物流仿真实验室

物流仿真实验室（精选12篇）

物流仿真实验室 篇1

一、库存仿真实验开设的必要性分析

(一) 有助于强化理论教学

库存管理策略, 是《现代物流学》课程中的重要知识, 对于学生日后开展库存管理工作至关重要。库存管理经过多年发展, 目前已建立了多种订货模型, 形成了较为完备的知识体系。在常见的库存管理模型中, 很多参数是以统计概率形式出现, 传统的理论教学往往难以使学生更好的认识到上述不确定性因素对库存管理的影响效果[1]。然而, 通过软件模拟, 以课内实验的形式, 可以让学生自主控制上述不确定因素, 更加深入的理解库存模型的内涵。因此, 以课内实验的形式开展教学已成为众多学校的共识。

(二) 有助于提高学生综合能力

相比于理论教学, 实践教学在培养学生的动手能力、分析能力和灵活应用能力方面具有独特的作用, 是提升学生综合能力的重要途径。库存仿真实验不仅可以强化学生理论知识;此外, 通过数据处理、误差分析、总结归纳对于学生分析、解决问题的能力也有显著的提升作用[2]。

二、库存仿真实验的目的与要求

库存仿真的教学目的是:通过本实验, 要求学生理解影响库存管理的主要要素, 基本掌握库存管理的基本运作流程, 了解不确定性对库存管理的影响, 初步具备开展相关工作的能力[3]。

本实验的教学任务是:通过计算机仿真, 教师指导学生建立库存仿真模型, 使学生通过控制各参数的变化, 分析其对库存的影响, 深入理解库存模型。使学生加深理解、验证《现代物流学》中订货批量模型、库存控制等教学内容;增强课程的感性认识;培养学生理论与实践相结合的能力。

三、库存仿真实验设计

(一) 基于订量订货法的订货策略描述

某商家经销某商品, 采用订量订货法的订货策略, 即:若此种商品的库存量降到订货点s, 则进行订货, 订货量为Q。希望找到最佳的决策参数s和Q使累计利润最大。给定的已知条件是:

1.订货后的第三个工作日收到厂家的送货;

2.每售出一件商品可获毛利15.00元;

3.每件商品仓储费0.80元;

4.每次订货费用为75.00元;

5.商品每天的销售量X是随机的, 根据以往的销售记录统计, 销售量X平均每天为50件, 其均方差为10, 近似地服从正态分布。

(二) 基于EXCEL的库存仿真系统的建立

1.系统参数假设

假设决策参数控制量M为150;随机销售量X服从期望值为50, 标准差为10的正态分布。

2.库存仿真模型

假设某企业销售某种产品, 该产品每销售一件则获利15元, 每件产品的库存成本为0.8元/年, 订货成本为75元, 采用 (Q=750, s=150) 订货策略库存仿真模型, 其结果如下所示

(1) 时间序列:表示本离散仿真系统的时间状态, 即库存的检查周期, 时间序列为-2、-1、0是初始化状态;

(2) 库存量:表示当前仿真系统中的实际库存量;其中n时序的库存量为:

库存量n=库存量n-1—售出量n-1+订货量;

(3) 需求量:表示某一时序中的商品需求量, 是一随机值, 并假设其服从期望值为50, 标准差为10的正态分布。在Excel中的随机变量函数NORMINV (RAND () , 50, 10) 服从期望值为50, 标准差为10的正态分布, 取整后, 即可作为随机销售量X, 即可通过INT (NORMINV (RAND () , 50, 10) ) 来实现;

(4) 售出量:表示某一时序中的商品的实际售出量, 其值是库存量与需求量两者中的小者。即:售出量=MIN (库存量, 需求量) ;

(5) 订货决策:用来反应此时系统是否应该进行订货;若库存量—售出量<控制量M=150, 并且前工作日的前两个工作日没有下订单, 此时订货决策值为1, 否则为0[4]。即可通过Excel中的下列语句来实现上述要求:

订货决策n=IF (AND (库存量n—售出量n<150, 订货决策n-1=0, 订货决策n-2=0) , 1, 0) ;

(6) 收益:表示此时的毛利润, 收益=售出量*15;

(7) 成本:表示此时的总成本, 由存储成本与订货成本两部分构成;

(8) 累计利润:表示该企业获得时的利润之和。

参考文献

[1]张锐, 关绍康, 申长雨.加强实验室管理提高实验教学质量[J].实验室科学, 2007 (6) :105-107.

[2]赵学余, 肖稳安, 姚菊香.教学实验室开放是提高实验教学质量的重要途径[J].实验室研究与探索, 2008, 27 (5) :17-19.

[3]刘新星, 陈耀明, 白国华.加强专业课实验教学的改革[J].实验室研究与探索, 2008, 27 (1) :96-98.

[4]倪曼.基于Excel的库存仿真决策[J].物流技术, 2007 (9) :44-46.

物流仿真实验室 篇2

通过这学期对物流建模与仿真的学习，让我认识到了物流系统建模与仿真对现实当中物流的重要性。物流系统建模与仿真是现代物流中的助力，能很大程度的减少物流当中的成本和可能出现的问题。

随着现代物流理论和实践迅速的发展，所提出的研究问题日益复杂，非确定因素、模糊因素众多，因果关系复杂，单独应用数学方法就难以进行描述或很难求解且有时无法求解，使得我们的研究需要采用计算机仿真的方法来辅助解决。而物流系统建模与仿真也是在与时俱进，当下的物流系统建模与仿真则是尽可能的确定现实中对其相关的因素利用仿真软件模拟和计算物流活动。以达到减少在物流活动中不必要的损失和时间。

例如：生产物流系统、仓库物流、车间物流、供应链物流、物流中心业务流程、港口集装箱堆场场桥作业调度、汽车滚装码头物流等物流系统的建模与仿真。这其中能节省大量的时间或者成本。所以，物流系统建模与仿真是现代物流运营和进一步发展的必不可少的一项至关重要的技术。

二、这门课学到了哪些知识与技能（200字）

经过一学期的学习和对这门课的深入了解，让我对这门课获益良多。不仅学到了丰富的理论知识，还有大量的电脑实践经验。例如:银行排队系统模型—通过不断的添加和设置变量让整个系统更加完善和贴近现实。还有物流配送作业系统---通过两个物流中心对周边物流点的进行运送作业，利用物流系统仿真软件anyloca将物流点、配送中心、GIS 地图、配送人员、配送车辆等变量一一建立起来，得到的就是两个物流中心对周边物流点进行作业的动态图，通过加速时间再进行数据分析就可以得到相关数据，然后可以通过数据的反馈进行修改的到一个合理物流配送方案，以达到节省时间和成本的目的。还有用于数据分析、矩阵运算等相关计算的matlab软件。这是一款功能强大的软件，matlab可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

三、所学到的知识和技能可以应用到哪些方面，请选一项进行详细说明（500字）

通过学习物流系统建模与仿真和matlab软件可以应用到很多领域。比如物流系统建模与仿真可以应用到生产物流系统、仓库物流、车间物流、供应链物流、物流中心业务流程、港口集装箱堆场场桥作业调度、汽车滚装码头物流等物流系统的建模与仿真。这其中能节省大量的时间或者成本。Matlab可以数值分析、数值和符号计算、工程与科学绘图、控制系统的设计与仿真、数字图像处理技术、数字信号处理技术、通讯系统设计与仿真、财务与金融工程、管理与调度优化计算等。

港口物流系统的调度仿真研究 篇3

关键词：物流系统；港口；生产调度；仿真

中图分类号：U691.3 文献标识码：A

近年来，计算机技术、信息处理技术、自动化技术飞速发展，国内外在物流系统的自动控制方面已取得了令人瞩目的成绩。而我国港口物流系统的智能监控与调度还有待发展，这是一个复杂的系统工程问题。涉及物流信息的自动获取、传输和处理，基于物流信息的货流自动调配等多学科的理论和技术。从自动化、智能化、集成化的需求来看，理想的港口物流调度系统应能自动获取经过各物流节点的货物信息，并能对这些物流信息进行高效率地处理，根据货物的入港/出港要求，自动分配、导引港内货场设备实现货物的合理堆放和高效装卸。基于以上考虑，本文进行了相关的分析和研究，旨在为进一步构建港口物流系统的智能调度系统奠定基础。[1]

一、系统需求分析

集装箱港口物流系统是一个复杂的多环节的多维空间作业过程。为了保证效益，要求集装箱港口有合理的布局和各个部门有条不紊的配合。本文主要运用RFID技术采集有关集装箱货物和港口货场的数据信息。计算机主控中心根据这些数据给出相应的解决方案，如路线的选择，堆场机械的调配情况等。然后发出指令到集装箱码头各下属生产部门，如中心调度室、检查桥、码头前沿和堆场等理货部等部门，再结合其它相应的技术具体实施。

1系统的装卸需求

集装箱在港口中的运动是人力不可完成的，完成这一过程需要大型的装卸设备，如装卸桥和塔吊。为了保证效率，这些大型装卸设备的合理控制调度及为重要，一旦哪个环节信息不畅通，调配不合理，就会影响整个物流环节的效率。这就要求集装箱港口有畅通的信息流，统筹兼顾全局的调配系统，合理的平面布局以及集装箱装卸工艺。

2系统的运输需求

集装箱在港口货场的运输主要是靠集装箱卡车来实现的，为保证桥吊的工作效率，一般在码头后方配备较多数量的龙门吊和集卡，以防止在装卸船过程中出现桥吊等候集卡的现象。但在这种配置模式下，一方面对于集卡资源有一定的浪费，另一方面，当码头上集卡数量过多时，堆场上集卡运输可能发生交通堵塞。集卡运输是衔接着前沿桥吊和后方龙门吊的工作，只有令其数量和车速的安排同时适合桥吊和龙门吊的装卸，才能确保整体效率的提高。

3系统管理控制需求

系统通常被认为是一个整体，当系统从环境取得一定的输入内容后，它将按照一定的方法对输入的内容进行加工处理，然后产生一定的输出。作为一个系统，首先能够完成对从环境中获取的信息进行处理，然后将系统中的人、机、各种方法有机的结合起来，实现对运输装卸设备的实时监控和调度。

