基于Flexsim的配送中心系统仿真与优化.docx

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基于Flexsim的配送中心系统仿真与优化

山东科技大学

本科毕业设计（论文）开题报告

题目基于Flexsim的配送中心系统仿真与优化

学院名称机械电子工程学院

专业班级物流工程2006

学生姓名于婵珺

学号************

指导教师宋作玲

填表时间：

2010年3月19日

填表说明

1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

2.此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、相关系主任审查后生效。

3.学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式，用A4纸打印。

4.参考文献不少于8篇，其中应有适当的外文资料（一般不少于2篇）。

5.开题报告作为毕业设计（论文）资料，与毕业设计（论文）一同存档。

设计（论文）

题目

基于Flexsim的配送中心系统仿真与优化

设计（论文）

类型（划“√”）

工程设计

应用研究

开发研究

基础研究

其它

√

一、本课题的研究目的和意义

在许多发达国家，物流己在实践中得到了广泛的发展，并己成为一国经济发展的重要支柱。

在我国，随着市场经济发展的深入，降低社会物流总成本是中国经济发展模式转变的重要标志之一，也是提高国民经济运行质量的综合性指标之一，发展物流产业，降低流通总成本，无疑将成为我国新的经济增长点。

对于企业，面对日益激烈的竞争，如何降低物流的成本已成为一个重要课题。

配送作为物流链上最具增值特性的环节之一，倍受投资者的重视。

配送中心正是顺应这一潮流而发展起来。

配送中心是从事物流活动的场所或组织，是为了有效地保证货物流通而建立的物流综合管理、控制与配送的机构或设施，它具有集货中心、分货中心等综合功能，是产销企业之间的中介。

如何调整配送中心的系统结构、优化配送流程、提高配送效率、降低配送成本，越来越具有理论意义和实践意义。

配送中心是典型的现代机械电子相结合的系统，由半自动化、自动化以致具有一定智能的物流设备和计算机管理和控制系统组成。

它的规划设计要综合考虑的因素很多，各子系统功能部分相互交叉、互为因果，需要进行严密的分析。

为了避免在配送中心的优化构建上浪费大量的人力、物力和时间，系统仿真是必然的选择。

通过仿真，操作者可以在屏幕上观察不同的场景，通过不同的资源配置对各种物流方案进行评价，并可以假设一些条件，比如一个子系统暂时停止工作后，观察可能发生的情况。

系统仿真还可以让人们直观系统模型动态运行的效果，找出瓶颈，多次修改参数，反复仿真，以达到系统优化。

配送中心系统仿真的意义更在于在我们在配送中心的规划设计阶段就希望评价方案的优劣，显然无法在真实系统上进行，利用模型来研究系统不仅是必要的，更是唯一可行的方法。

本论文的研究目的是运用系统建模方法，使用Flexsim仿真软件建立配送中心流通加工作业系统及其与之相关的运输、搬运作业系统仿真模型，在仿真模拟的基础上，进行统计分析，得出配送中心物流作业系统运行的较优策略，为提高配送中心的运作效率提供依据。

二、本课题的主要研究内容（提纲）

第一章绪论

1.1课题背景

1.2物流仿真技术及其发展现状

第二章配送中心仿真建模理论研究

2.1配送中心典型结构模式研讨

2.2配送中心系统布置设计方法及主要流程

2.3配送中心仿真原则

2.4物流设备的仿真建模

第三章仓储系统的仿真建模

3.1自动化立体仓库（AS/RS）系统分析

3.2AS/RS整体规划设计方案

3.3AS/RS的模型参数化

3.4AS/RS的系统仿真总体调度流程

3.5AS/RS仿真模型的建立

第四章AGV运输系统的仿真建模

4.1系统分析

4.2基于图论的AGVS动态路径规划

4.3AGV线路/站点仿真建模

4.4AGV系统调度控制仿真

第五章自动化分拣系统仿真建模

5.1分拣模式及系统分析

5.2拣选作业优化方法的研究

5.3仿真模型建立

第六章仿真模型的优化与分析

6.1数据参数估计

6.2拟合度检验

6.3队列长度与包装分拣效率的相关与回归分析拟合度检验

6.4仿真优化结果分析

三、文献综述（国内外研究情况及其发展）

在国外，物流系统仿真建模研究创新步伐较快。

如:

配送中心选址的经典模型是HarveyN．ShucomandRichardB．Maffei在1960年提出的，为亨氏公司（H．J．HeinzCompany）开发，后来用于雀巢公司（NestleCompany）的配送问题。

