建模与仿真论文

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1、仓储物流系统建模与仿真建模与仿真是当今现代科学技术研究的主要内容，其技术已渗透到各学科和工程技术领域。木书以一般系统理论为基础，介绍了适用于任何领域的建模与仿真的一般理论框架和方法。主要内容包括三个部分：一是建模理论，介绍了建模方法论、模型的简化和建模的一般系统理论；二是仿真的基本方法，介绍了随机数的产生、离散时间和连续时间模型的仿真、离散事件模型及其仿真策略和系统仿真结果分析；三是建模与仿真的学科前沿，如基于Agent的建模方法及Swarm仿真、离散事件系统的建模工具一一Petri网和分布建模与仿真。物流系统是指由两个或两个

2、以上的物流功能单元构成，以完成物流服务为目的的有机集合体。作为物流系统的”输入〃就是采购、运输、储存、流通加工、装卸、搬运、包装、销售、物流信息处理等环节的劳务、设备、材料、资源等，由外部环部环境向系统提供的过程。所谓物流系统是指在一定的时间和空间里，由所需输送的物料和包括有关设备、输送工具、仓储设备、人员以及通信联系等若干相互制约的动态要素构成的具有特定功能的有机整体。仓储物流系统是以其入库台、传送带、叉车、堆垛机、AGV小车、托盘、货物、缓冲区临时堆场、条码等为资源，并以入库活动开始，出库活动结束为事件的一类离散事件动态系

3、统。离散事件系统的时间是连续变化的，而系统的状态仅在一些离散的时刻上由于随机事件的驱动而发生变化.由于状态是离散变化的,而引发状态变化的事件是随机发生的，因此这类系统的模型很难用数学方程来描述.文中运用基于时间的Petri网建模方法建立仓储物流模型，该方法适于多种离散事件系统，并对其进行优化仿真，反映仓储中的物资及信息流向，可以优化物流操作过程，提高工作效率.仓储系统用在许多地方，如在产品配送中心，仓库的作用是存放制造业中的在制品原料和电子测试的设备。所有这些系统，无论是手动或自动，共享仓储的基本功能：材料的接收，存储和拣选。

4、虽然这些应用背后的理念很相似，可是每个系统之间的特点可能有很大差异。以下是一些影响表现仓库系统特点的因素。Petri网是对离散并行系统的数学表示。Petri网是1960年代由卡尔A佩特里发明的，适合于描述异步的、并发的计算机系统模型。Petri网既有严格的数学表述方式，也有直观的图形表达方式，既有丰富的系统描述手段和系统行为分析技术，乂为计算机科学提供坚实的概念基础。由于Petri网能够表达并发的事件，被认为是自动化理论的一种。研究领域趋向认为Petri网是所有流程定义语言之母。Petri网作为一种离散事件动态系统的建模和分析

5、方法，提供了在逻辑时序下研究系统特性和性能的有效手段，并有图形方法的直观性和逻辑方法的概括性.运用Petri网对一个简化了的仓库物流系统进行建模，运用基于Petri网的仿真软件对其仓储系统进行了仿真，并简单地分析了仿真的运行结果，由此提出了一种物流系统实际运作的仿真方法.Petri网是一种可用图形表示的组合模型，它由位置或库所，转移或变迁和有向弧组成.跟Petri网有关的几个因素有如下几点.1）资源与系统状态变化有关的因素称为资源.如原料、部件、产品、人员、工具、设备、数据及信息等.资源用“托肯”（token）表示.2）位置或

6、库所（又称为状态元素）资源按其在系统中的作用分类，每一类存放一处，则该处抽象为一个相应的状态元素.库所不仅表示一个场所，而且表示在该场所中存放了一定的资源.3）变迁资源的消耗、使用及产生对应于状态元素的变化称为变迁•4）条件如果库所只有两种状态，有标记和无标记，则称该库所为条件.5）事件涉及条件的变迁称为事件.6）容量库所对储存资源的数量限制称为库所的容量.因此，原始的Petri网可以形式化地定义为PN-{P,T；F,G}（1）式中：P为库所集，P-{P,P,…，P},>0；71为变迁集，T-（£,t2,…，f）,>0,pUT

7、HMPnT-；F^jP-71之间的流关系，FPX71—,IV,N—{0,1,2,・・・}；G为71—PZ间的流关系，GTXP—,IV,N—{0,1,2,・・・}.Petri网的图形表示是具有两种顶点形式的有向图：用圆“o”表示的是一个库所集合P,用棒“I”表示的是一个变迁集合丁.函数F和G用箭头（边）表不，称为流关系.Petri网变迁的性能以上引入的概念属于Petri网的静态结构，即Petri网的原始结构•这种静态的原始Petri网不能表示复杂的活动，经过进一步的扩充后，借助于标识的概念，产生了标识Petri网，使Petri网

8、具备了动态性质.标识Petri网给网中的某些库所（位置）安放了着色黑点“托肯”，利用这些“托肯”点可以控制Petri网转移的激发，使Petri网在静态描述的基础上，进一步增加动态描述的能力.带标识的Petri网是给Petri网的位置点或库所“o”以标识“•”，每一位置点给的标