課程設(shè)計(jì)報(bào)告--超市購(gòu)物小推車(chē)仿真分析

1、<p><b>　　課 程 設(shè) 計(jì)</b></p><p>　　《物流系統(tǒng)規(guī)劃與仿真》</p><p>　學(xué) 號(hào)：</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　題 目: 超市購(gòu)物小推車(chē)仿真分析 </p><p><b>

2、;　　初始條件：</b></p><p>　　一家自選超市決定為顧客提供購(gòu)物小推車(chē)，以方便顧客購(gòu)物并增加銷(xiāo)售額。但配置小推車(chē)需要一定的采購(gòu)成本和維護(hù)成本，同時(shí)，小推車(chē)的存放和行走需要占用一定的商品擺放空間。所以，超市面臨一個(gè)決策問(wèn)題，即如何用盡可能少的成本（小推車(chē)），獲得最大的銷(xiāo)售額。超市需要研究在配置20~60輛小推車(chē)的時(shí)候，超市一個(gè)月總的銷(xiāo)售額，以此來(lái)決定應(yīng)該配置多少輛小推車(chē)比較合適。</p

3、><p><b>　　已知條件如下： </b></p><p>　　顧客到達(dá)時(shí)間間隔服從指數(shù)分布，均值1min；</p><p>　　顧客到達(dá)時(shí)，只要有空的小推車(chē)，就取一個(gè)進(jìn)入超市；否則直接進(jìn)入超市；</p><p>　　有小推車(chē)的顧客購(gòu)物時(shí)間為25~45min，購(gòu)物金額在50~200元之間；而沒(méi)有小推車(chē)的顧客購(gòu)物時(shí)間為5

4、~15min，購(gòu)物金額在00~80元之間；</p><p>　　顧客挑選完物品后，直接到出口唯一的收銀臺(tái)交款，收款時(shí)間為1min；</p><p>　　顧客結(jié)賬后，小推車(chē)立即釋放以備后用；</p><p>　　超市每天營(yíng)業(yè)12小時(shí)，一個(gè)月30天營(yíng)業(yè)日。</p><p>　　要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)

5、等具體要求）</p><p>　　采用ExtendSim7軟件建立超市服務(wù)流程仿真模型，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，觀察超市總的銷(xiāo)售額隨小推車(chē)數(shù)量變化的趨勢(shì)，決定當(dāng)小推車(chē)數(shù)量在20~60之間變化時(shí)，最佳的小推車(chē)配置數(shù)量。對(duì)于每個(gè)小推車(chē)數(shù)，運(yùn)行模型5次以上，記錄其總的平均銷(xiāo)售額。</p><p>　　觀察分析系統(tǒng)的瓶頸，提出2項(xiàng)系統(tǒng)改善的措施，并進(jìn)行仿真分析和比較。</p><p>

6、;　　在撰寫(xiě)的課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中，需要提煉出研究的背景和仿真的目的；抽象出仿真的邏輯模型；闡明仿真模塊的選用及參數(shù)設(shè)置；深入分析仿真模型的運(yùn)行結(jié)果，并基于仿真數(shù)據(jù)（圖、表）提出或論證最佳解決方案。</p><p><b>　　時(shí)間安排：</b></p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： 2012 年 1 月 2 日</p&

7、gt;<p>　　系主任（或責(zé)任教師）簽名： 2012 年 1 月 2 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 研究背景和目的1</p><p>　　1.1 研究的背景1</p><p>　　1.2 仿真的目的1</p><

8、p>　　2 流程分析與仿真邏輯1</p><p>　　2.1 流程分析1</p><p>　　2.2 仿真邏輯圖1</p><p>　　3 仿真模型及其模塊說(shuō)明2</p><p>　　3.1 仿真模型2</p><p>　　3.2 模塊說(shuō)明2</p><p>　　4 運(yùn)行結(jié)果及

9、其分析2</p><p>　　4.1 運(yùn)行結(jié)果分析2</p><p>　　4.2 系統(tǒng)瓶頸分析2</p><p>　　5 系統(tǒng)改善方案2</p><p>　　4.1 系統(tǒng)改善方案（I）3</p><p>　　4.2 系統(tǒng)改善方案（II）3</p><p>　　5 課程設(shè)計(jì)小結(jié)及體會(huì)

