物流系統(tǒng)仿真應(yīng)用研究綜述

[摘要] 隨著物流系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜并且內(nèi)部關(guān)聯(lián)性越來越強(qiáng)，物流系統(tǒng)仿真成為近年來研究的一個熱點(diǎn)問題。本文綜述了物流系統(tǒng)中的供應(yīng)鏈仿真、生產(chǎn)物流系統(tǒng)仿真和物流配送系統(tǒng)仿真。

[關(guān)鍵詞] 仿真 物流系統(tǒng) 供應(yīng)鏈

隨著物流系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜并且內(nèi)部關(guān)聯(lián)性越來越強(qiáng)，建模與仿真的方法在物流系統(tǒng)的完善和決策中變得日益重要。仿真是利用計(jì)算機(jī)來運(yùn)行仿真模型，模擬時(shí)間系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及其隨時(shí)間變化的過程，并通過對仿真運(yùn)行過程的觀察和統(tǒng)計(jì)，得到被仿真系統(tǒng)的仿真輸出參數(shù)和基本特性，以此來估計(jì)和推斷實(shí)際系統(tǒng)的真實(shí)參數(shù)和真實(shí)性能。計(jì)算機(jī)仿真的類型有離散事件(系統(tǒng))仿真、連續(xù)系統(tǒng)仿真、混合系統(tǒng)仿真，還有蒙特卡羅仿真(Monte Carlo Simulation)等。

物流系統(tǒng)是復(fù)雜的離散事件系統(tǒng)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制過程中存在許多優(yōu)化問題，用系統(tǒng)仿真為解決復(fù)雜物流系統(tǒng)的問題提供了有效的手段，它不僅可提供用于決策的定量信息而且可以提高決策者對物流系統(tǒng)工作原理的理解水平，仿真技術(shù)為復(fù)雜物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性的最佳結(jié)合點(diǎn)和直觀有效的分析方法。

因此，物流系統(tǒng)仿真成為近年來國內(nèi)外學(xué)術(shù)界研究的一個熱點(diǎn)問題。本文對物流系統(tǒng)中的供應(yīng)鏈仿真、生產(chǎn)物流系統(tǒng)仿真和物流配送系統(tǒng)仿真進(jìn)行綜述。

一、供應(yīng)鏈仿真

供應(yīng)鏈管理是一種為適應(yīng)市場全球化和客戶需求多樣化而產(chǎn)生的一種管理技術(shù)，它能夠有效地協(xié)調(diào)和控制供應(yīng)鏈上物料流、信息流、價(jià)值流，保持靈活和穩(wěn)定的供需關(guān)系，使整個供應(yīng)鏈上企業(yè)效益最大化。由于供應(yīng)鏈這類復(fù)雜系統(tǒng)中存在著很多不確定性和隨機(jī)性因素，而數(shù)學(xué)方法由于求解條件的限制，建立的數(shù)學(xué)模型有時(shí)存在著求解困難甚至不可解的結(jié)果。在此情況下，以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)、以求數(shù)值解或特解為特征的仿真建模方法顯示出了極強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢。近年來，伴隨著許多成熟的仿真軟件的引入和使用，各種仿真建模方法解決供應(yīng)鏈問題的適用性也得到了大幅度提高。

近年來，很多學(xué)者進(jìn)行了物流與供應(yīng)鏈管理的仿真與建模方面的研究。高翔，林杰，張煒等仿真的供應(yīng)鏈強(qiáng)調(diào)上游及下游企業(yè)問的信息共享與相互協(xié)作，并根據(jù)供應(yīng)鏈中不同的信息做出相應(yīng)的決策。它將整個供應(yīng)鏈分為三層結(jié)構(gòu)，即供應(yīng)商、制造商和銷售商，此外還有運(yùn)輸商負(fù)責(zé)不同層面之間的聯(lián)系，并通過建模仿真對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，提高系統(tǒng)的整體適應(yīng)能力。

