一种基于主体的组件化物流系统仿真计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及仿真计算领域，具体的涉及一种利用主体仿真建模计算方法对物流系 统进行仿真计算，例如仿真建模计算的方法。
【背景技术】
[0002] 现有技术中存在着不同的仿真建模计算方法，例如:组件化建模计算方法、离散事 件仿真计算方法和基于主体仿真建模计算方法。
[0003]组件化建模方法是将组成仿真实体的各要素抽象为独立的组件，包括描述实体某 方面物理特性的属性组件和描述实体认知行为的行为组件，并可将组件按照一定的规则组 合为各类仿真实体。这种仿真模型拆解和组合方式可提高模型的按需装配能力，在满足仿 真需求的同时尽量减少模型复杂度和计算量；同时可以提高模型的可扩展性，便于进行模 型特定行为能力的精细化改进，降低增加行为能力和改变行为规则的难度。
[0004] 离散事件仿真是一种过程导向的仿真技术，离散事件仿真是面向事件的，研究在 规定的离散时间点发生的事件引发未来一系列时间依序运行。离散事件仿真关注变量的不 确定性，用蒙特卡洛法模拟随机因素，通过重复仿真得到所关注系统输出变量的概率分布。
[0005] 基于主体仿真建模(ABMS:Agent_Based Modeling and Simulation)，将系统理解 为构件间交互作用形成的集合体，通过对个体行为及其之间的交互关系、适应性进行刻画， 来描述复杂系统的行为。基于主体仿真建模方法通过较简单个体规则的叠加和相互作用， 可展现系统的整体性行为即涌现行为，是研究复杂适应性系统的有效途径。
[0006] 当前用于物流仿真的主要工具，多采用单一的离散事件仿真、优化(数学)建模法 或者系统动力学仿真技术，完成对供应链管理策略、物流设施平面布置，物流局部作业流程 优化等问题的仿真求解。
[0007] 采用单一仿真建模方法都是为了解决特定问题，如优化建模法致力于作出最优决 策;离散事件仿真是为了体现和适应物流过程中的不确定性的影响；系统动力学仿真侧重 于研究物流系统内部实体间的相互关系，缺乏通用的建模方法支持对物流系统多目标问题 进行仿真分析。相比上述建模方法，基于主体仿真建模更具一般性和包容性，既可以基于其 他建模技术建立模型组件的总体框架，又能够构建嵌套于更大系统的主体模型，但由于目 标多样化导致的主体建模复杂性使得建立一种可操作的、易于实施的建模手段变得极为困 难，模型体系和模型内部逻辑过于复杂以至难以进行修改和扩展，一些成功的基于主体建 模案例仍然局限于一定的物流仿真场景，只能分析研究特定的问题。
[0008] 而仿真建模分析是解决物流系统规划设计和管理调度中普遍存在的多目标计算 问题的有效手段之一。物流系统是一个人机结合的复杂动态系统，它具有时间和空间跨度 大、各组成部分行为关联性强，动态适应环境变化，多目标相互制衡等显著特点，而现有建 模方法和工具一般只能侧重分析和解决物流系统某方面的具体问题，如场所选址、路线选 择、车间布局优化等，无法针对时空跨度大场景下的系统综合设计问题进行高效建模，建立 的模型也相对固化不能适应物流系统内外部运行环境变化以展现系统涌现行为。
[0009] 如何提供一种通用化，普适性的建模方法，构建体系化、可扩展、可灵活装配的模 型体系框架，以满足不同层次不同精细程度的物流仿真需要，支持快速构建物流仿真场景、 定制物流仿真应用系统，辅助用户完成个性化的系统规划设计、系统优化和教学培训等仿 真应用，成为现有技术亟需解决的技术问题。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的在于提出一种面向物流仿真领域的，基于主体建模的组件化仿真计 算方法，可构建体系化、可扩展、可灵活装配的模型组件总体框架，满足面向物流系统规划 设计、运营调度优化、教学培训等不同方面需求，减少构建面向不同目标仿真应用系统的难 度，增强已有仿真应用不断精化演进的能力。
