物流系统仿真类型

1.连续系统模型

连续系统是指系统的状态在时间上是平滑的变化。为了反映连续系统的特征,仿真模型建立了一组由状态变量组成的状态方程。它们可以是代数方程、微分方程、函数方程、差分方程等。这些方程描述了各项状态变量与主要自变量——仿真时间的关系。在此基础上,按一定的规则将仿真时间一步一步向前推移,对方程组进行求解与评价,计算和记录各个状态变量在各个时间点的具体数值。通过连续系统的仿真模型,对系统状态在整个时间序列中的连续性变化进行动态描写。

这种方法主要用于物流系统的发展战略研究、运量预测等与时间密切相关的连接系统。现多采用系统动力学进行这方面的研究。

2.离散系统模型

离散系统的状态变量仅在离散时间点上有跳跃变化。

离散型仿真方法分为以事件为基础、以活动为基础、以过程为基础的仿真方法。以事件为基础的仿真模型建模是通过定义系统在事件发生时间的变化来实现的。以活动为基础的仿真模型建模是描述系统的实体所进行的活动,以及预先设置导致活动开始或结束的条件。这种仿真模型适用于活动延续时间不定,并且由满足一定条件的系统状态而决定的情况。以过程为基础的仿真模型建模综合了以事件为基础的仿真和以活动扫描为基础的仿真两者的特点,描述了作为仿真对象的实体在仿真时间内经历的过程。

在物流系统仿真中,采用事件为基础的仿真方法较多,有关基础知识在前述章节已作了重点介绍,这里特别就物流系统仿真应用中常用的一些概念再进行简单的描述。

物流系统仿真中的排队仿真、流的仿真等都可用以事件为基础的仿真方法描述。根据仿真模型的动态特性,在仿真持续进行时,需要保持对仿真时间当前值的跟踪。同时,也需要一个机构把仿真时间值从一个值推进到另一个值。

根据仿真时钟推进的方式不同,又可分为三种方法,即下次事件时间推进法、固定增量时间推进法和主导时钟推进法。

(1)下次事件时间推进法

事件是描述系统的一个基本要素。事件是指引起系统状态变化的行为,这也就是说,系统的动态过程是靠事件来驱动的。例如,物流系统中,工件到达可以定义为一类事件。因为工件到达仓库、进行入库时,仓库货位的状态会从空变为满,或者引起原来等待入库的队伍长度的变化。只与时间有关的事件称为必然事件。如果事件发生不仅与时间因素有关,还与其他条件有关,则称之为条件性事件。系统仿真过程,最主要的工作就是分析这些必然事件和条件事件。

采用下次事件时间推进法,仿真中要被初始化到零,并从零开始决定将来事件发生的时间。这以后,仿真钟推进到第一个事件发生的时间,改变系统状态,并预测下一事件发生的时间。然后,仿真钟又被推进到最临近事件发生时间,改变系统状态,预测下一事件发生时间,以此类推。把仿真钟从一个事件时间推进到另一个事件时间的这种过程延续下去,一直到预先规定的停止条件得到最终满足为止。

(2)固定增量时间推进法

采用固定增量时间推进法,仿真钟精确地按某种情况选择的ΔT时间单位来推进。仿真钟每次变更后,就要进行检查,判定前一个时间长度ΔT中,是否发生了什么事件。如果在这个时间区间里发生了一个或几个事件,那么这些事件被认为是发生在这个时间区间的终止处,并相应地改变系统状态和各个统计计数器。当预定的停止条件得到满足时,仿真终止。固定增量时间推进法可以被认为在采用下次事件推进法时,人为地把所有事件安排在每个单位时间发生的情形。因此它是下次事件时间推进法的一种特定情况。

(3)主导时钟推进法

对主导实体的子时钟进行扫描,找出最小子时钟的主导实体进行处理,它也是下次事件时间推进法的一个特定情况。所谓主导实体,是指在仿真过程中起着关键性和主导作用的实体,它不仅能起到承前启后的贯穿整个仿真进程的作用,而且又能通过它的活动将其他实体活动密切地衔接在一起。公共运营仿真中的公共汽车就是一个主导实体,乘客在不同站点上、下车,车辆在不同站点间的运行,都是随着车辆在不同位置的变化而变化的。主导实体车辆的状态变化,导致了其他实体的状态变化。对于每一个主导实体,都给出一个仿真子时钟,每当一个主导实体的活动结束时,子时钟更新一次时钟值,当预定的停止条件满足时,仿真终止。其他实体跟随主导实体,组成一个相互配合的有机整体,形成一个完整系统的动态仿真。仿真钟用于表示仿真时间变化。在离散事件系统仿真中,由于系统状态变化是不连接的,在相邻两个事件发生之间,系统状态不发生变化,因而仿真钟可跨越这些“不活动”周期。从一个事件发生时刻,推进到下一个事件发生时刻。仿真钟的推进呈跳跃性,推进速度具有随机性。由于仿真实质上是对系统状态在一定时间序列的动态描述,因此,仿真钟一般是仿真的主要自变量。仿真钟推进是系统仿真过程的核心部分,在应用这个方法时,必须从仿真系统的各种实体中分析出一种起主导作用的主导实体。