第七章物流系统仿真（2学时）7.1系统仿真概述7.2系统仿真的要素与类型7.3计算机仿真7.4物流系统仿真7.5物流系统仿真应用7.6案例分析：配送中心仿真与分析教学目标掌握物流系统仿真方法和步骤。教学重点和难点物流系统仿真的方法。深化和拓宽将六个学生分为一组，针对于物流系统仿真这个个重点布置学生在课后进行讨论并制作ppt，然后在课上任意或指定小组成员做演讲。教学手段以PowerPoint电子教案为主，结合板书，注意学生自学能力的培养。第一节系统仿真概述重点：系统仿真的定义、特点和作用
第七章 物流系统仿真（2 学时） 7.1 系统仿真概述 7.2 系统仿真的要素与类型 7.3 计算机仿真 7.4 物流系统仿真 7.5 物流系统仿真应用 7.6 案例分析：配送中心仿真与分析 教学目标 掌握物流系统仿真方法和步骤。 教学重点和难点 物流系统仿真的方法。 深化和拓宽 将六个学生分为一组，针对于物流系统仿真这个个重点布置学生在课后进行 讨论并制作 ppt，然后在课上任意或指定小组成员做演讲。 教学手段 以 PowerPoint 电子教案为主，结合板书，注意学生自学能力的培养。 第一节 系统仿真概述 重点：系统仿真的定义、特点和作用
7.1.1系统仿真的概念与起源概念：利用系统模型在仿真的环境和条件下，对系统进行研究、分析和试验的方法。目的在于利用人为控制的环境条件，改变某些特定的参数，观察模型的反应，研究真实系统的现象或过程，是一种间接的研究方法。起源：本世纪40年代末以来伴随着计算机技术的发展而逐步形成的一门新兴学科。随着系统科学研究的深入，控制理论、计算技术、信息处理技术的发展，计算机软件、硬件技术的突破，以及各个领域对仿真技术的迫切需求，使得系统仿真技术有了许多突破性的进展，在理论研究、工程应用、仿真工程和工具开发环境等许多方面都取得令人瞩目的成就，形成一门独立发展的综合性科学。现代系统仿真技术和综合性仿真系统经成为复杂系统特别是高技术产业不可缺少的分析、研究、设计、评价、决策和训练的重要手段，其应用范围在不断扩大，效益也日渐显著。7.1.2系统仿真的发展阶段三个发展阶段：（1）直观模仿只是对自然物进行直观模仿。其特点在于：模仿自然物的外部几何形状和由几何形状产生的某种功能。直观仿真只能为发展科学提供一些条件，不会产生根本性变革。（2）仿真实验将仿真方法用于科学实验，通过仿真原型来认识、研究和改造原型。这一阶段常采用的方法，有以几何相似或物理相似为基础的物理仿真和以数学关系为基础的数学仿真。仿真实验的结果必须在实践中得到检验。（3）功能仿真是以不同对象的功能和行为相似为基础的仿真方法。功能仿真可以利用不同的结构实现相同的功能，计算机可以仿真人脑思维功能、是系统仿真的主要工具
7.1.1 系统仿真的概念与起源 概念：利用系统模型在仿真的环境和条件下，对系统进行研究、分析和试验 的方法。目的在于利用人为控制的环境条件，改变某些特定的参数，观察模型的 反应，研究真实系统的现象或过程，是一种间接的研究方法。 起源：本世纪 40 年代末以来伴随着计算机技术的发展而逐步形成的一门新 兴学科。随着系统科学研究的深入，控制理论、计算技术、信息处理技术的发展， 计算机软件、硬件技术的突破，以及各个领域对仿真技术的迫切需求，使得系统 仿真技术有了许多突破性的进展，在理论研究、工程应用、仿真工程和工具开发 环境等许多方面都取得令人瞩目的成就，形成一门独立发展的综合性科学。 现代系统仿真技术和综合性仿真系统已经成为复杂系统特别是高技术产业 不可缺少的分析、研究、设计、评价、决策和训练的重要手段，其应用范围在不 断扩大，效益也日渐显著。 7.1.2 系统仿真的发展阶段 三个发展阶段： （1）直观模仿 只是对自然物进行直观模仿。 其特点在于：模仿自然物的外部几何形状和由几何形状产生的某种功能。 直观仿真只能为发展科学提供一些条件，不会产生根本性变革。 （2）仿真实验 将仿真方法用于科学实验，通过仿真原型来认识、研究和改造原型。 这一阶段常采用的方法，有以几何相似或物理相似为基础的物理仿真和以数 学关系为基础的数学仿真。 仿真实验的结果必须在实践中得到检验。 （3）功能仿真 是以不同对象的功能和行为相似为基础的仿真方法。 功能仿真可以利用不同的结构实现相同的功能。 计算机可以仿真人脑思维功能、是系统仿真的主要工具
