周曉杰

(遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院,遼寧 沈陽 110023)

0 引言

物流系統(tǒng)仿真是把真實(shí)的物流系統(tǒng)用仿真模型進(jìn)行模擬,然后在仿真模型上進(jìn)行試驗(yàn),用仿真模型來代替真實(shí)的物流系統(tǒng),從而研究該系統(tǒng)綜合性能的方法。仿真可以模擬實(shí)際物流系統(tǒng)的各種作業(yè)活動(dòng)并進(jìn)行記錄和度量,得到用戶最想要的系統(tǒng)性能數(shù)據(jù)。

一些物流系統(tǒng)在最初的設(shè)計(jì)方面缺乏前瞻性和規(guī)劃性,出于自身的不完善或運(yùn)作流程的不合理,在物流環(huán)節(jié)資源配置、物流網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)諸多方面,很難保證物流系統(tǒng)的合理性、可靠性和最優(yōu)性。實(shí)際物流系統(tǒng)往往包含很多的隨機(jī)因素[1],如系統(tǒng)中到達(dá)的訂單、到達(dá)的運(yùn)輸車輛和發(fā)生的運(yùn)輸事件等基本都是隨機(jī)的。對于以上這些糅雜的隨機(jī)變量,想用相應(yīng)的解析式來描述和求解基本是不可能實(shí)現(xiàn)的。仿真技術(shù)的出現(xiàn)很好地解決了物流系統(tǒng)中出現(xiàn)的這類問題,該技術(shù)可以減少開支,避免浪費(fèi),解決物流運(yùn)行環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的問題。

1 物流系統(tǒng)仿真的步驟

物流系統(tǒng)可分為連續(xù)系統(tǒng)和離散事件系統(tǒng),而連續(xù)系統(tǒng)的仿真和離散事件系統(tǒng)的仿真是相似的,它們都包括確定仿真目標(biāo)、信息數(shù)據(jù)收集、物流系統(tǒng)建模、選擇仿真算法、建立仿真模型、確認(rèn)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?、運(yùn)行仿真模型等。

1.1 確定仿真目標(biāo)

同一個(gè)物流系統(tǒng)可以有多個(gè)仿真目標(biāo),所以需要確定最想要的是哪一個(gè)仿真目標(biāo)。比如,針對同一個(gè)物流配送中心,可以分析很多種不同的問題,如管理調(diào)度問題、配送流程人員分配問題等。針對管理者關(guān)心的問題不同,雖然是建立的同一個(gè)系統(tǒng)模型,但設(shè)定的輸入和輸出變量都不相同,得出的目標(biāo)結(jié)果也是不同的。

1.2 信息數(shù)據(jù)收集

信息數(shù)據(jù)收集的對象是基于仿真建模需要而必備的數(shù)據(jù)。仿真建模的過程是一個(gè)不斷循序漸進(jìn)的過程,在建模的每個(gè)階段都需要收集相關(guān)的數(shù)據(jù)。而收集的物流系統(tǒng)數(shù)據(jù)的種類和數(shù)量與所仿真對象的復(fù)雜程度有關(guān),復(fù)雜的系統(tǒng)相應(yīng)的數(shù)據(jù)種類和數(shù)量往往是數(shù)以千計(jì)的。這些數(shù)據(jù)中還包括仿真模型中各類實(shí)體的屬性,這些屬性如訂單到達(dá)時(shí)間間隔及其分布規(guī)律、處理工作時(shí)間及其分布規(guī)律[2]。

1.3 物流系統(tǒng)建模

仿真系統(tǒng)模型由模型和模型參數(shù)兩部分組成。系統(tǒng)模型的形式可以是多樣的,有文字表述型、流程圖型、數(shù)學(xué)符號(hào)型。離散事件系統(tǒng)仿真模型最常用的是建立仿真系統(tǒng)的流程圖模型,常稱為流程模型。

1.4 選擇仿真算法

離散事件系統(tǒng)的模型往往不能用某種規(guī)范的形式寫出,通常采用流程圖或者網(wǎng)絡(luò)圖的形式定義實(shí)體在系統(tǒng)中的各種活動(dòng),采用何種方式建立起系統(tǒng)各類實(shí)體之間的整體邏輯聯(lián)系,是離散事件系統(tǒng)仿真系統(tǒng)中建模的重要內(nèi)容。

1.5 建立仿真模型

建立系統(tǒng)模型僅僅是對系統(tǒng)的抽象化描述,是管理者對系統(tǒng)逐漸了解的必經(jīng)過程,但是這些模型只能夠被人腦所接受和理解,不能在電腦上實(shí)踐運(yùn)行,因此需要進(jìn)一步建立電腦可運(yùn)行的仿真模型。仿真模型其實(shí)就是將系統(tǒng)模型實(shí)現(xiàn)規(guī)范化和可執(zhí)行化的過程[3]。

