生产物流系统仿真 该模型实验器中的方案重复次数应...二、系统仿真
系统仿真是20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。仿真（Simulation）就是通过建立实际系统模型并利用所见模型对实际系统进行实验研究的过程[2]。最初，仿真技术主要用于航空、航天、原子反应堆等价格昂贵、周期长、危险性大、实际系统试验难以实现的少数领域，后来逐步发展到电力、石油、化工、冶金、机械等一些主要工业部门，并进一步扩大到社会系统、经济系统、交通运输系统、生态系统等一些非工程系统领域。可以说，现代系统仿真技术和综合性仿真系统已经成为任何复杂系统，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，应用效益也日益显著。
1．系统仿真及其分类
系统仿真是建立在控制理论、相似理论、信息处理技术和计算机初等理论基础之上的，以计算机和其他专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实或假设的系统进行试验，并借助于专家的经验知识、统计数据和信息资料对实验结果进行分析研究，进而做出决策的一门综合的实验性学科。从广义而言，系统仿真的方法适用于任何的领域，无论是工程系统（机械、化工、电力、电子等）或是非工程系统（交通、管理、经济、政治等）。
系统仿真根据模型不同，可以分为物理仿真、数学仿真和物理—数学仿真（半实物仿真）；根据计算机的类别，可以分为模拟仿真、数字仿真和混合仿真；根据系统的特性；可以分为连续系统仿真、离散时间系统（采样系统）仿真和离散事件系统仿真；根据仿真时钟与实际时钟的关系，可以分为实时仿真、欠实时仿真和超实时仿真等。
2．系统仿真的一般步骤
对于每一个成功的仿真研究项目,其应用都包含着特定的步骤，见图9-2。不论仿真项目的类型和研究目的又何不同，仿真的基本过程是保持不变的，要进行如下9步：
问题定义
制定目标
描述系统并对所有假设列表
罗列出所有可能替代方案
收集数据和信息
建立计算机模型
校验和确认模型
运行模型
分析输出
下面对这九步作简单的定义和说明。它不是为了引出详细的讨论，仅仅起到抛砖引玉的作用。注意仿真研究不能简单遵循这九步的排序，有些项目在获得系统的内在细节之后，可能要返回到先前的步骤中去。同时，验证和确认需要贯穿于仿真工程的每一个步骤当中。
（1）问题的定义
一个模型不可能呈现被模拟的现实系统的所有方面，有时是因为太昂贵。另外，假如一个表现真实系统所有细节的模型也常常是非常差的模型，因为它将过于复杂和难于理解。因此，明智的做法是：先定义问题，再制定目标，再构建一个能够完全解决问题的模型。在问题定义阶段，对于假设要小心谨慎，不要做出错误的假设。例如，假设叉车等待时间较长，比假设没有足够的接收码头要好。作为仿真纲领，定义问题的陈述越通用越好，详细考虑引起问题的可能原因。
（2）制定目标和定义系统效能测度
没有目标的仿真研究是毫无用途的。目标是仿真项目所有步骤的导向。系统的定义也是基于系统目标的。目标决定了应该做出怎样的假设、应该收集那些信息和数据；模型的建立和确认考虑到能否达到研究的目标。目标需要清楚、明确和切实可行。目标经常被描述成像这样的问题“通过添加机器或延长工时，能够获得更多的利润吗？”等。在定义目标时，详细说明那些将要被用来决定目标是否实现的性能测度是非常必要的。每小时的产出率、工人利用率、平均排队时间、以及最大队列长度是最常见的系统性能测度。
最后，列出仿真结果的先决条件。如：必须通过利用现有设备来实现目标，或最高投资额要在限度内，或产品订货提前期不能延长等。
（3）描述系统和列出假设
简单点说，仿真模型降低完成工作的时间。系统中的时间被划分成处理时间、运输时间和排队时间。不论模型是一个物流系统、制造工厂、或服务机构，清楚明了的定义如下建模要素都是非常必要的：资源、流动项目（产品、顾客或信息）、路径、项目运输、流程控制、加工时间，资源故障时间。
