一種運(yùn)用仿真實(shí)驗(yàn)優(yōu)化物流系統(tǒng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種運(yùn)用仿真實(shí)驗(yàn)優(yōu)化物流系統(tǒng)的方法。屬系統(tǒng)優(yōu)化領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著煙草行業(yè)精益物流的推進(jìn)，在進(jìn)行物流系統(tǒng)的優(yōu)化工作時(shí)，涉及到人力、物 力、財(cái)力的投入和時(shí)效的限制，不宜實(shí)行實(shí)物實(shí)驗(yàn)，而且還要采用仿真實(shí)驗(yàn)。 然而，在優(yōu)化問(wèn)題中，最少的資源投入與最佳的效果產(chǎn)出往往相互矛盾，即使是采用了 仿真方法，在篩選最優(yōu)方案時(shí)，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)感性地去確定一個(gè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種運(yùn)用仿真實(shí)驗(yàn)優(yōu)化物流系統(tǒng) 的方法，它在仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和模型的基礎(chǔ)上，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)中等值線的方法將實(shí)驗(yàn)結(jié)果劃分 出層次，在最佳層次中選擇資源投入最少的方案，從而理性地選擇最優(yōu)方案，指導(dǎo)生產(chǎn)。 本發(fā)明運(yùn)用仿真實(shí)驗(yàn)優(yōu)化物流系統(tǒng)的技術(shù)方案是： A、 仿真實(shí)驗(yàn)優(yōu)化物流系統(tǒng)的技術(shù)路線； B、 技術(shù)路線包括兩個(gè)模塊：仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和最優(yōu)方案統(tǒng)計(jì)推斷； 其中仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)模塊包括（1)設(shè)定仿真實(shí)驗(yàn)所需的因素、水平及指標(biāo)；（2 )建立仿真 模型；（3)收集各仿真對(duì)象的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)；（4)進(jìn)行仿真模型的運(yùn)行和結(jié)果整理； 其中最優(yōu)方案統(tǒng)計(jì)推斷模塊包括（1)方差分析；（2)確定關(guān)鍵因素；（3)等值線法； C、 選定最優(yōu)方案進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施及結(jié)果的驗(yàn)證，最后獲得物流系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)施方案，指導(dǎo) 操作人員操作。 所述的通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真軟件來(lái)建立與實(shí)際系統(tǒng)各物流實(shí)體之間一一對(duì)應(yīng)的仿真對(duì)象。 所述的通過(guò)收集各仿真對(duì)象的運(yùn)行數(shù)據(jù)與實(shí)際物流實(shí)體數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合優(yōu)度檢驗(yàn)后，獲 得該物流實(shí)體的運(yùn)行規(guī)律。 所述的仿真運(yùn)行的最佳時(shí)長(zhǎng)或最佳次數(shù)是通過(guò)實(shí)際運(yùn)行結(jié)果的最小置信區(qū)間來(lái)確定。 所述的通過(guò)方差分析來(lái)確定哪些因素對(duì)物流系統(tǒng)影響顯著。 所述的通過(guò)帕累托原理來(lái)選擇改善影響物流系統(tǒng)的因素。 所述的通過(guò)等值線圖來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)分出層次，最優(yōu)層次包含的方案選擇是投入資源少 的方案為最優(yōu)方案。 本發(fā)明有益效果是：能夠從設(shè)定的因素和指標(biāo)找出主要因素和最優(yōu)指標(biāo)區(qū)域，從而獲 得系統(tǒng)最優(yōu)方案，并且能減少實(shí)驗(yàn)所需的資金、時(shí)間和空間投入，為系統(tǒng)優(yōu)化提供一種便捷 方法。
【附圖說(shuō)明】
