物流系统仿真报告

物流系统仿真报告（精选7篇）

物流系统仿真报告 篇1

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一、实验经过

实验一：1.对［右分流传送带］属性进行设置，在[尺寸]按钮中，将长度改成〈1500〉+〈1500〉，将角度改成〈30〉。2.对［右曲传送带］属性进行设置，在[概要]属性里的设备旋转角度的Z轴的角度改成〈240〉；在[尺寸] 按钮中，将角度改成〈60〉，半径改成〈1900〉。3.添加三名操作员和四种颜色货物。

实验二：1.点击设备栏的自动立体仓库按钮，使自动立体仓库表示出来。2.选择自动立体仓库的弹出菜单中的[]，使入库口（In Mode）表示出来。3.选择自动立体仓库的弹出菜单中的[]，使出库口（Out Mode）表示出来。4.点击工具栏中的可移动子类设备按钮。在这里要将左侧设置为入库，右侧设置为出库，所以要将入库口（In Mode）和 出库口（Out Mode）的位置颠倒过来。5.点击设备栏的装货中转站按钮，使装货中转站表示出来。6.选择装货中转站的弹出菜单中的旋转90度改变其方向，使输入口的入口部分和装货中转站的出口部分自动连接上。7.点击设备栏的托盘供应器按钮，使托盘供给器表示出来。托盘供给器可自 动生成托盘。点击设备栏的与下一个设备相连按钮，使托盘供给器表示出来。托盘供给器可自动生成托盘。8.点击设备栏的机器人按钮，表示出机器人后，将其设置于装货中转站输入口的入口一侧。调整机器人和输入口之间距离使其位置正好适合于机器人来回转动180度。利用弹出菜单中的与下一个设备连接将机器人连向装货中转站的输入口。

实验三：1.用《Ctrl》+《C》、《Ctrl》+《V》在自动立体仓库的两边添加1套自动立体仓库。2.点击设备栏的［滑车铁轨］按钮，使滑车铁轨表示出来。将滑车铁轨设置于装货中转站和自动立体仓库之间的位置上。打开滑车铁轨的属性窗口，将[概要]属性里的速度改为〈60〉。为了能使滑车铁轨对应三个自动立体仓库，需将其主体加长。点击[尺寸]属性，将主体的长度改为〈12000〉后，点击[OK]按钮。3.选择滑车铁轨的弹出菜单中的［添加IO部件（InMode）］，使IO部分(INPUT, OUTPUT)的输入口表示出来。托盘通过此IO部分（InMode）滑到滑车铁轨上。为了使朝向相配，选择弹出菜单中的[180度旋转]，使IO部分旋转180度。点击工具栏里的[可移动子类设备]按钮，将IO部分移到装货中转站的输出口附近使其与装货中转站自动连接上。选择滑车铁轨的弹出菜单中的 [添加IO部件（OutMode）]，使IO部分表示出来。滑车铁轨上的托盘通过此IO部分（OutMode）滑到指定的设备。选择弹出菜单中的[180度旋转]，使IO部分旋转180度。将IO部分移到左侧自动仓库的IO部分(In Mode)的入口处，使其自动连接上。选择滑车铁轨的弹出菜单中的 [添加IO部件（InMode）]，使IO部分表示出来。将IO部分移到左侧自动立体仓库的IO部分(Out Mode)出口附近，使其自动连接上。这样设置了从滑车铁轨流向自动立体仓库的入口以及从自动立体仓库流向滑车铁轨的出口。用同样的方法，做成中间的自动立体仓库和右侧的自动立体仓库的入口和出口。接着，要做成用于将从3个自动立体仓库出库的托盘搬送到出货传送线的滑车铁轨的出口部分。选择滑车铁轨的弹出菜单中的 [添加IO部件（OutMode）]，使IO部分表示出来。将IO部分设置于当前画面滑车铁轨的右下方。再次点击[可移动子类设备]按钮，使附件固定。4.点击设备栏的［智能导向物］按钮，使智能导向物表示出来。将智能导向物设置在装货中转站和与装货中转站自动连接着的滑车铁轨的IO部分(In Mode)之间。用弹出菜单的[与下一个设备相连] 使装货中转站向智能导向物，智能导向物向滑车铁轨的IO部分(In Mode)连接上。5.点击设备栏的[智能导向物]按钮，使智能导向物表示出来。将智能导向物设置在左侧自动立体仓库的IO部分(Out Mode)和与这个IO部分自动连接着的滑车铁轨的IO部分(In Mode)之间。6.设备栏的[左转传送带]按钮，使左转传送带表示出来。打开左转传送带的属性窗口，点击[尺寸]按钮，将第1部分的长度改为〈2000〉，第2部分的长度改为〈2000〉，高度改为〈300〉，宽度改为〈1200〉，然后点击[OK]按钮。选择左转传送带的弹出菜单中的 [顺时针旋转90度]，移至画面右下侧的滑车铁轨的IO部分(Out Mode)的出口附近使其自动连接上。7.点击设备栏的[作业员]按钮，使作业员表示出来。将其设置于左转传送带的出口附近。8.点击设备栏的[部件消灭器]，将部件消灭器表示出来。将部件消灭器设置在离叉车的距离相当于其设定的路线长度的位置上。用弹出菜单的[与下一个设备相连]将叉车连上部件消灭器。

物流系统仿真报告 篇2

系统建模是研究系统最重要的工作,模型是研究系统的基础。概念模型与数学模型不同,它是由语言、符号和框图来描述系统的本质特征、功能特征和行为特征。要建立杂货码头物流系统模型,本质上是对现实系统中的诸多实体和因素的抽象和简化,将物流系统中的主要部分及其逻辑关系简洁地表达出来。要采用系统建模与仿真分析方法对杂货码头装卸物流系统进行研究,就必须做好杂货码头生产作业现场的数据调查、收集、整理等工作。根据实际生产数据处理的结果,作为码头物流系统模型仿真试验的基础。

2 离散事件动态系统建模方法

从复杂系统角度看,杂货码头包含了许多引起系统状态变化的各种随机事件,所以杂货码头装卸物流系统显然是一个复杂的离散事件动态系统。离散事件动态系统的建模方法大致可分为:非形式化建模和形式化建模。