二、系统设计

根据系统的性能和特点的分析，可以选定系统中各个单元具体的设备。在本系统中，就采用射频识别设备作为集装箱货场的数据采集终端，因为它能够比较好的适应货场露天工作的环境，保持数据的有效性。

集装箱本身体积大，重量大，因此在港口中用装有GPS的集卡进行运输，用装卸桥或塔吊装卸搬运。而集卡的运输路线，装卸桥或塔吊等设备的运用都是由主控中心监控和调配的。

整个系统的管理、控制与计算机是分不开的。改变了过去人工管理、控制的各种不便。在港口货场中，计算机控制中心对货场集装箱的运输、搬运等进行有效的管理，并做出相应的控制决策，由下面的机械具体执行。[2]

系统的主要完成以下功能：信息采集，信息加工与处理（如保存、查询、统计等），指挥调度决策的运算和决策的具体执行。

1数据信息的采集和处理

针对小范围内静态和动态位置的信息采集，是通过RF系统获得。我们在集装箱上安装一种高频、有源的标签，标签平时工作模式为睡眠模式，当集装箱在移动过程中进入某个Reader区域后，Reader就能感知到附着在集装箱上Tag，从而可以根据Reader的位置来确定集装箱的位置。而静态位置中主要是获取平面坐标位置和三维坐标位置。

物流环节的状态信息可以很方便地写入到标签中。然后将每个货物的信息通过无线的方式送至数据管理单元，再由数据管理单元对数据进行安全性处理，包括对数据的校验和对数据的纠错的编码、解码处理。

2对集装箱的智能监控和调度

系统的决策是建立在数据采集的基础上的。射频识别设备单元把原始数据经过加工处理后，将信息传送到决策系统，同时系统的监控单元也将检测到的集装箱信息和集装箱卡车或装卸桥的运行状态、具体方位传输到决策系统。决策系统就根据这些信息，按照一定的规则进行集装箱的货位分配，在确定了具体的货位等信息后，在管理信息系统中建立起路径规划的数学模型，并根据相应的信息对这个数学模型进行求解，查找出集卡或装卸设备运行的最优化路径，将获得的结果应用到系统的决策过程中，完成智能监控和调度。

三、仿真设计

港口的作业是一个复杂的过程，其中往往存在一些随机因素，例如桥吊和龙门吊的提放箱时间、龙门吊和集卡的行走时间具有随机性。因此，单纯的采用解析计算方法或按照理论、经验进行设计，在实际应用当中会有一定的偏差，有必要采用计算机仿真的方法进行资源配置、修正。文中主要选用目前在物流领域广泛使用的AutoMod V10.0仿真软件，该软件具有交互式面向对象的建模环境，能够以三维图形化方式定义模型及逻辑关系，仿真结果以表格、曲线图、直方图输出的同时还可以动画方式显示在屏幕上，便于直观分析。

集装箱港口在作业过程中主要有三种设备参与，即桥吊、集卡和后方堆场设备。只有这三种资源相互配合，相互协调，共同完成任务。仿真模型模拟的是集装箱港口的集装箱轮船从卸船开始到装箱完毕的整个运营过程，显示了桥吊、集卡和后方堆场设备之间的全程协作，通过对不同集卡配置数量和集卡车速的运行结果考察，找到适于流程特点的最佳策略。

由于集装箱港口的生产过程是多环节且并发性强的离散事件系统，不同设备发生的主要事件流程如下。

1桥吊

装船作业中的流程：从集卡上提起集装箱，将集装箱放置在船上指定箱位；

卸船作业中的流程：从船上某个箱位提起集装箱，对空闲集卡发出指令，集卡到达指定位置后，将集装箱放置在集卡上。

2堆场设备

装船作业中的流程：从箱区某个箱位提起集装箱，对空闲集卡发出指令，然后将集装箱放置在集卡上；

卸船作业中的流程：从集卡上提起集装箱，将集装箱放置在箱区的指定箱位。

3集卡

集卡作业流程：在等待区域等候指令，接收到指令后到指定装箱地点(港口前沿／堆场)处接箱，然后运输到指定卸箱地点(堆场／港口前沿)处等待放箱，完成后返回等候区域等待指令。

集卡在往返堆场和码头前沿间的运输过程中，对于路径选择的原则是：在通往目的地的可行路径(即不堵塞)中，优先选择最短路径。即先判断目的地，再判断前方路径是否堵塞，最后选择路径。

四、结语

本系统在仿真运行过程中，起到了加快信息处理和反馈，提高工作效率，减少信息出错，提高了集装箱堆存合理性和堆场利用率的效果，并可为相关部门的管理决策及时地提供了可靠的依据，提高了港口的经济效益。

港口将信息化管理合理的应用到港口作业一线中，成为提高港口经济效益、提高作业效率、提高企业管理质量和形象的重要方向性工作，本系统是管理信息技术与港口实践相结合的产物，适合了港口管理的需要。这在对于近一步推动港口信息化、智能化管理中发挥更大的作用具有积极的意义。

作者单位：刘华琼，山东交通学院交通与物流工程系；甘淑萍，安南；山东交通运输集团

参考文献

[1] 真虹编.港口管理[M].北京：人民交通出版社，2005.78-85.

[2] 韩晓龙,丁以中.集装箱港口装卸作业仿真系统[J].系统仿真学报.2006，8：2366-2369.

Research on Scheduling Simulation of Harbor Logistics System

Liu Huaqiong1 Gan Shuping2?An Nan2

(1. Department of Traffic and Logistics Engineering, Shandong Jiaotong University；2.Shandong Traffic Transportation Group)

Abstract: Scheduling is one of the key problems of production management in harbor. It greatly affects the efficiency of harbor operation. In this study, the demand and structure of harbor logistics system was discussed, and a discrete and stochastic model was developed with the commercial simulation software of AutoMod V10.0.

物流仿真实验室 篇4

《物流系统模拟与仿真实验》是一门理论性和实践性都很强的课程, 是物流管理专业的专业基础课, 是培养学生工程控制设计与应用能力、创新能力的一门必修课。

二、《物流系统模拟与仿真实验》的实验配置

在硬件配置上, 《物流系统模拟与仿真实验》主要以计算机为主, 甚至可以不需要网络的支持, 对硬件的要求不算太高。在软件配置上, 《物流系统模拟与仿真实验》可使用的仿真软件种类也比较多, 如图所示软件。

总的来看, 目前这些物流仿真软件的基本功能大致包括:

1. 为物流系统规划设计提供重要参考。

在建立正式的物流系统之前, 先将物流系统的规划方案转化为仿真模型。通过运行该仿真模型, 能够评估规划方案的合理性, 调整模型的参数, 可以达到优化系统的目的。

2. 有效控制物流过程。

物流过程一般包括信息、运输、仓储、配送、装卸、包装和搬运等物流功能的实现过程。通过物流系统仿真软件, 可以观测到这些过程如何演进, 各项参数会如何变化, 过程中可能会出现哪些内外部事件, 将对系统产生什么影响, 系统又会做出什么反应等内容。通过掌握这些内容, 实时调整运行过程中系统对环境的控制力。

3. 估算物流成本。

通过物流系统仿真软件, 可以分析和记录进程中物流操作过程中, 每项操作的时间和原材料的耗用, 从而统计出各项物流作业的成本。

三、《物流系统模拟与仿真实验》的教改内容

目前, 大多数高校的《物流系统模拟与仿真实验》的教学目标包括:熟悉某一仿真软件的建模步骤;学习逻辑系统的建模方法;通过实际建立仿真模型深刻认识仿真的基本概念, 实现仿真系统的优化设计。笔者将结合自身的教学实践, 就教学内容、教学方法等方面的改革进行如下探讨。

1. 教学内容的改革。

目前, 《物流系统模拟与仿真实验》的教学内容一般包括基础性实验、创新性实验和综合应用性实验三个部分。然而, 随着对人才创新性能力培养要求的不断提高, 本实验存在一些困难, 集中体现在基础性实验比例偏高, 而创新性、综合性实验项目数量偏少。由于基础性实验侧重基本知识的验证, 新颖性不足, 与实际工作关联不够密切, 在调动学生积极性与参与性方面存在较大难度。在具体操作中, 维持基础性实验、创新性实验和综合应用性实验三大模块不变, 但是要更加注重模块之间的连续性, 并提高每个模块的实践性。例如, 选定仓库布局设计、物流量控制、货物包装控制、货物分拣控制、货物合并控制、多通道数据采集6个基本项目后, 将这些项目分成若干个子模块。为激发了学生的学习兴趣, 可以在每次单元实验时, 从中选取1个或2个子模块作为学生的实验内容。这样, 可以增强学生的感性认识, 实验的效果更好。同时, 增加若干设计性和综合性实验项目, 例如“通过型物流中心的模型构筑实验”、“仓储型物流中心的仿真实验”、“物流中心的模型的仿真”、“多层复合式物流中心的仓储、运输优化设计”、“机场物流系统的设计、仿真与优化实验”项目等。

2. 教学方法的改革。

传统的实验课教学形式通常分为两块:首先由指导教师讲授基本原理以及实验方法和步骤, 之后, 学生根据实验教材上的步骤逐步完成。这种教学方法的问题在于教与学分割严重, 而学生又过分依赖教材上说明, 只要直接按照步骤操作即可完成实验。做完实验后仍然对实验内容知之甚少, 缺乏主动思考。为此, 本实验的教学方法需要进行一些改革。从原先的“先教后做”的简单模式改为“教师讲授、学生自学、同学互学、课堂讨论、案例分析与设计、网络学习”等多种方式相结合的教学方式。具体而言: (1) “教师讲授”。本实验针对“难度较大”、“重要性突出”、“理解困难”、“综合性强”的内容, 采用“教师讲授”为主的方式。 (2) “学生自学”。本实验针对“内容浅显”、“理解容易”的内容积极鼓励学生自学、探索。 (3) “同学互学”。本实验针对“有一定综合性, 但较为简单”的实验内容, 将学生分成若干小组, 小组成员分工协作, 从而实现学生在团队合作中相互学习。 (4) “项目分析”。本实验在进行具体物流系统分析时, 使用实际案例, 进行案例分析教学, 要求学生根据案例进行分析, 自主完成仿真建模过程。 (5) “个别辅导”。充分利用现有的精品课程的网络教学资源, 安排专门的辅导教师对学生遇到的问题进行及时的个别辅导。 (6) “网络学习”。由于本实验涉及的内容众多、结构复杂, 如果建成资料齐全的专业资料库 (包括视频, 图片、文字以及相关的网络资料) , 再结合专业软件的使用, 同时搭建网络交流平台, 将利于学生利用网络获得更多的相关知识, 达到更理想的教学效果。

四、结束语

总之, 《物流系统模拟与仿真实验》作为物流管理专业的基础课, 通过在教学内容和教学方法上的改革, 更好地实现理论知识与行业实践紧密结合, 将对学生创新能力、灵活运用知识能力的培养具有重要的意义。

摘要：《物流系统模拟与仿真实验》是培养物流管理专业学生工程控制设计与应用能力、创新能力的一门必修课。本文重点探讨了在《物流系统模拟与仿真实验》教学建设中进行教学内容、教学方法、教学手段等方面的改革内容。

关键词：物流系统模拟与仿真实验,实践教学建设,教学方法

参考文献

[1]吕明哲.物流系统仿真[M].大连:东北财经大学出版社, 2008.

