基于物流優化的設施仿真系統的設計與開發

　　[摘要]本文通過對一般制造企業物流系統的分析，采用面向對象思想、窗口界面技術設計并開發了一種適用于一般制造企業物流系統的三維可視化仿真軟件，為制造企業物流系統的分析提供便利。
　　[關鍵詞]系統仿真；設施規劃與設計；物料搬運系統分析
　　[中圖分類號]G258　[文獻標識碼]A　[文章編號]1005-6432(2009)10-0032-02
　　
　　1　引言
　　
　　目前國內外針對企業物流的研究很多，但大多集中在供應網絡、電子商務、物流中心和立體倉庫等方面，對制造企業內部的生產物流系統的研究相對較少。本文通過分析提煉一般制造企業的共性，采用定量分析和定性分析相結合的方法，為普通用戶設計并開發了面向制造型車間物流系統的仿真軟件。
　　
　　2　仿真系統的整體架構
　　
　　本系統通過隨機仿真模型，在隨機變量的驅動下模擬預定系統的行為，并對相關參數指標進行統計分析，最后以不同方式顯示各指標值，供分析決策使用。
　　系統采用SQL Server 2000保存系統數據文件，選用由用戶層、功能層和數據層構成的三層C／S結構。其中用戶層擔負用戶與系統間的接口功能；功能層是系統實現的核心單元，它將具體的業務處理邏輯編入程序中；數據層負責對數據庫數據的讀寫。
　　
　　3　仿真系統的設計
　　
　　3．1　輸入輸出分析
　　仿真結果的有效性在很大程度上取決于輸入的正確性。為此需要確定哪些輸入變量須用隨機變量來表示，進而要確定這些變量的概率分布。本系統仿真中的每一個隨機變量都是獨立分布的。
　　多數情況下，隨機變量作為輸入參數，產生的仿真結果也呈現隨機性，只有經過特殊處理，才具有實際意義。為了分析這些輸出變量，可以把仿真模型重復運行若干次來收集足夠的數據，然后通過對這些數據的分析處理獲得變量的估計值θ，或在給定置信度a的情況下，確定估計量θ的置信區間，或者對有關的特征變量進行統計假設檢驗，以得到有用的結論。
　　3．2　數據采集及存儲設計
　　根據存儲時限可以將系統中涉及的數據分為暫時存儲類和永久存儲類。另外，除以上與仿真過程密切相關的數據外，還有很多支撐類數據。同時，在長時間的仿真運行過程中，系統會產生大量的數據。這些數據會導致程序運行變慢，磁盤空間消耗過大，后期數據管理困難等問題。因此，必須采取一定的措施，在滿足系統分析所需的數據的同時，限制收集的數據量，以便后期的數據處理和存儲。
　　3．3　結構及功能模塊劃分
　　3．3．1　總體結構的設計
　　根據企業物流的運作特性，仿真系統是一個多輸入多輸出(Multiple Input and Multiple Output，MIMO)的實時仿真系統。一般情況下，一個MIMO可以分解為多個多輸入單輸出(MISO)系統，每個MISO構成一個對某企業物流的子系統。本系統的結構設計根據下圖的系統原理框圖，將系統劃分為模型創建模塊、仿真執行模塊、3D動畫模擬模塊、3D圖像載人模塊等模塊。
　　3．3．2　各模塊功能設計
　　由于企業物流環境的多樣性，仿真的條件和內容可能差別很大。為了增強軟件的通用性，本系統在源模型、隊列、叉車、處理器、貨架、操作員、傳送帶、離開模型等通用模型的基礎上，允許用戶或第三方在主程序的擴展接口上定義自己的模型類插件以滿足不同物流場合的需要。
　　
　　4　系統的實現
　　
　　下面就用戶經常用到的幾個頁面進行說明。
　　4．1　模型創建及圖形載入
　　模型創建是根據抽象后的真實物理系統，構造仿真模型的過程。制造企業的真實物理系統是復雜而龐大的，必須剔除次要因素，抽取關鍵因素，形成系統原型。在此基礎上只需從“企業物流仿真模型庫”中拖出相應模型，根據流程順序依次連線即可創建仿真模型。
　　4．2　模型屬性設置
　　每個模型都有自己的屬性頁標簽，它們共同繼承于一個基類，既方便了用戶的操作，又使界面統一美觀。
　　4．3　模型參數設置
　　參數設置頁設置每個模型運行過程中的動作規則。
　　4．4　內外部接口
　　本系統可以通過插件接口與用戶自定義插件文件進行通信。自定義插件以動態鏈接庫導出類的形式與仿真主程序擴展接口交互。插件動態庫文件以導出類的形式進行封裝，類中包含插件版本信息、插件初始化、消息的傳遞、動畫的演示等成員函數，在插件配置對話框中，主程序初始化時可調用插件頒布信息成員函數，確認版本的有效性。
　　
　　5　總結與展望
　　
　　本文設計并實現了針對制造企業物流系統的三維仿真軟件，該仿真系統用于輔助物流設計或分析人員，對新建車間或現有生產系統的內部物流進行分析，并通過不同的仿真結果評選出最合適方案，實現企業物流合理