【正文】 的限制。數(shù)字仿真是基于數(shù)值計(jì)算原理，主要工具是仿真軟件和數(shù)字計(jì)算機(jī)。這類系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型包括連續(xù)模型 (微分方程 )，離散時(shí)間模型 (差分方程 )以及連續(xù) —— 離散混合模型。 2)研究一個(gè)尚未存在的對(duì)象系統(tǒng)的特征、性能、規(guī)律等 。 圖 系統(tǒng)仿真的基本流程 離散事件系統(tǒng)的仿真 離散事件系統(tǒng)仿真的基本概念 離散事件系統(tǒng)是相對(duì)于連續(xù)系統(tǒng)而言的，連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)變量是連續(xù)變化的 (時(shí)間上可以是連續(xù)的，也可以是離散的 )，離散事件系統(tǒng)的狀態(tài)變量只是在離散時(shí)間點(diǎn)上發(fā)生變化，并且這些離散時(shí)間點(diǎn)一般也是不確定的，具有隨機(jī)性。只有那些與系統(tǒng)仿真相關(guān)的特征，才稱其為屬性。 圖 事件、活動(dòng)與進(jìn)程的關(guān)系 6）仿真時(shí)鐘 它用來表示仿真時(shí)間的變化。在當(dāng)前仿真時(shí)刻，仿真進(jìn)程需要判斷下一個(gè)事件發(fā)生的時(shí)刻或者判斷觸發(fā)實(shí)體活動(dòng)開始和停止的條件是否滿足，在處理完當(dāng)前仿真時(shí)刻系統(tǒng)狀態(tài)變化操作后，將仿真時(shí)鐘推進(jìn)到下一事件發(fā)生時(shí)刻或下一 個(gè)最早的活動(dòng)開始或停止時(shí)刻。而連續(xù)系統(tǒng)主要采用固定時(shí)間增量法的仿真策略。 3)進(jìn)程交互法 這種方法的特點(diǎn)是系統(tǒng)仿真時(shí)鐘的控制程序采用兩張事件表，其一是當(dāng)前事件表(CEL： Current Events List)，它包含了從當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)開始有資格執(zhí)行的事件記錄，但是該事件是否發(fā)生的條件尚未判斷。因此離散事件仿真中的數(shù)學(xué)模型是一張實(shí)體的流程圖，它包括三個(gè)部分：臨時(shí)實(shí)體的到達(dá)模型 (如加工系統(tǒng)中 的工件到達(dá)模式、概率分布 )，排隊(duì)規(guī)則 (先進(jìn)先出或后進(jìn)先出等 )，永久實(shí)體的服務(wù)模型 (服務(wù)時(shí)間的概率分布等 )。 7)模型確認(rèn)。通過觀察獲得所需的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而預(yù)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行規(guī)律。物流系統(tǒng)模型化是物流合理化的前提。各類型的點(diǎn)如表 31所示： 表 31 系統(tǒng)模型的分類對(duì)照表 類型 特點(diǎn) 實(shí)物模型 實(shí)物模型是現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)放大后或縮小后的表示，因而也稱為比例模型，如城市模型、橋梁模型及風(fēng)洞試驗(yàn)用的飛機(jī)模型等，它們形象地表達(dá)所代表的系統(tǒng)的主要特性和各個(gè)組成部分之間結(jié)構(gòu)關(guān)系；但它們不能表示數(shù)量關(guān)系，尤其是不能揭示要素的內(nèi)在聯(lián)系，也不能用于優(yōu)化 。對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析的目的是確定仿真實(shí)驗(yàn)中所得到的信息是否合理和充分，是否滿足系統(tǒng)的目標(biāo)要求，同時(shí)將仿真結(jié)果分析整理成報(bào)告，確定比較系統(tǒng)不同方案的準(zhǔn)則、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及問題可能的解，為系統(tǒng)方案的最終決策提供輔助支持。對(duì)模型的確認(rèn)工作往往是通過對(duì)模型的矯 J 下來完成。數(shù)據(jù)收集包括收集與系統(tǒng)的輸入輸出有關(guān)的數(shù)據(jù)以及反映系 統(tǒng)各部分之間關(guān)系的數(shù)據(jù)。每一個(gè)事件記錄 中包含該事件的若干屬性，其中必有一個(gè)屬性，說明該事件在過程中所處位置的指針。