仿真技术:物流系统中的助力

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原文出处:
国际商报

内容提要:


期刊代号:F14
分类名称:物流管理
复印期号:2006 年 03 期

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      供应链和物流管理是仿真技术应用最广泛,产生经济效益最大的领域之一。供应链是一个由供应商,制造商,分销商和零售商共同组成的实现从原材料到成品并最终满足客户需求的协同网络。任何一个供应链中,信息流,物流和资金流的不断流动形成了供应链的动态特性。仿真技术的应用往往和供应链物流绩效管理紧密相连。正因为仿真技术的可试验性、可量化性和快速性,使得仿真技术有着比其他分析工具更强的说服力和直观性。

      仿真改变系统规划设计

      规划设计是构建物流系统的前提和基础,传统物流系统规划设计流程是分析、规划设计、实施、评价、再改造完善。

      在物流系统设计完成后,很难即刻对物流系统作出评价,只有在项目实施后,才能对系统作出评价,然后再改造完善。按照这种传统的规划设计方法,往往造成物流系统较高的建设成本和较长的设计周期。

      目前,先进的系统规划设计方法是采用计算机仿真技术,在物流系统还未建立起来的情况下,把系统规划转换成仿真模型,通过模拟系统运行后的性能和效果,评价规划方案的优劣。这样可以在系统建成之前就能发现系统存在问题,对不合理的设计和投资进行修正,从而避免了资金、人力和时间的浪费。采用计算机仿真技术后的规划设计流程。

      系统仿真为物流系统设计提供便利

      在现代物流行业,国外许多物流配送中心设计、自动化仓储系统和物料搬运系统等工程设计中也都开始应用仿真技术作为有效实用的辅助设计手段。在我国,随着物流行业生产自动化水平的不断提高,生产系统越来越复杂,生产节奏越来越快,生产管理者对生产改进的每一决策都需谨慎考虑。措施不当,往往需要付出高昂的代价。而正是由于系统的复杂性、快节奏和柔性,要想预测每一个决策给系统带来的后果,已经是人的大脑无法胜任的了。计算机仿真技术正是弥补了这一不足,对我国兴建的自动化物流系统应用计算机仿真技术,不仅可以避免建立物理试验模拟系统的投资,减少设计成本,而且可以通过计算机技术进行精确计算和验证分析,提高系统方案的可行性。根据物流中心的工艺设备参数和工艺流程建立起来的计算机仿真系统,可以形成直观立体的三维仿真动画,提供生产系统的生产量,确定“瓶颈”位置,预测资源利用率。还可以被用来支持投资决定,校验物流系统设计的合理性,通过对不同的物流策略进行仿真实验来找出最优解决方案。仿真运行结束后可根据统计数据生成仿真报告,显示各个物流设备的利用串、空闲率、阻塞率等数据。可根据仿真报告提供的数据对物流系统的优缺点进行判断,做出决策。

      仿真技术将改变交通领域旧局

      交通系统仿真通过对交通系统的仿真研究,可以得到交通流状态变量随时间与空间的变化分布规律及其与交通控制变量间的关系,从而实现对现有系统或未来系统的行为进行再现或预先把握。道路交通系统仿真是应用系统仿真技术研究交通行为,对交通运动随时间和空间的变化进行跟踪描述的技术,在道路运输系统及其各组成部分的分析和评价中发挥着重要的作用。

      交通系统仿真与一般的系统仿真方法相比,除具有许多相同特征外,在仿真对象、仿真建模、仿真编程、仿真实验和仿真结果等方面还有不少特殊之处。

      (1)仿真对象

      交通系统仿真的对象是道路交通系统。道路交通系统是一个随机的、动态的、复杂的、开放的系统,涉及到人、车、路及环境等诸多方面。首先,交通的产生是由人们的出行愿望决定的。就某一个体而言,其出行目的、交通方式的选择,出行路线的选择可能有规律可循,但就由无数个体组成的群体行为也就是道路上的交通流来说,则表现出极强的随机性。其次,交通的运行是一个动态过程,每时每刻在随着时间和空间的变化而变化,并且这种变化又是随机的。以高速公路上的车流为例,同一时刻不同地点或同一地点不同时刻的车辆运行状态都是不相同的,若有偶然发生的交通事故或车辆故障出现,则连续车流又变成了非连续车流。再有,影响道路交通情况的因素众多,这些因素之间的关系又十分复杂。以信号灯控制的交叉路口为例,影响车辆延误的内部因素至少有信号灯周期长、绿信号比、交通量、通行能力、交通组成、转向车比例、非机动车和行人等,要精确地描述这些因素之间的关系几乎是不可能的。如果再要考虑驾驶员的特征,则问题变得更加复杂。最后,道路交通系统还受到许多外部因素的影响,如天气情况、环境条件、临时交通管制等,具有很强的开放性,并且系统的边界很难限定。

      (2)仿真建模

      由于交通系统仿真的对象具有上述特征,使得构建仿真模型的工作变得十分困难。通常采用微观的建模思想,以道路交通系统中相对独立的实体或行为作为建模对象来描述各实体的行为及相互作用显得更加合理和可行。

      交通生成模型向仿真系统提供入口处车辆到达输入,如车辆类型、车头时距等符合用户给定的随机分布。道路设施模型以道路为对象,用以描述道路的几何特征和物理特征。交通行为模型是交通系统仿真中最重要的动态模型,由车辆行驶模型和驾驶行为模型两部分组成,用以描述车辆的物理位置、车辆之间的相互关系、驾驶员特性、车辆运行状态等。目前比较成熟的也是应用最广泛的是车辆跟驰模型。人机交互模型为使用者提供控制仿真运行的界面和系统输出界面。交通控制模型指的是仿真系统可变交通控制器,在仿真过程中可以通过人机交互模型连接交通控制模型实现对道路交通的控制。

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