第5卷第5期工业工程 2∞2年9月Se~茸.2α)2hldus衍ialEJ晤neeringJoumaI 制造企业物流系统建模技术的研究陈红玉姚冠新2(江苏理工大学l.工商管理学院2.研究生部，江苏镇江212013)摘要:通过对现有系统建模分析技术的比较和分析，针对制造企业物流系统提出了一种集成建模分析方法GI-SIM 法。该方法以概念、功能和动态建模思想为基础，以GRAI格、IDEFO和仿真技术为建模工具，满足了复杂物流系统的建模要求。最后，给出了GI-SIM法的建模步骤，并对其进行了总结和评价。关键词:物流系统;系统建模;GRAI;ID町;模拟模型中图分类号:目52;N945文献标i只码:A文章编号:I∞7-7375(2002)臼·仅>43-04Modeling Techniqu臼forLogistics Systems of Manufacturing Enterpris臼2CHEN Hong-yul , YAO Guan也n(l. Sch∞1 of Business Administration; 2. Dept. of Graduate, Jiangsu University of Science and T，配hnology，Zhenjiang212012,China) Abs缸'8ct:Based on出ecomparison and analysis of existing system modeling techniques, this paper p陀sentsan integrated modeling method GI -SIM developed for manufacturing enterprises’ logistics systems. Taking as foun›dation the concepts, functions and dynamic simulation, and employing as由reemodeling t∞ls GRAI, IDEFO and simulation ，由emethod satisfies the needs of modeling of complex logistics systems. FinaIly the paper giv白白emodeling procedure toge出erwl出summa巧andevaluation of the method of GI -SIM . Key words: logistics system; system modeling; GRAI; IDEF; simulation 作为与能流、信息流并列的物流，是继资源、劳性使得它的建模、分析与设计工作非常复杂且难度较大[1]。动力之后的第三利润源泉，在国民经济和社会发展中发挥着重要作用。而制造企业物流系统作为国民本文提出了一种新的建模方法GI-SIM法，它是针对制造企业物流系统分析与设计的一种集成建模经济和社会发展的基础和动脉，对它进行分析是物方法，它不仅能够满足物流系统的静态组织/结构的流系统研究中非常具有现代意义的问题。为了更好建模要求，还通过系统的动态模型提高了模型的有地分析和设计物流系统，研究物流系统建模技术，建效性。该建模方法克服了现有建模方法的一些不立恰当的物流系统模型，对优化物流系统运行是非足，还扩展了建模方法在物流系统中的应用。常必要的。目前系统建模、分析技术的研究方法很多，如1 物流系统建模方法回顾GRAI法、IDEF法、Petri网等，但是这些方法大多数都是对系统进行一些静态的描述，且都没有被很好地现在被广泛使用的建模方法主要有:GRAI 定义。所以在应用中，这些模型很容易被误解.也经(Graph with Results and Activit es Interrelated)方法，常出现前后不一致的现象。而物流系统本身的复杂IDEF( Integrated Computer Aided Manufacturing Definition 收稿日期:2∞1-11-23作者简介:陈红玉(1叨6-)，女，陕西富平人，硕士研究生，主要研究方向为现代物流技术研究与应用.