朱衛(wèi)峰，費(fèi)奇針對復(fù)雜物流系統(tǒng)仿真及其現(xiàn)狀進(jìn)行了研究，給出了復(fù)雜物流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)圖結(jié)構(gòu)，提出了復(fù)雜物流系統(tǒng)仿真CLSim的總體結(jié)構(gòu)，同時(shí)指出了復(fù)雜物流系統(tǒng)仿真研究的三個問題：復(fù)雜物流系統(tǒng)中的不確定性建模、復(fù)雜物流系統(tǒng)仿真模型設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)及復(fù)雜物流系統(tǒng)控制；并將復(fù)雜物流系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)的思想應(yīng)用于敏捷后勤仿真系統(tǒng)，提出了基于時(shí)間步進(jìn)的事件調(diào)度仿真策略，用實(shí)體流程圖法設(shè)計(jì)了敏捷后勤系統(tǒng)的仿真模型。

隨著電子商務(wù)的逐步普及，面向制造企業(yè)的傳統(tǒng)供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，程曙等運(yùn)用優(yōu)化方法理論從供應(yīng)鏈的系統(tǒng)性和整體性視角出發(fā)，對此種供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的建模和仿真研究，尋找具體的決策優(yōu)化方法，并探討了其中的目標(biāo)函數(shù)、約束條件等關(guān)鍵性問題。

彭建剛在分析供應(yīng)鏈管理的基礎(chǔ)上，提出“一流二網(wǎng)三關(guān)系”的供應(yīng)鏈建模思想：“一流” 指訂單信息流；“二網(wǎng)” 指物流網(wǎng)和資源網(wǎng)；“三關(guān)系”指客戶關(guān)系、動態(tài)關(guān)系和集成關(guān)系。同時(shí)對供應(yīng)鏈建模的混合整數(shù)規(guī)劃和統(tǒng)一優(yōu)化方法論作了闡述，為供應(yīng)鏈的建模提供了較為實(shí)用的方法。

彭晨等應(yīng)用供應(yīng)鏈思想對煤炭供應(yīng)鏈進(jìn)行研究，應(yīng)用Petri網(wǎng)對供應(yīng)鏈物流及供應(yīng)流運(yùn)行過程進(jìn)行建模，然后運(yùn)用子過程分析煤炭供應(yīng)鏈存在的問題，最后結(jié)合煤炭供應(yīng)鏈過程模型運(yùn)用VB方法完成供應(yīng)鏈決策過程的可視化仿真，找出煤炭供應(yīng)鏈運(yùn)營瓶頸。

在二級供應(yīng)鏈研究方面，郭士正研究了服務(wù)銷售系統(tǒng)的二級供應(yīng)鏈模型，是關(guān)于設(shè)施選址和市場顧客配置的混合整數(shù)規(guī)劃問題。在實(shí)例應(yīng)用中，對奶制品零售分銷的供應(yīng)鏈問題進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算。

二、生產(chǎn)物流系統(tǒng)仿真

生產(chǎn)物流是指從企業(yè)的原材料采購，車間生產(chǎn)，半成品與成品的周轉(zhuǎn)直至成品發(fā)送的全過程中的物流活動。生產(chǎn)物流系統(tǒng)是一個復(fù)雜的綜合性系統(tǒng)，如何提高其效率和效益是至關(guān)重要的，系統(tǒng)仿真作為一項(xiàng)用于系統(tǒng)分析和研究的十分有效的技術(shù)，已經(jīng)被廣泛用來對生產(chǎn)物流系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，運(yùn)輸調(diào)度和物料控制等。

A．Sawhney(1999)將Petri網(wǎng)技術(shù)用于郵件處理中心，對整個處理中心的工作流程進(jìn)行了分析與優(yōu)化，提高了郵件處理的效率。

張穎利等對某微型汽車廠總裝車間的生產(chǎn)物流系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，在此基礎(chǔ)上對其建模和仿真，在仿真過程中可以看到主要部件在裝配線中所處的位置，能夠判斷裝配各種零件所需要的時(shí)間，方便車間管理人員根據(jù)生產(chǎn)需求對生產(chǎn)線進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整。

詹躍東基于Petri網(wǎng)建模理論，對煙草行業(yè)的卷接包車間的AGVS進(jìn)行了分析，并對該系統(tǒng)構(gòu)造了Petri網(wǎng)模型。

