配送中心建模与仿真逼真度理论及应用研究

建模与仿真逼真度的概念及其度量没有统一的标准，在物流仿真实践中，逼真度的确定充满随意性和被动性，仿真需求与仿真代价之间的冲突性矛盾无法得到科学的解决。本研究从逼真度的视角来管理建模与仿真活动本身,首先对逼真度及相关概念进行辨析，建立以多分辨率建模、集合论、模糊评判等方法为基础的多维度、多层次、多因素的逼真度概念及其度量体系；构建仿真效用/仿真代价概念及度量体系框架，通过形式化描述建立逼真度与仿真效用/仿真代价的关系模型，揭示逼真度与建模与仿真活动本身的关系；探索仿真效用/仿真代价均衡原则，构建基于一定逼真度的仿真效用/仿真代价均衡模型；研究探讨逼真度方案设计原则和指导性方法，建立事先确定逼真度及其管理的过程模型，为逼真度管理提供可操作方法；最后通过实例应用研究来进行验证，构建典型配送中心逼真度管理参考模型。研究对仿真逼真度理论体系完善和物流仿真应用水平的提高具有积极推动用作。

从理论与实践两个方面对仿真逼真度开展研究，旨在建立离散事件仿真(DES)领域的逼真度(Fidelity)理论体系，为广大DES领域的仿真工程师提供理论参考和可操作方法，以保证仿真实施的仿真效用与成本达到合理均衡，提高业界仿真实践水平。理论研究成果主要有三个部分。第一，构建了DES领域中逼真度的基础概念体系和度量框架。逼真度被定义为仿真系统描述和代表对象系统时所具有的多维层次化相似性的程度特征。明确区分了逼真度、相似性、仿真效用和仿真有效性的概念，使逼真度基础概念体系更为严谨。根据离散事件物流系统(DELS)的应用特征，构建了适合DELS仿真应用的逼真度维度结构。界定了仿真效用与仿真成本的概念，分别进行了维度划分。第二，研究揭示了逼真度影响建模与仿真(M&S)的内在机理。通过逼真度(F)、仿真效用(U)与仿真成本(C)的多维度分解分析，建立了F-U、F-C多维度关系簇模型，并对两个关系簇分别进行逐次的分析，从确定性与非确定性、线性与非线性、正相关与负相关关系上来认识它们之间的关系，从而以F为桥梁用当量的概念沟通了仿真效用和仿真成本之间的定量关系，构建了U-C均衡模型，以分析逼真度和其它因素如何影响仿真实施而达到负失衡、过低均衡、过高均衡、合理均衡、最优均衡和正失衡的不同U-C均衡状态。该机理的揭示将逼真度理论与方法对实践的重要性和意义凸显出来。第三，提出了基于逼真度理论的仿真实施框架和参考规范。构建了包括事前逼真度需求分析与设计、事中逼真度检查与控制、事后逼真度评价与管理的逼真度管理过程模型，将逼真度管理过程模型植入传统的M&S理论中，建立DES的M&S实施框架与实施规范，以保障仿真实施的结果能达成合理的U-C均衡。研究还提供了逼真度模板构造方法、参照模板构造方法、逼真度量表度量方法、确定逼真度需求的映射方法等一系列可操作方法，给出了可供同类行业领域借鉴使用的仿真实施框架与参考规范。这些方法和指导性框架与规范使得基于逼真度理论具体指导约束M&S活动成为可能。在实践层面，在配送中心规划设计类DELS仿真中进行了理论方法的应用检验，以一个机械零部件配送中心规划设计仿真和一个机场行李处理系统的规划设计仿真为实例，和以烟草、邮政等行业背景的小单元示例，进行了相关理论与方法的应用与适用性的验证、修改和完善，验证了其合理性、适用性和可操作性。