下面就常用的几种建模方法作简单介绍:

(1)实体流程图法

实体流程图法与计算机流程图的画法类似,借助实体流程图,可以表示事件,状态变化及实体间相互作用的逻辑关系。由于计算机程序框图的思想和编制方法早已被人们所接受,再加上实体流程图编制方法简单,所以实体流程图法比较普遍。

(2)活动周期图法

活动周期图法以直观的方式显示了某类实体生命周期中的活动和状况和各实体之间相互作用的关系,便于理解和分析。并且,应用活动周期图法建立的系统模型,转化为面向活动的仿真模型比较方便。

(3)面向对象法

面向对象技术最初是由一组面向对象程序设计概念发展起来的,这种技术适用于非常复杂问题的求解。面向对象法的建模过程类似于人们对客观世界分析的思维过程,使得用户能够比较容易就建立计算机模型。

(4)排队网络法

在1977年,solberg首次将排队网络理论引入离散事件动态系统的建模,其模型假定服务台具有指数型服务时间分布,被服务对象都是同一类型。由于排队网络模型没有考虑系统的实际布局,因此只适应于对系统的定性分析。

(5)Petri网法

1962年德国的C.A.Petri提出的Petri网法,是一种针对离散事件动态系统建模,性能分析及控制的数学和图形工具。目前,Petri网法在离散事件动态系统建模和仿真中广泛应用。

3 杂货码头物流系统复合分析模型

建立复合模型的基本步骤:(1)建立整个码头系统的层次模型、对象模型和动态模型;(2)建立码头系统道路交通模型;(3)建立计算机仿真模型[1]。

3.1 基于petri网的集装箱码头物流系统复合模型

建立杂货码头物流系统复合模型首先就是要建立杂货码头物流系统的层次模型,这个模型是建立其它模型的基础。从杂货码头物流系统物流功能出发,可将杂货码头物流系统分为三个层次:整体层、功能层和操作层。根据系统功能不同,可细化为以下六个子系统:作业控制系统、集运系统、装船系统、卸船系统、疏运系统和堆场系统。

每个子系统可再进一步划分。

集运系统可分为:外埠汽车暨火车运输系统、装卸机械系统(叉车、吊车、装载机等)、水平运输系统(拖车、卡车、平板车)。

装船系统可分为:岸边起重机系统、泊位系统、水平运输系统(拖车、卡车、平板车)。

堆场系统可分为:出口堆场、进口堆场。

卸船系统可分为:岸边起重机系统、泊位系统、水平运输系统(拖车、卡车、平板车)。

疏运系统可分为:外埠汽车暨火车运输系统、装卸机械系统(叉车、吊车、装载机等)、水平运输系统(拖车、卡车、平板车)。

作业控制系统可分为:船舶调度、堆场计划、岸边起重机调度、装卸车辆调度、水平运输车辆调度等。

基于杂货码头物流系统的层次模型,可以进一步建立杂货码头物流系统的对象模型与动态模型。如图1所示,对杂货码头物流系统整体而言,对象模型只描述系统及其子系统的外部功能。在系统中,对系统的各层次进行了编号,对所研究的最上层定为1层,依次为2层、3层、…。每一层的各个子类又按照1,2,3,…进行编号,因此顶层为L1,下一层为L11,L12,L13,…依此类推[2]。

杂货码头物流系统的对象模型只反映其子系统的外部功能,例如:集运系统的出口货物卸入堆场、数据库修改,对象模型的操作与消息传递是反映对象动态特性的重要组成部分。在这里,需要重新定义操作:即对于上层父类,每个子类的操作是子类封装后所表现出来的外部状态。这种外部状态已经包括了该类的所有操作。其中也包括“空闲”这一不属于原来意义上的操作。对操作的这种定义是在原定义基础上的一种扩展,因此它不会丢失原有的信息。系统的操作定义见表1杂货码头工艺系统模型库所与变迁的含义。

在基于Petri网的杂货码头物流系统系统的层次模型中,库所表示组成工艺系统的每一个工作单元、人物或活动的状态。托肯表示工作对象。变迁是网络中的控制点,强迫工作对象通过网络流动,其动态行为是由“条件”和“动作”来描述的。“条件”限制了是变迁能发生的托肯,只有满足条件的托肯才能从变迁的输入库所移动出来。“动作”描述了有变迁输出的托肯和从变迁输入库所移出的托肯的依赖关系[3]。图2表示杂货码头工艺系统的动态模型。表1表示杂货码头工艺系统动态模型的库所与变迁的含义。

3.2 杂货码头的道路交通模型

杂货码头道路交通系统是杂货码头物流系统的重要组成部分,码头道路交通是影响码头装卸效率的重要因素之一。根据交通流理论,应该从时间和空间两个角度对码头交通流特性做出评价。码头是一个执行装卸生产任务的场所,码头上的车辆是根据作业计划要求,按一定的路径行驶,到达装卸点完成装卸任务。码头的装卸设备数量和种类较多,对道路交通有不同的影响。因此,码头的道路交通模型要以码头装卸生产流程为目的来建立。

另外,对交通能力的评价要选择在高峰期,码头交通的高峰期一般是装卸作业工作的高峰,主要装卸设备都投入工作。

通过对杂货码头路网结构的分析,建立了以路段为基本单元的路网模型。路段由长度、最高限速、输出路径、装卸点设置等属性参量描述。杂货码头堆场一般根据货种被划分成多个垛位,每个垛位之间有装卸车道,同时装卸车道又与主干道形成交叉,把干道分成许多路段,如图3所示。

1—前沿路段、2—前沿装卸点、3—岸边起重机、4—栈桥路段、5—路口、6—堆场横向干道路段、7—堆场垛位、8—堆场纵向干道路段、9—垛位中装卸车道

3.3 基于WITNESS建立杂货码头物流系统仿真模型

本模型采用的是由Lanner Group公司开发的WITNESS建立而成,它采用面向对象方法建模,而且主要用于主要用于离散事件系统的仿真。

根据杂货码头的平面布局、杂货码头物流系统的复合模型、杂货码头道路交通模型等建立的杂货码头仿真模型的主要模块有有根模块、进出大门模块、堆场模块、泊位模块、流动机械模块、火车运输模块、门座起重机模块、参数统计模块、道路模块、船舶模块、十字路口模块等,其中还有特种函数执行优化算法安排各类货物的堆放场地。堆场模块和泊位模块均为多数量模块[4]。

