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物流仿真技術(shù)的運用與前景分析論文

時(shí)間:2024-09-15 10:59:44 交通物流畢業(yè)論文 我要投稿
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物流仿真技術(shù)的運用與前景分析論文

  1引言

物流仿真技術(shù)的運用與前景分析論文

  自動(dòng)化物流系統在提高生產(chǎn)效率的同時(shí),也給企業(yè)的決策者如何全面的評估一套先進(jìn)的物流系統帶來(lái)新的挑戰。一方面是由于系統的復雜性,不可能是人腦力所能完成的;另一方面是一套新的系統也不可能在真實(shí)的條件下測試其可行性,F代化的物流系統是集光、機、電技術(shù)為一體的復雜的系統工程,而計算機仿真技術(shù)能夠提供一種復雜環(huán)境下的智能解決方案,把兩者結合起來(lái)就可以利用電腦模擬現實(shí)的情況,給決策者提供一個(gè)理論依據。有關(guān)數據顯示,利用仿真分析方法改進(jìn)物流系統方案后可使總投資減少30%左右。因此,計算機仿真技術(shù)的應用為物流企業(yè)的配送中心、倉庫管理系統、分揀系統、運輸系統以及貨物的實(shí)時(shí)跟蹤提供了一種評價(jià)的方法,大大縮短了先進(jìn)物流系統的研發(fā)周期、降低了成本,并使之更好的應用于生產(chǎn)實(shí)踐之中。

  2仿真技術(shù)在物流系統中的應用概況

  計算機仿真技術(shù)是一種模仿行為,它利用計算機來(lái)運行仿真模型,模仿實(shí)際系統的運行狀態(tài)及其隨時(shí)間的變化情況,并通過(guò)對仿真過(guò)程的觀(guān)察和統計,得到仿真模型的輸出參數和基本特征,以此來(lái)估計和推斷實(shí)際系統的真實(shí)性能,并為決策提供一定的參考。近些年來(lái),仿真技術(shù)逐漸在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應用,并在很大程度上代替實(shí)物系統。計算機仿真需要三項基本要素:系統、模型和計算機,而聯(lián)系這三個(gè)要素的基本活動(dòng)是模型設計、模型實(shí)現和仿真實(shí)驗。圖1描述了仿真過(guò)程三項基本活動(dòng)之間的關(guān)系。

  在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中,計算機物流仿真模型是根據自動(dòng)化物流系統的工藝需求建立起來(lái)的,而且需要確立物流設備的基本運行參數。系統的工藝流程和系統之間存在著(zhù)的邏輯控制關(guān)系,可以根據所建立的模型對物料流動(dòng)過(guò)程中設備處理該物料所需的時(shí)間、流動(dòng)軌跡等條件編寫(xiě)邏輯控制程序。程序編寫(xiě)后,設定物流系統的初始值并把初始值輸入系統,就可以利用仿真軟件在計算機上運行此仿真系統。仿真運行時(shí)間可以根據實(shí)際物流系統的生產(chǎn)班次或最大物流量進(jìn)行模擬。

  對得到的運行結果進(jìn)行分析,可以確定系統是否存在瓶頸、流程是否暢通、物流量能否滿(mǎn)足需求。如果系統運行后,得到的結果不符合預期,需要找出相應的原因,改變參數或調整方案,進(jìn)行下一次的模擬直至滿(mǎn)足物流系統的生產(chǎn)需求。最終的仿真結果可以為管理者和設計者生成三維動(dòng)畫(huà)輸出結果及仿真報告,為進(jìn)一步優(yōu)化和完善提供科學(xué)的依據和理論支持。

  目前在國外的許多物流和制造企業(yè)中已廣泛應用仿真技術(shù),如加拿大郵政、德馬泰克等。我國對現代化的集成化物流規劃設計仿真技術(shù)的研究較晚,從2001年開(kāi)始,山東大學(xué)和同濟大學(xué)才開(kāi)始相關(guān)領(lǐng)域的研究工作,但是發(fā)展速度很快。目前國內已經(jīng)有部分企業(yè)采用仿真技術(shù),但是和國外比起來(lái),不論是在規模還是技術(shù)上與國外都有很大的差距。近些年來(lái),現代企業(yè)越來(lái)越重視物流在生產(chǎn)系統中的重要作用,對物流的設計和仿真也越來(lái)越多的得到較多的研究。

  3現代物流系統中常用的仿真軟件

  物流仿真軟件可提供基本的功能元素,使仿真的編程工作大大簡(jiǎn)化,常見(jiàn)的有AutoMod、Witness、eM-Plant、Flexim、Racl等。