10、3</p><p><b>　　參考資料3</b></p><p>　　超市購(gòu)物小推車(chē)仿真分析</p><p><b>　　1 研究背景和目的</b></p><p>　　以一個(gè)超市仿真模型展示仿真在服務(wù)業(yè)的應(yīng)用。一家自選超市決定為顧客提供購(gòu)物小推車(chē)，購(gòu)物小推車(chē)方便攜帶物品，同時(shí)，容量較大的小推車(chē)

11、可以在潛意識(shí)中讓顧客采購(gòu)更多的物品，填補(bǔ)購(gòu)物車(chē)的空間。</p><p><b>　　1.1 研究的背景</b></p><p>　　一家自選超市決定為顧客提供購(gòu)物小推車(chē)，以方便顧客購(gòu)物并增加銷(xiāo)售額。但配置小推車(chē)需要一定的采購(gòu)成本和維護(hù)成本，同時(shí)，小推車(chē)的存放和行走需要占用一定的商品擺放空間。</p><p><b>　　已知條件如下：

12、 </b></p><p>　　顧客到達(dá)時(shí)間間隔服從指數(shù)分布，均值1min；</p><p>　　顧客到達(dá)時(shí)，只要有空的小推車(chē)，就取一個(gè)進(jìn)入超市；否則直接進(jìn)入超市；有小推車(chē)的顧客購(gòu)物時(shí)間為25~45min，購(gòu)物金額在50~200元之間；而沒(méi)有小推車(chē)的顧客購(gòu)物時(shí)間為5~15min，購(gòu)物金額在00~80元之間；</p><p>　　顧客挑選完物品后，直接到出

13、口唯一的收銀臺(tái)交款，收款時(shí)間為1min；</p><p>　　顧客結(jié)賬后，小推車(chē)立即釋放以備后用；</p><p>　　超市每天營(yíng)業(yè)12小時(shí)，一個(gè)月30天營(yíng)業(yè)日。</p><p><b>　　1.2 仿真的目的</b></p><p>　　通過(guò)仿真來(lái)解決超市面臨的一個(gè)決策問(wèn)題，即如何用盡可能少的成本（小推車(chē)），獲得最大的

14、銷(xiāo)售額。超市需要研究在配置20~60輛小推車(chē)的時(shí)候，超市一個(gè)月總的銷(xiāo)售額，小車(chē)數(shù)量增加到多少時(shí)銷(xiāo)售收入的增長(zhǎng)不再明顯，以此來(lái)決定應(yīng)該配置多少輛小推車(chē)比較合適。在確定最佳小推車(chē)數(shù)量后，識(shí)別系統(tǒng)瓶頸，并通過(guò)在仿真模型中增加服務(wù)臺(tái)或是制定排隊(duì)規(guī)則來(lái)進(jìn)一步提高超市銷(xiāo)售額。</p><p>　　2 流程分析與仿真邏輯</p><p><b>　　2.1 流程分析</b><

15、/p><p>　　超市小推車(chē)模型中一般流程為：顧客到達(dá)超市，若超市有空閑的小推車(chē)則攜車(chē)進(jìn)入，購(gòu)物時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，購(gòu)物金額相對(duì)較多；若是沒(méi)有小推車(chē)則直接進(jìn)入超市購(gòu)物，但會(huì)對(duì)顧客的購(gòu)物行為產(chǎn)生一定影響。購(gòu)物結(jié)束后，則到收銀臺(tái)排隊(duì)付款；付款結(jié)束的顧客，如有小推車(chē)則返還，沒(méi)有用小推車(chē)的顧客則直接離去。</p><p><b>　　2.2 仿真邏輯圖</b></p>&

16、lt;p>　　3 仿真模型及其模塊說(shuō)明</p><p><b>　　3.1 仿真模型</b></p><p><b>　　初始模型A</b></p><p><b>　　3.2 模塊說(shuō)明</b></p><p>　　1.create模塊</p><p&

17、gt;　　模型中采用create模塊來(lái)模擬顧客到達(dá)過(guò)程。設(shè)定為指數(shù)分布（exponential）,時(shí)間間隔是1min.</p><p>　　2.resource pool模塊</p><p>　　該模塊在Item庫(kù)中，用來(lái)模擬可以不用區(qū)分個(gè)體而更關(guān)心數(shù)量變化的資源群體，如本例中的小推車(chē)，設(shè)定初始數(shù)量為20.</p><p><b>　　3.Queue模塊&