4 结语

本文提出的杂货码头物流系统仿真复合模型,融合了离散事件动态系统理论、计算机仿真技术[4]。针对杂货码头的发展的需要,建立了杂货码头物流系统的概念模型和道路交通模型,定义了杂货码头仿真模型的基础数据和性能参数;采用WITNESS仿真平台,建立了杂货码头物流系统的仿真模型。该模型能够综合分析码头在作业高峰时期对流动机械的配置数量,为进一步提高杂货码头的吞吐能力做技术参考。

摘要：基于离散事件的动态系统理论,文中建立了杂货码头物流作业流程的仿真模型。最后,借助Witness仿真平台建立了杂货码头物流系统仿真模型。该模型主要用来分析杂货码头的机械调度模式、装卸工艺、生产作业能力、设备优化配置以及其它作业工况。

关键词：杂货码头,Witness,仿真模型

参考文献

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物流系统建模与仿真研究综述 篇3

关键词：物流系统；建模；仿真；研究综述

中图分类号：TP315 文献标识码：A

文章编号：1002-3100(2007)11-0037-03

Abstract: Based on the study of extensive logistics literature, the research subjects, areas, techniques and methodology on the field of modeling and simulation of macroscopical logistics system and microcosmic logistics system are presented, besides, the similarities and differences of the research between macroscopical logistics system and microcosmic logistics system in this realm are pointed out.

Key words: logistics system; modeling; simulation; research overview

随着物流系统变得越来越复杂并且内部关联性越来越强，建模与仿真已经成为检验物流系统及决策是否高效的主要技术之一。在设计一个新的物流系统或对原有系统添加新设备或重新优化时，建模仿真是非常必要的，同时仿真还可以提供直觉的和经验的决策支持。因此，20世纪80年代特别是近十年，越来越多的建模与仿真成功地被应用于对各种类型的物流系统的规划设计和营运管理提供决策信息。

物流模型按照物流系统涉及的领域可分为宏观物流系统模型和微观物流系统模型。在研究过程中，要根据不同的研究对象以及不同的侧重点来选择合适的建模仿真方法来对其进行研究。

1宏观物流系统建模与仿真

1.1宏观物流系统建模与仿真的研究内容

基于建模与仿真的方法对宏观物流系统进行研究主要集中在供应链物流和区域物流这两大方面。

供应链管理是一种为适应市场全球化和客户需求多样化而产生的一种管理技术，它能够有效地协调和控制供应链上物料流、信息流、价值流，保持灵活和稳定的供需关系，使整个供应链上企业效益最大化。为了更好地实施供应链管理技术，研究供应链建模技术，建立相应的供应链运作参考模型以实现供应链的优化是十分必要的。

在有关供应链的研究中，供应链的选择与优化已成为研究重点之一，文献[2]仿真的供应链强调上游及下游企业间的信息共享与相互协作，并根据供应链中不同的信息做出相应的决策。它将整个供应链分为三层结构，即供应商、制造商和销售商，此外还有运输商负责不同层面之间的联系，并通过建模仿真对系统进行优化，提高系统的整体适应能力。

随着电子商务的逐步普及，面向制造企业的传统供应链的结构发生了变化，文献[3]运用优化方法理论从供应链的系统性和整体性视角出发，对此种供应链的结构进行详细的建模和仿真研究，寻找具体的决策优化方法，并探讨了其中的目标函数、约束条件等关键性问题。

文献[4]在分析供应链管理的基础上，提出“一流二网三关系”的供应链建模思想：“一流”指订单信息流；“二网”指物流网和资源网：“三关系”指客户关系、动态关系和集成关系。同时对供应链建模的混合整数规划和统一优化方法论作了阐述，为供应链的建模提供了较为实用的方法。

在二级供应链研究方面，文献[5]研究了服务销售系统的二级供应链模型，是关于设施选址和市场顾客配置的混合整数规划问题。在实例应用中，对奶制品零售分销的供应链问题进行了计算机仿真计算。

区域物流系统是一个复杂的社会子系统，是属于宏观物流系统的，它所涉及的问题是相互联系的，相互融合的。文献[6]分析了区域经济与区域物流的关系，将区域物流系统划分为5个模块：经济增长子构造、人口子构造、消费水平子构造、物流需求子构造、物流能力子构造，并在分析区域物流系统基本因果关系的基础上，建立了区域物流系统动力学模型。

1.2宏观物流系统建模与仿真的技术方法

对宏观物流系统的建模仿真，根据分析系统的侧重点不同研究者所使用的方法主要有Agent法、Petri网法等。

基于Agent的建模方法是一种先进的、有效的力法。用基于Agent的建模方法及其相关技术来研究复杂的供应链系统，可以为研究供应链系统的协调、集成和仿真等难点问题提供一些解决方案。

文献[7]重点讨论了基于Agent的建模理论、技术及其在供应链研究中的应用，并采用该研究成果对某大型水利工程的物资供应链系统进行了建模与仿真的实例研究。

除此之外，文献[2]将Agent技术与仿真技术相结合，提出了用多代理模型仿真供应链的方法，采用多代理系统开发工具JADE设计并实现了一个基于Agent的仿真模型，并成功地对一个供应链进行了仿真。同时，该文还提出了一种以限制控制量变化为目标，用神经网络在线优化控制矩阵R的DMC控制算法。该算法可有效地增大控制系统的鲁棒性，从而提高系统的适应能力。

Petri网模型方法作为一种数学和图形的描述分析工具，能够较好地描述复杂系统中常见的同步、并发、分布、冲突、资源共享等现象，已被广泛用于分布式系统、离散事件系统、柔性制造系统等领域，是进行离散事件动态系统建模、规范分析和设计的有效途径。在供应链物流系统中其应用也非常广泛。