  3.1AutoMod

  AutoMod仿真軟件能夠滿(mǎn)足初次使用者與專(zhuān)業(yè)人員的需求。你可以輕松而精確地模擬任何規模、任何精細程度的系統--從手工作坊到全自動(dòng)化的設施。使用AutoMod的獨特功能可以提高成功率與生產(chǎn)力,AutoMod的獨特功能有3D虛擬現實(shí)動(dòng)畫(huà)、互動(dòng)建模、原料運送模板、易于理解的語(yǔ)言。AutoMod主要有以下優(yōu)點(diǎn):減少設計與開(kāi)發(fā)時(shí)間;減少運營(yíng)瓶頸的風(fēng)險;建模繁簡(jiǎn)由人;建模高度精確;增強對設計的信心;減少設計錯誤的風(fēng)險;支持設備投資分析。

  3.2Witness

  Witness是由英國lanner公司推出的功能強大的仿真軟件系統。它可以用于工業(yè)規劃的離散系統仿真,同時(shí)又可以用于連續流體(如液壓、化工、水力)系統的仿真。其特點(diǎn)是界面整齊;操作方便;擁有直觀(guān)的元素:像Entity、Part、Machine、Vehicle等,易學(xué)易懂。

  3.3Flexsim

  Flexsim采用經(jīng)過(guò)高度開(kāi)發(fā)的部件(Object)來(lái)建模,允許建模者使模型構造更具有層次結構,并且其中的部件可以在不同的用戶(hù)、庫和模型之間進(jìn)行交換,可移植性很強。通過(guò)部件的參數設置,設計者可以對幾乎所有的物理現象進(jìn)行模型化。例如,可用Flexsim對操作人員、輸送機、叉車(chē)、倉庫、箱子等建立模型。另外,信息情報等“軟”的部分也可很容易地使用Flexsim功能強大的部件庫來(lái)建模。圖2是Flexsim建立的局部原材料傳輸模型。

  4計算機仿真技術(shù)在物流服務(wù)中的應用

  現代化的自動(dòng)化物流系統車(chē)輛眾多,運輸路線(xiàn)復雜,利用傳統的數學(xué)解析法和運籌學(xué)已經(jīng)不能滿(mǎn)足物流運輸的效率和暢通性需求。運輸和調度方案已經(jīng)成為了一種離散化的概率事件,存在很多的可能性,給物流的管理帶來(lái)了極大的難度。

  快速的評估各種方案或策略的優(yōu)劣關(guān)系到生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本,是物流運輸與調度人員的重要工作內容。所以,現代物流系統是一個(gè)復雜的動(dòng)態(tài)變化系統,其中的運行狀態(tài)、道路堵塞情況、物料供應情況是時(shí)刻變化的,必須建立運輸系統模型,利用計算機仿真技術(shù)來(lái)模擬出動(dòng)畫(huà)的效果,把生產(chǎn)的全過(guò)程展現出來(lái)并發(fā)現存在的問(wèn)題癥結加以改進(jìn)。仿真結果可以綜合評價(jià)各種策略的合理性,還可以提供各種數據,包括車(chē)輛的運行時(shí)間、利用率等。通過(guò)對運輸調度過(guò)程仿真,調度人員對所執行的調度策略進(jìn)行檢驗和評價(jià),從而選擇一種較優(yōu)的調度策略來(lái)提高生產(chǎn)效率。

  比如物流庫存管理問(wèn)題是典型的離散事件問(wèn)題,貨物的入庫、出庫、存放數量都是一個(gè)隨機事件,而且各變量之間的關(guān)系錯綜復雜。因此,物流庫存是一個(gè)動(dòng)態(tài)的模型,很難利用數學(xué)統計的方法來(lái)描述。利用計算機仿真技術(shù)可以模擬實(shí)際庫存系統的運行情況和整體能力,掌握入庫、出庫的時(shí)機和數量,進(jìn)而對庫存方案的優(yōu)劣進(jìn)行評價(jià)。目前在物流庫存管理系統的計算機仿真技術(shù)中應用較多的研究方法是以過(guò)程為核心的面向過(guò)程的離散事件系統仿真方法和以事物為中心的面向對象的離散事件系統仿真方法。仿真技術(shù)在庫存管理中的應用主要是:?jiǎn)纹贩N、單節點(diǎn)庫存仿真、生產(chǎn)/庫存系統仿真、分銷(xiāo)庫存系統仿真和多級庫存系統仿真。自動(dòng)化的物流庫存系統可以實(shí)現自動(dòng)存取系統(AS/RS)仿真、自動(dòng)引導小車(chē)系統(AGVS)仿真和自動(dòng)分揀系統(ASS)仿真。

  此外,將庫存管理系統與物流配送中心的結合還可以實(shí)現管理調度策略仿真,如配送中心定單排序策略仿真、揀選方式的選擇仿真和貨位分配仿真。在運輸過(guò)程中則是實(shí)現運輸設備調度策略的選擇與比較仿真和揀選路徑選擇的仿真。為了使得庫存系統與系統配置與布局相互配合與協(xié)調,可以對設備選型、關(guān)鍵設備能力冗余和設備運行協(xié)調性仿真。在現代的庫存管理系統中,信息平臺和信息處理技術(shù)如條形碼技術(shù)、射頻標識技術(shù)、地理信息系統等的廣泛應用,特別是與Internet技術(shù)聯(lián)系起來(lái),使得庫存管理系統更加的智能與開(kāi)放,也給計算機的仿真技術(shù)帶來(lái)了新的挑戰。