[0004] 圖1為仿真實(shí)驗(yàn)優(yōu)化物流系統(tǒng)的技術(shù)路線。 圖2為車間回收物流原理圖。 圖3為仿真模型示意圖。 圖4為在仿真軟件生成因素、水平、指標(biāo)和實(shí)驗(yàn)方案中的因素設(shè)定（a)。 圖5為在仿真軟件生成因素、水平、指標(biāo)和實(shí)驗(yàn)方案中的水平設(shè)定（b)。 圖6為在仿真軟件生成因素、水平、指標(biāo)和實(shí)驗(yàn)方案中的指標(biāo)設(shè)定（c)。 圖7為在仿真軟件生成因素、水平、指標(biāo)和實(shí)驗(yàn)方案中的生成實(shí)驗(yàn)方案（d)。 圖8為運(yùn)行規(guī)律擬合優(yōu)度檢驗(yàn)中的AGV搬運(yùn)滿箱擬合優(yōu)度檢驗(yàn)（a)。 圖9為運(yùn)行規(guī)律擬合優(yōu)度檢驗(yàn)中的AGV運(yùn)回空箱擬合優(yōu)度檢驗(yàn)（b)。 圖10為在仿真模型實(shí)體對(duì)象中加載各環(huán)節(jié)的運(yùn)行規(guī)律的框圖。 圖11為因素的離差平方和帕累托圖。 圖12為等值線圖。 圖13為卷煙生產(chǎn)車間廢料回收物流系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)作流程。 圖14為廢料回收實(shí)際運(yùn)行指標(biāo)平均周期。
【具體實(shí)施方式】
[0005]以下對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述，應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說(shuō)明 本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。 本發(fā)明仿真實(shí)驗(yàn)優(yōu)化物流系統(tǒng)的技術(shù)路線如圖1所示，各步驟解釋如下： 一、仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) (1) 設(shè)定實(shí)驗(yàn)所需的因素、水平及指標(biāo) 系統(tǒng)的影響因素由課題組成員按頭腦風(fēng)暴法提出，經(jīng)過(guò)分層分析后即可得出實(shí)驗(yàn)所需 的各因素下的水平，剔除不可實(shí)施的因素和水平，即為設(shè)定仿真的因素和水平。運(yùn)行指標(biāo)由 顧客的需要提出，經(jīng)過(guò)歸納整理后即為仿真指標(biāo)。 (2) 建立仿真模型 系統(tǒng)仿真模型是現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)模型的概念化，將現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的物理對(duì)象映射為仿真對(duì)象，并 將它們之間的關(guān)聯(lián)表達(dá)出來(lái)。通過(guò)仿真軟件可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算和存儲(chǔ)所需的信息，仿真 軟件集成了系統(tǒng)的執(zhí)行和優(yōu)化方法，并且支持用戶根據(jù)自己的需要編寫(xiě)程序來(lái)運(yùn)行系統(tǒng)和 收集數(shù)據(jù)。 (3) 仿真對(duì)象數(shù)據(jù)收集 數(shù)據(jù)的輸入和執(zhí)行是根據(jù)所建立的仿真模型分別對(duì)應(yīng)地確定各個(gè)階段處理情況，數(shù)據(jù) 的輸入和執(zhí)行過(guò)程有時(shí)是已經(jīng)假設(shè)好的常數(shù)或分布函數(shù)；當(dāng)輸入和執(zhí)行過(guò)程無(wú)法假定時(shí)， 可構(gòu)建一個(gè)初始系統(tǒng)，在該系統(tǒng)的使用過(guò)程中收集輸入和執(zhí)行過(guò)程的數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)各組數(shù) 據(jù)進(jìn)行擬合檢驗(yàn)，判定其符合哪種分布規(guī)律；倘若分布規(guī)律不便用函數(shù)表達(dá)出來(lái)，即作出經(jīng) 驗(yàn)分布表。 (4) 仿真模型運(yùn)行和結(jié)果整理 計(jì)算機(jī)仿真軟件提供了實(shí)驗(yàn)工具，通過(guò)該實(shí)驗(yàn)工具可進(jìn)行用戶所需的仿真實(shí)驗(yàn)，按以 下步驟進(jìn)行：（一)、將各因素及其水平作為實(shí)驗(yàn)工具的輸入值，可生成全因子實(shí)驗(yàn)方案或正 交實(shí)驗(yàn)方案；（二)、將指標(biāo)作為實(shí)驗(yàn)的輸出觀測(cè)值；（三)、設(shè)置一個(gè)置信度，運(yùn)行仿真一段時(shí) 間或若干次數(shù)；（四）、仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)或次數(shù)的確定：為了獲得合理的輸出指標(biāo)值，應(yīng)運(yùn)行仿 真足夠時(shí)長(zhǎng)以達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)或進(jìn)行多次試驗(yàn)取平均值，仿真實(shí)驗(yàn)工具在輸出指標(biāo) 值時(shí)也提供其置信區(qū)間，置信區(qū)間最短的仿真時(shí)長(zhǎng)或次數(shù)即為合理指標(biāo)值；五、整理仿真結(jié) 果：為了便于統(tǒng)計(jì)推斷，需整理仿真結(jié)果，列出將各方案對(duì)應(yīng)的指標(biāo)值。 