第9章库存系统仿真设计.docx

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第9章库存系统仿真设计

第9章库存系统仿真设计

9.1库存系统描述与仿真目的

从企业生产、经营活动的全过程而言，而用于生产或服务所使用的，以及用于销售的储备物资。

比如商品、器材、银行现金、水库水量等，还包括人才储备这样广义的库存。

库存，几十生产和服务系统合理存在的基础，又为合理组织生产和服务过程所必须。

以较低的库存成本，保证较高的供货率，不仅在理论上是成立的，在实践方面也是完全可以达到的。

设置库存的根本目的是要保证在需要的时间，需要的地点，为需要的物料提供需要的数量。

同时，库存还能起到以下作用：

防止缺货、提高服务水平；节省开支、降低成本；保证生产、销售过程顺利进行；提高生产均衡性、调节季节性需求。

库存控制的主要作用是：

在保证生产、经营需求的前提下，使库存量经常保持在合理的水平上；掌握库存能量动态，适时、适量提出订货，避免超储货缺货；减少库存空间占用，降低库存总费用；控制库存资金占用，加速资金周转。

下面介绍一个单品种随即库存系统，在保持库存系统连续工作的条件下，来仿真一段时间的工作，从多库存方案中选出最优方案。

仿真目的：

1）熟悉系统元素Track、Vehicle的用法。

2）深入研究系统元素Part的用法。

3）了解库存系统的设计。

4）寻找最佳库存策略。

9.2库存系统工作流程

成品需求时间为均值0.1个月的指数的随机变量。

需求量也是随机变量，其概率指数函数为

D=

订货策略：

按月订货，每月月初检查库存水平，若库存水平I超过下限L不订货，若低于下限则订货，订货量Z为

Z=S-I（I﹤L）；

Z=0（I≧L）

若订货，从订货到货物入库的时间是1个月。

考虑以下几种费用：

（1）订货费（C

）

设每件订货费用为m=3，订货附加费用为K=32,则每月订货费为

C

=K+mZ=32+3Z

（2）保管费（C

）

用h=1表示每件货物每月的保管费，显然，只有当库存水平I（t）>0时才需要计算保管费

C

=

其中，n为仿真运行的月数；C

为平均每月的保管费。

（3）缺货损失费（C

）

用p=5表示没见缺货损失费，显然，只有当I（t）<0时才需计算，平均每月缺货损失费为

C

=

现在需要比较如下9种订货策略，如表9-1所示，以便确定何种策略费用最少：

表9-1订货策略

策略

下限（L）

20

20

20

20

40

40

40

60

60

上限（S）

40

60

80

100

60

80

100

80

100

9.3仿真模型的设计

9.3.1元素定义（Define）

本系统的元素定义如表9-2所示。

表9-2实体元素定义

元素名称

类型

数量

说明

P

Part

1

货物

Kucun

Part

1

费用统计

Kucun1

Buffer

1

库存

Xuqiu

Machine

1

需求

Load1

Track

1

货物装运

Unload1

Track

1

货物卸载

Car

Vehicle

1

货物运输车辆

C1

Variable（Type：

Real）

1

订货费用C1

C2

Variable（Type：

Real）

1

保管费用C2

C3

Variable（Type：

Real）

1

缺货损失C3

C

Variable（Type：

Real）

1

总费用C

Ra

Distribution（Type:

Integerdiscrete）

1

随机数生成器

Kucunliang

Timeseries

1

即日库存量

9.3.2元素可视化（Display）的设置

各个实体元素的显示特征定义设置如图9-1所示。

图9-1各个实体元素的显示特征

1．Part元素可视化的设置

在元素选择窗口选择P元素，鼠标右键点击Display，跳出Display对话框（图9-2），设置它的Text（图9-3）、Style（图9-4）。

图9-2Display对话框

图9-3DisplayText对话框图9-4DisplayStyle对话框

2．Buffer元素可视化的设置

在元素选择窗口选择Kucun1元素，鼠标右键点击Display，跳出对话框，设置它的Text、Icon、计数形式的PartQueue（图9-5）。

3．Machine元素可视化的设置

在元素选择窗口选择Xuqiu元素，鼠标右键点击Display，跳出Display对话框，设置它的Text、Icon（机器图标）、Icon（可随状态改变颜色的图标，图9-6）。

图9-5DisplayPartQueue对话框图9-6可随状态改变颜色的Icon设置

4．Track元素可视化的设置

在元素选择窗口选择Load1元素，鼠标右键点击Display，跳出Display对话框，设置它的Path（图9-7）。

在元素选择窗口选择Unload1元素，鼠标右键点击Display，跳出Display对话框，设置它的Path。

5．Vehicle元素可视化的设置

在元素选择窗口选择Car元素，鼠标右键点击Display，跳出Display对话框（图9-8）。

图9-7DisplayPath对话框图9-8DisplayStyle对话框

6．Timeseries元素可视化的设置

在元素选择窗口选择Kucunliang元素，鼠标右键点击Display，跳出Display对话框，设置它的Text、Timeseries（图9-9）

图9-9DisplayTimeseries对话框

7．表格可视化的设置

在系统选择窗口选择BACKDROP（图9-10），鼠标右键点击Display，跳出Display对话框，设置它的Rectangle（图9-11），三条横向Line（图9-12）和一条纵向的Line，这样形成一个四行两列的表格，设置Text“订货费用C1”放在第一行第一列，Text“保管费用C2”放在第二行第一列，Text“缺货损失C3”放在第三行第一列，Text“总费用C”放在第四行第一列。