仿真将现实系统资源分成四类：处理器，队列，运输，和共享资源如操作员。流动项目的到达和预载的必要条件必须定义，如：到达时间、到达模式和该项目的类型等属性。在定义流动路径时，合并和转移需要详细的描述。项目的转变包括属性变化、装配操作（项目和并）、拆卸操作（项目分离）。在系统中，常常有必要控制项目的流动。如：一个项目只有在某种条件或某一时刻到来时才能移动，以及一些特定的规则。所有的处理时间都要被定义，并且要清楚表明那些操作是机器自动完成，哪些操作是人工独立完成，哪些操作需要人机协同完成。资源可能有计划故障时间和意外故障时间。计划故障时间通常指午餐时间，中场休息，和预防性维护等。意外故障时间是随机发生的故障所需的时间，包括失效平均间隔时间和维修平均间隔时间。
在这些工作完成之后，需要将现实系统作模型描述，它远比模型描述向计算机模型转化困难。现实向模型的转化意味着你已经对现实有了非常彻底的理解，并且能将其完美的描述出来。这一阶段，将此转换过程中所作的所有假设作详细说明非常有必要。事实上，在整个仿真研究过程中，所有假设列表保持在可获得状态是个很好的主意，因为这个假设列表随着仿真的递进还要逐步增长。假如描述系统这一步做得非常好，建立计算机模型这一阶段将非常简便。
注意，获得足够的，能够体现特定仿真目的的系统本质的材料是必要的，但是不需要获得与真实系统一一对应的模型的描述。正如爱因斯坦所说“做到不能再简单为止”。
（4）列举可能的替代方案
在仿真研究中，确定模型早期运行的可置换方案是很重要的。它将影响着模型的建立。在初期阶段考虑替代方案，模型可能被设计成可以非常容易的转换到替换系统。
（5）收集数据和信息
收集数据和信息，除了为模型参数输入数据外，在验证模型阶段，还可以提供实际数据与模型的性能测度数据进行比较。数据可以通过历史纪录、经验、和计算得到。这些粗糙的数据将为模型输入参数提供基础，同时将有助于一些需要较精确输入参数数据的收集。
有些数据可能没有现成的记录，而通过测量来收集数据可能要费时、费钱。除了在模型分析中,模型参数需要极为精确的输入数据外,同对系统的每个参数的数据进行调查、测量的收集方式相比，采用估计方法来产生输入数据更为高效。估计值可以通过少数快速测量或者通过咨询熟悉系统的系统专家来得到。即使是使用较为粗糙的数据，根据最小值、最大值和最可能取值定义一个三角分布，要比仅仅采用平均值仿真效果都要好得多。有时候采用估计值也能够很好的满足仿真研究的目的。例如，仿真可能被简单的用来指导人员了解系统中特定的因果关系。在这种情况下，估计值就可以满足要求。
当需要可靠数据时，花费较多时间收集和统计大量数据，以定义出能够准确反映现实的概率分布函数就是非常必要的。需要的数据量的大小取决于变量的变异程度，但是也有通用的规则，大拇指法指出至少需要三十甚至上百的数据。假如要获得随机停机时间的输入参数，必须要在一个较长时间段内捕获足够多的数据。
（6）建立计算机模型
构建计算机模型的过程中，首先构建小的测试模型来证明复杂部件的建模是合适的。一般建模过程是呈阶段性的，在进行下一阶段建模之前，验证本阶段的模型工作正常，在建模过程中运行和调试每一阶段的模型。不会直接将整个系统模型构建起来，然后点击“运行”按钮来进行系统的仿真。抽象模型有助于定义系统的重要部分，并可以引导为后续模型的详细化而进行的数据收集活动。我们可能想对同一现实系统构建多个计算机模型，每个模型的抽象程度都不相同。
（7）验证和确认模型
验证是确认模型的功能是否同设想的系统功能相符合。模型是否同我们想构建的模型相吻合，产品的处理时间、流向是否正确等。确认范围更广泛。它包括：确认模型是否能够正确反映现实系统，评估模型仿真结果的可信度有多大等。
（8）验证
现在有很多技术可以用来验证模型。最最重要的、首要的是在仿真低速运行时，观看动画和仿真钟是否同步运行，它可以发现物料流程及其处理时间方面的差异。
另一种验证技术是在模型运行过程中，通过交互命令窗口，显示动态图表来询问资源和流动项目的属性和状态。
通过“步进”方式运行模型和动态查看轨迹文件可以帮助人们调试模型。运行仿真时，通过输入多组仿真输入参数值，来验证仿真结果是否合理也是一种很好的方法。在某些情况下，对系统性能的一些简单测量可以通过手工或使用对比而来获得。对模型中特定区域要素的使用率和产出率通常是非常容易计算出来的。