按這種策略建立模型時(shí)，所有事件均放在事件表中，模型中設(shè)有一個(gè) 時(shí)間控制成分，該成分從事件表中選擇具有最早發(fā)生時(shí)間的事件，并將仿真鐘修改到該事件發(fā)生的時(shí)間，再調(diào)用與該事件相應(yīng)的事件處理模塊，該事件處理完后返回時(shí)間控制成分。 2）面向?qū)ο蟮碾x散事件系統(tǒng)仿真 在面向?qū)ο蠓抡嬷校M成系統(tǒng)的實(shí)體以對(duì)象來描述。即從一個(gè)事件發(fā)生時(shí)刻推進(jìn)到下一事件發(fā)生時(shí)刻，仿真時(shí)鐘的推進(jìn)呈現(xiàn)跳躍性，推進(jìn)速度具有隨機(jī)性。從某種意義上說，離散系統(tǒng)是由事件來驅(qū)動(dòng)的。另一方面，系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)只在離散時(shí)間點(diǎn)上發(fā)生變化，且狀態(tài)在一段時(shí)問內(nèi)保持不變。 3）對(duì)于存在，但由于各種因素難以在實(shí)際系統(tǒng)上直接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的系統(tǒng) 。這類系統(tǒng)的狀態(tài)變量在兩個(gè)事件之間保持不 變。混合仿真是將模擬仿真和數(shù)字仿真相結(jié)合的一種方法，主要工具是混合計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)是方便、靈活、經(jīng)濟(jì)；缺點(diǎn)是系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型不易建立。仿真技術(shù)的主要的優(yōu)勢(shì)在于與大多數(shù)技術(shù)相比，它更簡(jiǎn)單，運(yùn)作起來不昂貴且更靈活。其次在分析了生產(chǎn)物流系統(tǒng)其自身的含義和特點(diǎn)，并從這些特點(diǎn)出發(fā)，闡述了生產(chǎn)物流系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝布置方式。 生產(chǎn)物流優(yōu)化的目標(biāo) 一般來說，企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)規(guī)劃有三個(gè)目標(biāo)：降低成本、減少資本和改進(jìn)服務(wù) 。 2） 物料裝卸、搬運(yùn)機(jī)械化和自動(dòng)化。歸結(jié)起來，制造企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)如圖 所示： 圖 生產(chǎn)物流系統(tǒng)的組成 生產(chǎn)物流系統(tǒng)的目標(biāo)就是在一定的生產(chǎn)技術(shù)組織條件下，使企業(yè)內(nèi)部物流費(fèi)用最小，物流系統(tǒng)整體效益達(dá)到最大。由于單一生產(chǎn)線代替了多種生產(chǎn)線，減少了生產(chǎn)線個(gè)數(shù)和工作站個(gè)數(shù)，設(shè)備量、廠房和所需庫(kù)存都減少了。它不僅可有效地應(yīng)用于 生產(chǎn)系統(tǒng)，還可以應(yīng)用于營(yíng)銷、管理、服務(wù)、行政等各種產(chǎn)業(yè)和工作中。對(duì)于中等批量的產(chǎn)品，從經(jīng)濟(jì)性考 慮，人們不希望建立多條生產(chǎn)線，而是用一條生產(chǎn)線生產(chǎn)多種產(chǎn)品。 (1） 按工藝原則布置 如圖 所示，將具有相同或類似工藝能力的機(jī)床集中在一起，例如，將所有的車床放在一起組成車工車間或車工班組，將所有的銑床放在一起組成銑工車間或銑工班組等，這類布局方式中，機(jī)床大多采用通用型的，以適應(yīng)不同零件的要求。由于規(guī)模有限并且在一定時(shí)間內(nèi)，規(guī)模固定不變，這就可以實(shí)行準(zhǔn)確、精外購(gòu)運(yùn)進(jìn) 毛胚庫(kù) 原材料庫(kù) 工具庫(kù) 加工車間1 原材料 庫(kù) 車間 1 加工車間2 原材料 庫(kù) 車間 1 加工車間3 原材料 庫(kù) 車間 1 加工車間N 原材料 庫(kù) 車間 1 半成品庫(kù) 半成品庫(kù) 配件庫(kù) 配送運(yùn)進(jìn) 半成品庫(kù) 成品運(yùn)出 馬力：基于 Flexsim 的吊鉤生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真 8 密的策劃，可以運(yùn)用資源管理系統(tǒng)等有效的手段，使生產(chǎn)過程中的物流“無縫銜接 ” ， 實(shí)現(xiàn)物流 的精益化。