[2]陈月明.《物流仿真实训课程》教学探讨[J].物流科技, 2011, (6) :132-133.

[3]陈子侠, 龚剑虹.物流仿真软件的应用现状与发展[J].浙江工商大学学报, 2007, (4) :29-34.

[4]李文勇.探讨交通工程专业建设与发展[J].交通高等研究, 2006, (1) :21-22.

物流系统仿真工作总结（模版） 篇5

一、物流系统仿真基本步骤............................................................2

（一）问题定义..........................................................................3

（二）制定目标和定义系统效能测度......................................3

（三）描述系统和列出假设......................................................3

（四）列举可能的替代方案......................................................4

（五）收集数据和信息..............................................................4

（六）确定仿真算法..................................................................4

（七）构造计算机模型..............................................................5

（八）验证和确认模型..............................................................5

（九）运行可替代实验..............................................................6

（十）输出分析..........................................................................7

（十一）结果输出......................................................................7

二、利用Witness的具体仿真过程.................................................7

（一）定义系统元素..................................................................7

（二）显示系统元素..................................................................7

（三）详细定义..........................................................................7

（四）运行...................................................................................8

（五）报告...................................................................................8

（六）归档...................................................................................8

（七）优化...................................................................................8

一、物流系统仿真基本步骤

对于每一个成功的仿真研究项目，其应用都包含着特定的步骤。不论该研究的类型和目的，仿真的过程是保持不变的。一般要进行如下11步：

问题定义

制定目标

描述系统并对所有假设列表

罗列出所有可能替代方案

收集数据和信息

确定仿真算法

建立计算机模型

校验和确认模型

运行模型

分析输出

结果输出

开始系统能 定义？否结束通过验证 和确认？否结束问题定义确定系统参数适合 仿真？实验分析否结束建立模型归档实施收益>成本 ？否结束数据可获得？否结束结束规划数据分析与收集拥有 资源？否结束建立模型

（一）问题定义

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，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于理解。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，不要做出错误的假设。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。作为仿真大纲，对问题的陈述越普通越好。

（二）制定目标和定义系统效能测度

没有目标的仿真研究是毫无用途的。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；目标决定了该做出怎样的假设；目标决定了应该收集那些信息和数据；模型的建立和确认专门是考虑是否满足目标的需求。目标需要清楚、明确和切实可行。目标经常被描述成像这样的问题“通过添加机器或延长工时，能够获得更多的利润吗？”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。最后，列出仿真结果的先决条件。如，必须通过利用现有设备来实现目标，或最高投资额要在限度内，或产品订货提前期不能延长等。

（三）描述系统和列出假设

简单点说，仿真模型降低完成工作的时间。系统中的时间被划分成处理时间、运输时间和排队时间。不论模型是一个物流系统、制造工厂、或服务机构，清楚明了的定义如下建模要素都是非常必要的：资源、流动项目（产品、顾客或信息）、路径、项目运输、流程控制、加工时间，资源故障时间。下面是对各要素的简要描述：仿真将现实系统资源分成四类：处理器、队列、运输和共享资源如操作员。流动项目的到达必须定义，如：到达时间、到达模式和该项目的类型等属性。在定义流动路径时，合并和转移需要详细的描述。项目的转变包括属性变化、装配操作（项目合并）、拆卸操作（项目分离）。在系统中，常常有必要控制项目的流动。如：一个项目只有在某种条件或某一时刻到来时才能移动，以及一些特定的规则。所有的处理时间都要被定义，并且要清楚表明那些操作是机器自动完成，哪些操作是人工独立完成，哪些操作需要人机协同完成。资源可能有计划故障时间和意外故障时间。计划故障时间通常指午餐时间，中场休息，和预防性维护等。意外故障时间是随机发生的故障所需的时间，包括失效平均间隔时间和维修平均间隔时间。

在这些工作完成之后，需要将现实系统作模型描述，它远比模型描述向计算机模型转化困难。现实向模型的转化意味着你已经对现实有了非常彻底的理解，并且能将其完美的描述出来。这一阶段，将此转换过程中所作的所有假设作详细说明非常有必要。事实上，在整个仿真研究过程中，所有假设列表保持在可获得状态是个很好的主意，因为这个假设列表随着仿真的递进还要逐步增长。假如描述系统这一步做得很好，建立计算机模型这一阶段将非常简便。

注意，获得足够的、能够体现特定仿真目的的系统本质的材料是必要的，但是不需要获得与真实系统一一对应的模型的描述。

（四）列举可能的替代方案

在仿真研究中，确定模型早期运行的可置换场景是很重要的。它将影响着模型的建立。在初期阶段考虑替代方案，模型可能被设计成可以非常容易的转换到替换系统。

（五）收集数据和信息

收集数据和信息，除了为模型参数输入数据外，在验证模型阶段，还可以提供实际数据与模型的性能测度数据进行比较。数据可以通过历史纪录、经验、和计算得到。这些粗糙的数据将为模型输入参数提供基础，同时将有助于一些需要较精确输入参数数据的收集。现存数据并不是总是有用的，通过测量收集数据可能要费时、费钱。同立马行动，收集系统输入参数数据相比，除了分析中，模型参数需要极为精确的输入数据外，采用估计方法来产生输入数据更为高效。估计值可以通过少数快速测量或者通过咨询熟悉系统的系统专家来得到。即使是使用较为粗糙的数据，根据最小值、最大值和最可能取值定义一个三角分布，不仅仅采用平均值仿真效果都要好得多。有时候采用估计值也能够很好的满足仿真研究的目的。例如，仿真可能被简单的用来指导人员了解系统中特定的因果关系。在这种情况下，估计值就可以满足要求。当需要可靠数据时，花费较多时间收集和统计大量数据，用以定义出能够准确反映现实的概率分布函数就是非常必要的。需要的数据量的大小取决于变量的变异程度，但是也有通用的规则，大拇指法指出至少需要三十甚至上百的数据。假如要获得随即停机时间的输入参数，必须要在一个较长时间段内捕获足够多的数据。

（六）确定仿真算法 仿真算法是控制仿真钟推进的方法，是系统仿真的核心。多数仿真软件是在事件调度法、进程交互法和活动扫描法的基础上编写的。一般采用数值积分法、快速仿真算法、离散相似法等仿真数学算法原理，线性系统、非线性系统、采样系统的仿真处理过程。

（七）构造计算机模型

构造计算机模型的过程中，仿真研究目标要记在心中。首先构建小的测试模型来证明复杂部件建模是合适的。一般建模过程是呈现阶段性的，在进行下一阶段建模之前，验证本阶段的模型工作正常。而从不会将整个系统模型构建起来，然后点击“运行”按钮来进行系统的仿真。在建模过程中运行和调试每一阶段的模型。我们可能想对同一现实系统构建多个计算机模型，每个模型的抽象程度都不相同。抽象模型有助于定义系统的重要部分，并可以引导为后续模型的详细化而进行的数据收集活动

（八）验证和确认模型

验证是确认模型的功能是否同设想的系统功能相符合。模型是否同我们想构建的模型相吻合；产品的处理时间、流向是否正确；确认范围是否更广泛。它包括：确认模型是否能够正确反映现实；评估模型仿真结果的可信度有多大。

1、验证模型

现在有很多技术可以用来验证模型。最最重要的、首要的是在仿真低速运行时，观看动画和仿真钟是否同步运行，它可以发现物料流程及其处理时间的总的差异。另一种验证技术是在模型运行过程中，通过交互命令窗口，显示动态图表来询问资源和流动项目的属性和状态。通过“步进”方式运行模型，和动态查看轨迹文件可以帮助人们调试模型。运行仿真时，通过输入多组仿真输入参数值，来验证仿真结果是否合理也是一种很好的方法。在某些情况下，对系统性能的一些简单测量可以通过手工或使用对比而来获得。对模型中特定区域要素的使用率和产出率通常是非常容易计算出来的。在调试模型中是否存在着某种特定问题时，推荐使用同一随机数流，这样可以保证仿真结果的变化是由对模型所做的修改引起的，同时对随机数流不做改动，有时对于模型运行在一些简单化假设下，非常有帮助，这些假设是为了更加简便的计算或预测系统性能。

2、确认模型

模型确认能够建立模型的可信度。但是，现在还没有哪一种确认技术可以对模型的结果做出100%的确定。我们永远不可能证明模型的行为就是现实的真实行为。如果我们能够做到这一步，可能就不需要进行仿真研究的第一步（问题的定义）了。我们尽力去做的，最多只能是保证模型的行为同现实不会相互抵触罢了。通过确认，我们试着判断模型的有效程度。假如一个模型在得到我们提供的相关正确数据之后，其输出满足我们的目标，那么它就是好的。模型只要在必要范围内有效就可以了，而不需要尽可能的有效。模型结果的正确性与获得这些结果所需要的费用之间总存在着权衡。下面是判断模型有效性的一些指标：