图9-10选择BACKDROP图9-11DisplayRectangle对话框

8．Variable元素可视化的设置

在元素选择窗口C1元素，鼠标右键点击Display，跳出Display对话框，设置它的Value（图9-13）放在表格第一行第二列。

图9-12DisplayLine对话框图9-13DisplayValue对话框

在元素选择窗口选择C2元素，鼠标右键点击Display，跳出Display对话框，设置它的Value放在表格第二行第二列。

在元素选择窗口选择C3元素，鼠标右键点击Display，跳出Display对话框，设置它的Value放在表格第三行第二列。

在元素选择窗口选择C元素，鼠标右键点击Display，跳出Display对话框，设置它的Value放在表格第四行第二列。

9.3.3各个元素细节（Detail）设计

1．对Part元素Kucun细节设计

●Type：

Active

●InputtoModel.InterArrival：

0.01

●LotSize：

1

●InputtoModel.To…：

PUSHtoSHIP

●ActionsonCreate：

IFNPARTS（Kucun1）>100

C2=（NPARTS（Kucun1）-100）*0.01+C2

C=（NPARTS（Kucun1）-100）*0.01+C

ELSE

C3=C3+0.05*（100-NPARTS（Kucun1））

C=C+0.05*（100–NPARTS（Kucun1））

ENDIF

2．对Buffer元素Kucun1细节设计

●Capacity：

200

●Input.ActionsonInput：

C1=C1+3

C=C+3

DetailBuffer对话框如图9-14所示

图9-14DetailBuffer对话框

3．对Machine元素Xuqiu细节设计

●Type：

Assembly

●Input.Quantity：

Ra

（1）

●Input.From：

PULLfromKucun1

●Duration.CycleTime：

NEGEXP（0.1，1）

●Output.To…：

PUSHtoSHIP

4．对Track元素Load1细节设计

在General页面（图9-15）里的定义。

图9-15DetailTrack对话框General页面

Duration.PhysicalLength：

1.0

Front.ActionsonFront…：

C1=C1+32

C=C+32

●Front.OutputTo…：

PUSHtoUnload1

在Loading页面（图9-16）里的定义。

在LoadingEnabled前面的方格内打钩。

●TransferMode：

If

●Condition：

NPARTS（Kucun1）<120!

L=20

●Quantityto：

140–NPARTS（Kucun1）！

S=40

●InputLoadingrule…：

PULLfromPoutofWORLD

●TimetoLoad：

0.0

图9-16DetailTrack对话框Loading页面

5．对Track元素Unload1细节设计

在General页面里的定义。

●Duration.PhysicalLength：

1.0

●Front.OutputTo…：

PUSHtoLoad1

在Unloading页面（图9-17）里的定义。

在UnloadingEnabled前面的方格内打钩。

●TransferMode：

Always

●QuantityTo：

All

●OutputUnloadingRule…：

PUSHtoKucun1

●Timeto：

0.0

图9-17DetailTrack对话框Unloading页面

6．对Vehicle元素Car细节设计

●Capacity：

200

●EntryTo…：

PUSHtoLoad1

●InMotion.Speed.Unloaded：

2.0

●InMotion.Speed.Loading：

2.0

DetailVehicle对话框如图9-18所示。

图9-18DetailVehicle对话框

7．对Distribution元素Ra细节设计

●Value：

1，Weight：

1，然后点击Add

●Value：

2，Weight：

2，然后点击Add

●Value：

3，Weight：

2，然后点击Add

●Value：

4，Weight：

1，然后点击Add

DetailDistribution对话框如图9-19所示。

图9-19DetailDistribution对话框

8．对Timeseries元素Kucunliang细节设计

●Recording：

0.5

●在Plotexpressions下第一个Plot中将“Undefined”改为NPARTS（Kucun1）

DetailTimeseries对话框如图9-20所示。

图9-20DetailTimeseries对话框

以上是该库存系统第一个方案的设计过程。

9.4模型运行和数据分析

模型仿真钟取系统默认的1的时间单位为1month，运行100仿真时间单位，根据动态表格得到统计报表，如表9-3所示。

表9-3库存系统方案（L=40,S=40）统计表格

订货费用C1

11402.00

保管费用C2

1177.47

缺货损失C3

1380.05

总费用C

13959.52

从表可以看出，库存系统方案（L=40，S=40）运行100个月的总费用为13959.52。

9.5其他方案的运行及分析

在第一个方案的基础上运行第二个方案，只需要做如下更改：

对Track元素Load1细节设计：

在Loading页面里的定义：

●QuantityTo：

160–NPARTS（Kucun1）！

S=60

在第一个方案的基础上运行第五个方案，只需要做如下的更改：

对Track元素Load1细节设计：

在loading页面里的定义：

●Condition：

NPRTS（Kucun1）<140！

L=40

●QuantityTo：

160–NPARTS（Kucun1）！

S=60

运行九个方案后会得到如下结果，如表9-4所示。

表9-4各订货策略的结果

方案（L,S）

总费用C

订货费用C1

保管费用C2

缺货损失C3

（20，40）

13959.52

11402.00

1177.47

1380.05

（20，60）

14847.33

11462.00

2031.68

1353.65

（20，80）

15813.69

11522.00

3250.74

1040.95

（20，100）

16560.74

11582.00

4031.79

946.95

（40，60）

14954.08

11462.00

2983.23

508.85

（40，80）

15903.09

11522.00

3847.64

533.45

（40，100）

17250.51

11582.00

5130.21

538.30

（60，80）

16983.46

11522.00

4961.46

500.00

（60，100）

17902.95

11582.00

5820.95

500.00

由上表可以看出，方案（L=20，S=40）的总费用最少，该方案为最优。