44 工业工程第5卷Me由od)方法、Petri网、GIM(GRAI Inte伊tedMethod)方题，所以基于Petri理论的模型在物流系统的描述方法、SIM(Strathclyde Integration M咄od)方法等。下面面具有广泛的应用前景。但是Petri网模型随着网系对这些建模方法作简单介绍。统节点数的增加，系统的状态空间的状态数呈指数 GRAI法关系增加，这使得用它描述复杂系统成为一项费时GRAI法是由法国波尔多大学的GRAI实验室开费力的工作，而且它所建立模型的重用性较差[4]o发的一种决策系统分析和建模方法。它以GRAI格 GIM 和GRAI网为建模工具，以一种概念参考模型为基GIM方法是在GRAI方法的基础上发展起来的础，该模型将一个真实系统分解成物理、信息和决策描述和分析整个企业的一种集成建模方法。它以概三个子系统。GRAI格是由行和列纵横组成的表格，念参考模型、形式化建模方法和结构化方法为基础，采用自上而下的分析方法清楚地表明了决策系统内集成了GRAI，MERISE、IDEFO三种建模方法的优点。部各组织的决策职能和它们之间在决策和信息上的在GIM模型中包含了系统的功能模型、信息模型、决相互联系。GRAI网以每个决策中心的活动为中心，策模型和物理模型。目前已经有一种IMAGIM的计描述其活动的条件、输入和输出。GRAI方法适合于算机编辑程序支持GIM法。但是GIM法也存在一些决策功能层的优化，但难以实现仿真[2J。不足:如注重系统分析与设计，而对实施和操作考虑 IDEF 不多;注重计算机系统实现工厂的集成，对人的因素IDEF概念是在结构化分析方法基础上发展起来考虑不多;建模框架缺少通用性层次等。的，是一种复杂系统分析与设计的通用方法。开始 SIM 时该方法包括三部分:IDEFO, IDEF1和IDEF2，现在SIM方法也是一种集成建模方法，对于制造信息息、己扩展成一个系列，从IDEFO到IDEF14:系统的建模来说，SIM是一种非常有效的建模方法。IDEFO:功能模型。该模型结构化地描述了所研在制造系统中，SIM法通过DFDs(Data Flow 肌Dl唔agrams究系统的活动和处理进程。和GR阳AI格对系统建模，同时应用了IDEFO方法来弥IDEF1 :信息模型。该模型表达了制造系统环境补DFDs方法本身的一些缺陷。但是SIM方法没有的信息结构和语义。考虑到系统的动态特性。IDEF2:仿真模型设计。该模型表述环境或系统上述建模方法各有优缺点，且都有其不同的适时变行为的特征，常用于系统模拟，建立动态模型。用范围。许多专家学者也对这些建模方法进行过多IDEF3:过程描述设计。它解决了IDEFO不能反方的比较和评价，一致认为:由于各种建模方法和技映时间和时序的问题，因此可以和仿真软件相结合，术本身的局限性影响了它们应用的广度和深度，所用来检验过程的合理性并指导过程重构，实现优化。以单一的建模技术是不能够满足复杂的物流系统建IDEF4:面向对象设计。模要求的，必须寻找一种新的建模方法来集成现有IDEF5:本体论描述获取。建模方法的优点，而消除他们的缺点。目前IDEFO到IDEF3已经在实践中得到了应2 GI -SIM建模方法用，而IDEF4和IDEF5只是理论上作了一定的研究，与实用还有一定距离。IDEF6到IDEF14还处于基本一般来讲，系统模型包括概念模型/结构模型、概念研究阶段[3J。求解模型和评价模型。系统的概念/结构模型经常 Petri网是为系统提供一个总体视图，并定义系统的一些基Petri网是由德国的CallAdam博士于19ω年在本概念、系统的活动和子活动以及系统功能与活动他的博士论文中首次提出的，是一种用于离散异步之间的联系。求解模型常常是通过一些优化技术来并发系统的建模工具。它通过对实际系统构造Petri达到系统的目标。评价模型常通过一定的模拟技术网，并对Petri网进行分析，从而揭示出系统的动态特对一系列决策进行评价，而这些决策结果往往为使性等重要信息。由于Petri网既能够说明复杂系统的用者提供了一定的绩效衡量指标。所以一种好的建运行机制，又可以用数学分析或图形表达系统的运模方法应该满足以下的要求:行过程，同时还可以解决系统并行性和存取控制问
陈红玉，姚冠新:制造企业物流系统建模技术的研究45 第5期供了一套集成的建模工作，在这套建模工具中包含了目前建模方法中经常被使用的三种建模工具:GRAI格、IDEFO和模拟模型。同时使用GRAI楠、IDEFO和计算机仿真为物流系统的建模、分析和设计提供了一种非常有效的建模方法。图1表明了GI-SIM法的总体结构。 GI -SIM法的建模步骤 定义系统/组织的总体视图在应用GI-SIM方法分析和设计物流系统时，第一步就是定义物流系统结构/组织的总体视图。/’ / / /’ 使用一个被修改过的单一层次的GRAI格就可以形/年统……过程成物流系统的总体结构，这个总体结构表明了系统的主要职能划分(用F表示)、决策/活动中心，如图2图GI-SIM法的总体结掏所示。活动中心间的关系可以被分为三种类型的系统流动:决策流、信息流和物料流。在GRAI格中使1)支持复杂系统的建模。用不同形式的箭头来表示这三种不同的流动，如图22)能为应用该建模方法提供一些必要的指导。中，粗箭头表示决策的传递，而细箭头表示信息的传3)建模的过程中，能够区分开概念/结构模型、递。GRAI格中的时域条件包括有效期(p)和调整期求解模型、评价模型[5J。