18、lt;/b></p><p>　　需要將Queue模塊中的select queue behavior設(shè)置為resource pool queue。這個(gè)模塊用來(lái)模擬顧客占用小推車(chē)的動(dòng)作。當(dāng)顧客到達(dá)這個(gè)模塊時(shí)，處于排隊(duì)等待狀態(tài)，一旦所需要的推車(chē)可以獲得，那么隊(duì)列最前面的顧客就可以離開(kāi)隊(duì)列，同時(shí)可用小推車(chē)的數(shù)量就減少一個(gè)。當(dāng)顧客在購(gòu)物時(shí)，這個(gè)小推車(chē)一直被占用。</p><p>　　4.re

19、source pool release模塊</p><p>　　用來(lái)模擬顧客釋放小推車(chē)。當(dāng)顧客經(jīng)過(guò)這個(gè)模塊時(shí)，可以小推車(chē)的數(shù)量就會(huì)增加一個(gè)。</p><p>　　5.select item out 模塊</p><p>　　顧客需要根據(jù)可用小推車(chē)的數(shù)量來(lái)決定購(gòu)物方式。Resource pool的L輸出端可以顯示當(dāng)前可用推車(chē)的數(shù)量，用這個(gè)數(shù)量通過(guò)命名連線availab

20、le carts控制顧客走向。沒(méi)有獲得小推車(chē)的顧客走上面分支，獲得小推車(chē)的顧客走下面分支。這兩個(gè)分支的作用是為了設(shè)定不同購(gòu)物時(shí)間和購(gòu)物金額的分布函數(shù)。</p><p>　　根據(jù)select item out模塊中的get cart屬性值，來(lái)判斷顧客是否占用了小推車(chē)。如果占用了，就通過(guò)下面分支中的resource pool release模塊進(jìn)行釋放；否則就直接通過(guò)上面分支離開(kāi)超市。 </p><

21、;p><b>　　6.set模塊</b></p><p>　　set模塊用來(lái)設(shè)定顧客的屬性。這里設(shè)定了3個(gè)屬性：shopping time表明購(gòu)物時(shí)間；shopping value表明顧客的購(gòu)物金額；get cart表明是否獲得了小推車(chē)。對(duì)于沒(méi)有獲得小推車(chē)的顧客get cart取值為0，獲得小推車(chē)的顧客取值為1.這個(gè)屬性將在顧客離開(kāi)超市時(shí)用來(lái)判斷是否需要釋放小推車(chē)。</p>

22、<p>　　7.random模塊</p><p>　　這是一個(gè)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器模塊，位于value模塊用來(lái)設(shè)定不同的隨機(jī)分布。本例中，用來(lái)設(shè)定不同類(lèi)型顧客的購(gòu)物時(shí)間和金額的分布函數(shù)。</p><p>　　8.activity模塊</p><p>　　無(wú)論是否占用小推車(chē)，顧客都需要在超市中停留一段時(shí)間，并有不同的購(gòu)物支出。顧客在超市中的停留時(shí)間是通過(guò)acti

23、vity模塊中的delay時(shí)間設(shè)置的。因?yàn)槊總€(gè)顧客的購(gòu)物時(shí)間不同，那個(gè)延遲時(shí)間就有每個(gè)顧客的shopping time 屬性來(lái)決定。Maximum </p><p>　　Items in activity設(shè)定為infinity。</p><p>　　顧客采購(gòu)后，需要到收銀處交款，所以這個(gè)行為可以通過(guò)一個(gè)隊(duì)列和一個(gè)activity模塊來(lái)完成。Activity 模塊中Maximum Items

24、 in activity設(shè)定為1，表明只有一位收銀員。</p><p>　　9.get模塊和holding tank模塊</p><p>　　get模塊位于Item模塊庫(kù)中，用來(lái)讀取顧客的屬性值。這里我們讀取每個(gè)顧客的shopping value屬性值。</p><p>　　Holding tank 模塊位于value模塊庫(kù)中，用來(lái)對(duì)輸入進(jìn)行加總，本例中用來(lái)統(tǒng)計(jì)所有

25、顧客購(gòu)物金額的總和。</p><p>　　4 運(yùn)行結(jié)果及其分析</p><p>　　對(duì)小推車(chē)從20—60分別進(jìn)行仿真，對(duì)于每個(gè)特定的資源數(shù)各運(yùn)行5次，記錄每次運(yùn)行結(jié)果，以其平均值作為資源n的平均結(jié)果</p><p>　　4.1 運(yùn)行結(jié)果分析</p><p>　　照此方法運(yùn)行20-60之間的資源數(shù)，運(yùn)行5次，由于隨機(jī)種子的原因，每次得到的數(shù)據(jù)都