文献[8]应用一般Petri网对供应链系统进行建模；文献[9]应用广义随机Petri网对整个供应链系统进行了建模分析，此Petri网模型可以描述各个供应商、运输商、核心企业、销售商之间的物质、资金、信息的流动关系，并利用Danamics软件对系统进行仿真，根据仿真结果对系统的整体性能进行了分析评估。

文献[10]考察了基于广义随机Petri网的供应链建模与分析技术，将广义随机Petri网（GSPN）的基本理论应用于供应链系统的建模和性能分析，利用GSPN与马尔可夫链的同构关系，采用Petri网与马尔可夫链理论相结合的供应链性能分析方法为供应链性能的有效评估提供了理论依据。

虚拟供应链仿真的基本思想和设计原则在文献[11]中被提出，这种基于有色广义随机Petri网的虚拟供应链仿真方法，可以定义库所、托肯、颜色相应的含义，规定Petri网的初始值设定方法和引发条件。

此外，有学者采用混合整数规划法对服务销售系统的二级供应链模型进行了研究[5]，并设计了适用于这种混合整数规划供应链管理决策的遗传算法。

2微观物流系统建模与仿真

2.1微观物流系统建模与仿真的研究内容

微观物流与宏观物流相对而言，侧重于对局部性的描述。例如，企业物流或者企业的生产物流、供应物流、销售物流、回收物流、废弃物物流等。采用建模与仿真的方法对微观物流系统的研究主要集中在企业物流、配送中心物流、港口物流等几大方面。

对企业物流的研究可以反映企业的整体生产状况，发现和预测生产中的瓶颈和关键路径，优化企业生产运行方案，以达到充分挖掘设备潜力、提高通过能力、降低库存水平、降低能耗、加快资金周转的目的。目前，对企业物流的研究主要集中在对企业生产线物流系统的研究。

文献[12]对某微型汽车厂总装车间的生产物流系统进行分析研究，在此基础上对其建模和仿真，在仿真过程中可以看到主要部件在装配线中所处的位置，能够判断装配各种零件所需要的时间，方便车间管理人员根据生产需求对生产线进行及时的调整。

文献[13]则以某炼钢厂全连铸改造后的生产调度问题为应用背景，研究了此炼钢生产物流系统的仿真建模与仿真运行问题。在此系统现有流程生产物流的输入条件下，分别对设备在正常生产以及正常检修两种不同条件下进行了仿真试验，得出系统正常运行所需的临界条件。

在现代物流系统中，配送中心是集物流、信息流和资金流为一体的流通型节点，是现代物流系统中的重要组成部分。对物流配送中心，特别是配送中心各个子系统的研究也越来越多。

在配送中心的多个子系统中，分拣系统是较为复杂的，同时又是其核心部分。文献[14]对物流分拣系统进行建模，主要对系统中的设备的选择进行研究讨论，着重描述了分拣设备的动态运行过程，以及速度的选择对分拣效率的影响。

文献[15]则是以配送中心的仓储系统为研究对象，建立了其数学模型并研制了计算机仿真软件。在软件平台上，只要给出库存初始参数和出库随机分布就可以清楚地看到库存量的动态变化过程，并预测达到库满或库空所需的时间。

在输送系统研究方面，文献[16]对物流输送系统进行三维动画仿真，在仿真程序中通过对设备参数设定，可以模拟出在这组参数下整个运输系统的繁忙状况及各设备的工作效率，从而对系统的输送能力做出评估。

在物流活动中，科学合理的货物配送路径选择是物流中心在最佳时间选择最佳路径为客户提供最佳服务的有效保证。文献[17]对货物配送最佳路径进行研究，为其建立了一个基于遗传算法的数学模型，并对该模型进行了较为深入的数学处理，给出了智能化配送的路径量化方法。

文献[18]对配送中心的自动化立体仓库可视化问题进行了探讨，采用基于虚拟现实的仿真辅助设计方法，建立了辅助自动化立体仓库设计的可视化仿真的模型，重点论述了辅助自动化立体仓库设计的可视化仿真的设计过程，并以某公司自动化立体仓库设计方案为例，使用该仿真辅助设计软件对方案进行优化调整。

港口作为全球综合运输网络的节点在发展现代物流中扮演着越来越重要的角色，港口逐渐以复合优势实现其现代物流中心的功能。对港口物流系统的研究，特别是集装箱物流港口已经成为物流领域的重要研究内容之一。

集装箱码头的物流系统仿真模型主要是用来评价规划建设中的或正在使用中的集装箱码头在一定设备资源条件下的生产能力、交通状况，同时可以识别系统瓶颈，提出改进策略。文献[19]基于离散事件动态系统理论，建立了集装箱码头物流系统的装卸流程模型和道路交通模型。

文献[20]对集装箱港口生产过程的三维可视化仿真建模及软件实现方法进行了研究，探讨了仿真软件中各个模块的实现方法等问题。通过这种方法可以反映出系统运行的状态，为码头工艺规划、生产过程设备配置等决策性问题提供依据。

文献[21]则对港口铁路运输系统进行研究，根据集装箱码头的生产作业特点，结合排队网络方法对国内某集装箱码头的港口铁路运输系统进行了仿真建模。在仿真模型的基础上，设计了几种不同工况下的模拟方案，通过对各个方案的模拟结果进行分析，得出各种不同的设备配置对港口铁路运输能力的影响情况。

2.2微观物流系统建模与仿真的技术方法

针对微观物流系统的研究对象的特性，学者普遍采用的建模仿真方法有Petri网法、Agent法、马尔可夫链法、遗传算法等。

在Petri网的应用方面，文献[22]针对较为复杂的企业内部物流系统，采用分层有色Petri网进行建模，此方法使得系统的模型清晰并且易于实现模块化，解决了复杂系统的综合和模型可重用性差的问题。有学者[14]则是基于着色Petri网和面向对象相结合的方法对系统进行研究，运用此种方法可以直观地找到系统中的缺陷，通过对系统的修改、调整达到优化的目的。

有学者应用Agent法，提出了一种基于多Agent的制造企业物流系统建模方法[23]，为制造企业实现物流管理提供了一种控制模式。用这种方法对制造企业物流进行建模，较好地解决模拟人对多样性、复杂性问题智能活动的适应能力，此种建模方法适用于对制造企业物流系统等的复杂系统进行研究。

