(yōu)的調(diào)度策略?運(yùn)輸調(diào)度是物流系統(tǒng)最復(fù)雜，動(dòng)態(tài)變化最大的，很難用解析法描述運(yùn)輸?shù)娜^(guò)程。建立運(yùn)輸系統(tǒng)模型，動(dòng)態(tài)運(yùn)行此模型，再用動(dòng)畫(huà)將運(yùn)行狀態(tài)、道路堵塞情況、物料供應(yīng)情況等生動(dòng)地呈現(xiàn)出來(lái)。仿真結(jié)果還提供各種數(shù)據(jù)，包括車(chē)輛的運(yùn)行時(shí)間、利用率等等。通過(guò)對(duì)運(yùn)輸調(diào)度過(guò)程仿真，調(diào)度人員對(duì)所執(zhí)行的調(diào)度策略進(jìn)行檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)，就可以采取比較合理的調(diào)度策略。
3.物流成本估算
物流過(guò)程是非常復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程。物流成本包括運(yùn)輸成本、庫(kù)存成本、裝卸成本。成本的核算與所花費(fèi)的時(shí)間直接有關(guān)。物流系統(tǒng)仿真是對(duì)物流整個(gè)過(guò)程的模擬。進(jìn)程中每一個(gè)操作的時(shí)間，通過(guò)仿真推進(jìn)被記錄下來(lái)。因此，人們可以通過(guò)仿真，統(tǒng)一計(jì)物流時(shí)間的花費(fèi)，進(jìn)而計(jì)算物流的成本。這種計(jì)算物流成本的方法，比用其他數(shù)學(xué)方法計(jì)算，更簡(jiǎn)便、更直觀(guān)。并且，可以建立起成本與物流系統(tǒng)規(guī)劃、成本與物料庫(kù)存控制、成本與物料運(yùn)輸調(diào)度策略之間的聯(lián)系。從而用成本核算結(jié)果來(lái)評(píng)價(jià)物流系統(tǒng)的各種策略和方案，保證系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。實(shí)際仿真中，物流成本的估算可以與物流系統(tǒng)其他統(tǒng)計(jì)性能同時(shí)得到。
4.庫(kù)存控制
通過(guò)對(duì)物料庫(kù)存狀態(tài)的仿真，可以動(dòng)態(tài)地模擬入庫(kù)、出庫(kù)、庫(kù)存的實(shí)際狀況。根據(jù)需要正確地掌握入庫(kù)、出庫(kù)的時(shí)機(jī)和數(shù)量。
隨著計(jì)算機(jī)的普及發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真方法在物流系統(tǒng)分析的應(yīng)用越來(lái)越普遍，它在如下幾方面有著廣泛應(yīng)用前景：
(1)由于有些物流系統(tǒng)的復(fù)雜性，應(yīng)用數(shù)學(xué)方法難以構(gòu)造模型，提出解析解，此時(shí)可采用仿真的方法構(gòu)造模型，以求得系統(tǒng)模型的解答。
(2)對(duì)于新設(shè)計(jì)的物流系統(tǒng)，在未能確定它的優(yōu)劣情況之前，不必急于無(wú)根據(jù)地花費(fèi)大量的投資來(lái)建立，可應(yīng)用仿真對(duì)新的物流系統(tǒng)的可行性和效率提出明確的評(píng)價(jià)判斷。
(3)仿真具有通過(guò)試驗(yàn)達(dá)到優(yōu)化的目的?？蓱?yīng)用這一手段，對(duì)控制與決策中的多方案進(jìn)行多次運(yùn)行，按既定的目標(biāo)函數(shù)，對(duì)不同的決策方案進(jìn)行分析比較，從中選擇最優(yōu)方案，進(jìn)行輔助決策。
(4)對(duì)物流系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制進(jìn)行分析。在仿真模型運(yùn)行過(guò)程中，可根據(jù)需要，記錄有關(guān)數(shù)據(jù)和信息，從而為分析物流系統(tǒng)提供依據(jù)。
(5)對(duì)物流系統(tǒng)的發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)行研究，應(yīng)用計(jì)算機(jī)模型可以對(duì)從過(guò)去到未來(lái)的國(guó)家、地區(qū)或者企業(yè)的物流系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)律進(jìn)行仿真運(yùn)算，研究系統(tǒng)的因果關(guān)系，得出結(jié)論，以促進(jìn)系統(tǒng)的改進(jìn)和發(fā)展。通過(guò)建立物流系統(tǒng)的仿真模型，擴(kuò)展了物流系統(tǒng)研究的邊界，有助于描述物流系統(tǒng)的各種現(xiàn)象，加強(qiáng)直觀(guān)感，從而能夠更深刻地理解和分析物流系統(tǒng)。
作者單位：沈陽(yáng)化工學(xué)院
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