该仿真模型为基本的配送中心选址问题提供了答案，且可以涉及多达4000个客户、40个配送中心，10-15个工厂。

L．vandenBruggen，R．Gruson,M.Salomon在1995年为一家大型石油公司设计了一套物流仿真系统，来处理石油加油站的选址和分配到每个站点的顾客量的问题，通过仿真表示优化后的结构每年能节省费用5%-6%，德国亚探工业大学为德国某集团公司的物流配送网络系统的设计及优化开发了一套仿真软件；IBM公司为自己复杂的多级售后服务网络开发了一套零配件库存管理系统等。

可以看出这些方法虽然都实现了对物流中心定量化分析的目标，但是都是针对物流中心的静态建模研究，建模过程中没有考虑物流中心大多数影响因素动态随机的特点，不能很逼真的反映物流中心运营过程中出现的许多问题。

因此国内外许多学者开始将系统仿真的思想引入物流中心仿真建模中并根据物流中心离散事件系统的特征采用计算机方法实现其仿真建模研究，这成为实现物流中心仿真建模的新手段和发展趋势。

国外对物流中心采取离散事件系统仿真思想仿真建模。

如早在1987年Park和Noh使用MonteCarlo型仿真方法及SLAM仿真语言设计港口通过能力，K.PrestonWhite,Jr.William和S.Terry等人对邮局配送中心的复杂系统模型进行了研究，提出了应用面向对象的方法来编写仿真程序。

我国也有一些学者进行了相应研究，陕西科技大学的张志刚、曹西京等人将OpenGL技术应用十自动化立体仓库的建前规划，分析了其中的关键技术，开发了二维仿真动画程序；西南交通大学的李涛采用离散事件数字仿真原理，利用数据库和计算机图形技术，建立二维可视化仿真系统，对集装箱货场物流系统运行效率和实现物流系统适时的作业运行进行动态显示。

但是随着计算机仿真技术的快速发展，人们逐渐发现依此进行系统仿真造价大，且可能造成重复性劳动，所以国内外研究领域开始致力十开发相应的物流仿真软件并将其应用在物流系统仿真建模上。

国外在这方面的研究步伐较快，英国Lanne公司推出的Witness，美国BrooksAutomation公司开发的Automod，美国Rockwell公司开发的Arena及Flexsim，SoftwareProducts公司开的Flexsim等都是一些功能完善、广泛应用于物流系统仿真建模的先进软件。

Flexsim是一款相对较新的仿真软件，由于其研发较晚，所基于的技术与前一代软件相比有所不同，具有开放式的柔性仿真平台，更贴近现代的建模思想和用户需求，在高校、科研和企业领域内具有较好的应用前景，它保留了好多对外的接口，可以方便地与外界系统进行信息的交换它基于C++平台，高级开发用户可以直接使用C语言来创建和修改对象以及控制对象的行为活动，还可以使用C++语一言实现动态布局，提供自动化建模的可能性。

Flexsim还支持用户二次开发，可以使用封装的OpenGL来实现设备的可视化造型，也可以直接导入3DS文件进行设备造型，以开发满足各个领域、各个企业的特殊设备对象仿真模型。

随着计算机软件和硬件技术的发展，仿真系统将应用于人类生产实践的全过程，这样可以避免决策失误，可以预测可能发生的问题，达到避免故障、安全控制的目的。

有关专家预言，在21世纪，仿真技术的发展必将对经济、社会以及人们的观念产生巨大影响。

由此可见，本文研究的将基于Flexsim仿真软件的仿真方法和物流配送中心的优化相结合，具有较大的实际意义。

物流仿真的优势在于不管实际物流系统是否存在，均可通过建立系统研究模型，将实物数据输入仿真系统，通过数据运算和图形模拟，产生贴近实际物流系统的信息输出。

仿真试验具有良好的可控性、无破坏性和可重复性。

仿真过程经济安全，不受气象条件和场地环境的限制。

仿真的实时性，使实时系统的仿真应用成为可能，为仿真应用奠定了良好的基础。

物流仿真给评估对象系统（配送中心、仓库存储系统、拣货系统、运输系统等）的整体能力提供一种评价方法。

如美国UPS（UnitedParcelService）公司想在满足客户服务质量的前提下，在庞大的人员车辆配置和成本之间取得最佳平衡的时候，它求助的方法是物流仿真技术;再如宝洁（P&G）总部提出要设计一个覆盖北美的高效的供应链网络，该网络不但要满足客户的日常订单处理和配送要求，还要具有极强的抗波动性，宝洁公司采用的解决办法也是物流仿真技术。

