《物流設施規(guī)劃課程設計》指導書分析

物流中心規(guī)劃課程設計指導書付強天津職業(yè)技術師范大學經濟與管理學院一、基于Petri網的建模方法Petri網的概念：Petri網是對離散并行系統的數學表示。經典Petri網：經典的Petri網是簡單的過程模型，由兩種節(jié)點：庫所和變遷，有向弧，以及令牌等元素組成的。(一)形式化的定義1. petri網的元素：庫所(place)圓形節(jié)點變遷(transition)方型節(jié)點有向弧(connection)它是具有方向的，是庫所和變遷之間的有向弧令牌(token)它是庫所中的動態(tài)對象，可以從一個庫所移動到另一個庫所2. Petri網的規(guī)則:(1)有向弧是有方向的;(2)兩個庫所之間變遷是不允許有弧的；(3)庫所可以擁有然一數量的令牌；(4)行為如果一個變遷的每個輸入庫所(inputplace)都擁有令牌，該變遷即為被允許(enable)。個變遷被允許時，變遷將發(fā)生fire),輸入庫所(inputplace)的令牌被消耗，同時為輸出庫所(outputplace)產生令牌。(5)變遷的發(fā)生是原子的，也就是說，沒有一個變遷只發(fā)生了一半的可能性。(6)有兩個或多個變遷都被允許的可能，但是一次只能發(fā)生一個變遷。這種情況下變遷發(fā)生的順序沒有定義。(7)如果出現一個變遷，其輸入庫所的個數與輸出庫所的個數不相等，令牌的個數將發(fā)生變化，也就是說，令牌數目不守恒。(8)petri網是靜態(tài)的。也就是說，不存在發(fā)生了一個變遷之后忽然冒出另一個變遷或者庫所，從而改變Petri網結構的可能。(9)Petri網的狀態(tài)由令牌在庫所的分布決定。也就是說，變遷發(fā)生完畢、下一個變遷等待發(fā)生的時候才有確定的狀態(tài)，正在發(fā)生變遷的時候是沒有一個確定的狀態(tài)的。3. petri網的類型：(1)基本petri網：每個庫所容量為1,這樣庫所可稱為條件，變遷可稱為事件。故而又稱為條件/事件系統，C/E。(2)低級petri網：庫所容量和權重=1的任意整數，稱為庫所/變遷網，P/T。(3)定時petri網：將各事件的持續(xù)時間表在庫所旁邊，庫所中新產生的標記經過一些事件后加入到網中，或時標在變遷上，經過時間延遲后發(fā)生。(4)高級petri網：謂詞/事件網、染色網、隨機網等。注：在petri網中往往會出現兩個變遷相互爭奪令牌的情況，這種情況下由于petri網的時序是不確定的因此哪一個變遷將會得到執(zhí)行也是不確定的。如下例是一個訂購貨物的petri網實例，從中我們可以分析出petri網的一些相關知識：圖1-1一個訂購貨物的petri網實例（二）petri網的數學表達方式一個經典的Petri網由四元組（庫所，變遷，輸入函數，輸出函數）組成。任何圖都可以映射到這樣一個四元組上，反之亦然。（三）高級Petri網為了解決經典Petri網中的問題，研究出了高級Petri網，在以下方面進行了擴展：令牌著色：一個令牌通常代表具有各種屬性的對象，因此令牌擁有值（顏色）代表由令牌建模的對象的具體特征，如一個令牌代表一個工人（張三，28歲，經驗3級）。時間：為了進行分析，我們需要建模期間，延遲等，因此每一個令牌擁有一個時間戳，變遷決定生產出的令牌的延遲。層次化：構造一個復雜性與數據流圖相當的Petri網的機制。子網是由庫所，變遷和子網構成的網絡。時序：增加時序邏輯的定義，更好的描述行為過程。、Flexsim軟件的基本操作第1步：在模型中生成一個實體從左邊的實體庫中拖動一個發(fā)生器到模型（建模）視窗中。