物流系統(tǒng)仿真應用研究綜述

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

[關鍵詞] 仿真 物流系統(tǒng) 供應鏈

隨著物流系統(tǒng)變得越來越復雜并且內(nèi)部關聯(lián)性越來越強，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。仿真是利用計算機來運行仿真模型，模擬時間系統(tǒng)的運行狀態(tài)及其隨時間變化的過程，并通過對仿真運行過程的觀察和統(tǒng)計，得到被仿真系統(tǒng)的仿真輸出參數(shù)和基本特性，以此來估計和推斷實際系統(tǒng)的真實參數(shù)和真實性能。計算機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)是復雜的離散事件系統(tǒng)，在系統(tǒng)設計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，仿真技術為復雜物流系統(tǒng)設計提供了技術性和經(jīng)濟性的最佳結合點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)外學術界研究的一個熱點問題。本文對物流系統(tǒng)中的供應鏈仿真、生產(chǎn)物流系統(tǒng)仿真和物流配送系統(tǒng)仿真進行綜述。

一、供應鏈仿真

供應鏈管理是一種為適應市場全球化和客戶需求多樣化而產(chǎn)生的一種管理技術，它能夠有效地協(xié)調(diào)和控制供應鏈上物料流、信息流、價值流，保持靈活和穩(wěn)定的供需關系，使整個供應鏈上企業(yè)效益最大化。由于供應鏈這類復雜系統(tǒng)中存在著很多不確定性和隨機性因素，而數(shù)學方法由于求解條件的限制，建立的數(shù)學模型有時存在著求解困難甚至不可解的結果。在此情況下，以數(shù)學模型為基礎、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的技術優(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鏈問題的適用性也得到了大幅度提高。

近年來，很多學者進行了物流與供應鏈管理的仿真與建模方面的研究。高翔，林杰，張煒等仿真的供應鏈強調(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)供應鏈中不同的信息做出相應的決策。它將整個供應鏈分為三層結構，即供應商、制造商和銷售商，此外還有運輸商負責不同層面之間的聯(lián)系，并通過建模仿真對系統(tǒng)進行優(yōu)化，提高系統(tǒng)的整體適應能力。

朱衛(wèi)峰，費奇針對復雜物流系統(tǒng)仿真及其現(xiàn)狀進行了研究，給出了復雜物流系統(tǒng)的網(wǎng)絡圖結構，提出了復雜物流系統(tǒng)仿真CLSim的總體結構，同時指出了復雜物流系統(tǒng)仿真研究的三個問題：復雜物流系統(tǒng)中的不確定性建模、復雜物流系統(tǒng)仿真模型設計與實現(xiàn)及復雜物流系統(tǒng)控制；并將復雜物流系統(tǒng)仿真設計的思想應用于敏捷后勤仿真系統(tǒng)，提出了基于時間步進的事件調(diào)度仿真策略，用實體流程圖法設計了敏捷后勤系統(tǒng)的仿真模型。

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

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

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

在二級供應鏈研究方面，郭士正研究了服務銷售系統(tǒng)的二級供應鏈模型，是關于設施選址和市場顧客配置的混合整數(shù)規(guī)劃問題。在實例應用中，對奶制品零售分銷的供應鏈問題進行了計算機仿真計算。

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)是一個復雜的綜合性系統(tǒng)，如何提高其效率和效益是至關重要的，系統(tǒng)仿真作為一項用于系統(tǒng)分析和研究的十分有效的技術，已經(jīng)被廣泛用來對生產(chǎn)物流系統(tǒng)進行規(guī)劃設計，運輸調(diào)度和物料控制等。

A．Sawhney(1999)將Petri網(wǎng)技術用于郵件處理中心，對整個處理中心的工作流程進行了分析與優(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)進行分析研究，在此基礎上對其建模和仿真，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間，方便車間管理人員根據(jù)生產(chǎn)需求對生產(chǎn)線進行及時的調(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進行了分析，并對該系統(tǒng)構造了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。分別對設備在正常生產(chǎn)以及正常檢修兩種不同條件下進行了仿真試驗，得出系統(tǒng)正常運行所需的臨界條件。

嵇振平等使用分層有色Petri網(wǎng)(HCPN)和事件操作表(EOL)的方法來減少復雜制造系統(tǒng)建模的復雜性，為物流仿真軟件體系結構的模塊化及層次化設計建立了良好的基礎，并將HCPN應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，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)是較為復雜的，同時又是其核心部分。邵明習等對物流分揀系統(tǒng)進行建模。主要對系統(tǒng)中的設備的選擇進行研究討論．著重描述了分揀設備的動態(tài)運行過程，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)學模型并研制了計算機仿真軟件。在軟件平臺上，只要給出庫存初始參數(shù)和出庫隨機分布就可以清楚地看到庫存量的動態(tài)變化過程，并預測達到庫滿或庫空所需的時間。

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

在物流活動中，科學合理的貨物配送路徑選擇是物流中心在最佳時間選擇最佳路徑為客戶提供最佳服務的有效保證。王英凱等[17]對貨物配送最佳路徑進行研究，為其建立了一個基于遺傳算法的數(shù)學模型。并對該模型進行了較為深入的數(shù)學處理，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行了探討，采用基于虛擬現(xiàn)實的仿真輔助設計方法，建立了輔助自動化立體倉庫設計的可視化仿真的模型。重點論述了輔助自動化立體倉庫設計的可視化仿真的設計過程，并以某公司自動化立體倉庫設計方案為例，使用該仿真輔助設計軟件對方案進行優(yōu)化調(diào)整。

四、結束語

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

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