物流仿真技术在复杂物流系统的分析和决策中的巨大价值在欧美己成为不争的事实，每年创造着数以千亿美元的经济效益。

在张楚贤，李世其，蔡冽于2007年发表的《现代工程系统建模与仿真方法》的研究中提到仿真方法要在工程系统中取得进一步的应用，必须从系统层面分析工程系统的特征，根据这些特征，在系统的不同部分，采用不同的适合各自特征的建模和仿真策略。

一方面更真实的反应工程不同部分的真实情况，另一方面能有效提高建模的效率。

以此为出发点进行研究，提出面向工程的系统建模方法。

在刘利军，阮建敏，谭莲，郑晨升于2006年发表的《基于仿真的自动化立体仓库运行效率研究》一文中提到以某企业新建的自动化立体仓库为研究对象，运用系统建模和仿真技术对仓库系统的规划和运作进行分析，应用Flexsim仿真环境建立了自动化立体仓库系统的仿真模型，对仿真模型的数据结果进行了分析，并对自动化立体仓库进行资源优化配置。

在梁瑞凤，程国全，王转于2006年发表的《Flexsim在卷烟厂自动化辅料配送物流系统仿真中的应用》一文中，介绍了Flexsim的一些基本情况，并从某卷烟厂的实际辅料配送系统出发，基于面向对象建模理论，在Flexsim仿真平台的基础上，探讨设备对象可视化仿真建模技术以及系统调度策略建模方法，从而形成完整的典型配送系统仿真及仿真结果分析方法，为生产实践中如何规划、优化卷烟厂辅料配送AVG系统探索一条可行之路。

在陈子侠，龚剑虹于2007年《物流仿真软件的应用现状与发展》一文中着重介绍物流仿真的功能，几种常见的物流仿真软件的性能特点，同时结合Flexsim和RaLC两种国内外典型仿真软件，对物流仿真软件的应用过程与仿真效果分析进行对比，达到大家对仿真软件的功能和应用进行一番系统认识的目的。

在李俊，罗呈，熊巍在2007年发表的《基于Flexsim软件的高层货架入库策略仿真与比较》一文中从企业仓储作业中出入库调度策略的需求出发，利用面向对象建模理论和Flexsim仿真软件进行入库策略的建模。

给出一种将复杂策略结果映射到仿真模型的方法，并将其应用于仿真实例中。

最后，比较两种策略下的仿真运行结果，并进行比较分析，得出两种策略的适用范围，为企业选择调度策略提供依据。

宋建新，徐菱，宋远卓在2007年发表的《现代生产物流系统仿真研究》一文中本文针对现代生产物流系统进行了仿真研究，提出建立仿真模型的基本步骤。

以现代生产物流实验系统为例，采用Flexsim软件快速建立起模拟模型，编写控制程序，然后对各种方案进行仿真分析、评估，产生出管理者想要的资料报表，简单快速地为企业提供决策依据。

在于蒙，王少梅，肖峰于2007年发表的《基于Flexsim集装箱码头装卸系统的仿真》一文中结合虚拟现实技术、计算机仿真技术、机械设计技术，分析集装箱码头装卸系统虚拟环境的模型，利用三维离散事件仿真软件Flexsim建立集装箱码头装卸作业仿真模型，为生产管理者提供视觉上的决策支持，利用其核心机制—任务序列驱动设备模型，实现装卸作业过程的三维动态仿真。

在李新东，程国全于2006年发表的《物流系统规划一仿真集成化技术研究》一文中通过对物流系统规划与仿真模型的分析，归纳出系统规划模型与系统仿真模型的共有属性和关系，采用集成化的技术，建立集成化规划一仿真系统模型，并通过Solidworks和Flexsim研究实现其集成化，并在相关课题中获得成功应用，突破了现有软件在规划与仿真之间数据共享的壁垒。

在NordgrenWilliamB于2003的WinterSimulationConference上发表的会议论文《Flexsimsimulationenvironment》一文中详细介绍了Flexsim的各种特点以及用途，着重讲解了Flexsim的仿真环境的应用及其优点。

在GelenbeErol和GuennouniHatim与1991年发表的《FLEXSIM.Aflexiblemanufacturingsystemsimulator》一文中详细介绍了Flexsim的特点，指出其优点，并着重讲解了该软件与数据库之间的联系及应用。

