物流仿真技術論文(2)
物流仿真技術論文
物流仿真技術論文二：計算機仿真技術在物流研究中的應用
摘要: 分析了仿真技術的發展及特點,介紹計算機仿真的類型和基本步驟，闡述了仿真技術對物流系統研究的影響，以及計算機仿真技術在我國物流行業中的應用領域和發展前景。
關鍵詞: 物流;仿真;成本;庫存
中圖分類號: TP391.9 文獻標識碼: A
一、仿真技術的發展及特點
仿真就是通過對系統模型的實驗去研究一個存在的或設計中的系統。計算機仿真則是借助于計算機對系統模型進行實驗的一種方法，它是50年代初期隨著計算機技術的應用而逐漸發展起來的。仿真技術發展到今天大致分為三個階段，在20世紀50到60年代，仿真是在實體上進行，實時性強且精度較高，但實施難度和費用較大。在20世紀60到70年代，系統的一部分由計算機代替，另一些組合由實物充當，一定程度上保留著實時性。從20世紀70年代至今，是計算機仿真或數字仿真階段。計算機仿真技術有以下一些顯著的特點：
1. 可以替代許多難以實施或無法實現的實驗。
2. 可以解決用理論分析或數學解析難以求解的大型系統問題。
3. 可以降低投資風險、節省研究和開發費用。
4. 可以避免實際實驗的財產消耗。
5. 可以縮短實驗時間，并不拘于時空限制。
二、仿真的類型和基本步驟
計算機仿真的類型有離散事件(系統)仿真(Discrete-Event Simulation)、連續系統仿真(Continuous Simulation)、混合系統仿真(Combined Discrete continuous Simulation)等。
物流系統的仿真是典型的離散事件系統仿真，其核心是時鐘推進和事件調度的機制。離散事件系統是指系統狀態在某些隨機時間點上發生離散變化的系統。這種引起狀態變化的行為稱為“事件”，因而這類系統是由事件驅動的;而且，“事件”往往發生在隨機時間點上，亦稱為隨機事件，因而離散事件系統一般都具有隨機特性;系統的狀態變量往往是離散變化的。
在計算機仿真中涉及的三個基本要素是系統、模型、計算機，聯系著它們的三項基本活動是模型建立、仿真模型建立(一次建模)、仿真實驗，這三要素和三項基本活動是所有計算機仿真的基礎。計算機仿真的基本步驟歸納為：
1. 選擇合適的計算機仿真軟件
2. 建立仿真模型
3. 編寫各種控制程序
4. 運行仿真系統
5. 仿真結果分析和優化
三、仿真技術對物流系統研究的影響
隨著物流行業生產自動化水平的不斷提高，生產節奏越來越快，物流系統越來越復雜并且內部關聯性越來越強，生產管理者對生產改進的每一決策，都需謹慎考慮，措施不當，往往需要付出高昂的代價。而正是由于系統的復雜性，快節奏和柔性，要想預測每一個決策給系統帶來的后果，己經是人的大腦無法勝任的了。計算機仿真技術正是彌補了這一不足，成為自動化物流系統管理者的有用工具，成為生產系統規劃設計人員的得力助手，成為公司檢驗其物流系統及決策是否真的高效的唯一可用技術。在設計一個新的工廠或系統，對己有系統添加新設備或重新優化，仿真都是非常必要的。仿真技術近年來應用越來越廣，其對物流系統研究的影響主要表現為以下幾個方面：
1.有利于解決隨機因素的影響
仿真模型的一個特點是它是一個隨機模型，系統的參數受隨機因素影響所發生的變化在模型中得到充分體現。這一點是其他方法所無法比擬的。
2.仿真幫助系統優化
仿真可以讓人們依據對系統模型動態運行的效果，多次修改參數，反復仿真。仿真是一種間接的系統優化方法。現在，人們越來越認識到，對于多目標、多因素、多層次的系統來說，并不存在絕對意義上的最優解。優化只是相對而言的。即使是最優化方法，其本身由于若干的假設、抽象和簡化所造成的誤差，已經使“最”字打了折扣。
3.仿真對各種復雜的系統具有良好的適應性
仿真所建立的模型，完全是實際系統的映像。即它反映系統的物理特征、幾何特征，又可以反映系統的邏輯特性。因此，對于各種復雜的物流系統，無論是線性的還是非線性的，無論是靜態的還是動態的，都可以用仿真方法來研究。