1)模型性能测度是否同真实系统性能测度匹配？

2)如果没有现实系统来对比，可以将仿真结果同相近现实系统的仿真模型的相关运行结果作对比。

3)利用系统专家的经验和直觉来假设复杂系统特定部分模型的运行状况。

4)在每一主要人物确认模型的输入和假设都是正确的，模型的性能测度都是可以测量的之前，对模型作各部分的随意测试。整个团队的智慧都对模型的有效性做出了贡献。5)模型的行为是否同理论相一致。确定结果的理论最大值和最小值，然后验证模型结果是否落在两个数值之间。

6)对于我们了解改变输入值，其输出的变化方向的特定性能测度，可以通过改变其输入参数，来验证一致性。

7)模型是否能够准确的预测结果？这项技术用来对正在运行中的模型进行连续的有效性验证。

8)是否有其他仿真模拟器模拟了这个模型？要是有的话那就再好不过了，可以将两个模型的运行结果进行对比。

（九）运行可替代实验

当系统具有随机性时，就需要对实验做多次运行。因为，随机输入导致随机输出。如果可能，在第二步中应当计算出已经定义的每一性能测度的置信区间。可替代环境能够单独构建，并可以通过手工使用WITNESS 软件中的SDX 模块来进行模拟，或通过使用“OPTIMIZER”模块自动运行模拟。在选择仿真运行长度时，考虑启动时间，资源失效可能间隔时间，处理时间或到达时间的时间或季节性差异，或其他需要系统运行足够长时间才能出现效果的系统特征变量，是非常重要的。

（十）输出分析

报表、图形、表格和置信区间点图将被用于输出结果分析。置信区间指出性能测度依赖的范围。这个使用上、下限来表示。称上限和下限之差为精度。精度的可靠性用百分比来表示。统计技术用来分析不同场景的模拟结果。一旦分析结果并得出结论，我们要能够根据模拟的目标来解释这些结果。通常，使用结果和方案的矩阵非常有帮助。

（十一）结果输出

仿真结果输出有实时在线输出和在仿真结束时输出两种方式。当对系统进行动态分析时，往往需要了解各种中间变量或输出变量的实时变化情况。对于这些变量可以设定在仿真钟推进的每一或某一时刻输出该变量的瞬时值，即实时在线结果输出，输出的是仿真阶段性的结果。最后在仿真结束后，需要输出最终的方针结果。目前成熟的仿真软件一般都提供多种仿真输出形式，如表格输出、直方形、饼图、曲线图等图形以及数据文件等输出。

二、利用Witness的具体仿真过程

（一）定义系统元素

可以通过在布置窗口中点鼠标右键，选定快捷菜单中的 “define”菜单项，来定义模型基本元素的名称、类型、数量；

（二）显示系统元素

witness 软件是一套优秀的可视化建模与仿真工具，它可以将被仿真系统的可视实体以二维或三维的图形显示出来；在仿真运行时，它可以显示原材料、零部件、人员、运输车辆在系统中的运动状况。所以在定义了元素的基础上，要定义元素在各种状态下的现实图形。本步骤可以通过右击来定义显示特征的元素，通过选定弹出式菜单中的“display”菜单项，来进行设定。各种元素的平面布置可以在witness 的布置窗口中设定，也可以通过导入被仿真系统设施布置图的.dwg 文件来设定。

（三）详细定义

本步骤详细定义模型基本元素工作参数以及各元素之间的逻辑关系，如系统结构、被加工对象在各台机器上的加工时间分布、加工对象的工艺路线、以及其他规则等。可以双击鼠标左键，通过弹出的“detail”对话框来设定。

（四）运行

通过试运行和修改模型，重复前三步得到正确的计算机仿真模型之后，对系统进行一定时间范围的运行，并在屏幕上动画显示系统运行的过程，运行方式可以是单步的、连续的和设定时间的。本步骤通过witness 提供的“run”工具栏来进行操作。

（五）报告

系统运行一段时间后，显示系统中各元素的运行状态统计报告。通过该报告，可以分析系统中可能存在的各种问题；或通过某项指标，来比较可选方案的优缺点。如机器的利用率、产品的通过时间、在制品库存等。该操作通过使用“reporting”工具栏来实现。

（六）归档

witness 还提供了归档“document or”模块，可以让我们提取计算机模型的各种信息，生成word 文档或直接打印出来。主要是生产报告模块没有包含的有关元素的说明型文字、规则、活动、中断和基本信息。

（七）优化

物流仿真实验室 篇6

【关键词】Proteus；仿真实验室；构建

一、Proteus仿真实验室概念

Proteus仿真实验室就是把计算机当作实验平台和实验中心，通过网络进行电路分析、数字电路、嵌入式系统（单片机应用系统、ARM应用系统）、模拟电路、微机原理与接口技术等课程，在计算机软件上进行电路设计、仿真和调试等通常在实验室完成的实验。Proteus仿真实验室的实验主要是电路分析、数字电路、模拟电路、嵌入式系统（单片机应用系统、ARM应用系统）等课程的实验和研究。

二、Proteus虚拟仿真实验室系统结构。

Proteus虚拟仿真实验室系统结构如图1所示，以建立在计算机网络平台上的Proteus软件平台为基础，构建一个完整的Proteus实验系统的综合设计与创新实训平台。在Proteus实验系统结构中，从原理图设计、单片机编程、系统仿真到PCB设计一气呵成，真正实现了从概念到产品的完整设计。

（1）计算机网络平台。从图中可知，Proteus实验系统是建立在计算机网络平台上的。为了使更多的模拟实验者参与到仿真实验中来，实现资源共享，要发挥Proteus实验室的网络资源开放的作用，实现多人参与实验，以Proteus服务器为网络中心，实现Proteus仿真实验的全覆盖。（2）Proteus软件平台。Proteus是一种强大的计算机自动化设计软件，能够提供智能原理图设计系统，SPIC模拟电路、数字电路以及MCU器件混合仿真系统和PCB设计系统功能。（3）Proteus实验系统。Proteus实验系统是仿真实验室的核心，其系统能够在实验中直观的显示实验的过程，通过图形显现实验的每个细节，使参与实验操作的人员能够对实验的动态有个感官的过程。

三、单片机虚拟仿真实验的内容构成

Proteus软件具有动态的模仿优势，在教学中可以通过《单片机原理与应用》这门课程的教学内容进行分析研究，对教学的知识点进行拆分和综合，可将Proteus单片机仿真实验分为基础性试验、综合性试验和创新性实验。基础性试验是对单片机系统相关课程中的实验进行模拟设计及设计验证，实验设计的目的将学生在课堂上所学的知识进行消化，同时学会用Pro

teus软件系统解决课堂上出现的问题，使课堂教学与实验相结合；综合性实验是在学生学习单片机系统模拟实验的基础上，增加实验的内容，在实验教师的指导下，运用MCU解决命题性实验的题目，学生按照拟定的题目内容进行电路图设计、仿真调试、代码的编写、PCB设计、制作PCB和验证PCB设计等一系列过程。由于在Proteus软件平台上，一个产品项目可以做到从原理图设计、单片机编程、系统仿真到PCB设计的完整过程，实现从概念到产品的完整设计。而完整的工作过程包括资讯、计划、决策、实施、检查、评估6个环节，项目化实验主要有四个步骤：（1）工作任务的描述。包括工作任务在整个工作体系中所表现的出的作用、所处的地位，完成工作任务需要的设备、工具和材料等等；（2）现场演示与理论讲解。教师根据工作任务，进行现场作品演示，演示作品制作的过程，加深学生的感性认识，同时在演示文本的过程穿插理论的讲解，引导学生在Proteus仿真实验中构建理论知识；（3）项目的实施。根据老师的讲解和工作任务对题目进行设计和制作，完成课题项目；（4）对仿真实验进行总结。教师对学生完成的作品进行评价，包括作品的外观、产品制作水平和质量等级等，在学生之间进行对比分析，找出优点和缺点。因此，引入Proteus虚拟仿真实验系统后的单片机系统相关课程，非常适应于采用基于工作过程的项目式教学模式，利于单片机系统课程开展基于工作过程的项目化课程教学改革。

在教学实验中，充分的利用学校现有的计算机设备，购置Proteus软件，帮助学生消化教学中的难点，加强学生的理解能力，提高学生的动手能力和创新能力。引入Proteus虚拟仿真实验，有利于促成课程和教学改革，更有利于具备工程实践能力的应用性人才的培养。

参 考 文 献

[1]岳东海.基于PROTEUS的虚拟实验室在实践性教学中的应用[J].常州信息职业技术学院学报.2007（3）：47～49

物流仿真实验室 篇7

在我国振兴物流业发展的大背景下,如何培养适应现代物流业需求的人才是发展物流业的重要内容。以往的教学,我们更加注重理论知识的传授,旨在培养学拥有良好的认知能力,实践教学的开展多以授予学生技能为主,管理专业的实践课程更容易流于形式。

现代物流管理人才除了要具备物流管理的基础知识,还要通晓企业运作的管理方法,如人力、财务、法律法规等相关知识做支撑,同时需要一定的信息技术知识与操纵技能。培养学生具备出色的实践能力是物流管理专业教学过程中的主要目标。

2实践能力的组成结构

实践能力是能力的一种,是个体通过形成实践观念、顺利完成某活动来解决实际问题所必需的心理和生理特征的总和。实践能力的形成需要个体具备一定的知识,即一定的认识能力,从而发现问题,并对问题进行分析;同时需要一定技能,来协调身体完成实践活动。[1][2]

由此可见,实践能力的培养需要个体掌握一定理论知识与操作技能[3]。对于实际问题而进行的知识和技能的广泛应用和迁移,分析形成问题的驱动因素,发现问题对象之间的内在联系,在认知逻辑中表达出来,并给出解决问题的策略,或将问题解决,这些活动则是实践能力的具体体现。