它們之間有非常強(qiáng)的一體化的特點(diǎn)，幾乎不可能出現(xiàn)工藝物件分離那樣的完全獨(dú)立分離和運(yùn)行的狀況。 （ 3）從物流屬性分析 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 生產(chǎn)物流是指生產(chǎn)所需物料在空間和時(shí)間上的運(yùn)動(dòng)過程，是生產(chǎn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)表現(xiàn)，換言之，物料 (原材料、輔助材料、零配件、在制品、成品 )經(jīng)歷生產(chǎn)系統(tǒng)各個(gè)生產(chǎn)階段或工序的全部運(yùn)動(dòng)過程就是生產(chǎn)物流。物流系統(tǒng)的協(xié)調(diào)主要包括供應(yīng)商和制造商之間的協(xié)調(diào)，制造商和銷售商之間的協(xié)調(diào)以及供應(yīng)商、制造商和銷售商內(nèi)部各種活動(dòng)之間的協(xié)調(diào)，如制造企業(yè)中生產(chǎn)與庫(kù)存的協(xié)調(diào)等?？绲赜?、跨時(shí)域的特性也說明了物流系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)。它的主要特性如下： （ 1） 物流系統(tǒng)是一個(gè)“人 —— 機(jī)系統(tǒng) 即物流系統(tǒng)是由人和物流設(shè)施、設(shè)備、工具及信息所構(gòu)成的混合系統(tǒng)，表現(xiàn)為物流管理者和從業(yè)者運(yùn)用有形的設(shè)備、工具和無形的思想、方法作用于物流對(duì)象的一系列活動(dòng)。 廣義物流： 廣義物流指能夠影響貨物物理移動(dòng)的各種客觀存在與活動(dòng)，這里的存在與活動(dòng)涵蓋與物流直接相關(guān)的一切因素。通過調(diào)研、訪談以及數(shù)據(jù)的處理與分析，按照實(shí)際生產(chǎn)流程 情況建立吊鉤生產(chǎn)物流仿真模型，分析仿真模型的輸出數(shù)據(jù)，找出了吊鉤生產(chǎn)物流系統(tǒng)存在的“瓶頸”問題及其影響因素，研究了優(yōu) 化吊鉤的生產(chǎn)物流作業(yè)流程 中亟待解決的問題。利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)可以通過 對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，分析一個(gè)已經(jīng)存在或正在設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)的特性和運(yùn)行效果，從而提出對(duì)真實(shí)系統(tǒng)的改進(jìn)。這一塊費(fèi)用猶如“黑暗大陸”，一 般潛伏在水下，是降低企業(yè)成本的重點(diǎn)?，F(xiàn)代物流通過對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸、 配送等環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)綜合管理，達(dá)到了縮短物流運(yùn)作周期、降低物流運(yùn)營(yíng)成本、優(yōu) 化物流資源配置的目的。在對(duì)吊鉤生產(chǎn)系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，利用系統(tǒng)仿真軟件 Flexsim 對(duì)其生產(chǎn) 的物流狀況進(jìn)行了建模，并通過仿真試驗(yàn)以及仿真分析，研究了系統(tǒng)中出現(xiàn)的瓶頸問題，對(duì)系統(tǒng)的瓶頸問題進(jìn)行了分析與探討，并針對(duì)瓶頸問題建立了解決這一瓶頸的優(yōu)化模型。當(dāng)前，我國(guó)現(xiàn)代物流在功能和發(fā)展?jié)摿ι系闹饕獑栴} 在于現(xiàn)代物流系統(tǒng)的不完善以及物流運(yùn)作過程的不合理。 生產(chǎn)物流系統(tǒng)屬于具有高度隨機(jī)性的復(fù)雜離散事件系統(tǒng)，用傳統(tǒng)方法分析比 較困難。 Secondly, it is based on the theories of system simulation, analyzes the method and step in the simulation of production logistics system, generalizes the function and characters of the simulation on Flexsim。 