具體操作是，點擊并按住實體庫中的實體，然后將它拖動到模型中想要放置的位置，放開鼠標鍵。這將在模型中建立一個發(fā)生器實體，如下圖所示。一旦創(chuàng)建了實體，將會給它賦一個默認的名稱，例如Source#,數字#為自從Flexsim應用軟件打開后所生成的實體數。在以后定義的編輯過程中，可以對模型中的實體進行重新命名。第2步：在模型中生成更多的實體從實體庫中拖動一個暫存區(qū)實體放在發(fā)生器實體的右側。再從庫中拖動3個處理器實體放在暫存區(qū)實體的右側，如下圖所示。第3步：完成在模型中生成實體再拖出一個暫存區(qū)、一個處理器和一個吸收器實體放到模型中第4步：連接端口下一步是連接端口來安排臨時實體的邏輯路徑。要連接一個實體的輸出端口至另一個實體的輸入端口，按住鍵盤上的“A1,然后點擊第一個實體并按住鼠標左鍵，拖動鼠標到下一個實體然后放開鼠標鍵。將會看到拖動出一條黃色連線，放開鼠標鍵時，會出現一條黑色的連線。首先，連接發(fā)生器到第一個暫存區(qū)。然后連接此暫存區(qū)和每個處理器。再連接每個處理器到第二個暫存區(qū)。然后連接第二個暫存區(qū)到檢驗處理器。然后連接檢驗處理器到吸收器，并連接到模型前端的第一個暫存區(qū)。先連接檢驗處理器到吸收器，然后到第一個暫存區(qū)?，F在此模型的連接應如下圖所示。下一步是改變各實體的參數，以使它們按模型的描述來工作。這里從發(fā)生器開始一直到吸收器逐個修改參數。詳細設計模型每個實體有它自己的參數視窗。數據和邏輯會由此視窗添加到模型中。雙擊一個實體進入該實體參數視窗。在這個模型中，我們需要讓3種不同的產品類型進入系統。要完成這一要求，每個臨時實體的類型（見Flexsim術語中臨時實體類型”的描述）將按照均勻分布被隨機分配一個1到3之間的整數值。這由發(fā)生器的出口觸發(fā)器來完成。第5步：給發(fā)生器指定臨時實體的到達速率雙擊該發(fā)生器打開它的參數視窗。所有Flexsim實體都有多個分頁（標簽頁）來代表變量和信息，建模人員可根據模型要求來改變它們。在這個模型中，我們需要改變到達間隔時間和臨時實體類型以產生3種類型的產品。在此模型中，產品每5秒到達，按指數分布。發(fā)生器默認使用一個指數分布的到達時間問隔，但需要改變其均值。諸如指數分布這樣的各種隨機分布將被仿真過程采用，可用來對現實系統中發(fā)生的變化進行建模Flexsim提供了一個叫做ExpertFit的工具來幫助你確定何種隨機分布與你的實際數據最匹配。在后面的文檔中有對分布和如何使用它們的詳細解釋。在發(fā)生器分頁中，在到達時間問隔下拉菜單中，點按鈕將打開第二個視窗，來解釋其選項，并可編輯該選項的參數。所有以棕色顯示的內容都可以改變改變數值以調整分布，甚至也可以插入一個表達式。對于這個模型，將形數參數值從10改為5對于一使用此模板你可以個指數分布，形狀參數值就是均值。按確定按鈕返回參數頁。第6步：指定臨時實體的類型和顏色接下來要做的是，在臨時實體進入系統時為其指定一個類型值。此類型值在1到3之間均勻分布,意思是，進入系統的產品是類型1、類型2、或類型3的可能性都一樣。完成該指定的最好的方式是在發(fā)生器的離開觸發(fā)器中改變其臨時實體類型。選擇發(fā)生器觸發(fā)器分頁。選擇離開觸發(fā)器下拉菜單選擇。在下拉菜單中選擇“SetItemtypeandColor（設定臨時實體類型和顏色）”選項。寓開觸發(fā)鍍定實體類型制式色為幅陽至你iWm揩定一種實體類型號duMoMl'并SAj謖定頡色（qb1：一采用瓦綠,要trgbi溢人方式為I信時實體3巾指定一狎顫包人服據實傳類畫設定嵌色：根據臨時實停小em的安體類盟號世罡一葬獨'持的顏色.