能力的构成要素庞杂、抽象,专业课程的教学不可能对所有能力要素实现发展。国外学者提出关键能力的概念。本文认为物流管理岗位从业人员也应该需具备相应的关键能力,即物流管理从业人员所应具备的能力,并具有迁移特性,不会因物流管理岗位的变换而消失,最终会融合发展成为物流管理从业人员的基本素质。[1]

根据物流管理职业的基本要求,结合仿真课程的特点,这里确定该门课程实践能力培养的关键要素:物流系统的运作能力、信息能力、数学应用能力、资源统筹能力、团队协作能力。

这样形成了以物流专业知识和操作技能为基础,关键能力为主要内容的实践能力的基本结构。从而为本门课程的教学培养工作指明了方向。

3以flexsim为例的仿真软件课程设计

这里以Flexsim仿真软件为例,探讨如何设计基于能力的仿真软件课程。

3.1 专业知识和技能的培养

根据实践能力的构成要素,专业知识和仿真软件操作技能的教授是这门课的基础内容。那么,在课程学时分配上,要有一定的理论课时是必要的,让学生对系统仿真有一个基本的认知,包括flexsim软件的基本概念。

3.2 关键能力的培养

Flexsim的使用要在计算机实验室完成,因此实验性课程占主要学时。

3.2.1 教学形式

以案例式教学为主要内容,引入企业项目管理的方法,将学生分成若干项目小组,并要求项目小组内部建立完整的项目组织,并要求学生将分工情况反馈给老师。这种形式摒弃了传统软件实验课程中,学生单纯的模仿教学内容。在提高学习效率的同时,提高了学生学习的主动性,同时有助于对学生团队合作能力的培养。

3.2.2 实验设计

从教学的角度考虑,实验分为三大类:基础型实验、综合性实验、设计性实验。三种实验逐级展开,由浅入深的提高学生的应用flexsim仿真的能力。

①基础型实验设计

这种类型实验主要帮助学生掌握flexsim的使用方法,加强认知与操作的能力。如案例1的设计:

案例1:一个处理设备在处理完每个产品后,需要等待20秒,才能继续处理后面的产品,使用closeinput和senddelayedmessage函数实现此功能,并建立该模型。问题:如果此处理器工作台最多可以同时实现处理两个产品,每次处理完一批产品后需要等待,如何实现?

这样的实验案例可以让学生加深对消息触发及命令的认识,提高应用能力。

②设计型实验

设计型实验采取创造性项目的特点来设计实验内容。通过设计好的实验环境,给定问题需求,让学生以项目小组的形式给出合理的解决方案。如案例2的设计:

可以利用experiment工具

案例2:一个工作车间有5个工作站,工作站之间有转运区,要求人员从工作站搬运产品到转运区,并操作机台加工产品,人员数量1-8,工作站加工时间对数正态分布(0,10.5,1)。请给出最佳人员数量。

利用experiment工具设计仿真实验变量及仿真时间,并根据统计结果,选择合理的人员应用方案。

这类实验旨在锻炼学生的物流系统运作能力,根据给定的题目环境,利用相关工具监测系统的运行状态,设计实验进行过程,并最终给出优化的方案。

③综合性实验

项目的任务类型可分为确定性项目和创造性项目,确定性项目是指项目的工作目的和方法明确,且提前给出明确的任务结果。[3]

这里将综合性实验定义为类似于确定性项目的形式的,明确任务的实验。综合性确定任务实验要求学生在既定任务目标下综合应用flexsim实体、命令、函数等,以及物流管理及物流操作等知识完成实验任务。这类实验可以帮助学生提高信息能力,在充分获取实验内容的信息基础上,应用数学知识,建立函数模型,并建立仿真模型。如案例3的设计:

案例3:请根据如下材料及示意图,建立配送中心的仿真模型[4]。

学生首先根据给出的数据,利用flexsim的Optquest统计工具,拟合出入库的时间间隔函数,并根据出入库数据,计算配送中心各个区域所需面积,及需要的设备数量及规格,将所需的实体拖入到模型视图内;然后,设计配送中心的业务流程,包括入库、检验、存储、包装、分拣等,并根据流程连接相应实体;最后,根据物流作业活动的需要合理设置实体的属性以及应用的策略。模型建好后,可以统计入库暂存区、叉车等搬运设备等的指标来衡量比较模型的中的不合理环节与配置,最终优化模型,给出完整的设计方案。

4小结

Flexsim物流仿真实验可以从多个方面比较全面地培养学生的实践能力,但实施的关键在于如何设计行之有效的实验内容与案例内容,让学生应用flexsim来解决物流管理中存在的问题。在物流管理专业学生能力的培养上,创新能力是培养的关键因素[5]。那么这就要求在实验设计上,不能让学生简单的去模仿教师授课的案例模型,而要提出问题、提出要求,同事采取激励形式的实验考评,可以激发学生的创新热情与动力,是实现培养创新能力的有效手段。

摘要：分析了实践能力的内涵,结合物流业对人才能力的需求,提出了物流管理专业实践能力的组成结构。并根据flexsim仿真软件的特点,构建了基于flexsim的仿真实验方案,通过不同类型、不同内容的实验教学过程,建立了适合物流管理实践能力组成结构的实验教学与考评方案,旨在有助于培养适应社会需求的物流专业人才。

关键词：实践能力,flexsim,实验

参考文献

[1]刘磊.培养学生实践能力论纲[D].辽宁:辽宁师范大学,2007,4.

[2]吴志华.论学生实践能力发展[D].长春:东北师范大学,2006,10.

[3]吴国庆.不同任务类型下团队绩效的影响因素的实验研究[D].苏州:苏州大学,2009,5:8-9.

[4]冷志杰,高艳,刘新红.物流类专业课程实验指导书[M].清华大学出版社,2010:199.

物流仿真实验室 篇8

1. 系统仿真

系统仿真是迅速发展起来的一门新兴学科, 随着系统仿真的理论和应用技术研究的深入以及计算机技术的发展, 应用数字计算机对实际系统或假想的系统进行仿真的技术越来越受到人们的重视[1]。现在人们普遍接收的系统仿真的定义是:以相似性原理、系统技术、信息技术及应用领域有关专业技术为基础, 以计算机、仿真器和各种专用物理效应设备为工具, 利用系统模型对真实地或假想的系统进行动态研究的一门多学科的综合性技术。仿真技术是研究复杂问题的一种有效的方法。由于仿真技术在应用上的安全性和经济性, 仿真技术的应用取得了广泛的范围。首先应用于军事领域, 仿真技术在武器系统研制, 战术互联网仿真等方面都取得了良好的效果;其次, 在航空、航天、航海、核电站等方面也利用仿真技术减小了项目的风险, 并在安全防御方面起到了实际系统不可比拟的作用;另外, 仿真技术已逐步发展到应用于社会、经济、交通、生态系统等各个领域, 成为高科技产品从论证、设计、生产试验、训练到更新等整个阶段不可缺少的技术手段, 为研究和解决复杂系统问题提供了有效的工具。

2. 物流系统仿真

随着中国加入WTO, 中国经济的发展更是进一步的加快了步伐。加之近几年电子商务的飞速发展, 使得中国的物流业也迅速的成长起来。现代自动化物流系统是集光、机、电技术为一体的复杂的系统, 能够实现物流传输、识别、拣选、分拣、堆码、仓储、检索和发售等各个环节的全程自动化作业。可以看到, 物流系统是一个多因素、多目标的复杂系统。正是由于物流系统的复杂性, 运用系统仿真的方法对其进行建模仿真的分析研究, 以此来确定物流系统中物料运输、存储动态过程的各种统计, 了解设备的处理能力是否能满足实际需要, 运输设备的利用率是否合理, 运输线路是否通畅;以及物流配送中心的地理位置选择是否恰当, 物流配送中心的建设容量设计是否适当等问题。由于现代生产物流系统具有突出的离散性、随机性的特点, 因此人们希望通过对现代物流系统的计算机辅助设计及仿真的研究, 将凭经验的猜测从物流系统设计中去除, 能使物流合理化进而提高企业生产效率。

物流仿真技术是借助计算机技术、网络技术和数学手段, 采用虚拟现实方法, 对物流系统进行实际模仿的一项应用技术, 它需要借助计算机仿真技术对现实物流系统进行系统建模与求解算法分析, 通过仿真实验得到各种动态活动及其过程的瞬间仿效记录, 进而研究物流系统的性能和输出效果。物流仿真是指评估对象系统 (配送中心、仓库存储系统、拣货系统、运输系统等) 的整体能力的一种评价方法。在系统仿真中, 仿真的三项基本要素是:系统、模型和计算机。将三要素联系起来的三项基本活动是系统建模、仿真建模和仿真试验。应用于物流仿真中, 系统建模就是要根据物流仿真的目的, 系统试验知识和试验资料来确定系统数学模型的框架、结构和参数。模型的繁简程度应与仿真目的相匹配, 确保模型的有效性和仿真的经济性。其次将数学模型转变成仿真模型, 建立仿真试验框架, 之后利用仿真软件将仿真模型输入计算机, 设定试验条件, 根据仿真目的在模型上进行试验。最后将试验结果进行分析、整理及文档化, 根据分析的结果修正数学模型、仿真模型、仿真程序, 以进行新的试验。

2.e M_plant物流仿真软件

e M-Plant是以色列Tecnomatix公司出品的e MPower软件工具, 又称为Si MPLE++, 是用C++实现的关于生产、物流和工程的高级面向对象仿真软件, 是一个面向对象、图形化、集成的建模仿真工具, 系统结构和实施都满足面向对象的要求。e M-Plant (SIMPLE++) 物流仿真及规划软件用于项目规划、物流仿真和优化制造厂、生产系统和工艺过程。软件能给出开发项目规划中所有层次的解决方案, 许多世界级的制造商和物流系统开发商都在使用e M-Plant (SIMPLE++) 做全局规划, 用它来评估不同的方案以作出科学的生产、经营决策。软件的面向对象的技术使得可以生成结构合理的层次模型, 模型对系统外部和内部的供应链、生产资源和所有与生产和经营过程相关的环节上都给予了充分的考虑。

总结e M-Plant工具的特点具有如下几点:

可对高度复杂的生产系统和控制策略进行仿真分析;