當(dāng)前，我國(guó)現(xiàn)代物流在功能和發(fā)展?jié)摿ι系闹饕獑栴}在于現(xiàn)代物流系統(tǒng)的不完善 以及物流運(yùn)作過程的不合理。如清華大學(xué)現(xiàn)代物流研究中心的 研究?jī)?nèi)容包括物流綜合運(yùn)輸、物流信息技術(shù)、企業(yè)物流管理、物流倉(cāng)儲(chǔ)、 物流及 貨運(yùn)場(chǎng)站規(guī)劃、物流環(huán)境分析等；南開大學(xué)現(xiàn)代物流中心的研究涉及物流產(chǎn)業(yè)政 策、區(qū)域物流規(guī)劃、物流信息系統(tǒng)、物流系統(tǒng)優(yōu)化、物流核算體系及績(jī)效評(píng)價(jià)、 物流服務(wù)管理和供應(yīng)鏈管理等領(lǐng)域；同濟(jì)大學(xué)的研究涉及物流信息系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè) 計(jì)、開發(fā)與維護(hù)以及企業(yè)物流的設(shè)計(jì)、管理與運(yùn)作、供應(yīng)鏈管理、物流企業(yè)的經(jīng) 營(yíng)管理、國(guó)際物流管理等；北京科技大學(xué)物流工程系物流研究所進(jìn)行了物流系統(tǒng) 診斷、物流發(fā)展規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)、物流計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等工作。通過文獻(xiàn)整理與理論綜述，選取生產(chǎn) 物流理論和仿真模型作 為研究的理論基礎(chǔ)。 本文的技術(shù)路線如圖 所示： 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 圖 論文的技術(shù)路線結(jié)論 模型的實(shí)證分析 生產(chǎn)物流仿真方法的現(xiàn)狀和實(shí)現(xiàn) 生產(chǎn)物流仿真方法的現(xiàn)狀和實(shí)現(xiàn) 生產(chǎn)物流系統(tǒng)分析 緒論：研究對(duì)象、方法等 馬力：基于 Flexsim 的吊鉤生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真 4 第 2 章 生產(chǎn)物流系統(tǒng)分析 物流概述 現(xiàn)代物流概念 國(guó)際上普遍采用的是美國(guó)物流管理協(xié)會(huì)（ Council of Logistics Management) 關(guān)于物流的定義：“物流是為滿足消費(fèi) 者需求而進(jìn)行的對(duì)原材料、中間庫(kù)存、最終產(chǎn)品及相關(guān)信息從起始點(diǎn)到消費(fèi)地的有效流動(dòng)以及為實(shí)現(xiàn)這一流動(dòng)而進(jìn)行的計(jì)劃、管理和控制過程。具體的說：包括運(yùn)輸、保管、搬運(yùn)、包裝、流通加工和信息活動(dòng)等環(huán)節(jié)。 其次，不同層次的子系統(tǒng)即相互區(qū)別又相互聯(lián)系、相互協(xié)調(diào)，通過有機(jī)結(jié)合構(gòu)成一個(gè)整體，且系統(tǒng)整體的功能大于各子系統(tǒng)功能之和。 綜上所述，物流系統(tǒng)具有系統(tǒng)的所有特征。生產(chǎn)物流的概念從不同的角度可定義如下： （ 1）從生產(chǎn)工藝角度分析 生產(chǎn)物流是指企業(yè)在生產(chǎn)工藝過程中的物流活動(dòng)，即物料不斷離開上一工序，進(jìn)入下一工序，不斷 發(fā)生搬上搬下，向前運(yùn)動(dòng)，暫時(shí)停滯等活動(dòng)。生產(chǎn)物流系統(tǒng)主要由以下三個(gè)環(huán)節(jié)組成：一是從物料供應(yīng)商處采購(gòu)原材料和部分成品、半成品的物料供 應(yīng)系統(tǒng)：二是發(fā)生在制造企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)過程物料搬運(yùn)系統(tǒng)；三是將成品送往消費(fèi)者手中的成品運(yùn)送系統(tǒng)，另外還有產(chǎn)品用后回收處理。 （ 3）生產(chǎn)物流 是專業(yè)化很強(qiáng)定制物流。結(jié)構(gòu)一經(jīng)確定后，物流運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)、終點(diǎn)及經(jīng)過的路線也就確定了。與功能布置相比，成組布置物流路線較短，生產(chǎn)率高。 (4)按項(xiàng)目布置 這類布局中，產(chǎn)品位置是固定不動(dòng)的，所有的裝備、材料、人員等都圍繞產(chǎn)品進(jìn)行布局，如飛機(jī)生產(chǎn)是采用這種布局，原因是產(chǎn)品太大或太重。 精益生產(chǎn)模式一般采用聯(lián)合大廠房，廠房之間平行布置、緊密排列且距離很近，節(jié)省生產(chǎn)占地，縮短物流距離且使物流順暢。 圖 生產(chǎn)車間布局的基本類型 （ 2）“河流水系”狀的總裝配線布置 機(jī)電產(chǎn)品本身的裝配關(guān)系呈樹狀結(jié)構(gòu)，稱為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹。 1） 搬運(yùn)。良好的生產(chǎn)物流系統(tǒng)應(yīng)做到物料流動(dòng)順暢，消除物料停滯現(xiàn)象，以保證生產(chǎn)過程的連續(xù)性。 2）減少資本 (Capital Reduction)指戰(zhàn)略實(shí)施的目標(biāo)是使物流系統(tǒng)投資最小化。最初，仿真技術(shù)主要應(yīng)用于航空、航天、原子反應(yīng)堆等價(jià)格昂貴、周期長(zhǎng)、危險(xiǎn)性大、實(shí)際系統(tǒng) 試驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)的少數(shù)領(lǐng)域，后來逐步發(fā)展到電力、石油、化工、冶金、機(jī)械等一些主要工業(yè)部門，并進(jìn)一步擴(kuò)大到社會(huì)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、交通運(yùn)輸系統(tǒng)等一些非工程系統(tǒng)領(lǐng)域。三者的關(guān)系如圖 所示。 2)根據(jù)計(jì)算機(jī)的類型 根據(jù)仿真中所用計(jì)算機(jī)的不同，又可分為模擬仿真、數(shù)字仿真和混合仿真。連續(xù)系統(tǒng)仿真是指對(duì)那些系統(tǒng)狀態(tài)變量隨時(shí)間連續(xù)變化的系統(tǒng)，建立其數(shù)學(xué)模型并將它放在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 系統(tǒng)仿真的作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1)對(duì)已經(jīng)發(fā)生的系統(tǒng)所經(jīng)歷的歷史過程，通過仿真進(jìn)行再現(xiàn)，以研究其規(guī)律。這時(shí)，仿真就起到了不可替代的作用。用系統(tǒng)的術(shù)語說，它是系統(tǒng)邊界內(nèi)的對(duì)象，系統(tǒng)中流動(dòng)的或活動(dòng)的元素都可以稱為實(shí)體。事件、活動(dòng)、進(jìn)程三者之間的關(guān)系如圖 所示。 離散事件系統(tǒng)仿真方法可分為兩種： 事件 1 事件 2 事件 n1 事件 n 活動(dòng) 1 活動(dòng) 2 活動(dòng) m 進(jìn)程 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 1）面向進(jìn)程的離散事件系統(tǒng)仿真 面向過程的仿真方法主要研究仿真過程中發(fā)生的事件以及模型中實(shí)體的活動(dòng)。對(duì)象內(nèi)部不僅封裝了對(duì)象的屬性，還封裝了描述對(duì)象運(yùn)動(dòng)及變化規(guī)律的內(nèi)部和外部轉(zhuǎn)換函數(shù)，這些函數(shù)以消息或時(shí)間來激活，消息和活動(dòng)可以同時(shí)產(chǎn)生，在滿足一定條件時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的活動(dòng)。每一個(gè)主動(dòng)成分均有一個(gè)相應(yīng)的激活條件，若條件滿足，則激活該成分的活動(dòng)條件滿足。要求給出系統(tǒng)的詳細(xì)定義，明確系統(tǒng)的構(gòu)成、環(huán)境、邊界和約束，其次根據(jù)問題確定系統(tǒng)的目標(biāo)及其衡量標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)對(duì)解決問題的途徑進(jìn)行分析。 6)模型驗(yàn)證。 8)仿真運(yùn)行研究。模型可以表現(xiàn)實(shí)際系統(tǒng)的各個(gè)組成因素及其相互之間的因果關(guān)系，反映實(shí)際系統(tǒng)的特征，但又高于實(shí)際系統(tǒng)，而且具有同類系統(tǒng)的共性，有助于解決抽象化的實(shí)際