占時實體觸ni捋定一種英體提翻號dunFow”：】二：糧搭到3SK定的!包；根據一個名為“他回mm11的標筌的值知刷實體指定唯raiAll招入技中tt>：,向全魅晟"mytab*的行1列1寫入010*V罵人表中（2）隨著每個幅時宗體送入，在名為"mytaNe-的全局表中膜序地寫入愛送哨息：發(fā)送一條洎息給cenWirc±j«Hdigrttj】；*用Xwjsencinpobjec1傳遞當十發(fā)送殛遲洎；從當tn（盤在。時間單位內，發(fā)送一個加甚油層環(huán)條杵稍息;加果條件為53，在從現在算起的口時間內發(fā)送一條洎息給匚即陽城Y選擇并改變了臨時實體的類型和顏色后，選擇摸板按,可看到如下信息（見下圖）。SflurcclOntn(為臨時實體味m指定一種實體類型號umkrnid,>并為每種實體類型指定唯一的顏色.離散均勻分布與均勻分布相似，只是其返回值不是所給參數之間的實數，而是一個整數。我們現在完成了發(fā)生器的參數編輯,所有默認的棕色內容已經完全如我們所需要的了。點擊確定按鈕即可接受參數設置并關閉該視窗。第7步：設置暫存器容量下一步是詳細設置第一個暫存區(qū)。這里有兩項內容需要設定。首先要設定的是暫存區(qū)的容量。第二，希望暫存區(qū)的分配方式是將臨時實體中所有類型1送至處理器1,類型2送至處理器2,以此類推。雙擊第一個暫存區(qū)，就會出現其參數視窗。將最大容量改為10000,這實際上將得到一個無限容量的暫存區(qū)按鈕第8步：指定暫存區(qū)的路徑分配選擇臨時實體流”分頁來設置該暫存區(qū)的實體流選項在輸出”面板中，在送往端口”下拉菜單中，選擇“ByItemtype（direct）按臨時實體類型（直接）”選項愉通過標釜工間接人根據看葉實體此m上名為七h的所2”的標釜的值所定義訕:送往端口（Origirid）sendtoport:第一個可用（打開所有端口J，|乾循：采用匏循模式（:在數字輪序中選擇輸出端口）將臨時實體發(fā)送到一個端口.人如用用就用匏德式：風冕睛模式（按膽數字輪序選擇下一個可用的蠟出端口）將臨報百分比輸入：按照下列百分比格臨時實體發(fā)送到輸出端口：百分數端口按百分比工表1：根據一個名為何聯甜蛾的全局表中定義的國斂經驗分布送送到:檸臨時突體芝型（間接）；根據臨時實體類型來定義不同的情況，格臨畸住我送逋過標簽直接）:發(fā)送唱時實體到一個端口，此端口號與喑時實體名為-“條件送口：根據一個備件第達式捋臨時實佳發(fā)送到相應的端口；如果為仃火【意"I由于已經指定了一個臨時實體的類型參數等于1、2或3,我們現在可以用臨時實體的類型來選定臨時實體要通過的端口號。處理器1應被連接至端口1,處理器2應被連接至端口2,處理器3應被連接至端口3。選擇了“ByItemtype（direct/項后，按確定按鈕關閉該暫存區(qū)的參數視窗。第9步：指定處理器的操作時間下一步是設置3個處理器的處理時間。雙擊第一個處理器，就會出現其參數視窗在處理時間”下拉菜單中，選擇“ExponentialDistribution（指數分布）”選項，然后按按鈕。默認的形狀參數值是10秒。不改變該默認設定。這樣，在我們的模型中，每個產品將被平均處理10秒鐘，處理時間服從指數分布。點擊確定按鈕來關閉模板視窗。到此為止，這是我們要對處理器所做的唯一改變。我們將在后面的課程中采用一些其它選項。點擊確定按鈕關閉處理器的參數視窗。對其它兩個處理器重復這一步驟。第10步：詳細設置第二個暫存區(qū)現在雙擊第二個暫存區(qū)打開其參數視窗。如同在第一個暫存區(qū)中所做的一樣，我們需要模擬一個無限容量的暫存區(qū)。在最大容量”域段輸入100000然后按確定按鈕關閉視窗。第11步：設置檢驗站處理時間現在需要指定檢驗站的處理時間和路徑邏輯。