7.1.3系统仿真的定义定义：是建立在控制理论、相似理论、信息处理技术和计算技术等理论基础之上的、以计算机以及其它专用物理效应设备为工具、利用系统模型对真实或拟建的系统进行试验，并借助于专家经验知识、统计数据和信息资料对试验结果进行分析研究，进而作出决策的一门综合性的和试验性的学科。目的：利用人为控制的环境条件，改变某些特定的参数，观察模型的反应，研究真实系统的现象或过程。7.1.4系统仿真的实质（1）系统仿真是一种对系统问题求数值解的计算技术。尤其当系统无法通过建立数学模型求解时，仿真技术能进行有效的处理。（2）仿真是一种人为的试验手段。它和现实系统实验的差别在于，仿真实验不是依据实际环境，而是在作为实际系统映象的系统模型上、在相应的“人造”环境下进行的。这是仿真的主要功能。（3）仿真可以比较真实地描述系统的运行、演变及其发展过程。7.1.5系统仿真的特点和作用特点：（1）利用仿真模型可将复杂事物抽象化，通过仿真模型了解系统的可行性和可靠性，检验理论的正确性，寻求解决问题的途径；（2）利用仿真可避免在实际系统上试验周期过长的弊病，节省人力、物力、财力；（3）某些复杂系统既不能用实际试验方法，又不能用解析方法时，计算机仿真方法是唯一有效的方法：（4）可以避免对实际系统进行破坏性实验或危险性实验；（5）仿真可以研究单个变量或参数变化时对系统整体的影响，并且可以多次重复试验；（6）仿真方法可用来检验理论分析所得的结果的正确性和有效性，其基本
7.1.3 系统仿真的定义 定义：是建立在控制理论、相似理论、信息处理技术和计算技术等理论基础 之上的、以计算机以及其它专用物理效应设备为工具、利用系统模型对真实或拟 建的系统进行试验，并借助于专家经验知识、统计数据和信息资料对试验结果进 行分析研究，进而作出决策的一门综合性的和试验性的学科。 目的：利用人为控制的环境条件，改变某些特定的参数，观察模型的反应， 研究真实系统的现象或过程。 7.1.4 系统仿真的实质 （1）系统仿真是一种对系统问题求数值解的计算技术。尤其当系统无法通 过建立数学模型求解时，仿真技术能进行有效的处理。 （2）仿真是一种人为的试验手段。它和现实系统实验的差别在于，仿真实 验不是依据实际环境，而是在作为实际系统映象的系统模型上、在相应的“人造” 环境下进行的。这是仿真的主要功能。 （3）仿真可以比较真实地描述系统的运行、演变及其发展过程。 7.1.5 系统仿真的特点和作用 特点： （1）利用仿真模型可将复杂事物抽象化，通过仿真模型了解系统的可行性 和可靠性，检验理论的正确性，寻求解决问题的途径； （2）利用仿真可避免在实际系统上试验周期过长的弊病，节省人力、物力、 财力； （3）某些复杂系统既不能用实际试验方法，又不能用解析方法时，计算机 仿真方法是唯一有效的方法； （4）可以避免对实际系统进行破坏性实验或危险性实验； （5）仿真可以研究单个变量或参数变化时对系统整体的影响，并且可以多 次重复试验； （6）仿真方法可用来检验理论分析所得的结果的正确性和有效性，其基本
方法较易掌握，仿真的结果直观，便于理解。作用：（1）仿真的过程也是实验的过程，是系统地收集和积累信息的过程。对于一些复杂的随机问题，应用仿真技术是提供所需信息的唯一令人满意的方法（2）对难以建立物理模型和数学模型的对象系统，可通过仿真模型来顺利地解决预测、分析和评价等系统问题；（3）通过系统仿真，可以把一个复杂系统降阶成若干子系统以便于分析：（4）通过系统仿真，能启发新的思想或产生新的策略，还能暴露出原系统中隐藏着的一些问题，以便及时解决。第二节系统仿真的要素与类型重点：系统仿真的要素和步骤。7.2.1仿真的要素系统仿真包括三个基本要素：（1）系统：是某些要素按照一定的规律结合起来，互相作用、互相依存的有机体。