[0011 ]为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0012] -种基于主体的组件化物流系统仿真计算方法，具体包括如下步骤：
[0013] 基于主体的实体模型抽象步骤S110:
[0014] 基于主体对实体模型进行抽象，以物流系统组成部分之间的关系特征为划分界 面，根据同类关系聚合对应的实体类型，分成形成多个实体、多种交互关系、多种组织关系 及对系统产生影响的外部环境；
[0015] 实体组件化建模步骤S120:
[0016] 将实体进一步分解形成若干个属性组件和行为组件进行建模，分别描述实体的某 类属性或者某类行为规则，其中所述属性组件中至少包括平台组件，并以平台组件为容器， 承载其它属性组件和行为组件，组件之间的通信和控制均通过平台组件进行集中处理，确 保组件可承载并且相互隔离；
[0017] 基于组件的实体模型装配步骤S130:
[0018] 以平台组件为容器，选择合适的组件装载到平台组件上形成实体模型，然后将实 体模型与具体实体的属性数据和规则参数结合，形成型号实体模板;所述型号实体模板加 上实体部署信息，和实体间的相互关系信息，生成仿真情景下的实体对象实例，即具体的实 体。
[0019] 优选地，物流系统可以抽象为三类实体、三种交互关系和三种组织关系；
[0020] 所述三类实体为用户、调度、力量;所述三种交互关系为用户产生需求提交给调 度、调度为满足用户需求下达任务给资源力量、资源力量依据任务向用户供给物资;所述三 种组织关系为：用户和调度之间的保障关系，调度和力量之间的指挥关系，接收同一任务的 力量实体和用户实体之间的协作关系；
[0021] 其中，所述用户实体会按照一定规则消耗物资并产生物资需求，并将需求提交给 存在保障关系的调度实体；
[0022] 所述调度实体接收有保障关系的用户实体提交的需求，根据有指挥关系的力量实 体状态，编制任务计划；
[0023]所述力量实体包括仓储、运力、工作人员和设备，负责进行物流活动；
[0024] 三类交互关系中的传递要素描述如下：
[0025] 物资:物流活动中的工作对象，为满足用户需求在调度的指挥下由力量从原所在 位置运送到用户所需位置；
[0026]需求：由用户提出的对物资的需求，包括所需物资类型、数量以及需运送到的位置 的信息，上报给有保障关系的调度实体；
[0027]任务：由调度实体依据所指挥的力量实体的状况制定，包括参与的力量实体、各参 与力量实体需完成的活动的信息，下达给所指挥的力量实体去执行；
[0028] 三种组织关系的描述如下：
[0029] 保障关系：由用户根据某种规则动态选择特定的调度实体，或者由调度实体根据 某种规则预先指定所保障的用户；
[0030] 指挥关系：调度实体和特定的力量实体之间存在指挥关系，即指出某个调度实体 可以指挥调动的力量实体有哪些；
[0031] 协作关系：协作关系是基于任务动态形成的，所有参与同一任务的力量实体和用 户实体根据任务要求进行协作顺序完成整个物流活动。
[0032] 优选地，属性组件还包括资产属性组件和能力属性组件，行为组件则包括机动组 件、消耗/需求生成组件、决策调度行为组件、力量实体的物流活动行为组件和用户实体的 其他行为组件，除了必须包含平台组件外，实体能够包括属性组件和行为组件中的各具体 组件中的一个或多个。
[0033] 优选地，所述实体属性数据包括实体名称、实体所拥有的物资类型和数量、实体所 拥有的车辆类型和数量中的一个或多个；
[0034] 所述规则参数包括决策周期、物资补充策略和/或路径规划算法；
[0035] 实体部署信息包括位置、坐标和常规机动路径；
[0036] 实体间的相互关系信息包括和哪些其他实体形成保障和/或指挥关系；
[0037] 所述外部环境包括社会环境、气象条件、地形条件、道路状况和交通状况中的一个 或多个。
[0