雙擊該檢驗站打開其參數視窗。在處理時間”分頁中處理時間”菜單下，按按鈕。這將又一次打開解釋處理時間的當前選項的模板視窗。改常數時間10為3。這樣，在模型中，它將持續(xù)3秒（恒值不變）時間來檢驗產品是否有加工缺陷。第12步：設置檢驗站的路徑分配現在需要設置該檢驗站將劣質產品送回到模型的開始端，將合格產品送到吸收器。在建立該實體的連接時，應首先連接它至吸收器，然后將它連接回第一個暫存區(qū)。這個順序可以使第一個輸出端口連接到吸收器，第二個輸出端口連接到暫存區(qū)?，F在，我們想按照某確定的百分比來安排臨時實體的路徑。點擊該檢驗站的臨時實體流”分頁。在輸出”面板中送往端口”下拉菜單下，選擇“ByPercentage（inputs）（按百分比（輸入）”選項。送往端口（Original）sendtoport:第一個可用C打開所有端口）隨機端口:宦送I喜時實體到一個隨機端口.斌4邦騰鼻1域.n雷溜*技實體類型（直接，將臨時實體ife送到內實體類型號相同的端口.丫刪卷臨時實體類型（間接 5:根據臨時實體類型來定曳不同的情況，格臨時實體或送隨機可用信:格臨時賣住發(fā)醫(yī)到一個隨機的可用端口口如果沒有端口好用惻捷輪循；采用輪循模式（在數字輪序中選擇輸出端口）將臨時實體發(fā)送到一個端口-如可用就用輪醺式：以較循模式：（按照勘字輪俘選擇下一個可用的輸出端口）耨臨按百分比KWL11按照下列百分比將崎盹賣隹境送到出端口：百分也端口一二通過標卷f直接）：發(fā)送臨時實體到一個端口,此端口號馬/時實體隹m上名為7然后按模板按鈕。這將再次打開選擇流經路徑策略的視窗。為端口1輸入80%,端口2為20%,意思是，將80%的產品，或者說制造合格的產品，從輸出端口1輸出到吸收器；而將20%的產品，或者說，有制造缺陷的產品，從端口2送回第一個暫存區(qū)。Pr*cossor5698-SendToPortTemplate按照下列百分比將臨時實體發(fā)送到輸出端口;按確定按鈕關閉模板視窗。還有一件可能想要做的事，就是對已通過檢驗站并已被送回第一個暫存區(qū)的實體進行可視化。點擊檢驗站的參數視窗中的處理器觸發(fā)器”分頁。在離開觸發(fā)器下拉框中選擇“SetColor設定顏色）”選項。按顏色。按鈕并輸入colorblack作為臨時實體要改變成為的按確定按鈕關閉此模板視窗。然后按檢驗站參數視窗中的確定按鈕關閉之第13步：重新設置該模型到此，已準備好編譯，然后可以運行此模型了點擊主視窗左下角按鈕。對模型進行重置可以確保所有系統變量被設置回初始值，并將模型中所有臨時實體清除。第14步：運行此模型按鈕。選擇主視窗底部現在模型應該開始運行了。臨時實體應該從第一個暫存區(qū)開始移動，進入3個處理器中的一個,然后到第二個暫存區(qū)，再進入檢驗站，并從這里進入吸收器，也有一些被重新發(fā)送回第一個暫存區(qū)。被發(fā)回的實體將變成黑色。要停止模型運行，可隨時按按鈕。后面你將學到如何按特定時間長度和特定重復次數來運行模型。當模型定義中用到隨機分布時，多次運行模型是很重要的。要加快或減慢模型運行速度，可左右移動視窗底部的運行速度滑動條。移動此滑動條能改變仿真時間與真實時間的比率，它完全不會影響模型運行的結果現在已經完成了建模過程。來看一看這個模型產生的一些統計數字。三、物流系統仿真（一）系統仿真流程圖3-1系統仿真流程（二）物流配送中心系統仿真1 .系統描述配送中心時從事貨物配送并組織對用戶的送貨，以實現銷售和供應服務的現代流通設施。它不同于傳統的倉儲設施，在現代商業(yè)社會中，配送中心已經成為連鎖企業(yè)的商流中心、物流中心、信息流中心，是連鎖經營得以正常運轉的關鍵設施。