文献[15]将马尔可夫链用于仓储系统的建模，根据系统的马尔可夫性质建立了系统的数学模型，并对其进行仿真，在仿真界面下，根据需求输入不同的参数，运行模型可以直观地得到每个时段的库存状态，经过分析可得到整个仿真期间内库存量的变化规律。

文献[17]则是在对传统算法讨论的基础上提出了一种基于遗传算法的物流路径选择的建模方法，由于遗传算法实行全局并行搜索，搜索空间大，从而易于找到最优解。在实例应用中可以看出，遗传算法应用于物流的建模仿真较好地满足了不同类型的约束要求，能较早地找到满足条件的群体。

在港口物流系统建模仿真方面，文献[19]根据集装箱码头的作业流程，采用Petri网建立了集装箱码头物流系统的动态流程模型，并在离散事件动态系统仿真软件WITNESS的平台上建立了仿真模型。该模型以彩色动画显示，既可观察整个码头的生产动态，又可分析局部位置的作业流程。

文献[24]在港口物流系统仿真领域中，引入了自动建模技术，运用C语言进行软件研制，实现了交互式系统描述与自动建模的基本构造及功能。

针对港口物流系统离散性、随机性的特点以及系统仿真模型场景复杂的问题，文献[20]对基于虚拟环境的集装箱码头三维仿真建模及软件开发进行了研究。在虚拟现实软件基础上进行了二次开发，所研制出的仿真软件CTDSS实现了港口生产过程中实时动画生成及参数控制的功能。

3宏观物流系统与微观物流系统的研究比较

由上文的综述可知，在建模仿真的研究内容层面上来看，宏观物流与微观物流有着各自不同的侧重点，宏观物流以整体性、全局性为着重点，微观物流则侧重考虑系统内部的元素，以局部性的，个别性的物流为研究对象。在建模仿真的研究方法层面上来看，不论是对宏观物流系统还是对微观物流系统，学者们大多数使用的还是普遍的系统建模仿真的研究方法，如排队网络法、Petri网法、Agent法、马尔可夫链法、遗传算法、混合整数规划法等。

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[23] 陈勇，林飞龙. 制造企业物流多智能体建模及其应用[J]. 浙江工业大学学报，2006,34(3):310-313.

物流系统仿真报告 篇4

实验报告（2）

四旋翼飞行器仿真

2012

1实验内容

基于Simulink建立四旋翼飞行器的悬停控制回路，实现飞行器的悬停控制；

建立UI界面，能够输入参数并绘制运动轨迹；

基于VR

Toolbox建立3D动画场景，能够模拟飞行器的运动轨迹。

2实验目的通过在Matlab

环境中对四旋翼飞行器进行系统建模，使掌握以下内容：

四旋翼飞行器的建模和控制方法

在Matlab下快速建立虚拟可视化环境的方法。

3实验器材

硬件：PC机。

工具软件：操作系统：Windows系列；软件工具：MATLAB及simulink。

4实验原理

4.1四旋翼飞行器

四旋翼飞行器通过四个螺旋桨产生的升力实现飞行，原理与直升机类似。

四个旋翼位于一个几何对称的十字支架前，后，左，右四端，如图

所示。旋翼由电机控制；整个飞行器依靠改变每个电机的转速来实现飞行姿态控制。

图1四旋翼飞行器旋转方向示意图

在图

中，前端旋翼

和后端旋翼

逆时针旋转，而左端旋翼

和右端的旋翼

顺时针旋转，以平衡旋翼旋转所产生的反扭转矩。

由此可知，悬停时，四只旋翼的转速应该相等，以相互抵消反扭力矩；同时等量地增大或减小四只旋翼的转速，会引起上升或下降运动；增大某一只旋翼的转速，同时等量地减小同组另一只旋翼的转速，则产生俯仰、横滚运动；增大某一组旋翼的转速，同时等量减小另一组旋翼的转速，将产生偏航运动。

4.2建模分析

四旋翼飞行器受力分析,如图

所示

图2四旋翼飞行器受力分析示意图

旋翼机体所受外力和力矩为：

重力mg,机体受到重力沿方向；

四个旋翼旋转所产生的升力

(i=

1,2,3,4)，旋翼升力沿方向；

旋翼旋转会产生扭转力矩

(i=

1,2,3,4)。垂直于叶片的旋翼平面，与旋转矢量相反。

力模型为：，旋翼通过螺旋桨产生升力。是电机转动力系数，可取，为电机转速。旋翼旋转产生旋转力矩Mi(i=1,2,3,4)，力矩Mi的旋向依据右手定则确定。力矩模型为，其中是电机转动力系数，可取为电机转速。当给定期望转速后，电机的实际转速需要经过一段时间才能达到。实际转速与期望转速之间的关系为一阶延迟：响应延迟时间可取0.05s(即)。期望转速则需要限制在电机的最小转速和最大转速之间，范围可分取[1200rpm，7800rpm]。

飞行器受到外界力和力矩的作用，形成线运动和角运动。线运动由合外力引起，符合牛顿第二定律：

r为飞机的位置矢量。

角运动由合力矩引起。四旋翼飞行器所受力矩来源于两个方面：1）旋翼升力作用于质心产生的力矩；2）旋翼旋转产生的扭转力矩。角运动方程如下式所示。其中，L

为旋翼中心建立飞行器质心的距离，I

为惯量矩阵。

4.3控制回路设计

控制回路包括内外两层。外回路由Position

Control

模块实现。输入为位置误差，输出为期望的滚转、俯仰和偏航角。内回路由Attitude

Control

模块实现，输入为期望姿态角，输出为期望转速。Motor

Dynamics

模块模拟电机特性，输入为期望转速，输出为力和力矩。Rigid

Body

Dynamics

是被控对象，模拟四旋翼飞行器的运动特性。

图3包含内外两个控制回路的控制结构

（1）内回路：姿态控制回路

对四旋翼飞行器，我们唯一可用的控制手段就是四个旋翼的转速。因此，这里首先对转速产生的作用进行分析。假设我们希望旋翼1的转速达到，那么它的效果可分解成以下几个分量：