对一个具体的系统，通常可以从系统的构成要素、属性特征、要素之间的相互作用三方面进行描述（2）模型：是对系统某种特定性能的一种抽象。系统的本质属性和内在关系可以通过模型来描述。（3）仿真：在实际系统尚不存在的情况下对于系统或其活动本质的实现。系统、模型、仿真三者之间有着密切的关系。系统是研究的对象，模型是系统的抽象，仿真是通过对模型的实验以达到研究系统的目的。7.2.2系统仿真的类型（1）按应用分类按其应用的领域及作用，可分为：生产管理仿真、工程技术仿真、军事仿真、科学试验等
方法较易掌握，仿真的结果直观，便于理解。 作用： （1）仿真的过程也是实验的过程，是系统地收集和积累信息的过程。对于 一些复杂的随机问题，应用仿真技术是提供所需信息的唯一令人满意的方法； （2）对难以建立物理模型和数学模型的对象系统，可通过仿真模型来顺利 地解决预测、分析和评价等系统问题； （3）通过系统仿真，可以把一个复杂系统降阶成若干子系统以便于分析； （4）通过系统仿真，能启发新的思想或产生新的策略，还能暴露出原系统 中隐藏着的一些问题，以便及时解决。 第二节 系统仿真的要素与类型 重点：系统仿真的要素和步骤。 7.2.1 仿真的要素 系统仿真包括三个基本要素： （1）系统：是某些要素按照一定的规律结合起来，互相作用、互相依存的 有机体。对一个具体的系统，通常可以从系统的构成要素、属性特征、要素之间 的相互作用三方面进行描述。 （2）模型：是对系统某种特定性能的一种抽象。系统的本质属性和内在关 系可以通过模型来描述。 （3）仿真：在实际系统尚不存在的情况下对于系统或其活动本质的实现。 系统、模型、仿真三者之间有着密切的关系。系统是研究的对象，模型是系 统的抽象，仿真是通过对模型的实验以达到研究系统的目的。 7.2.2 系统仿真的类型 （1）按应用分类 按其应用的领域及作用，可分为：生产管理仿真、工程技术仿真、军事仿真、 科学试验等
从运筹学的角度，可分为：存储仿真、排队仿真、预测仿真、更新仿真、训练仿真等。（2）按结构形式分类可分为简单式、串联式、扩展式和分析式。（3）按仿真实验的方法分类可分为物理仿真法和数学仿真法。（4）按系统中事件出现的特性分类可分为随机性仿真和确定性仿真。（5）按系统活动的动态形式分类可分成连续系统仿真和离散系统仿真。（6）根据仿真时钟与实际时钟的关系分类仿真时钟：表示仿真时间变化的时钟。可分为实时仿真、亚实时仿真和超实时仿真。7.2.3系统仿真的一般步骤（1）定义问题，确定其适合仿真，且收益大于成本，则可进行规划仿真：（2）判断系统是否拥有所需的资源且能够定义，若是，则确定系统的参数，建立模型；（3）收集相关的数据并进行分析，在此基础上建立计算机仿真模型；（4）对仿真及其结果加以验证，进行实验分析；（5）分析仿真输出结果。（6）归档并实施。在实际的仿真中，上述步骤往往需要多次反复和迭代。第三节计算机仿真重点：计算机仿真的概念和特点
从运筹学的角度，可分为：存储仿真、排队仿真、预测仿真、更新仿真、训 练仿真等。 （2）按结构形式分类 可分为简单式、串联式、扩展式和分析式。 （3）按仿真实验的方法分类 可分为物理仿真法和数学仿真法。 （4）按系统中事件出现的特性分类 可分为随机性仿真和确定性仿真。 （5）按系统活动的动态形式分类 可分成连续系统仿真和离散系统仿真。 （6）根据仿真时钟与实际时钟的关系分类 仿真时钟：表示仿真时间变化的时钟。 可分为实时仿真、亚实时仿真和超实时仿真。 7.2.3 系统仿真的一般步骤 （1）定义问题，确定其适合仿真，且收益大于成本，则可进行规划仿真； （2）判断系统是否拥有所需的资源且能够定义，若是，则确定系统的参数， 建立模型； （3）收集相关的数据并进行分析，在此基础上建立计算机仿真模型； （4）对仿真及其结果加以验证，进行实验分析； （5）分析仿真输出结果。 （6）归档并实施。 在实际的仿真中，上述步骤往往需要多次反复和迭代。 第三节 计算机仿真 重点：计算机仿真的概念和特点