下面是一個典型的配送中心建模過程，該配送中心從三個供應商進貨，向三個生產商發(fā)貨。仿真的目的是研究該配送中心的即時庫存成本和利潤，并試圖加以改善。2 .系統數據供貨商（三個）：當三個供應商各自供應的產品在配送中心的庫存小于10件時開始生產，庫存大于20件時停止生產。供應商一和供應商二分別以4小時一件的效率向配送中心送產品，供應商三提供一件產品的時間服從36小時均勻分布。配送中心發(fā)貨：當三個生產商各自的庫存大于10件時停止發(fā)貨。當生產商一的庫存量小于2時,向該生產商發(fā)貨；當生產商二的庫存量小于3時，向該生產商發(fā)貨；當生產商三的庫存量小于4時,向該生產商發(fā)貨。配送中心成本和收入：進貨成本3元/件；供貨價格5元/件；每件產品在配送中心存貨100小時費用1元。生產商（三個）：三個生產商均連續(xù)生產。生產商每生產一件產品需要6小時；生產商二每生產一件產品的時間服從39小時的均勻分布；生產商三每生產一件產品的時間服從28小時的均勻分布。3 .概念模型圖3-2配送中心概念模型4. Flexsim建模提示表3-1模型實體設計模型元素系統元素備注Flowitem產品Source發(fā)生產品3個Source發(fā)生產品的速度相同且快于供貨商供應速度模型前面的三個Processor（按模型流程）供貨商3個Processor加工速率不同，按照模型的系統數據進行設定Rack配送中心3個Rack分別對應3個供貨商Queue生產商倉庫3個Queue訂貨條件不同，根據模型的系統數據進行設定模型后面的三個Processor（按模型流程）生產商3個Processor加工速率不同，按照模型的系統數據進行設定Sink產品收集裝置產品的最終去處5. 模型效果圖圖3-3 Flexsim 效果圖（三）倉儲作業(yè)系統仿真在進行一般的倉庫作業(yè)流程應包括：入庫作業(yè)、存儲作業(yè)、揀選、出庫作業(yè)（如圖3-4所示）倉庫設計的工程中，應按照倉庫的基本作業(yè)流程做一些擴展，使其的功能更加完善。發(fā)貨圖3-4倉儲作業(yè)流程1.入庫作業(yè)流程圖3-5入庫作業(yè)2.出庫作業(yè)流程圖3-6出庫作業(yè)3.倉庫功能區(qū)規(guī)劃(1)入庫區(qū)根據倉庫的運作要求，主要負責道道中心后的卸貨、清點、解包、檢驗、分類、入庫等工作，設置在倉儲場所周圍外，通過卸貨站臺與公路、鐵路等專用線等直接相連，里側還規(guī)劃有進貨口、暫存、分類及驗收區(qū)域及相應的設施。(2)倉儲區(qū)專門用于存放貨物的區(qū)域，在這一區(qū)域主要完成貨物存儲保管和養(yǎng)護作業(yè)，是一個相對靜態(tài)的區(qū)域。貨物進入倉儲區(qū)前，根據分揀需求，對儲存單元的大小進行調整，使其符合存儲和分揀要求。(3)分揀區(qū)分揀區(qū)分揀人員在分揀信息的引導下，通過查找貨位、揀取和搬運貨物進行貨物分揀活動的區(qū)域。(4)流通加工區(qū)這個區(qū)域進行下料、打孔、分裝、切割、貼標簽、包裝等流通加工作業(yè)。當然還能檢查品質、重量和數量，即應規(guī)劃商品檢區(qū)域。(5)出庫區(qū)主要進行貨物分揀出來后的組配作業(yè)，并將配好的貨物暫時存放，為送貨做準備。(6)物流配合作業(yè)區(qū)此區(qū)域應能提供車輛貨物出入管制、裝卸車輛停泊、容器回收、容器暫存和廢料回收處理作業(yè)應規(guī)劃有倉庫大門、運輸車輛停車場或是臨時泊車位、容器回收暫存區(qū)、廢料暫存區(qū)等。圖3-8透視圖5.仿真運行及結果分析圖3-9仿真運行過程圖3-10仿真數據匯總圖3-11單實體數據比較