：使飞行器保持悬停的转速分量；

：除悬停所需之外，产生沿ZB轴的净力；

：使飞行器负向偏转的转速分量；

：使飞行器正向偏航的转速分量；

因此，可以将期望转速写成几个分量的线性组合：

其它几个旋翼也可进行类似分析，最终得到：

在悬浮状态下，四个旋翼共同的升力应抵消重力，因此：

此时，可以把旋翼角速度分成几个部分分别控制，通过“比例-微分”控制律建立如下公式：

综合以上三式可得到期望姿态角-期望转速之间的关系，即内回路。

外回路：位置控制回路

外回路采用以下控制方式：通过位置偏差计算控制信号（加速度）；建立控制信号与姿态角之间的几何关系；得到期望姿态角，作为内回路的输入。期望位置记为。可通过PID

控制器计算控制信号：

是目标悬停位置是我们的目标悬停位置(i=1,2,3)，是期望加速度，即控制信号。注意：悬停状态下线速度和加速度均为0，即。

通过俯仰角和滚转角控制飞行器在XW和YW平面上的运动，通过控制偏航角，通过控制飞行器在ZB轴上的运动。可得：

根据上式可按照以下原则进行线性化：

（1）将俯仰角、滚转角的变化作为小扰动分量，有，，（2）偏航角不变，有，其中初始偏航角，为期望偏航角（3）在悬停的稳态附近，有

根据以上原则线性化后，可得到控制信号（期望加速度）与期望姿态角之间的关系：

则内回路的输入为：

5实验步骤与结果

（1）

根据控制回路的结构建立simulink模型；

（2）

为了便于对控制回路进行参数调整，利用Matlab软件为四旋翼飞行器创建GUI参数界面；

（3）

利用Matlab的VR

Toolbox建立四旋翼飞行器的动画场景

（4）

根据系统的结构框图，搭建Simulink模块以实现模拟飞行器在指定位置的悬停。使用默认数据，此时xdes=3，ydes=4，zdes=5，开始仿真，可以得到运动轨迹x、y、z的响应函数，同时可以得到在xyz坐标中的空间运动轨迹。然后点击GUI中的VR按钮使simulink的工作空间中载入系统仿真所需的参数，把x、y、z的运动轨迹和Roll，Pitch，Yaw输入至VR中的模拟飞行器中，观察飞行器的运动轨迹和运动姿态，然后再使用一组新的参数xdes=-8，ydes=3，zdes=6进行四旋翼飞行器运动进行仿真模拟，可以看出仿真结果和动画场景相吻合。

6实验总结与心得

此次MATLAB实验综合了SIMULINK、GUI和VR场景等多个部分，对四旋翼飞行器运动进行了仿真模拟。由仿真结果可以看出，四旋翼飞行器最终位置达到了期望给定的位置，三个方向的响应曲线最终平稳，对应飞行器悬停在期望位置，达到了控制要求。

本次试验收获很多，学习到了很多知识，首先是熟悉了SIMULINK由简至繁搭建系统的过程，学习了利用VR建立虚拟模型，并在SIMULINK中连接。其次是熟悉了MATLAB

物流信息系统上机实验报告 篇5

---中海2000物流信息系统

班级：XXX班

姓名：XXX

学号：XXX号

物流信息系统上机实验报告

-----中海2000物流信息系统

班级：XX班学号：XX3号姓名：XXX

通过两天的上机实践学习，我了解并熟悉了中海物流信息系统的各个流程及其管理。中海2000物流管理信息系统是在总结中海物流集团多年从事第三方物流服务的基础上，经过多种物流业务模式考验的现代物流企业综合物流业务管理信息系统。该信息系统共有基础数据、客户管理、配送管理、仓储管理、调度管理、费用产生、统计调查、客户分析几大功能模块。接下来，我就结合这两天的实践学习，阐述一下我对该信息系统的认识及对物流信息系统管理的体会。首先，我简单介绍一下本系统的几大功能模块：

一、基础数据

系统的运行要根据使用的具体环境对系统进行具体设置。基础数据部分即是对操作人员及密码，系统权限的设置。

每一个操作员可以灵活的设置自己的密码，保证用户的合法性。对于系统的使用人员给予一定的权限，明确每个操作人员的权限和职责，避免与业务无关的人员对系统进行非法操作，严格控制系统用户的合法性，保证系统的安全。

二、客户管理

该模块主要管理客户的各种相关信息及为其提供相应的查询服务。它包括客户资料、合同管理、工厂资料、运输资料四部分。

客户资料分为两个等级（1）客户本身的资料：客户名称、联系方式、收费状态、报价资料等，由商务部门维护（2）客户下的工厂资料:供应商、购买商、供应购买商，由操作部门维护。

三、配送管理

该模块分为：部件维护、入仓、出仓、查询。

（一）入仓

1、部件维护为客户输入部件信息，并进行管理。

2、入仓资料

（1）入仓资料客户的供应商要求部件入仓，输入入仓件数及具体信息。

（2）入仓配车为客户选择运输方式及线路。

（3）入仓报关为客户确认入仓部件的报关要求。

（4）入仓卸车为客户选择卸车方式并卸车。

（5）入仓验货经验收，确保货物全部符合客户要求。

（6）分配仓位仓管员把部件存放在其包租的仓位中。

（7）报关确认

（8）入仓确认操作员核对所有入仓资料无误后，进行入仓确认。

3、费用处理客户部件入仓时产生处理费用，加班费用及其他费用等。

（二）出仓

1、出仓选货客户选择要购买的部件，操作员提出选货单给仓管员进行选货操作。

2、出仓资料

（1）出仓资料 操作员准备出仓资料，作为仓管员出货检查的依据。

（2）出仓配车 为客户选择运输方式及线路。

（3）出仓报关为客户确认出仓部件的报关要求。

（4）出仓装卸 选择卸货方式

（5）报关确认

（6）出仓确认 核对所有出仓资料，无误后进行出仓确认。

3、费用处理出仓时产生处理费用，加班费用，及其他费用等。

四、仓储管理

分别进行入仓部件查询，出仓部件查询，货物编号查询，货物名称查询，呆滞货物查询，进出库查询，仓位库存查询。

五、调度管理

根据部件情况完成相应的调度配载工作。

六、费用产生

物流计费项目主要包括：仓储保管费，流通加工费，运输配送费。仓储保管费按体积、重量、箱数计收；流通加工费以所耗人力工时及材料为基准计收，而运输配送费则以紧急度，车辆，货品数，装卸次数，运输配送区域，运行管理等为计费依据。计费标准的确定必须考虑市场的接受度和运营成本。