在调试模型中是否存在着某种特定问题时，推荐使用同一随机数流，这样可以保证仿真结果的变化是由对模型所做的修改引起的，同时对随机数流不做改动，有时对于模型运行在一些简单化假设下，非常有帮助，这些假设是为了更加简便的计算或预测系统性能。
（9）确认
模型确认建立模型的可信度。但是，现在还没有哪一种确认技术可以对模型的结果作出100%的确定。我们永远不可能证明模型的行为就是现实的真实行为。如果我们能够做到这一步，可能就不需要进行仿真研究的第一步（问题的定义）了。我们尽力去做的，最多只能是保证模型的行为同现实不会相互抵触罢了。
通过确认，试着判断模型的有效程度。假如一个模型在得到我们提供的相关正确数据之后，其输出满足我们的目标，那么它就是好的。模型只要在必要范围内有效就可以了，而不需要尽可能的有效。在模型结果的正确性同获得这些结果所需要的费用之间总存在着权衡。
判断模型的有效性需要从如下几方面着手：
①模型性能测度是否同真实系统性能测度匹配？
②如果没有现实系统来对比，可以将仿真结果同相近现实系统的仿真模型的相关运行结果作对比。
③利用系统专家的经验和直觉来假设复杂系统特定部分模型的运行状况。
对每一主要任务，在确认模型的输入和假设都是正确的，模型的性能测度都是可以测量的之前，需要对模型各部分进行随机测试。
④模型的行为是否同理论相一致？确定结果的理论最大值和最小值，然后验证模型结果是否落入两值之间。
为了了解模型在改变输入值后，其输出性能测度的变化方向，可以通过逐渐增大或减小其输入参数，来验证模型的一致性。
⑤模型是否能够准确的预测结果？这项技术用来对正在运行中的模型进行连续的有效性验证。
⑥是否有其他仿真模拟器模拟了这个模型？要是有的话那就再好不过了，可以将已有模型的模拟结果同现在设计的模型的运行结果进行对比。
（10）运行可替代实验
当系统具有随机性时，就需要对实验做多次运行。因为，随机输入导致随机输出。如果可能，在第二步中应当计算出已经定义的每一性能测度的置信区间。可替代环境能够单独构建，并可以通过使用WITNESS软件中的“Optimizer”
模块来设置并自动运行仿真优化。
WITNESS软件的“Optimizer”
模块为了执行优化操作，通过选择目标函数的最大化或最小化，定义需要实验的许多决策变量，需要达到的条件变量，需要满足的约束等，然后让优化
模块负责搜索变量的可替换数字，来运行模型。最终得出决策变量集的优化解决方案，和最大化或最小化的模型目标函数。“Optimizer”
模块设置了一套优化方法，包括遗传算法、仿真处理、禁忌搜索、分散搜索和其他的混合法来得出模型的优化配置方案。
在选择仿真运行长度时，考虑启动时间，资源失效可能间隔时间，处理时间或到达时间的时间或季节性差异，或其他需要系统运行足够长时间才能出现效果的系统特征变量，是非常重要的。
（11）输出分析
报表、图形和表格常常被用于进行输出结果分析。同时需要于今年用统计技术来分析不同方案的模拟结果。一旦通过分析结果并得出结论，要能够根据模拟的目标来解释这些结果，并提出实施或优化方案。使用结果和方案的矩阵图进行比较分析也是非常有帮助的。
物流仿真的方法分类物流仿真使用的建模方法有排队理论，Petri网，线性规划等。
一些专业的物流仿真软件平台，提供基本的功能元素，使仿真的编程工作大大简化，常见的有Witness,em-Plant,Flexsim,Simio等等。
由于物流系统的专业化和规模化，物流仿真已经逐步成为物流行业规划与建设的必备环节。
连续型仿真法
连续系统指系统的状态在时间上是平滑变化。为了反映连续系统的特征，仿真模型建立一组由状态变量组成的状态方程，可以是代数方程、微分方程、函娄方程、差分方程等。这些方程描述了各状态变量与主要变量—-仿真时间的关系。在此基础上，按一定的规则将仿真时间一步一步向前推移，对方程的求解与评价，计算和记录各个状态变量在各个时间点的具体数值。通过连续系统的仿真模型，对系统状态在整个时间序列中的连续性变化进行动态的描述。
离散性仿真方法