四、拟解决的关键问题

本文综合分析配送中心设施规划和物流系统的仿真，着重研究配送中心平面区域布置规划和对配送中心分拣系统进行仿真研究，探索从定量角度开展对配送中心的科学管理，从而为物流管理水平的提高提供科学的建议和一定的理论基础。

本文拟解决以下问题：

（1）配送中心典型模式研究及布置设计。

（2）配送中心仿真建模方法研究。

（3）基于Flexsim开发平台的物流设备仿真建模，包括AGV与自动化分拣系统。

（4）配送中心调度控制仿真实现方法研究。

（5）配送中心核心子系统参数化仿真模型的建立。

五、研究思路和方法

本文将由绪论开始，介绍本文的研究背景、研究意义和主要研究内容。

首先总体提出了配送中心系统的整体优化设计思路和方法。

进一步深入规划各个细节，分别对配送中心布局规划的理论方法，立体仓库作业优化研究，和AGV运输系统作业优化等设计进行了详细的讨论和研究。

最后使用虚拟仿真软件对仓库整体及各个细节进行仿真，证明以上优化设计的可行性及虚拟仿真在仓库设计中的巨大作用。

本论文主要运用以下几种研究方法：

（1）运用比较法对国内外物流系统仿真研究进行较深入的比较分析，找出相关研究的异同点，并归纳总结出现有系统仿真研究的成功经验和所存在的问题；

（2）离散事件系统建模法。

通过对物流配送中心系统布局和各单位设施调度流程的合理抽象，建立系统模型；

（3）系统仿真方法。

利用数学公式、逻辑表达式、图表、坐标等抽象概念来表示实际物流系统的内部状态和输入输出关系，以便通过计算机对模型进行试验，通过试验取得改善物流系统或设计新的物流系统所需要的信息；

（4）面向对象的系统建模方法。

注重对现实世界模型的分析，对问题领域进行自然的分解，确定需要使用的对象和类，建立适当的类等级，在对象之间传递消息实现必要的联系，从而按照人们习惯的思维方式建立起问题领域的模型，模拟客观世界。

六、本课题的进度安排

1.本学期1周：

选择研究方向；联系指导老师，搜集资料，上报论文题目；

2.第2周：

完成开题报告，并上交导师；

3.第3-6周：

利用课余时间搜寻资料；

4.第7-11周：

参加毕业实习，期间与指导老师联系，结合实习实践，做好论文前期准备工作，并完成初稿的写作；

5.第12-15周：

完成初稿、二稿、三稿的修改，定稿后正式打印装订；上交导师评定；

6.第16周：

准备答辩；

7.第16周末：

答辩。

参考文献

[1]ErolG．,HatimG．FLEXSIM-AFlexibleManufacturingSystemSimulator．EuropeanJournalofOperationalResearch：

149-165

[2]Nordgren，WilliamB．FlexsimSimulationEnvironment．WinterSimulationConferenceProceedings，V1，2004：

197-200

[3]WhiteP．AnObject-OrientedParadigmforSimulatingPostalDistributionCenters．NewJersey：

InstituteofElectricalandElectronics．2001：

1007-1012

[4]陈子侠，龚剑虹．物流仿真软件的应用现状与发展．浙江工商大学学报，2007年第4卷

[5]李俊，罗呈，熊巍．基于Flexsim软件的高层货架入库策略仿真与比较．科学技术与工程，第7卷第14期

[6]李新东，程国全．物流系统规划-仿真集成化技术研究．物流技术，2006年第4期

[7]梁瑞凤，王转．Flexsim在卷烟厂配送物流系统仿真中的应用物流技术，2006年第2期

[8]刘立军，阮建敏，谭莲，郑晨升．基于仿真的有动化立体仓库运行效率研究，2006年第10期

[10]宋建新，徐菱，宋远卓．现在生产物流系统仿真研究．物流科技，2007年第3期

[11]于蒙，王少梅．基于Flexsim集装箱码头装卸系统的仿真．船海工程，第36卷第2期

[12]张楚贤，李世其等．现代工程系统建模与仿真方法．系统工程，2007年第2期

[13]张贺．仿真技术在企业物流配送规划中的应用．上海海事大学硕士学位论文，2005年第1期

[14]张晓萍等编．现代生产物流及仿真．北京：

中国物资出版社，2005：

10-100

[15]张志刚，王东生等．自动化立体仓库系统仿真的研究．计算机仿真，2005,22（7）：

115-117

指导教师意见

指导教师（签名）：

年月日

所在系（所）意见

负责人（签章）：

年月日