其次，我总结一下该系统的特点如下：

中海物流信息系统属于第三方物流企业的物流管理信息系统。第三方物流企业服务于生产企业与流通企业以及消费者，以提供第三方物流服务为主。主要有可得性，及时性，精确性，灵活性等特点。

再次，是我通过上机实践获得的体会。有以上各个方面的了解，不难发现好的物流信息系统可以降低成本，降低风险，提高服务水平，为决策提供科学依据。使用特定的信息管理系统，进行信息的收集，加工，传递，反馈，从而极大地提高劳动效率，提高经济效益。

物流信息系统首先是为物流活动提供了一个作业平台，所有的作业活动成果都要通过该系统来反映，为其他作业和决策提供依据；同时由于该系统是一个定向开放的系统，所以作业的信息会在一定的范围内进行传递和沟通。物流信息系统也是一个决策支持系统，它具有数据汇总查询功能，以便决策者及时掌握各种物流数据信息，为决策提供依据。物流信息系统一般会记录每一订单的订单号，货物名称，下单日期等各种有用的信息，也可以提高信息的跟踪能力。最后，得出结论如下：

物流系统仿真报告 篇6

供应链管理（供应商）

销售部门销售订单录入销售订单审核销售订单 仓储部门库存足够入库订单录入销售部门发货单录入采购入库成品出库发货员发货单发货单审核第三方物流管理（入库）

入库订单入库与处理上架调度上架操作入库反馈

第三方物流管理（出库）

出库订单出库与处理出库调度出库反馈 第三方物流管理（运输）

运输单计划调度需要取货否送货车进场扫描进站集货货物装箱出站扫描发货是取货车场站扫描取货调度发运到站

二、实验主要结果

供应商：数据管理——指令跟踪界面

三、实验收获及体会

在这几次的实验中，总共学习了两大块模块：供应链管理、第三方物流。

在供应链管理试验中，我们采用了拉动式供应链。拉动式供应链中整个供应链的驱动力产生于最终的顾客，产品生产是受需求驱动的。整个供应链要求集成度较高，信息交换迅速，可以根据最终用户的需求实现定制化服务。在一个真正的拉动式供应链中，企业不需要持有太多库存，只需要对订单做出反应。了解了拉动式供应链中，零售商、供应商、运输公司、生产商之间的业务流程。了解到在拉动式的供应链中，其主要流程是零售商接到订货订单，然后根据需求向上游公司采购，由上游公司生产和运输试验只要是信息流的传递。选择拉动式供应链是企业减少库存的有效方法。

在第三方物流系统试验中，了解到第三方物流系统一种实现物流供应链集成的有效方法和策略，它通过协调企业之间的物流运输和提供后勤服务，从企业的物流业务外包给专门的物流管理部门来承担。我们所实验的系统中主要有四个部门：客户部、仓储部、运输部和财务部。客户部的主要职责是公司基本信息的维护，各类订单的录入。仓储部门是第三方物流系统核心所在。货物的入库、出库，仓库的维护，货物的盘点，运输车的装/拆箱，都是由 仓储部进行协调操作。运输部门则是负责货物的运输调度和车辆的维护。财务部门主要是处理一些财务方面的事宜。

物流系统仿真报告 篇7

使用仿真技术研究FMS这样一个高度离散和复杂的系统具有很大优势,因此学者们在该问题的研究上做了大量工作,并取得了一定成果,比较有代表性的有:王守海[3]利用Flexsim对柔性制造车间绿色物流系统进行了仿真研究,针对物流系统存在的问题,提出了优化设计方案。喻明、吴澄[4]针对FMS的调度问题,考虑到多台机器、机器不可靠及缓冲库容量有限等特点,在满负载平衡的条件下,建立了一种近似的布朗网络模型,然后鉴于求解这个模型的最优控制问题而得到的最优队长和最优空闲时间,提出了一种最优控制策略,包括排序策略和输入控制策略。王卡停、吴铁军[5]利用petri网理论建立了FMS物流系统的petri网模型,并结合事件调度法和活动扫描法两种仿真策略,编制了宝钢钢管分公司高压锅炉管线物流仿真软件。通过分析仿真结果对实际的生产物流系统的性能进行了分析和研究。参考文献表明,对FMS物流系统的研究大多集中在建模方法上,仿真研究较少。因此,通过物流仿真软件建立FMS物流系统的仿真模型,并进行实证研究,具有重要的现实意义。

1 问题描述及研究目的

某柔性制造车间以来料加工为主,通过加工各种原材料钢管,生产不同品种的管材件。该工厂的主体生产单位是管材加工车间,拥有近30台打扁、铣、冲、钻、切管机等加工设备。管材加工车间分为3个作业单元,分别是原材料区、生产加工区和产品检验区。

生产加工区是由各种不同的机床组成的,分为缓存区、切管、打扁、铣弧口、冲弧口、钻空、去毛刺等7个基本作业单元;产品检验区分为缓存区、检验、分类打捆3个基本作业单元。该工厂现在主要生产A1、A2、B、C、D1、D2六种管材产品,分别是由四种不同的原材料钢管经过各自的工序加工制成的,而A、D两种管材原料及加工路线均相同,只不过型号不同,不同型号的管材在每台设备上的加工时间不同。具体工序及相关数据如下表表1所示。

产品的计划投产批量方案:5,5,4,5,4,3。

产品的计划投产间隔为均值为95分钟的possion分布,即不同批次的原材料从原料区出发,以时间间隔为均值为95分钟的possion型随机变量到达切管机器组。

如果一项作业在特定时间到达车间,发现该机器组全都忙着,该作业就在该机器组处排入一个FCFS规则的队列,如果前一天没有完成任务,第二天继续加工。在特定机器上完成一个工序的时间是一负指数型随机变量,它的平均值取决于作业的类别以及机器组的类别。