离散系统是指系统状态在某些随机时间点上发生离散变化的系统。这种引起状态变化的行为称为“事件”，因而这类系统是由事件驱动的。事件发生是随机的，因而离散系统一般都具有随机特征。系统的状态变量往往是离散变化的。离散模型仿真方法主要分为事件为基础、以活动基础和以过程为基础的仿真方法。以事件为基础的仿真方法模型是通过定义系统在事件发生时间的变化来实现的；以活动为基础是仿真模型是通过描述系统的实体所进行的活动，以及预先设置导致活动开始或结束的条件，这种仿真模型适用于活动延续时间不定，并且由满足一定条件的系统状态而决定的情况。以过程为基础的仿真模型综合了以事件为基础的仿真和以活动为基础的仿真两者的特点，描述了作为仿真对象的实体地仿真时间内经历的过程。
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项目经验： Project Experience
1. XX服装企业分销网络系统
1. Distribution Network System for ××Clothing Enterprise
项目介绍：该系统实现了服装企业对服装分销流程的信息化支持，系统的主要功能
模块有：分销商库存管理、流向单管理、统计报表管理、分销费管理、付款结帐管理、基础数据管理等。本系统主要对企业的物流和资金流进行全面的管理和控制。
Project Introduction: This system realizes the information support to the distribution flow of clothing enterprises. The main function modules include: distributor stocking management, flow direction form management, statistics form management, distribution fees management, payment and check-out management, basic data management, etc. This system is mainly used in the comprehensive management and control on the logistics and capital.
总体技术：基于Jsp + Servlet+ JavaBean技术实现：分为展现层、业务逻辑层、DAO层、PO层，在DAO实现上基于OCP原则采用抽象工厂方法设计模式，DAO层直接封装JDBC数据库操作；在统计报表实现上使用Jfreechart组件，同时还使用了FileUpload上传组件及验证码生成组件等。
Overall Technology: Implemented based on Jsp + Servlet+ JavaBean technology, it is divided into presentation layer, business logic layer, DAO layer, PO layer. The implement of DAO adopts the design mode of abstract factory method based on the OCP principle, and the DAO layer directly packages the operation of JDBC database; and the implement of statistics form adopts Jfreechart component, in the same time FileUpload uploading component and verification-code generation component, etc. are also used.
负责工作：分销商库存管理、数据库设计
The responsible work: The design of distributor stocking management and database.