标准的和专用的应用目标库为典型的方案进行迅速而高效的建模;

使用图形和图表分析产量、资源和瓶颈;

综合分析工具, 包括自动瓶颈分析器、Sankey图和Gantt图;

三维可视化和动画;

使用遗传算法 (genetic algorithms) 对系统参数进行自动优化;

支持多界面和集成能力 (ODBC、SQL、ORACLE、ERP、CAD etc.) 的开放系统结构。

具体的主要体现在以下几个方面:

(1) 使用标准的和专用的应用目标库建立系统仿真模型

使用应用目标库 (Application Object Libraries) ) 的组件, e M-Plant可以为生产设备、生产线及生产过程建立结构层次清晰的仿真模型。用户可以从预定义好的资源、订单目录、操作计划、控制规则中进行选择。通过向库中加入自己的对象 (object) 来扩展系统库, 用户可以获取被实践证实的工程经验来用于进一步的仿真研究。

(2) 仿真系统优化

使用e M-Plant仿真工具可以优化产量、缓解瓶颈、减少再加工零件。e M-Plant能够定义各种物料流的规则并检查这些规则对生产线性能的影响。从系统库中挑选出来的控制规则 (control rules) 可以被进一步的细化以便应用于更复杂的控制模型。用户使用e M-Plant试验管理器 (Experiment Manager) 可以定义试验, 设置仿真运行的次数和时间, 也可以在一次仿真中执行多次试验。用户可以结合数据文件, 例如Excel格式的文件来配置仿真试验。

使用e M-Plant可以自动为复杂的生产线找到并评估优化的解决方案。在考虑到诸如产量、在制品、资源利用率、交货日期等多方面的限制条件时, 可采用遗传算法 (genetic algorithms) 来优化系统参数。通过仿真手段来进一步评估这些解决方案, 按照生产线的平衡和各种不同批量, 交互地找到优化的解决方案。

(3) 分析仿真结果

使用e M-Plant分析工具可以轻松的解释仿真结果。统计分析、图、表可以显示缓存区、设备、劳动力 (personnel) 的利用率。用户可以创建广泛的统计数据和图表来支持对生产线工作负荷、设备故障、空闲与维修时间、专用的关键性能等参数的动态分析;由e M-Plant可以生成生产计划的Gantt图并能被交互地修改。随着数据库应用的增加, e M-Plant还提供了与SQL、ODBC、RPC、DDE的接口, 能够读入CAD图形进行仿真;e M-Plant具有图形化和交互化的建模能力, 同时, 它通过内置的编程语言“Sim TALK”进行过程的定义、参数的输入和控制策略的调整, 也能够建立完整的仿真模型。

三、结束语

物流也已经成为现在社会不可或缺的一个行业。仿真方法的应用应当会主要集中在对真实的复杂物流系统的建模研究和总体优化上。e M-Plant软件几乎考虑到了实际工程领域中的各个方面, 完全可以仿真出实际模型, 所得出的分析结果对现实有直接的指导意义, 非常适合于运用在物流系统的仿真上。

摘要：本文简要介绍了系统仿真的基本概念和物流系统仿真实现的方法。随着计算机技术的不断发展, 物流仿真软件已经成为物流系统仿真的主要工具, 并将得到更为广泛的应用与发展。

参考文献

[1]康凤举杨惠珍高立娥等:现代仿真技术与应用[M], 北京:国防工业出版社, 2006.1

[2]宋建新徐菱宋远卓:现代生产物流系统仿真研究[J], 物流科技, 2007年第3期

[3]陈子侠:龚剑虹:物流仿真软件的应用现状与发展[J], 浙江工商大学学报, 2007年第4期[总第85期]

[4]http://www.ugs.com.cn/

[5]王煜蔡临宁岳秀江:物流系统的仿真研究综述[J].制造业自动化, 2004.9

物流仿真实验室 篇9

系统仿真是系统分析的有效工具, 它以建模理论、计算方法、评估理论为理论基础;以计算机技术、网络技术、图形图像技术、多媒体技术、软件工程、信息处理、自动控制及系统工程等相关技术为支撑[1]。生产物流系统是企业物流系统的子系统, 生产物流系统的优化不但可以提高企业生产中物流的顺畅程度、提高生产效率, 还可以降低物料搬运成本。近年来, 生产物流的优化方法主要有程序分析方法、运筹学方法、仿真方法等。由于生产物流系统的复杂性, 单纯用某种方法不能解决问题, 特别是对于多目标的情况更是如此。仿真是生产物流优化的重要方法, 其优点在于:可量化各指标, 能在不投资或少投资的情况下对系统进行模拟, 通过不断修改参数得到优化的方案[2]。

本文讨论基于Flexism仿真建模的方法, 某生产物流系统中的三种生产方案进行研究, 构造出仿真模型, 并运用层次分析法选出最优方案。

2 Flexism的概述

Flexism是由美国Flexism公司开发的基于windows的面向对象的并具有3D显示功能一种仿真软件。Flexsim应用深层开发对象, 这些对象代表着一定的活动和排序过程。要应用模板里的某个对象, 只需要用鼠标把该对象从库里拖出来放在模型视窗即可。每一个对象都有一个坐标 (x, y, z) 速度 (x, y, z) , 旋转以及一个动态行为 (时间) 。对象可以创建、删除, 而且可以彼此嵌套移动, 它们都有自己的功能或继承来自其他对象的功能[3]。它是工程师、管理者和决策人对提出的“关于操作、流程、动态系统的方案”进行试验、评估、视觉化的工具。是一种用于开发、建模、仿真、实现和监控动态流动进程与系统的目标导向软件环境, 使其可视化。该软件提供了原始数据拟合、输入建模、图形化的模型构建、虚拟现实显示、运行模型进行仿真实验、对结果进行优化、生成3D动画影像文件等的功能, 也提供了与其他工具软件的接口。

3 层次分析法

层次分析法 (Analytic Hierarchy Process, 简称AHP) 把复杂的问题分解成各个组成因素, 又将这些因素按支配关系分组形成递阶层次结构。通过两类比较的方式确定层次中诸因素的相对重要性。然后综合有关人员的判断, 确定备选方案相对重要性的总排序, 以作为目标 (多指标) 、多方案优化决策的系统方法[4]。

在运用层次分析法进行评价或决策时, 可分为以下几个步骤:

(1) 建立层次结构模型。在深入分析实际问题的基础上, 将有关的各个因素按照不同属性自上而下地分解成若干层次, 分解成目标层、准则层、方案层等层次。

(2) 构造成对比较阵。从层次结构模型的第2层开始, 对于从属于 (或影响) 上一层每个因素的同一层诸因素, 用成对比较法和1—9比较尺度构造成对比较阵, 直到最下层。

(3) 计算权向量并做一致性检验。对于每一个成对比较阵计算最大特征根及对应特征向量, 利用一致性指标、随机一致性指标和一致性比率做一致性检验。若检验通过, 特征向量 (归一化后) 即为权向量:若不通过, 需重新构造成对比较阵。

(4) 归一化处理。求出各要素相对于上层某要素的归一化重要度向量。

(5) 计算组合权重。计算各层次对于系统的总排序权重, 并进行排序, 得到各方案对于总目标的总排序[5]。

4 问题描述与模型参数

某生产物流系统中有三条生产线生产1, 2, 3三种不同类型的产品, 三条生产线生产速度有以下三种方案:

(1) 产品1, 3按照正态分布时间间隔到达 (均值14, 标准偏差5) ;产品2按照正态分布时间间隔达到 (均值20, 标准偏差5) 。产品颜色自定, 要求三种产品不同。

(2) 产品1, 2, 3都按照指数分布时间间隔到达 (位置参数0, 尺度参数6) 。

(3) 产品1, 3按照正态分布时间间隔到达 (均值20, 标准偏差5) ;产品2按照指数分布时间间隔到达 (位置参数0, 尺度参数10) 。

然后3种产品被分别送到三条传送带上, 在传送带末端分别设置合成器进行产品的装盘, 每类产品每盘都是4个。托盘的到达时间间隔服从指数分布, 位置参数0, 尺度参数5。

装盘完成后, 送往共同的传送带 (三种产品共用一条输送通道) 运往巷道式立体货架, 要求产品1送往第一个巷道式立体货架, 产品2, 3分别送往第2, 3个巷道式立体货架。货架传送带末端由堆垛机放到两排货架上;要求货物从第一行、第一列开始放置, 最小停留时间服从指数分布 (位置参数是0, 尺度参数2000) 。

从货架取出的货物由传送带送到客户的货车上, 要求产品1送第一个货车, 产品2, 3依次送往第2, 3个货车。

5 Flexism仿真及数据收集

根据问题的描述, 在Flexism进行模型的设计。先拖三个source分别生产三种产品, 并在source的inter-arrivaltime和sourcetriggers中分别设置产品生产时间和其颜色。然后再拖三个source和三个combiner来将产品装盘, 并分别在这source的flowitem class和inter-arrivaltime中设置产生托盘和到达时间。再拖六个货架和三个堆垛机, 每两个货架组成一个巷道, 并有一个堆垛机为其上货, 并按要求, 分别在货架的place in bay和place in level中设置成first available bay、first available level, 在其minmum dwell time中设置货物最小停留时间。然后拖三个sink当做货车, 装入顾客所需的货物。最后用传送带将所有的流程连接上。

在Flexism中对三种情况下的模型分别进行重复5次的8小时的仿真实验, 仿真模型如图1所示, 并对每种情况下仿真所输出的excel表格中数据进行处理, 最终得到以下表1结果。

6 选出最优方案

将层次分析法进行改善后, 对三种方案进行评价, 得出最优。

6.1 建立层次结构图

6.2 建立各阶层的判断矩阵, 并进行一致性检验

(1) 建立目的层判断矩阵。

利用Matlab软件计算得出最大特征值λmax=4.117, 归一化相对重要度向量W0= (0.564, 0.263, 0.118, 0.055) T进而算出一致性指标C.I=0.039, C.R=0.0440.1, 则通过一致性检验[6]。

(2) 建立方案层对准则层的比较判断矩阵。

直接用Flexism仿真结果构造出三种方案在四种因素Bi中的比较判断矩阵,

分别计算四个比较判断矩阵的最大特征值, 归一化相对重要度向量以及一致性指标, 结果如表2所示:

(3) 求各个方案的总重要度的计算过程和结果如表3所示。

结果表明, 三个方案中方案 (3) 更好一些。

7 总结

本文运用Flexism软件以及层次分析法对三种方案进行评价, 从而确定最终方案。利用Flexism的仿真数据作为层次分析法比较矩阵形成的依据, 尽可能减少层次分析法主观判断的不足, 但是在但在多因素分析时, 对定性的因素以及准则层对目标层判断矩阵, 只能依据决策者的经验与直觉来判断。

参考文献

[1]李暄, 洪怡恬, 郑慧等.Flexsim系统仿真软件在配送中心分拣系统设计中的应用[J].物流工程与管理, 2009, (1) :37-39.