4.符合人們的思維習慣，有助于系統分析
研究分析物流系統的方法，大體上可分為兩種類型。一類是解析法，另一類是非解析法。解析法是把物流系統抽象成一種數學表達式，通過求解數學表達式找到最優解。這是一種完全通過邏輯推理來獲得啟發和借鑒的方法，如運籌學中的線性規劃和動態規劃等。解析法有比較悠久的發展歷史，在實際中應用廣泛，是比較成功的方法。但是，解析法過于拘泥于數學抽象。非解析法不依據抽象的假想，而是以現實為依據。仿真方法是一種非解析法。仿真所依據的，是對系統的實際觀測所獲得的數據建立起來的動態模型。這種方法所建立的模型，即表達了系統的物理特征，又有其邏輯特征。
四、仿真技術在物流研究中的應用領域及發展前景
計算機仿真技術在物流研究中主要應用于以下幾方面：
1.物流系統規劃及設計
在沒有實際系統的情況下，把系統規劃轉換成仿真模型，通過運行模型，評價規劃方案的優劣并修改方案，這是仿真經常用到的一方面。這可以在系統建成之前，對不合理的設計和投資進行修正，避免了資金、人力和時間的浪費。系統仿真運行準確地反映了未來物流系統在有選擇的改變各種參數時的運行效果，從而使設計者對規劃與方案的實際效果更加胸有成竹。
2.物料運輸調度
復雜的物流系統經常包含若干運輸車輛、多種運輸路線。合理的調度運輸工具，規劃運輸路線，保障運輸路線的通暢和高效等都不是一件輕而易舉的事。運輸策略存在著多種可能性。如何評價各種策略的合理性?怎樣才能選擇一種較優的調度策略?運輸調度是物流系統最復雜，動態變化最大的，很難用解析法描述運輸的全過程。建立運輸系統模型，動態運行此模型，再用動畫將運行狀態、道路堵塞情況、物料供應情況等生動地呈現出來。仿真結果還提供各種數據，包括車輛的運行時間、利用率等等。通過對運輸調度過程仿真，調度人員對所執行的調度策略進行檢驗和評價，就可以采取比較合理的調度策略。
3.物流成本估算
物流過程是非常復雜的動態過程。物流成本包括運輸成本、庫存成本、裝卸成本。成本的核算與所花費的時間直接有關。物流系統仿真是對物流整個過程的模擬。進程中每一個操作的時間，通過仿真推進被記錄下來。因此，人們可以通過仿真，統一計物流時間的花費，進而計算物流的成本。這種計算物流成本的方法，比用其他數學方法計算，更簡便、更直觀。并且，可以建立起成本與物流系統規劃、成本與物料庫存控制、成本與物料運輸調度策略之間的聯系。從而用成本核算結果來評價物流系統的各種策略和方案，保證系統的經濟性。實際仿真中，物流成本的估算可以與物流系統其他統計性能同時得到。
4.庫存控制
通過對物料庫存狀態的仿真，可以動態地模擬入庫、出庫、庫存的實際狀況。根據需要正確地掌握入庫、出庫的時機和數量。
隨著計算機的普及發展，計算機仿真方法在物流系統分析的應用越來越普遍，它在如下幾方面有著廣泛應用前景：
(1)由于有些物流系統的復雜性，應用數學方法難以構造模型，提出解析解，此時可采用仿真的方法構造模型，以求得系統模型的解答。
(2)對于新設計的物流系統，在未能確定它的優劣情況之前，不必急于無根據地花費大量的投資來建立，可應用仿真對新的物流系統的可行性和效率提出明確的評價判斷。
(3)仿真具有通過試驗達到優化的目的。可應用這一手段，對控制與決策中的多方案進行多次運行，按既定的目標函數，對不同的決策方案進行分析比較，從中選擇最優方案，進行輔助決策。
(4)對物流系統運行機制進行分析。在仿真模型運行過程中，可根據需要，記錄有關數據和信息，從而為分析物流系統提供依據。
(5)對物流系統的發展戰略進行研究，應用計算機模型可以對從過去到未來的國家、地區或者企業的物流系統的發展規律進行仿真運算，研究系統的因果關系，得出結論，以促進系統的改進和發展。通過建立物流系統的仿真模型，擴展了物流系統研究的邊界，有助于描述物流系統的各種現象，加強直觀感，從而能夠更深刻地理解和分析物流系統。
作者單位：沈陽化工學院
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