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第一章系统建模与仿真概述精品PPT课件
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1.1.3系统的一般模型
系统是相对外部环境而言的,并且和外部环境的界限往往是模糊过 渡的,所以严格的说系统是一个模糊集合。
输入、处理和输出是系统的三要素。
反馈
输入
处理
输出
环境
干扰
系统的一般模式
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1.1.4系统的分类
系统的分类方法很多,按照不同分类方法可以得到各种类型的系统。 如按系统的输出结果分可以分为确定型和随机型系统;根据系统的变化与 时间的关系可以分为连续型和随机型系统;根据转换的复杂程度可以分为 简单系统和复杂系统。其中最重要的一种分类方法是根据系统的变化与时 间的关系分为连续型和离散型两种系统。
S0
输入 状态向量
r1 阶段收益
S1
P1 参数向量
D1 决策向量
输出 状态向量
求解方法
当 期 决 策 (D 1)
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下图则表示一个复杂系统——多阶段综合计划决策系统。
初始条件
∑
∑
∑R
r1
r2
r3
rn
S0
1
S1
2
S2
3
S3
n
Sn
W0,P0,I0
D1
D2
D3
Dn
求解方法
当期决策(Di) Wi,Pi
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(2)图形模型
1)流程图:反映某种实体的流转过程,例如生产流程图。 2)方框图:一个系统由许多子系统组成,用方框来代表子系统从而简化了对问 题的说明。 3)结构图:用来研究系统元素之间逻辑联系、结构层次、空间分布等。如管理 决策的层次结构、企业的组织结构。 4)流图:可分为信息流图、资金流图和物流图。
1.2系统建模概述
物流系统模型具有如下三个特征: (1)物流系统模型是实体的抽象或模仿; (2)物流系统模型是由与分析问题有关的因素所组成; (3)物流系统模型是用来表明这些因素间的关系。 使用模型的意义在于三个方面: 首先,客观实体系统很难做试验,或者根本不能做试验; 其次,对象问题虽然可以作试验,但是利用模型更便于理解; 第三,模型易于操作,利用模型的参数变化来了解现实问题的本质和规律 更加经济方便。因此,在系统分析中模型被广泛地应用。
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1.2.1系统模型的种类
从不同的角度观察模型,可以得出多种不同的分类方法。按照模型的形 式分,模型有抽象模型和形象模型;按模型中变量的性质分,模型有动态模 型和静态模型、连续模型和离散模型、确定性模型和随机性模型等;按模型 的规模分,模型有宏观模型、微观模型;按规模的用途分,模型有工程用模 型、科研用模型、管理用模型等。在此,就模型的形式对模型进行细分。
根据系统状态的变化与仿真时间的关系,可以将系统划分为连 续型系统、离散型系统、连续——离散复合型系统。连续型系统是 指系统状态随仿真时间呈连续型的变化;离散型系统是指系统状态 随仿真时间呈间断性的变化,即系统状态仅在有限的时间点发生跳 跃性的变化;连续——离散复合型系统中变量可以作连续性及离散 性变化,或在连续变化中作离散性突变,仿真时间可以是连续的, 也可以是离散的。
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(a)连续系统
参 变 量
时间
连续系统(具有连续仿真时间)
参 变 量
时间
连续系统(具有离散仿真时间)
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(b)离散系统
参 变 量
事件时间
时间
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(c)连续——离散复合型系统
库
存
订
量
货
量
时间
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(3)简单系统和复杂系统
系统的这种划分取决于转换的复杂程度。下图表示了一个简单系统——单阶段综 合计划决策系统。
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(4)系统的目的性 任何系统都是有目的和目标的。
(5)系统对环境的适应性 任何系统都处于一定的环境之中,系统总要受到环境的影响和制
约。系统也要对环境的变化做出某种反应。人们把环境对系统的影响 称为刺激或冲击,而系统对环境的反应称为反响。系统对环境的适应 性表现为环境对系统提出的限制和系统对环境的反馈控制作用。
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1.抽象模型
(1)数学模型
数学模型又可分为方程式型,如静态投入-产出模型;函数型模型, 如柯布-道格拉斯生产函数;概率统计模型,利用已有的数据按概率、 统计的方法建立的模型;逻辑型模型,用逻辑变量按逻辑运算法则建立 的模型。
数学模型是最抽象的模型,是系统分析中采用最多的模型。 首先,数学模型是定量化的基础。其次,数学模型是科学实验的重 要补充手段,重要的预测工具。最后,数学模型是现代科学管理的重要 工具。
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(1)确定型系统和随机型系统
A
S0
Sm
(a)
A
Sm1
P1
A
S0
Sm2
பைடு நூலகம்
P2
A
P3
Sm3
(b)
图(a)为确定型系统。处理A使状态S0确定地变化为Sm; 图(b)为随机型系统。处理A使状态S0分别以概率P1,P2,P3变换到状态Sm1, Sm2,Sm3,其结果是随机的。
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(2)连续型系统和离散型系统、
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1.1.2系统的特征
(1)系统的整体性 组成系统的各个要素不是简单地集合在一起的,而是有机地组成一
个整 体,每个元素要服从整体,追求整体最优,而不是每个元素最优。
(2)系统的层次性 系统的层次性是指系统的每个元素本身又可看作一个系统,人们称
之为是系统的“子系统”。
(3)系统的相关性 组成系统的各个元素相互关联并相互作用。
第一章 系统建模与仿真概述
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1.1系统的定义和分类
1.1.1系统的定义
“系统”这个词来源于古希腊System,有“共同”和“给以位置”的含义 。现代关于系统的定义很不统一,一般可以理解为“系统是由两个以上相 互区别或相互作用的单元有机结合起来,完成某一功能的综合体”。系统 是一个非常广泛的概念,自然界、人类社会、企业、甚至一个人都可以看 作一个系统。系统中每一个单元也可以称为一个子系统。系统与系统的关 系是相对的,一个系统可能是另一个更大系统的子系统,而一个系统也可 以继续分成更小的系统。
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(3)计算机程序
计算机程序也能代表某一系统,因此,它属于抽象模型,但计算机程序必 须输入计算机方能运行,因此它又是“模拟器”的一部分。
1)克莱顿希尔模型 克莱顿希尔模型是一种采用逐次逼近法的模拟模型,用来处理企业物流策 略的方法。其目标为:最好的服务水平,最少的物流费用,最快的信息反馈。 其决策变量有:物流中心的数目,物流中心的收、发货时间的长短,对用 户的服务水平,库存分布,系统整体的优化等等。
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2)哈佛大学的物流系统模拟
哈佛大学的物流系统模拟采用逐次逼近的方法,按照一定的步骤来确 定物流网络的构造和策略,经若干步骤,顺次求出其可行解为最小的集合, 最后求得收入额与费用的差值,即得利润最大解,称为最优解。