[2]石宇强, 肖素梅, 杨婷婷.基于经典IE与Flexsim的生产物流系统优化[J].机械制造与研究, 2008, (2) :15-23.

[3]张晓萍, 刘玉坤.系统仿真软件Flexsim3.0实用教程[M].北京:清华大学出版社, 2006.

[4]汪应洛.系统工程[M].北京:机械工业出版社, 2008.

[5]龙泉.AHP-模糊综合评价法在绩效评估中的应用研究[J].冶金经济与管理, 2007, (2) :47-50.

物流仿真实验室 篇10

关键词：Quest,车间物流,建模,仿真

0 引言

车间物流即是将车间内的所有设备、工具、原料、工作台、附属设施(如工具室、更衣室、厕所、升降机等)和各种作业(如仓储、品检、搬运等),依照生产流程,作适当的安排与布置,使工厂的生产活动能顺利而流畅。

简而言之,车间物流是指:车间内各制造部门合理的划分,将机器设备、工具、生产器具适当的安排,物料合理运输,产品的工艺过程依照生产流程而互相配合,以做到最经济、最有效的组合而进行生产。

实践证明,采用科学的方法合理地进行企业厂区与车间平面布局设计可以使人流和物流有序的进行流动,缩短路径、避免人流与物流的交叉和折返,减少搬运时间,提高工作效率。

1 物流仿真软件Quest

1.1 仿真软件的选择

在面向制造的仿真语言中,Quest,Arena和Witness都能较好地用于制造系统仿真建模。作为制造业生产线的仿真器,Quest具有出类拔萃的操作简便性和功能。演示性能强大,富有现实感,几乎独一无二,可以设置逻辑命令语言,所以熟练掌握后可以实现相当高难度的仿真,并且由于Quest的强大的可视化和健壮的导入、导出功能,使其成为对生产工艺流程仿真和分析的工程与管理首选解决方案。

1.2 Quest软件简介

Delmia/Quest是数字化工厂及离散事件仿真软件,是工厂生产系统集成、工艺流程设计和可视化解决方案,是用于对生产工艺流程的准确性与生产效率进行仿真与分析的全三维数字工厂环境。Quest为工业设计工程师、制造工程师和管理人员提供了一个单一的协同环境,以便在整个产品设计开发中确保最好的生产工艺流程,在为实际设施投资之前,改善设计,减少风险与成本,可使产品从一开始就能尽如人意。用Quest测试各种参数,例如设施布局、资源配置、其它可替换方案,产品开发小组可以量化他们的决策对生产产量和成本的影响。

Quest提供了一套全面的三维物流仿真方案,物流规划工程师可以直观地进行物流线路的分析,分析物流的瓶颈点,并提供柱状图或饼状图的分析工具,可以进行很方便的物流线路的调整以及物流负荷的调整。因此,它被广泛地应用于各种过程的建模、试验、分析设备的布局和过程流。

2 Quest建模流程

在这里,以某工厂搅拌机车间的物流建模为实例来进行说明。

2.1 建模前的调研工作

调研是建模的基础。只有准确地采集到工艺、物流等各方面的信息,并以此为基础建立仿真模型,才能保证模型的准确性,并最终保证仿真模型的可信度。一般说来,调研内容涉及以下几个方面:(1)产品信息:产品的几何属性及可能影响产品工艺或物流流向的其他属性等。(2)设备信息:物流设备的分布、参数等。(3)工艺信息:各台设备上的工艺内容、工时、工艺对行车等资源的占用及一台设备上的串并行工艺等。(4)物流规则:零件按什么规则流向下道工艺、采用什么运输设备、是单个运输还是多件打包后进行运输等。调研结束后,形成规范的调研文档,作为建模的一项依据。

2.2 Quest仿真模型建立

(1)布局图的导入

布局图是元素建模的基准。由于Quest不支持CAD下常见的DWG格式,所以首先我们需要将DWG格式的车间或者生产线布局图转化为Quest可以识别的DXF格式,然后导入即可。

本实例中的部工艺流程如图1~4所示。

(2)元素建模,在Quest定义以下的元素:

(1)创建和接收零件的要素:

来源(sources):用来生成零件并使零件进入到仿真系统的要素;接收(sinks):用来接收零件的要素。

(2)储存零件的要素:

缓冲(buffers):储存零件的要素。

(3)处理器要素:

机器(machines):加工零件的要素。

(4)物流传递要素:

传送带(conveyor):标准的或者PNF(抓起和释放)型的传送带都能运送零件。AGV(Automatic Guided Vehicles):该要素能够在预先定义的轨道上运行并运送零件。劳动力(Labor):搬运零件或做其他工作的人。

(3)逻辑建模

链接(connection)是Quest模型中用于联系其它各个元素的元素。一个链接就是两个元素之间的一个逻辑链接,提供了零件从一个元素移动到另外一个元素的机制。零件不能在两个没有链接的元素之间移动。一旦模型中的两个元素被连接在一起,元素类的逻辑就掌握了决定零件如何移动的控制权。

(4)工艺设置

在人机交互界面中设置各个工艺的参数,包括加工时间,控制逻辑,输入输出零件等。

(5)结果分析

仿真结果可以仿真过程中以柱状图、饼状图等动态显示机器利用率等结果,也可以在仿真结束之后形成报告文档。

3 仿真条件及仿真结果分析

搅拌机车间由布局图可知包括:主机缸体线、控制室、滚筒、平台、粉罐立柱、支腿横梁、主楼斜撑和配料站。

3.1 仿真条件

(1)仿真参数输入:物流仿真模型输入的工时数据如下,仿真时间为30天,一天16小时,一月共工作28 800分钟。Process时间输入按照所给的工艺表格数据填写。仿真模型初始化时上车线及下车线各工位分有一台车架作为备料。

(2)节拍:主机缸体80分钟,控制室80分钟,滚筒30分钟,平台140分钟,粉罐立柱30分钟,支腿横梁30分钟,主楼斜撑15分钟,配料站420分钟。其中,节拍的时间为加工时间和吊装时间的总和。

(3)叉车规律按照工艺表上所分好的类,可以实现混合配送。共配备7辆叉车,车速为60 000mm/min,行车速度为6 000mm/min,装卸载时间均为5分钟。

3.2 仿真结果及分析

仿真建模所做的工作:

(1)完成车间内所有重要物料从高位货架、立体仓库、其他车间到装配线的流动过程进行模拟。

(2)完成物流设备,含AGV、RGV、平板车、配送小车、行车等,在车间内运行过程模拟。

(3)对建立的物流仿真模型进行仿真分析,分析是否存在物流通道阻塞、节拍不平衡等问题,提交物流仿真分析报告。

下面给出仿真的部分柱状图(如图5~8所示)。

(1)零件阻塞情况严重的设备/工位如下:

(2)利用率较为突出的机器如下:

(3)利用率较为突出的叉车如下:

(4)主要产品的成品数量:

(5)仿真结果分析和优化

根据流程运行结果,进行分析,系统是否存在瓶颈,流程是否畅通,物流量能否满足需求。根据最后的数据统计结果,分析物流量能否满足需求。如果系统运行后,结果有不理想之处,要根据相应的原因,调整方案或者改变参数,直至满足物流系统的生产需求。生成三维动画输出结果及仿真报告,提交给自动化物流系统的管理者和设计者,进一步优化和完善。

在本例中,从仿真数据中可以看出,每个机器的利用率都比较高,数值比较均匀,说明机器的利用比较充分和平衡。叉车的利用率也在一个合理的数值范围。产能也基本上达到了所规定的产能。拥堵的工位由于一部分产品要外协的零件进行装配焊接,所以此处是合理的。

4 结束语

通过建立的初步物流仿真模型分析,发现了部分物流规划问题,为工厂的前期规划提供了优化建议。为车间工艺布局的调整方案提供评估依据。

随着制造系统的复杂化和高度自动化,仿真方法可以与解析法相结合,利用共同的优点,来达到更好的优化仿真目的。

参考文献

[1]张晓萍,石伟.物流系统仿真[M].北京:清华大学出版社,2008.

[2]吴重光.仿真技术[M].北京:化学工业出版社,2000.

[3]傅培华,彭扬.物流系统模拟与仿真[M].北京:高等教育出版社,2006.

[4]丁立言,张铎.物流系统工程[M].北京:清华大学出版社,2000.

[5]晓意.物流仿真及典型仿真软件[J].中国学术期刊电子出版社,2009(6):39-45.

[6]马健萍,周新建.基于Delmia/Quest的数字化装配线仿真[J].华东交通大学学报,2006,23(2):125-128.

