物流系统仿真的主要步骤

物流系统仿真的步骤如图5-1所示。它给出了在一般情况下一个物流系统典型的、完整的仿真步骤以及各步骤间的关系。对于一些简单的、特殊的或复杂的物流系统仿真,也可根据情况相应简化、减少或增加仿真过程的步骤。事实上,仿真过程也不是一个严格的有顺序的过程,它不一定按图中的顺序进行,可能在任一步骤中,根据仿真试验情况而转向任一其他步骤。

为了加深对这些步骤的理解,以地区物流网络车辆运营组织的系统仿真实例,对仿真的步骤加以说明。

　　图5-1　物流系统仿真

1.问题的描述

一个模型不可能呈现被模拟的现实系统的所有方面,有时是因为太昂贵。另外,假如一个表现真实系统所有细节的模型也常常是非常差的模型,因为它将过于复杂和难以理解。因此,明智的做法是:先定义问题,再制定目标,然后构建一个能够完全解决问题的模型。在问题定义阶段,对于假设要小心谨慎,不要作出错误的假设。例如,假设叉车等待时间较长,比假设没有足够的接收码头要好。作为大纲,制定问题的陈述越普通越好,然后尽可能将问题定义得专业化。

对于地区物流网络车辆运营组织的系统仿真实例,这一阶段对货运车辆运营系统作深入细致的了解,并与车队、车场调度人员反复交换认识,通过反馈使研究者对系统的认识不断深化,使描述的系统与实际相符合。

2.设定目标与总体方案

没有目标的方针研究是毫无用途的,目标是仿真工程所有步骤的导向。系统的定义是基于系统目标的;目标决定了该作出怎样的假设;目标决定了应该收集哪些信息和数据;模型的建立和确认专门考虑是否满足目标的需求。目标需要清楚、明确和切实可行。目标经常被描述成如“通过添加机器或延长工时,能够获得更多的利润吗?”这样的问题。在定义目标时,详细说明那些将要被用来决定目标是否实现的性能测度是非常必要的。每小时的产出率、工人利用率、平均排队时间,以及最大队列长度是最常见的系统性能测度。

仿真实例的目标是:从物流网络整体出发,对多个可行方案的计算机仿真,依据输出指标进行比选,寻求物流网络各指标间的合理匹配关系,以确定运营的改进方向及改进方案,使物流网络能以较少的车辆和人员配置,完成既定物流量任务。根据这一目标,构造总体研究方案。方案包括了研究人员的数目、分阶段参加人员的工作天数、投入的研究费用等。

3.建立仿真模型

在建立仿真模型前,做好系统的实体及属性分析、活动分析、模型变量分析、系统特征分析、模型指标分析、模型的输入和输出分析以及仿真模型方法选定分析,通过如上分析确定各组成要素以及表征这些要素的状态变量和参数之间的数学逻辑关系,在此基础上构造仿真模型。

物流系统的实体有货物、车站、车辆。活动有始发站活动、中途站活动、终点站活动。车辆在路网上按所属路径、车种类型、发车时刻表及调度图,循环往复地经过发车、中途运行、终点、发车场等待发车等环节的作业来完成运输配送任务。在每个车站,顾客随机到达等待交货和接货。车辆、货物在地区物流网络的流动,形成了一个复杂的动态物流系统。

模型变量分析了可控变量和不可控变量,并建立了各路径车辆行驶里程、各路径正点率、各路径运量、各路径满载率、各路径无车等待时间、各路径等待发车总时间、各路径分类型发车数七个指标。

根据系统现状,可以把系统中的车站看做服务台,车辆看做顾客,把该系统作为一个顾客不消失的、服务台为串联形式的多级排队服务系统。因此,采用离散的、动态的、随机的仿真方法建立本系统的仿真模型。为了配合图形显示,采用固定增量时间推进法进行仿真。

4.收集和处理信息

建模和采集所需的输入信息两者是相互联系的,信息采集的类型取决于研究的目标。信息的正确性直接影响仿真结果的正确性,正确地收集和整理信息成为系统仿真的重要组成部分。它包括估计输入参数和获得模型中采用随机变量的概率分布。

5.确认模型参数

确认是对仿真模型及输入参数对真实系统描述的准确程度进行认可,它应贯穿于整个仿真研究,但第5步和第8步的确认特别重要。此时,应进一步与货运车辆、车场调度人员交换信息,增强模型的有效性,并根据决策者的要求,对模型作相应修改,使之更符合实际。

6.仿真模型的程序设计

通过这一步将仿真分析的思路转化成计算机语言编制的程序,根据实际需要选择语言也是重要的,如有图形显示应采取有较强图形功能的计算机语言编程。

7.仿真模型的试运行

通过试运行仿真程序来验证程序的正确性。可以构造一些易于为人知道结果的数据,进行模型的试运行,以确认仿真模型的正确性。

8.确认模型正确

根据仿真模型试运行的结果,确认模型的正确性,通过对实际系统的行为和仿真过程两者间差异的比较,以加深对系统的理解,从而改进模型。

9.设计试验

进行系统的多个方案仿真时,为了以较少的运行次数获得较优的仿真结果。因此,对仿真方案要经过选择,考虑仿真的初始运行条件、运行时间及重复次数等。

10.仿真运行

通过仿真运行,输出仿真指标,以获得方案比选的信息。

11.分析仿真结果

本系统在经过多方案仿真后,把输出的指标用恰当的方式进行综合,并据以进行方案的排序。推荐较优运营组织方案,供决策者参考。

12.向决策者提出建议

在分析模型结果的基础上,提出对决策者有价值的参考建议,并以文字报告形式向决策者提出建议。

13.建立文件的数据库、知识库

这是物流系统仿真过程中的重要阶段,也是为进一步智能化仿真积累知识的重要手段。在物流网络计算机仿真的基础上,使本系统更加完善,能处理更加复杂的问题。