  5計算機仿真技術(shù)在生產(chǎn)物流系統規劃中的應用

  商品從物料的存儲、運輸到加工、包裝等工序是一個(gè)連續貫通的生產(chǎn)物流系統,要實(shí)現對設備和物流工藝更加有效的布局規劃,目前一個(gè)重要的工具便是仿真。計算機仿真針對生產(chǎn)物流系統的各個(gè)加工單元建立起實(shí)體的模型,設定參數、編排程序,并在計算機上運行模型,可以得到生產(chǎn)系統的三維動(dòng)畫(huà)。對模擬的結果進(jìn)行分析,能夠找出影響生產(chǎn)流程效率的關(guān)鍵環(huán)節和“瓶頸”位置,為動(dòng)態(tài)調整生產(chǎn)的平衡提供理論依據。

  自動(dòng)化的生產(chǎn)物流系統一般由原料存儲、輸送、加工、成品包裝及運輸等子系統組成,它們都是由計算機管理和控制。計算機可以實(shí)時(shí)記錄和調整工藝參數,通過(guò)仿真可以對這些參數進(jìn)行優(yōu)化。

  仿真軟件將憑經(jīng)驗的猜測從物流系統設計中去除,對設計一個(gè)復雜的工藝流程特別有效。在仿真軟件的操作界面上,規劃設計人員可以觀(guān)察到不同的場(chǎng)景,通過(guò)不同的生產(chǎn)能力對各種物流方案進(jìn)行評價(jià)。并且可以模擬一些假定的條件,如其中一個(gè)子系統出現故障,觀(guān)察它對其他工序的影響,F代化的仿真軟件開(kāi)發(fā)者們也逐漸專(zhuān)注于提高軟件的水平和人機友好界面,通過(guò)四維(x、y、z、t)空間的最新軟件設計,使得系統更加接近現實(shí)世界。更加先進(jìn)的軟件傾向于軟件不但在設計時(shí)是一個(gè)很好的幫助,也成為一個(gè)操作控制工具。目前在生產(chǎn)物流系統中廣泛使用的AutoMod計算機仿真軟件具有可信度高,數據準確的優(yōu)點(diǎn),是生產(chǎn)物流系統設計和優(yōu)化的有力工具。

  6計算機仿真技術(shù)在物流系統中的應用前景

  隨著(zhù)現代物流自動(dòng)化水平的不斷提高,它與商流、資金流、信息流融為一體已經(jīng)成為一種必然的趨勢,現代物流業(yè)正邁向信息化、電子化和科技化的道路,仿真技術(shù)已經(jīng)被廣泛應用于物流系統中進(jìn)行規劃設計、運輸調度、物料控制以及生產(chǎn)線(xiàn)平衡等。近些年來(lái),我國興建的自動(dòng)化物流系統中也越來(lái)越多的應用到計算機仿真技術(shù)。在未來(lái)幾年的發(fā)展中,仿真技術(shù)主要應用于大型物流中心的系統規劃及設計、物料的實(shí)時(shí)跟蹤與調度、物流成本的估算、物流自動(dòng)化系統的模擬等領(lǐng)域,特別是與信息技術(shù)、電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和通訊技術(shù)結合,在現代物流業(yè)中有很大的發(fā)展潛力,并發(fā)揮著(zhù)其成本低廉、計算精確的強大優(yōu)勢,通過(guò)驗證分析得出合理的規劃方案,提高系統方案的可行性。

  7結束語(yǔ)

  仿真技術(shù)是一種人為的試驗手段,它利用現有的系統模型,通過(guò)計算機模擬出復雜條件下的“人造”現實(shí)環(huán)境,使系統的未來(lái)性能和長(cháng)期整體特性,能在極短的時(shí)間內在計算機上得到估計、驗證和結論,因而有效的避免了決策給系統帶來(lái)的后果,是生產(chǎn)管理者改進(jìn)工藝、設計方案的有力工具。雖然目前有很多商業(yè)化的仿真軟件,但是都是國外物流業(yè)比較先進(jìn)的國家研發(fā)的,我國的物流仿真軟件自主化程度很低,對國外的軟件依賴(lài)性很強,不利于我國物流業(yè)的長(cháng)期發(fā)展,必須加快研發(fā)適合我國國情的物流仿真軟件。隨著(zhù)物流行業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平的不斷提高,生產(chǎn)系統越來(lái)越復雜,計算機仿真技術(shù)將會(huì )在物流業(yè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。但是隨著(zhù)新型的自動(dòng)化物流設備的應用,不同行業(yè)、不同用戶(hù)對物流工藝也有不同的要求,給仿真模型的建立帶來(lái)了新的挑戰,也給程序編制帶來(lái)了難度,而且實(shí)際運行情況也是越來(lái)越復雜,對模擬仿真的計算量較大,這也是未來(lái)仿真技術(shù)在物流業(yè)中應用的一個(gè)重要課題。

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