物流仿真实验室 篇11

G122-4；G642.4

一、虚拟仿真实验室的内涵和价值

1.虚拟仿真实验室的内涵

虚拟实验一般是指借助于多媒体、仿真和虚拟现实等技术在计算机上营造可辅助、部分替代甚至全部替代传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境，实验者可以像在真实的环境中一样完成各种实验项目，所取得的实验效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果。主要是利用虚拟现实数据、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等工具，帮助学生判别虚拟仿真实验的主要指标。在一个虚拟的仿真实验环境之上，实现实验操作的模拟性和实验结果的仿真性。随着虚拟实验技术的成熟，虚拟仿真实验室在高校教育中的应用价值日益凸显，它不仅可以辅助高校的科研工作，同时在模拟实验课教学方面也具有突出的作用。虚拟仿真实验室教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物，目前大多数高校都开设了模拟仿真实验课，在计算机系统中采用虚拟模拟现实技术实现的各种虚拟实验环境，让学生感受真实实验环境，完成各种预定的实验项目，所取得的教学效果近似于在真实环境中所取得的效果，提高实际动手能力，增强了就业竞争力。

2.虚拟仿真实验室的作用

（1）虚拟仿真实验室适度降低教学成本。虚拟仿真实验室主要采用桌面虚拟仿真实验室，这种教学能够突破传统实验对“地域、时间、空间”的限制，虚拟仿真实验室是虚拟现实技术应用研究就的重要载体，有效减轻学校在实训经费、实训基地、实训人员等的投入成本；同时也可以辅助高校的科研工作的投入成本。

（2）虚拟仿真实验生动形象，提高学习效率。模拟化学实验室的教学实践可以生动形象，超越设备、环境、地域和空间限制的新的实验教学方式，可以得到良好的教学效果和投资效益，从而提高学生实际感知和动手能力。

（3）虚拟仿真实验室融合多样教学手段。虚拟仿真实验室融合媒体课件，人机配合、仿真环境、仿真数据、仿真案例把把理论知识更形象、客观、生动、模拟出来，增强实践教学的互动性和真实感受性，让学生深刻体会理论与知识相结合的学习手段，提高学习效率，达到理论联系实际最佳的教学效果。

二、独立学院虚拟仿真实验室的存在的问题分析

1.虚拟仿真实验室建设的经费短缺，教育经费是独立学院发展教育和提高教学质量的一个重要条件，建立一个独立学院虚拟仿真实验室是有效进行虚拟现实应用的关键，而要建立一个完整的虚拟现实系统，首先要解决的是购买和建设的用的经费。

2.虚拟仿真实验室建设不统一，实验室使用效率低。由于在独立学院发展的过程中，各二级学院以本学院的实验室发展为主要发展，通过本学院的专业课题的申报，建立适合本学院教学规模的实验室，所以在实验室的建设缺乏协调性，各自以自己的专业为主，存在重复建设，单独使用，实验室使用效率低

3.拟仿真实验室建设，没有提供全方位虚拟教学辅助功能。由于独立学院经费、教务管理和技术问题的制约，没有能力建立虚拟仿真实验室的综合管理中心，很难实现对仿真实验室的统一管理和整合教学资源，影响了实验室的使用功能。

4.缺乏专业的教师。虚拟仿真实验室教学中需要教师既要有丰富的理论知识又要有实际的操作经验，因为独立学院的教师大多数属于年轻的教师，所以在仿真案例教学和实际操作等方面的教学缺乏经验，可能出现严谨性不够合流于形式的问题。

三、独立学院虚拟仿真实验室改进的思考

1.加强对独立学院的高校经费投入。财政部、教育部应加强对独立学院的高校经费投入，同时应为独立学院适度提供更多的实验室项目，给独立学院的教务、科研、规划等职能部门有足够的资金从事教学改革的支出，有足够的经费进行虚拟仿真实验室的建设支出。

2.建设虚拟仿真实验中心，设立专门的部门管理。整合各个学院的虚拟仿真实验室的资源，由学校统一建设虚拟仿真实验中心，统一管理，实现“共建、共享、共贏”，降低投入成本，提高使用效率和使用功能。

3.建设仿真实验教学管理和共享平台。借鉴其他学校的经验平台建设具体包括虚拟实验中心门户网站、实验前的理论学习、实验的开课管理、实验结果的自动批改、实验成绩统计查询、数字化资源管理、师生互动交流和系统管理等子系统建设一个开放式虚拟仿真实验教学的管理和共享平台，然后再陆续把相关虚拟实验课程的资源统一放到该平台来进行管理，从而面向各个学科的相关课程开展虚拟实验教学。

4.加强虚拟仿真实验室教师的培训。学校需提供各种专业理论和实训的机会和平台，帮助教师在后续的教育培训过程中不断更新教育观念，不断提高自身实作能力，不断发现和解决问题，不断变革教学方式，调整自己的教学方法，实现专业教学水平的提高。

参考文献：

[1]张红霞，杨渊，王向前. 高校经管类学科虚拟仿真实验教学中心的建设[J].《高教学刊》， 2015（18）.

[2]李虹. 经管类国家级虚拟仿真实验教学中心建设与实践[J]. 《实验室研究与探索》， 2016， 35（6）

[3]周世杰，吉家成，王华. 虚拟仿真实验教学中心建设与实践[J]. 《计算机教育》， 2015（9）

[4]蒋林华，蔡晓. 创新型经管类实验室建设与实践[J]. 《实验室研究与探索》， 2010， 29（1）

物流配送车辆路径优化的仿真分析 篇12

1配送车辆路径优化问题的提出

具体而言,此问题的目的在于完成货物配送任务的过程中,以最少车辆数、最小车辆总行程去完成,这样就可实现时间最短或成本最小的目标,在路径的优化方面,有启发式算法、精确算法等多种类型,但都不够完善,存在各自的缺陷,难以获得最短路径的最优解,而最近几年出现的遗传算法等存在收敛速度慢、求解时间长的缺陷,这使得其往往只能找到近似最优解,存在一定的局限性,而本文研究的蚁群算法表现为一种群智能优化,在巢穴和食物间的最短路径的寻找方面,其借助正反馈并行机制和蚂蚁间协作来实现,优势较多,如求解速度快、具有并行性等,有着广泛的应用前景[1]。

2建立数学模型

具体实施中,走什么样的路线进行运输显然是物流配送车辆调度的实质,在已知客户需求量及车辆载重量的前提下, 为实现需求且车辆的总行程最短的目标至少需要派多少辆车,这就是最小成本的配送方案的由来,需对以下条件进行满足: 首先是以配送中心为起点,对应的配送车辆能最终回到配送中心; 其次,每辆车只能服务一条路线,同时每个客户只被一辆车访问一次; 再次,以车辆的载重量为基础,每条配送路径上客户需求量之和不能超过它; 最后,则是不能重复走每辆车的路线。基于上述要求,显然找到一条最优物流配送路线即为物流配送车辆路径优化的目标,从而实现最小配送费用。 V = { v0,v1,…vn} ,v0为配送中心,客户的所在地用vi表示,设K为配送中心可最多用的车辆数目,对应的Qi则为每辆车载重量,这样,我们就可借助建立的数学模型表现物流配送车辆路径最优化算法问题[2]:

上式中,k辆车所配送的顾客点数用nk表示,而顾客点在路径k中的顺序为i则用rik表示,最优解的限制条件如下:

2蚁群算法主要内容

近年仿生优化算法的发展速度较快,得到了很大的应用, 蚁群算法主要通过模仿来取得问题的解决,该算法的基本思想主要是对蚁群的觅食过程进行必要的模拟,所求问题主要是可行解集,在最优解的求解,是借助蚁群的正反馈和分布式协作机制来进行的,利于对二次分配及作业安排调度等方面的求解。

3配送车辆路径优化的蚁群算法设计

首先进行的步骤为确定蚁群数目,对应的我们设有n个客户数,m为蚁群中的蚂蚁数,则有:

式中,t时间位于客户i的蚂蚁的数目即为bi( t) 。

另外,主要规则是对蚂蚁路径转移规则的研究,本文所探讨的物流配送车辆路径问题中,其转移概率势必要对下一个客户点路径长度和路径上的信息素浓度进行考虑,物流配送中心可用O表示,j表示能够访问的客户点。这样,k到i向j选择转移的公式如下:

若j∈Q,否则( 4) 式中,tij表示i到j所有d时间,tij表示权重系数,β 表示期望启发式因子,α 表示信息启发式因子,ηij( t) 表示与路径( i,j) 相关联的启发式信息值:

再次,为信息素更新规则。为了充分利用循环最优解,需要对不同蚂蚁信息素进行循环,循环之后进行更新,如下公式:

其中,信息素挥发系数为 ρ,表示为[0,1]间的随机数,信息素残留因子用1 - ρ 表示,而本次循环过程中路径( i,j) 上的信息素增量则用 Δτij( t) 表示,对应的,本次循环中残留在路径( i,j) ,第k只蚂蚁的信息素总量用 Δτkij( t) 表示,继而出现:

其中,Q在式中作为常数,既信息素浓度,第k只蚂蚁在一次循环中的路径用Lk表示。

4车辆配送路径算法的实现

当前物流业发展中,对车辆配送路径优化问题的求解方面,借助于蚁群算法的方式,可借助人工蚂蚁替代车辆来服务客户点来实现,返回到配送中心的标准是下一个服务客户点会使运载总量比最大距离超过一次最远行驶距离或是汽车载重量更多的时候,不同车辆完成的此次运输,在此基础上,车辆可以对其他客户进行全方位服务,继而该车辆的人工蚂蚁就可以完成一次巡游标志,该标记是对客户进行的一次服务, 一次服务也可以是一次循环,之后,需要根据蚂蚁巡游路径的好坏程度将其他信息素进行分配,从而更好的对信息素增量进行不同程度的更新,以此进行不断的更新,得到最优路径或是选择相同路径,这样就可以完成求解了。

5结束语

综上所述,本文为达到对物流运输系统中车辆的路径的合理规划,本着对物流企业经济效益提高的目的,积极分析了物流配送车辆路径优化问题,后续研究中利用蚁群算法鲁棒性强等特点,在对此问题进行求解的方面提出一种基于蚁群算法,后续检验证实,本方法提高了寻优效率,对于最优解能快速找出,此方法具备了广阔的应用前景。

摘要：当前物流行业发展中,基于行业的发展需要,以及传统物流在降低物流运输成本方面无法克服的短板,急需进行物流配送车辆路径优化,从而有效地降低物流配送成本,基于此,文中提出一种蚁群算法的物流配送车辆路径优化算法,旨在建立数学模型的基础上,对物流车辆路径的问题采用蚁群算法进行求解优化,后续实验得出,该算法效果显著,利于对物流配送成本的降低,对于当前物流企业的发展意义重大。