二、 最優(yōu)方案統(tǒng)計(jì)推斷 (1) 方差分析 通過(guò)方差分析，可以初步判定哪些因素對(duì)指標(biāo)輸出的影響顯著；同時(shí)通過(guò)方差分析，可 以獲得判定關(guān)鍵因素的離差平方和的值。 (2) 確定關(guān)鍵因素 根據(jù)帕累托原理，關(guān)鍵的少數(shù)因素導(dǎo)致主要問(wèn)題的發(fā)生。因此，對(duì)離差平方和的值進(jìn)行 排列，那些占離差平方和合計(jì)80%以上的因素是關(guān)鍵因素，是系統(tǒng)優(yōu)化需要改善的方向。 (3) 等值線法 以關(guān)鍵因素為維度，繪制等值線圖。等值線圖對(duì)指標(biāo)分離出了從優(yōu)到劣幾個(gè)層次，觀察 哪些方案包含在最佳層次中，從這些方案選出投入資源最少的方案，即為最優(yōu)方案。 三、 選定最優(yōu)方案進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施及結(jié)果驗(yàn)證，最后獲得輸出仿真實(shí)驗(yàn)物流系統(tǒng)的優(yōu)化 實(shí)施方案，指導(dǎo)操作人員操作。 實(shí)施例1:卷煙生產(chǎn)車間廢料回收物流系統(tǒng)主要由AGV(AutomatedGuidedVehicle, 自動(dòng)導(dǎo)引小車）和翻箱機(jī)完成搬運(yùn)和傾倒廢料的任務(wù)。廢料滿箱后工作人員呼叫AGV來(lái)搬 運(yùn)，通過(guò)AGV搬運(yùn)滿箱、翻箱機(jī)倒料、AGV運(yùn)回空箱等環(huán)節(jié)來(lái)完成廢料回收任務(wù)，如圖2所 示。項(xiàng)目組要對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，希望改善后廢料回收搬運(yùn)周期(從廢料箱獲得回收任務(wù)直 到傾倒廢料后再把空箱搬回原位置的時(shí)間）最短，并且投入AGV和翻箱機(jī)數(shù)量最少，因此進(jìn) 行了仿真實(shí)驗(yàn)優(yōu)化。 一、仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) (1) 設(shè)定因素、水平及指標(biāo) 影響廢料回收物流系統(tǒng)的因素有AGV數(shù)量、翻箱機(jī)數(shù)量和調(diào)度方法。對(duì)這三個(gè)因素進(jìn) 行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：因素之一：AGV數(shù)量設(shè)置4-8臺(tái)共五個(gè)水平，為使廢料回收業(yè)務(wù)盡可能少占用 AGV系統(tǒng)資源，AGV數(shù)量在指標(biāo)優(yōu)化條件下越少越好；因素之二：翻箱機(jī)數(shù)量設(shè)置1-2臺(tái)共 二個(gè)水平，為減少企業(yè)投入，翻箱機(jī)數(shù)量在指標(biāo)優(yōu)化條件下越少越好；因素之三：調(diào)度方法 共有三個(gè)水平，其中C1為AGV將空箱放回原站臺(tái)后觸發(fā)搬運(yùn)緩存廢料箱，C2為AGV從翻箱 機(jī)上取下空箱后觸發(fā)搬運(yùn)緩存廢料箱，C3為AGV將滿箱移載到翻箱機(jī)后觸發(fā)搬運(yùn)緩存廢料 箱。 系統(tǒng)指標(biāo)是平均搬運(yùn)周期，所用平均時(shí)間越少說(shuō)明系統(tǒng)處理廢料效率越高。以上三個(gè) 因素各個(gè)水平共構(gòu)成5X2X3=30個(gè)回收物流方案，若每個(gè)方案進(jìn)行實(shí)物實(shí)驗(yàn)，則需要購(gòu)置 若干不一定用得上的AGV、翻箱機(jī)等裝備，每次實(shí)驗(yàn)必須編寫(xiě)調(diào)度程序也要投入人力，每個(gè) 方案必須運(yùn)行幾天時(shí)間才能確定最佳方案，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虮苊膺@些裝備、人力 和時(shí)間等資源的投入。 (2) 建立仿真模型 使用計(jì)算機(jī)仿真軟件(采用現(xiàn)有的PlantSimulation仿真軟件）將上述步驟（1)廢 料回收各個(gè)環(huán)節(jié)映射為仿真對(duì)象，建立仿真模型如圖3所示。在此模型之上，通過(guò)編程和 內(nèi)置工具完成步驟（1)中的各因素、各水平和觀測(cè)指標(biāo)的仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，如圖4中root. Avgcapacity為因素AGV數(shù)量、root.Pourercapacity為因素翻箱機(jī)數(shù)量、root.Nextin 為調(diào)度方法因素；圖5中分別設(shè)置root. Avgcapac