其加工过程的流程图如图1所示。

研究目的:建立FMS物流系统的仿真模型,从物流的角度对柔性制造车间进行优化和改进。

2 对FMS物流系统三个流的描述

物料在加工车间从原材料区出发,运输至生产加工区,在这里被加工制造成各种产品后,再由叉车运输至产品检验区,检验合格的产品在检验区分类打捆后运往仓库,不合格的产品进入废物回收区,这些原材料、半成品、成品在系统中的流动构成了该系统的工件流。

由于切管、冲弧口、钻孔、去毛刺等机器上能够加工不同的原材料,但是在加工不同的原材料时需要更换刀具,所以在每台机器上都有专门的工具库,当加工不同的原料时,机器自动调整或由人工干预更换刀具,刀具的流动就构成了该系统的刀具流。

由于每种原材料在刚进入系统时形状等是差不多的,机器不能识别是哪种材料,需要不断更换刀具,所以在原材料进入系统时先由人工将其分类,给每个原材料加上一个托盘,相同的原材料的托盘上具有相同的条形码,当原材料进入机器时,机器可以根据条形码自动识别是哪种原料,当原料加工成成品后,托盘与成品分离,托盘由人工搬回托盘区。托盘在系统中的流动构成了该FMS物流系统的配套流。

3 模型的假设

假定原材料的到达间隔时间服从possion分布,供给无缺货现象发生;原材料接受加工的时间服从负指数分布;各个缓冲区的容量假定是无限的;同一机器组不同机器的服务质量相同且运转正常无故障;原料从各个站点出来以后,到达下一级服务站的到达率服从possion分布;检验合格率为90%。

4 仿真模型的建立

应用witness仿真软件,建立仿真模型,模型的可视化设计如图2所示。

以管材车间的统计参数作为仿真的初始化参数,设置仿真钟14 400分钟,进行仿真试验,A1、A2、B、C、D1、D2六种产品的平均生产时间与管材的实际加工时间差距不大。将该仿真模型的仿真结果与排队论模型的结果比较,机器的利用率都相差不大,在允许的误差范围内。因此,我们认为该模型是符合可信度要求的。

5 实验设计与仿真结果的分析

模型运行14 400分钟,通过对仿真报表的分析,我们发现:(1)产品在系统中的平均逗留时间在4 000分钟左右,是相关工序的总服务时间的30倍以上。因此,系统存在改善余地。(2)切管缓冲区和去毛刺缓冲区的队长还是比较大的,可以推测是切管或者去毛刺的机器组的生产负荷不够。(3)切管机组和去毛刺组机器的利用率都在90%以上,进一步验证第2步的推测是正确的。

根据该工厂的实际情况,该厂的原料投产批量是固定的,但是投产顺序可以改变,又由于公司资金周转问题,公司每种类型的设备最多能添加一台,添加设备的总和不能超过两台,故针对上述模型仿真的结果分析以及工厂的实际情况,现提出了以下方案:(1)改变不同原料的投产顺序;(2)在切管机组增加一台机器;(3)在去毛刺机组增加一台机器;(4)在切管机组和去毛刺机组分别增加一台机器。

通过对上述4种方案的仿真发现,方案1改变原料的投产顺序切管机器的利用率为91%、去毛刺机组的平均利用率为96%,并没有解决系统的瓶颈问题,并且产量为517,产量增幅很小,所以方案不可取。

方案2增加一台切管机器后,虽然产量增加了10个,但切管机组的平均利用率为79%,去毛刺机组的平均利用率为96%,切管机组的设备利用率降低了,而去毛刺机组并没降低,所以也没有解决系统的瓶颈问题,方案也不可取。

方案4增加两台机器后虽然产量了很大提高,由原来的516增长到543,但去毛刺机组的设备利用率为94%,还没有解决系统的瓶颈,所以也不可取。

最后通过比较发现方案3是较优的方案。经过优化后的模型,产品在系统中的平均逗留时间比优化前平均降低了接近100分钟,缓冲区内产品的平均队长也大大降低,提高了服务效率,而且切管机组和去毛刺机组的设备利用率都降低到了93%以下,并且没有向其它机器组转移,解除了系统中存在的瓶颈问题,并且产量由开始的516上升为543,这表明,该方案是可行的。

6 总结

本文主要应用witness仿真软件针对一柔性制造系统的物流系统进行建模与仿真,在仿真模型的构造中着重体现出工件流、工具流和配套流。通过对仿真结果的分析,发现系统的瓶颈;通过对不同改进方案的分析,得出较优的系统配置。优化后的系统较原系统又更均衡的设备利用率、较低的产品逗留时间和较高的产量,系统具有了更高的柔性。但是,新方案可行与否还需要权衡成本与柔性这一二律背反问题。此外,要想确切得到新方案所有性能指标的值,需要选取合适的置信度,进行置信区间的估计。

摘要：柔性制造系统(FMS)是由加工系统、物流系统、信息流系统三个子系统组成的。其小批量、多品种生产特点决定了低的设备利用率,研究FMS的物流系统是提高企业生产效率,降低生产成本,提高设备利用率的重要手段。作者利用WITNESS仿真软件建立了某管材柔性制造车间物流系统仿真模型,模型突出了FMS物流系统的工件流、工具流和配套流;通过实验设计和仿真数据的分析,对系统的瓶颈问题进行了优化。

关键词：FMS,物流系统,仿真,witness

参考文献

[1]张海峰.基于petri网的FMS物流系统建模及仿真[D].西安:西安理工大学(硕士论文),2007.

[2]王红军.基于eM-plant的FMS仿真建模技术研究[J].新技术新工艺,2004(5):9-11.

[3]王守海.制造车间绿色生产物流决策模型及其仿真研究[D].武汉:武汉科技大学(硕士论文),2007.

[4]喻明,吴澄.柔性制造系统的一种建模方法及最优控制策略[J].控制理论与应用,1993,10(5):529-530.

[5]王卡停.柔性制造系统的petri网物流仿真[D].杭州:浙江大学(硕士论文),2001.

[6]Bruno,et al.Petri net based Object-oriented modeling of distributed systems[J].ACM SIGPLAN,1986(10):284-293.