(H) ，有效期又叫计划期，是指决策发生作用的时间4)为复杂系统建模时，能够将系统的概念模型范围;而调整期是指对决策的检查修改时间。在这分解成一系列结构视图和动态视图。一步中，根据决策流、信息流和物料流间的关系决定GI -SIM法是满足了以上要求，针对制造企业物系统的一些具体参数，如决策中心、活动中心、有效流系统的分析与设计而提出的一种集成建模方法。期、调整期、活动的输入和输出等。为了能够全面地获得物流系统的特点，GI-SIM法提F, H= p= H= p= θ H= p= 一一-一"信息流~决策流图2GI-SIM法中的GRAI格结构是系统的约束;而机制则是执行活动的人或设备。 为每一个活动中心构建IDEFO模型每个活动中心的IDEFO模型的最顶层表示了该活动为了分析系统的各项子活动以及它们的输入、中心的总体结构，而最顶层模型都能够被逐层分解，输出、控制条件和实现机制，GI-SIM法的第二步就直到分解到具有独立功能含义的最底层模块为止。是为每一个活动中心构建IDEFO模型。IDEFO模型但往往还要根据系统某些相关的活动中心的输入和的图形意义如图3所示:矩形框代表系统的活动;控输出情况对IDEFO模型的输入和输出进行分类。GI制说明了使系统发生变化的条件或环境，也可以说
工业工程46 第5卷-SIM格中的决策中心和活动中心经过分解后就可标，并为其建立参考标准。GRAI格和IDEFO模型代得到完整的IDEFO模型，即一系列递阶的图形。采表了这种模型的静态方面，而仿真模型则反映了系用自顶向下和自底向上相结合的方法就可以实现这统的动态方面。种方法的分解特性 对SI-GIM法的总结和评价和其它一贯使用的系统分析与设计方法相比，GI -SIM法有着明显的优势:它较灵活地集中了三种重要的建模思想(概念、功能、模拟)，通过概念模型、功能模型和动态模型能够全面、详细地描述物流系统，从物流系统的结构到它具体的参数说明，同时该方法还反映了被建模系统的动态方面。使用GI-固3IDEFO模型的图形意义SIM方法能够完成物流系统的建模分析与设计，且具有以下的特点: 将IDEFO模型转化为仿真模型1)模型中用简洁的图形来表示物流系统的活动GI -SIM方法的第二步就是将IDEFO模型转化中心和各种决策过程，这就使人们易于理解物流系为仿真模型。在GI-SIM中，模拟运行起着很重要统总策略以及各组织职能间的联系OE 的作用。因为在这一步中将在结构/功能模型中定2)对活动中心采用结构/功能表示法，为人们了义的概念引入了系统的动态特性，所以说仿真模型解物流系统的具体操作和要求提供了较好的基础。分析真实系统的能力比其它单一的建模分析技术要3)对IDEFO模型的最底层活动进行模拟，使人强。在系统设计中，第二步也是很重要的，因为它能们对物流系统的动态特性有了一定的了解和认识。够通过一些简单的表格或其它方法为每一个可选方案提供一些绩效衡量标准帮助制定决策。为了对物3 结论流系统的行为有一个更好的了解，在实施建模之前，必须进行模拟或仿真。因此，将模拟设备和概念建本文介绍了一种集成建模方法GI-SIM法，它模工具集成起来可以解决许多与系统建模相关的问通过GRAI、IDEFO和模拟模型三种建模工具来完成题，还可以减少在描述概念/功能模型时产生的不协制造企业物流系统的分析与设计:用GRAI格表示系调和不一致。一般来讲，仿真结果通常被用来提供统总的组织/结构视图，使用IDEFO技术描述不同的和证实系统的具体参数，包括在前两步中得到的时活动中心，通过模拟技术将GI-SIM法中的IDEFO域条件和活动循环周期等。而动态模型常用来评价模型中的最底层模型转化成计算机模型，并能够通系统分析阶段中系统的参数，或系统设计阶段中定过计算机实现模拟。这些特性使得GI-SIM方法成义的新的决策/活动变量O为物流系统分析与设计的一种强有力的方法。在系统设计阶段，必须使用在分析阶段获得的结果对GRAI格和-些具体的运作变量进行评估和参考文献:重新设计。设计模型常以系统的基本元素开始，即[IJ丁立言，张锋.物流系统工程[M].北京:清华大学出版简单的概念首先被建模。为了能够充分地利用前面社，2α-21.的分析模型，在构建复杂系统的功能模型前必须对[2J刘飞，张晓东，杨丹.制造系统王程[MJ.北京:国防工业出版社，2α-1∞.其进行高度抽象，这样就为将来修改现存的系统，或[3J陈禹六.IDEF建模分析和设计方法[MJ北京:清华大学是引进新的制造/物流策略提供了一个良好的基础。出版社，1饵) -SIM法在动态建模阶段也比较灵活:它提供[4J张晓薄，颜永年，吴耀华等.现代生产物流与仿真[MJ.北给使用者不止一个模拟模型来处理制造/物流决策京:清华大学出版社，-194.中的变化，还允许综合设计和开发工作。使用这种[5J任守集.现代制造系统分析与设计[M].北京:科学出版递阶方法，使用者很容易理解决策/活动中心的总目丰士，1饵)-55.