1.6 確認(rèn)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h3>

這個(gè)環(huán)節(jié)是對建立的仿真模型進(jìn)行驗(yàn)證的步驟,保證使用仿真軟件所建立的系統(tǒng)模型能夠盡可能真實(shí)準(zhǔn)確地反映目標(biāo)系統(tǒng)模型。模型的驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)為檢驗(yàn)所建立的物流仿真模型能否為可執(zhí)行的模型。

2 物流系統(tǒng)仿真實(shí)例

按照規(guī)劃設(shè)計(jì),某企業(yè)生產(chǎn)車間要加工生產(chǎn)4 種類型的產(chǎn)品,上述4 種類型的產(chǎn)品分別由4 臺(tái)特定的機(jī)床加工,在所有的產(chǎn)品加工完成后,都送到一個(gè)共有的檢測臺(tái)上進(jìn)行質(zhì)量檢測,質(zhì)量合格的產(chǎn)品送到下一車間,質(zhì)量不合格的產(chǎn)品則送回相應(yīng)的機(jī)床設(shè)備進(jìn)行再加工。

通過收集材料,系統(tǒng)數(shù)據(jù)如下:

產(chǎn)品到達(dá):平均每3 s 到達(dá)一個(gè)產(chǎn)品,到達(dá)間隔時(shí)間服從指數(shù)分布;產(chǎn)品加工:平均加工時(shí)間10 s,加工時(shí)間服從指數(shù)分布;產(chǎn)品檢測:固定時(shí)間5 s;產(chǎn)品合格率:90%;暫存區(qū)容量:5 000;仿真時(shí)間:10 000 s。

2.1 構(gòu)建模型布局并定義物流流程

根據(jù)仿真需要構(gòu)建如圖1仿真模型,固定實(shí)體之間用A鍵連接,移動(dòng)實(shí)體與固定實(shí)體的連接用S 鍵連接。在這個(gè)仿真模型中全部使用A 鍵連接。首先連接發(fā)生器1 到對應(yīng)的暫存區(qū)1,然后連接暫存區(qū)1 到后面的4 個(gè)處理器,再連接4 個(gè)處理器到后面的暫存區(qū)2,連接暫存區(qū)2 到后面的處理器5,連接處理器5 到吸收器1 和傳送帶1,再連接傳送帶到暫存區(qū)1。

圖1 物流系統(tǒng)仿真模型

2.2 設(shè)置對象參數(shù)

根據(jù)實(shí)體的特性要求來設(shè)置不同實(shí)體的參數(shù)。

首先設(shè)置發(fā)生器1 的參數(shù),打開發(fā)生器1 的屬性對話框窗口。在“發(fā)生器”選項(xiàng)卡中,設(shè)置到達(dá)時(shí)間間隔,選擇“exponential(0,3,1)”進(jìn)行時(shí)間設(shè)置。另外設(shè)置實(shí)體類型和顏色為“duniform(1,4)”。處理器1 到處理器4 的設(shè)置相同,將加工時(shí)間設(shè)置為10 秒。處理器5 設(shè)置將處理器“加工時(shí)間”設(shè)置為5 秒,選擇“臨時(shí)實(shí)體流”選項(xiàng)卡,單擊“發(fā)送至端口”后的按鈕,再選擇“隨機(jī)端口”,在選項(xiàng)組中選擇按百分比設(shè)置。

2.3 運(yùn)行仿真并優(yōu)化

通過運(yùn)行上述物流仿真模型并查看仿真結(jié)果,從結(jié)果看出產(chǎn)品檢驗(yàn)設(shè)備即處理器5 始終處于高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),利用率非常高,但是處理時(shí)間受到限制,存在整個(gè)系統(tǒng)窩工現(xiàn)象,可以增加1 臺(tái)產(chǎn)品檢驗(yàn)設(shè)備,分擔(dān)產(chǎn)品檢驗(yàn)作業(yè)。優(yōu)化后,第一個(gè)產(chǎn)品檢驗(yàn)設(shè)備即處理器5 的利用率如圖2 所示。

圖2 優(yōu)化后處理器5 的利用率

3 結(jié)語

本文以Flexsim 軟件在物流生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用為例,構(gòu)建了物流仿真模型,并以搜集仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行了仿真系統(tǒng)的運(yùn)行模擬,然后分析了仿真系統(tǒng)中存在的問題并進(jìn)行了優(yōu)化,有利于整個(gè)生產(chǎn)流程的改進(jìn)和提高。