对物流系统仿真研究概述
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作者: 许海波
【摘要】 对物流系统仿真的相关研究领域进行评述,从应用角度将物流系统仿真分为生产物流系统仿真、物流配送系统仿真和供应链仿真,阐述了各领域研究的特色并介绍了其应用研究成果,对现有研究的不足进行了评述,分析了物流系统仿真优化方面的主要进展及存在的问题,概述了综合仿真环境及其在物流系统仿真中的应用。
【关键词】 物流系统;仿真;仿真优化;综合仿真环境
物流系统是复杂的离散事件系统,在系统设计与控制过程中存在许多优化问题,用传统的解析方法难以获得最优解或满意解。仿真是建立数学逻辑模型并在计算机上运行该模型进行试验的过程,仿真建模要模仿真实系统的行为。仿真是决策者用于物流系统设计和操作的最有力的工具之一,它不仅可提供用于决策的定量信息而且可以提高决策者对物流系统工作原理的理解水平,仿真技术提供了技术性和经济性的最佳结合点和直观有效的分析方法。目前,仿真已经成为管理科学与运筹学领域应用最广泛的技术手段之一。
一、物流系统仿真应用研究进展
物流系统是指在一定的时间和空间里,由物资、包装设备、装卸搬运机械、运输工具、仓储设施、人员和通信联系等若干相互制约的动态要素所构成的具有特定功能的有机整体。早期的物流系统仿真主要是针对生产物流过程中的控制与优化问题来进行,随着供应链的兴起与发展,更多的研究关注于集采购、生产和销售一体化的供应链仿真。随着物流网络规模的扩大和物流量的巨大增长,配送物流的瓶颈作用越来越突出,一些学者开始用仿真的手段来解决物流配送系统中存在的问题。
二、物流系统仿真优化研究进展
计算机仿真技术是研究复杂系统的有效方法。用仿真语言或者商用的仿真软件能够很容易的建立物流系统的仿真模型,与解析方法相比仿真模型能更加全面地反映实际物流系统的特征。仿真模型仅是对问题的直观描述,仿真运行只能提供一定条件下的可行方案,它并不能给出问题的最优解或满意解,需要将仿真与优化技术结合起来,以便在仿真环境下使输出响应不断地改进,可以形成各种仿真的优化结构,进而实现系统性能的优化。仿真优化是研究基于仿真的目标优化问题,即基于模型仿真给出的输入输出关系,通过优化算法得到最佳的输入量。仿真优化在物流领域的应用研究进展缓慢,到目前为止,基本上还没有大规模的实际问题用仿真优化的方法加以解决,并且仿真优化方法在解决物流系统控制与调度问题时还存在着以下不足:仿真优化方法解决物流调度这一问题时,计算时间长,算法效率不高;没有从系统的角度对仿真优化进行研究和规划,当前仿真优化的大量工作集中在算法研究上,很少从系统的角度考虑算法与系统建模方法的关系,使得仿真优化缺乏进一步研究和应用的基础;仿真优化系统缺乏与专家系统或智能决策系统的集成,智能化程度不高;大多数研究都还停留在理论层面上,应用方面缺乏,仿真优化方法几乎没有解决有一定规模的实际问题。
三、物流系统综合仿真环境研究进展
系统仿真技术作为系统分析,优化的有效工具,已广泛应用于各类复杂系统的规划设计、系统优化、方案比较、流程运作控制等领域。在现代物流行业,国内外许多的物流中心设计、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。为了使系统人员、模型开发人员、软件人员、仿真研究人员更好地利用仿真技术,仿真建模方法和相应的仿真软件由传统的运用通用编程语言和仿真语言向着一体化、智能化、虚拟现实环境和面向对象的趋势发展,出现了不少具有相似功能的一体化的建模/仿真开发环境仿真软件产品。综合仿真环境具有通用性强、交互性好、标准化程度高,可重构重用性强等特点。在物流系统仿真过程中常用的综合仿真环境:美国AutoSimulation公司的AUTOMOD仿真软件,美国System Modeling公司开发的Arena,英国推出的面向对象的仿真环境WITNESS,以色列Tecnomatix Technologies公司开发的关于生产、物流和工程的仿真软件eM-plant和IBM公司开发的通用仿真系统SIMPROCESS等。
系统仿真作为解决复杂物流系统问题的有效手段,已经广泛应用于生产物流系统、供应链及物流配送系统等研究领域,对物流配送系统仿真也进行了初步的研究,在物流系统仿真优化方面也已经取得了一定的研究成果,但其进展比较缓慢,在解决物流系统问题时还存在算法效率不高、智能化程度不高、还没有解决大规模实际问题的能力等方面的缺陷,综合仿真环境已经成为物流系统仿真的主要工具。物流系统仿真应在分布式交互仿真、基于 Multi-Agent 的仿真建模方法、仿真优化方法、物流系统可视化仿真环境的开发等方面作进一步的研究。
参考文献
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