仿真抽象方法

nickzhao · 发表于 2015-7-3 16:31:26

   很多时候，我们在建立仿真模型的时候会遇到现实中复杂的情形。对于这些情形，如果能按现实中一致的方式表达固然是最好的，但有时受仿真软件的功能限制或开发时间限制，难以在仿真中和现实一致的表达。此时，仿真抽象就是解决问题的一个很好方法。那么，什么叫仿真抽象呢？这名字是我起的，如果定义的话，就是提取复杂事物中最本质的内容，用简单的方法来表达。
   举个例子，在plant simulation中是没有立体库的，可有些人可能见过老外开发的立体库模块，其实就是用一些singleproc和method封装了一个frame,外层用对话框包装一下，填写长、宽、高、货叉速度等立体库参数，就可以用了。那么，这个立体库模块是怎么表达立体库的出、入库过程呢？通常在其他三维仿真软件里，大家会看到完美表达的立体库动画，堆垛机从入库口取了货物，经过纵向、横向的运行，再由货叉把货物放到指定空位，这个过程动画和现实中一样，很容易理解。但要仔细想想，这个过程到底要表达什么？什么才是最关键的？答案是时间，货叉从入库口取货到放货完成的时间是仿真最重要的内容，因为这个时间决定了生产量，决定了每个货物的出、入库周期。所以在plant simulation的立体库模块，只用一个singleproc来表达这一过程，只不过proctime属性是动态的，是通过一个数学模型计算出来的。这个数学模型逻辑也很简单，就是随机一个库位（有X/Y坐标），然后根据库位坐标和入库口位置，结合堆垛机的速度、加速度计算横向运行时间和纵向运行时间，把最大的那个时间赋值给proctime。所以这样一个方法，很简单的就可以描述立体库，虽然它没有绚丽的三维动画，但同样做仿真，它的输出数据比三维动画的输出还准确（很多人怕仿真数据不准，要看动画，其实动画很准，但数据可能差很远）。而且，更为重要的是，这种抽象方法建立的模型仿真速度非常快，可以在极短的时间内完成几万次仿真，产生较为全面的仿真数据（因为是随机货位，所以立体库的仿真需要很多次仿真才能归纳其内在的规律）。
   再如，曾经有个学生想做超市的仿真，建了个很复杂的模型，模拟人进超市、逛各个区、再到缴费的过程。但这个过程在现实中非常复杂，有各种各样的因素影响。所以我问他，你到底建这个模型想表达什么？他想了半天，说看到超市缴费排队太长，想建个模型分析下。因为缴费的人数受逛超市人数的影响，逛超市受进超市人数影响。我问，如果这么想的话，进超市人数是否还受这个城市人口基数的影响？是否还受这个城市20年前的出生率的影响？这其中的内在规律，没人能说的清，你仿真怎么能表达出来？所以如果要研究缴费排队问题，就老老实实建个多服务台的排队模型就好了，顾客到达按泊松分布，具体参数到超市调研去。
   通常我们讲仿真和数学建模方法是两种不同的方法，数学方法粗、仿真方法细，而且仿真方法是按时间进度一步一步推算出来的。但在仿真一步一步推算过程中，很多细节如果和现实中完全一致，其实是没有必要的，需要用数学模型表达现实中静态的过程，再用仿真的动态方法不断往复计算，获得计算结果，这个过程才是仿真建模的本质。但这个过程中的每一个细节，其内在规律和特性一定是人类能获知的，能用数学方法表达出来的，否则仿真就不是预测未来的工具，而是坑蒙拐骗的神棍了。

五五 · 发表于 2015-7-3 16:40:34

说到点上了。。。

nickzhao · 发表于 2015-7-3 16:41:41

五五发表于 2015-7-3 16:40 * ^% W- s" e" T/ c2 i
说到点上了。。。

小柯改名了？

五五 · 发表于 2015-7-3 16:43:09

没改啊我论坛一直叫这个。。。

说到立体库，赵老师用FEM么

nickzhao · 发表于 2015-7-3 16:49:03

五五发表于 2015-7-3 16:43 ' `$ {: v0 q: S# l( d
没改啊我论坛一直叫这个。。。
" J7 t; c+ S6 {' A( _
6 z, x) p8 ^ Z% I6 v6 g6 l, v说到立体库，赵老师用FEM么