何臘梅等則以某煉鋼廠全連鑄改造后的生產(chǎn)調(diào)度問題為應(yīng)用背景，研究了此煉鋼生產(chǎn)物流系統(tǒng)的仿真建模與仿真運(yùn)行問題。在此系統(tǒng)現(xiàn)有流程生產(chǎn)物流的輸入條件下。分別對設(shè)備在正常生產(chǎn)以及正常檢修兩種不同條件下進(jìn)行了仿真試驗(yàn)，得出系統(tǒng)正常運(yùn)行所需的臨界條件。

嵇振平等使用分層有色Petri網(wǎng)(HCPN)和事件操作表(EOL)的方法來減少復(fù)雜制造系統(tǒng)建模的復(fù)雜性，為物流仿真軟件體系結(jié)構(gòu)的模塊化及層次化設(shè)計(jì)建立了良好的基礎(chǔ)，并將HCPN應(yīng)用于寶鋼煉鋼連鑄生產(chǎn)物流仿真系統(tǒng)的建模中。

三、物流配送系統(tǒng)仿真

在現(xiàn)代物流系統(tǒng)中，配送中心是集物流、信息流和資金流為一體的流通型節(jié)點(diǎn)，是現(xiàn)代物流系統(tǒng)中的重要組成部分。對物流配送中心，特別是配送中心各個子系統(tǒng)的研究也越來越多。

在配送中心的多個子系統(tǒng)中，分揀系統(tǒng)是較為復(fù)雜的，同時(shí)又是其核心部分。邵明習(xí)等對物流分揀系統(tǒng)進(jìn)行建模。主要對系統(tǒng)中的設(shè)備的選擇進(jìn)行研究討論．著重描述了分揀設(shè)備的動態(tài)運(yùn)行過程，以及速度的選擇對分揀效率的影響。

沙洪洲等則是以配送中心的倉儲系統(tǒng)為研究對象，建立了其數(shù)學(xué)模型并研制了計(jì)算機(jī)仿真軟件。在軟件平臺上，只要給出庫存初始參數(shù)和出庫隨機(jī)分布就可以清楚地看到庫存量的動態(tài)變化過程，并預(yù)測達(dá)到庫滿或庫空所需的時(shí)間。

在輸送系統(tǒng)研究方面，孫娟等對物流輸送系統(tǒng)進(jìn)行三維動畫仿真，在仿真程序中通過對設(shè)備參數(shù)設(shè)定，可以模擬出在這組參數(shù)下整個運(yùn)輸系統(tǒng)的繁忙狀況及各設(shè)備的工作效率，從而對系統(tǒng)的輸送能力做出評估。

在物流活動中，科學(xué)合理的貨物配送路徑選擇是物流中心在最佳時(shí)間選擇最佳路徑為客戶提供最佳服務(wù)的有效保證。王英凱等[17]對貨物配送最佳路徑進(jìn)行研究，為其建立了一個基于遺傳算法的數(shù)學(xué)模型。并對該模型進(jìn)行了較為深入的數(shù)學(xué)處理，給出了智能化配送的路徑量化方法。

張漢江等對配送中心的自動化立體倉庫可視化問題進(jìn)行了探討，采用基于虛擬現(xiàn)實(shí)的仿真輔助設(shè)計(jì)方法，建立了輔助自動化立體倉庫設(shè)計(jì)的可視化仿真的模型。重點(diǎn)論述了輔助自動化立體倉庫設(shè)計(jì)的可視化仿真的設(shè)計(jì)過程，并以某公司自動化立體倉庫設(shè)計(jì)方案為例，使用該仿真輔助設(shè)計(jì)軟件對方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

四、結(jié)束語

系統(tǒng)仿真作為解決復(fù)雜物流系統(tǒng)問題的有效手段，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)物流系統(tǒng)、供應(yīng)鏈及物流配送系統(tǒng)等研究領(lǐng)域。但是由于實(shí)際供應(yīng)鏈的復(fù)雜性，目前的供應(yīng)鏈仿真只停留在理論研究階段，未能有效地應(yīng)用于實(shí)際的供應(yīng)鏈管理中。對真實(shí)的復(fù)雜物流系統(tǒng)的仿真和總體優(yōu)化是未來研究的方向和重點(diǎn)。

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