心得体会：对企业分销资源管理系统的业务需求有进一步理解，树结构实现方式，JDBC操作数据库，Jfreechart组件的运用、抽象工厂设计模式实现、一些技术细节等。
Experiences: Got further understanding of the service demand for distribution resources management system used in enterprises, and got further understanding of tree architecture implementation mode, JDBC operation database, the application of Jfreechart component, the implement of abstract factory design pattern, and some details.
2. XX军区首长机关办公自动化系统
2. Office Automation System for Head of ×× Military Area Command
项目介绍：为了加快部队信息化建设进程，提高首长机关的日常办公效率，促进司证后装备部门之间的协调工作，**军区结合自身实际，自主研发的一套OA系统。总体分机构管理、权限管理、公文流转、系统管理、信息交流、信息发布、知识管理、项目管理、资产管理、考勤管理、人事档案、我的工作台等
模块。
Project Introduction: In order to accelerate the information construction of the troops, enhance the routine work efficiency of head office, ensure the coordinated work among Command, Political Dept, Logistics Dept, and Equipment Dept, ×× Military Area Command combines self practical situation, and develops an OA system on the basis of itself. The overall system is divided into the following modules: institution management, rights management, documents flow, system management, information exchange, information release, knowledge management, project management, properties management, attendance management, HR archives, my workstation, and so on.
总体技术：基于Struts+ Spring+JBPM+ Hibernate的多层架构：展现层使用Struts来实现MVC模式，通过page-taglib实现分页，采用JSTL与自定义标签，使用Ajax技术使系统具有较好的用户体验；业务逻辑层利用Spring的IOC来维护业务对象之间的关联，利用Spring的AOP进行声明式事务管理，采用贫血Domain Object模型；持久化层使用hibernate来实现，通过DAO模式封装PO对象；将JBPM与Spring整合，实现公文流转
模块；结合Freemarker模板技术实现动态表单定义模型；实现扩展的基于RBAC授权与认证模型；实现职能型的组织机构模型。
Overall Technology: A framework with multi layers based on Struts+ Spring+JBPM+ Hibernate. The presentation layer adopts Struts to realize MVC mode, adopts page-taglib to realize paging, adopts JSTL and custom tag, adopts Ajax technology to make system having better user experience; the business logic layer utilizes IOC of Spring to maintain the link between business objects, utilizes AOP of Spring to provide declarative transaction management, adopts anemia-type Domain Object model; the dada persistence layer adopts hibernate to realize, and adopts DAO mode to package PO object; Through the integration of JBPM and Spring to realize the document flow module; through the combination with Freemarker template technology to realize dynamic form definition model; to realize expanded authorize and authentication model based on RBCA; to realize functional organization model.
责任描述：参与总体需求分析与架构设计、Domain Object设计、数据库设计、SSH架构搭建及JBPM的整合；同时实现主要
模块机构管理、权限管理和公文流转核心
模块的设计实现
Responsibility Description: Participated in the analysis of overall demands and the design of framework, the design of Domain Object, the design of database, the building of SSH framework, the integration of JBPM; In the same time realized the management of main module organizations, rights management, and the design and realization of document flow core module.
心得体会：对基于SSH架构的多层应用有深入体会，对工作流引擎JBPM的流程定义、部署和多种类型流程节点使用有进一步理解，基于RBAC模式能进行授权认证
模块的实现，在该项目中的许多技术细节如：ACL的设计技巧，DWR实现动态授权，DOM4J实现初始化数据注入等等。
Experience: Got deep understanding of the multi layer application of SSH framework, and got further understanding of the flowing definition, deployment of workflow engine, JBPM, and the application of various kinds of flowing nodes. It is also further understood that based on RBAC mode the authorize and authentication module can be realized. Moreover, many technological details in this project, such as the design skills of ACL, the realization of dynamic authorization with DWR, the realization the injection of initial data with DOM4J, etc. are also understood further.