那可能把你QQ名字混了。不知FEM是什么，我说的是一个名字叫HBW的二次开发模块。

dongshui8558 · 发表于 2015-7-5 14:54:28

五五发表于 2015-7-3 16:43 ) ]5 [4 X9 Q. Y' h0 f) T
没改啊我论坛一直叫这个。。。
/ d+ d- E, y) w) e& q1 r {' Z7 t5 {
说到立体库，赵老师用FEM么

珂，讲讲什么叫FEM吧，这词儿还真没有听说吧，应该是老外的叫法吧？

nickzhao · 发表于 2015-7-6 16:46:04

dongshui8558 发表于 2015-7-5 14:54
1 m# R# A, s m8 `珂，讲讲什么叫FEM吧，这词儿还真没有听说吧，应该是老外的叫法吧？

FEM应该是一个欧洲的标准，其中一部分有关于立体库堆垛机运行时间计算的。柯说的应该是这个，柯做仿真相当深入。

五五 · 发表于 2015-7-6 20:12:38

FEM 9.851 堆垛机时间计算就是赵老师说的这个

简单来说就是如果负载为一的堆垛机的关键入库点是 1/5L 2/3H 处，关键出库点是 2/3L 1/5H处。。。以这两个点做一次入库出库循环就是堆垛机的平均 cycle time。。。

仿真模型做好后一般让模型里的堆垛机脱离整个系统然后连续不间断进行数天负载为一的入库出库循环。。。得出的堆垛机效能必须符合以FEM 9.851算出来的结果。。。

五五 · 发表于 2015-7-6 20:13:25

FEM是一个法语词翻译过来应该是欧洲仓储和物料流技术学会之类的。。。

nickzhao · 发表于 2015-7-7 13:31:30

五五发表于 2015-7-6 20:13 3 f% |( A+ B# L% T7 Z8 n( q
FEM是一个法语词翻译过来应该是欧洲仓储和物料流技术学会之类的。。。

这，相当于验证模型吧，但我有点不明白都按FEM算就是了，为何还要仿真？有什么输出是FEM没有标准的?

五五 · 发表于 2015-7-8 17:48:52

是用来验证模型的啊因为实际中堆垛机并不会按平均来运行也是单一负载独立系统所以才需要仿真。。。但是反过来仿真模型是否正确是要靠FEM来验证的。。。

nickzhao · 发表于 2015-7-9 14:51:56

五五发表于 2015-7-8 17:48 2 K: M3 z8 X0 s! L ^
是用来验证模型的啊因为实际中堆垛机并不会按平均来运行也是单一负载独立系统所以才需要仿真。。。但 ...

那要是多负载的，或者多个I/O口的立体库，有什么标准的验证方法吗？

nickzhao · 发表于 2015-7-9 14:55:10

五五发表于 2015-7-8 17:48
. t ?' {" v' A3 ^ S5 s& L是用来验证模型的啊因为实际中堆垛机并不会按平均来运行也是单一负载独立系统所以才需要仿真。。。但 ...

你说的这种按平均验证的情况，仿真建模的目的是需要计算什么？我意思是要计算平均cycletime,那有FEM就够了，用FEM的cycletime验证过的仿真模型，还需要计算什么？

五五 · 发表于 2015-7-9 17:11:48

因为仿真模拟过程是不平均的所以才需要用到仿真因为FEM只能算平均时间。。。
但是模型在运行之前要利用FEM验证以防模型里面有各种乱七八糟的错误。。。为了验证必须人工创造一个平均的环境给模型。。。验证完以后就可以保证按照实际中的不平均的情况运行出来的结果是对的了。。。就这样

五五 · 发表于 2015-7-9 17:14:18

nickzhao 发表于 2015-7-9 14:51
5 b4 h/ l' a/ p- J那要是多负载的，或者多个I/O口的立体库，有什么标准的验证方法吗？

多负载没有，多个IO有，也在FEM里面。。。
。。。不过可以通过让堆垛机每次只运一个来模拟单负载，以便进行验证。。。

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