26、不同，取每次的平均值。以小推車(chē)的數(shù)量和對(duì)應(yīng)運(yùn)行5次取平均值可得：</p><p>　　小推車(chē)數(shù)量從20到60不斷增加的時(shí)候，銷(xiāo)售額是隨著其數(shù)量的上升波動(dòng)增加的，在這段數(shù)據(jù)區(qū)域中，在小推車(chē)數(shù)量為57時(shí)達(dá)到了銷(xiāo)售額的最大值2124768。</p><p>　　4.2 系統(tǒng)瓶頸分析</p><p>　　在小推車(chē)的數(shù)量為57時(shí)，銷(xiāo)售額達(dá)到了最大，再增加小推車(chē)的數(shù)量，銷(xiāo)售額的

27、數(shù)量增長(zhǎng)不再明顯。考慮到系統(tǒng)中收銀臺(tái)資源只有一臺(tái)，此處制約了顧客和小推車(chē)的釋放速度，從而影響總銷(xiāo)售收入和整個(gè)超市的運(yùn)營(yíng)，故收銀臺(tái)為系統(tǒng)的瓶頸資源。</p><p><b>　　5 系統(tǒng)改善方案</b></p><p>　　為進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能，解決系統(tǒng)瓶頸問(wèn)題，使得超市的銷(xiāo)售額有顯著的增加，有以下兩種改進(jìn)方案增加收銀臺(tái)和制定排隊(duì)策略。 </p>&l

28、t;p>　　5.1 系統(tǒng)改善方案（I）</p><p>　　增加收銀臺(tái)的數(shù)量，此處增加一個(gè)收銀臺(tái)，并設(shè)置排隊(duì)規(guī)則。平衡輸出，顧客優(yōu)先選擇隊(duì)列長(zhǎng)度較短的隊(duì)列接受服務(wù)，優(yōu)化系統(tǒng)性能。</p><p><b>　　改進(jìn)模型B</b></p><p>　　選取代表性數(shù)據(jù)與初始模型A數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如表1-1</p><p>

29、<b>　　表1-1</b></p><p>　　從表中可以清楚的看出，增加收銀臺(tái)和設(shè)定排隊(duì)規(guī)則后，在既定的模型條件下，超市購(gòu)物的總銷(xiāo)售額明顯增加了，提高了系統(tǒng)性能，優(yōu)化了模型，是一種可行的方法。</p><p>　　5.2 系統(tǒng)改善方案（II）</p><p>　　設(shè)定到達(dá)的顧客75%需要推車(chē)，25%不需要推車(chē)。然后再進(jìn)行顧客需要小推車(chē)則推車(chē)

30、購(gòu)物，沒(méi)有小推車(chē)時(shí)直接手持購(gòu)物的選擇；不需要小推車(chē)的顧客則直接手持購(gòu)物。將小推車(chē)物盡其用，分配給有需求的顧客，增加利用率的同時(shí)，提高系統(tǒng)性能。</p><p><b>　　改進(jìn)模型C：</b></p><p>　　與模型A，模型B相比，本模型也許并沒(méi)有明顯的銷(xiāo)售收入增加。那是因?yàn)榕c模型A、B相比，模型C跟貼近實(shí)際，對(duì)顧客群進(jìn)行了細(xì)分?？紤]到不同顧客具有不同的需要，有的

31、顧客需要小推車(chē)，有的顧客則只需直接手持購(gòu)物，將小推車(chē)充分分配給需要的顧客，物盡其用，在提高小推車(chē)?yán)寐剩档统杀?，增加顧客滿意度的同時(shí)，提高了整個(gè)超市的運(yùn)營(yíng)效率及利潤(rùn)的獲得，是較客觀的一種方法。</p><p>　　5 課程設(shè)計(jì)小結(jié)及體會(huì)</p><p>　　經(jīng)仿真運(yùn)行可知，由于隨機(jī)種子的存在每次運(yùn)行結(jié)果都不一樣，取多次運(yùn)行平均值作為結(jié)果評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)小推車(chē)的數(shù)量增至一定數(shù)量時(shí)，總銷(xiāo)售額的增

32、加不再明顯，遇到了系統(tǒng)瓶頸。</p><p>　　可以通過(guò)增加收銀臺(tái)數(shù)量和指導(dǎo)排隊(duì)規(guī)則來(lái)改善系統(tǒng)性能，經(jīng)多次運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，增加服務(wù)臺(tái)后，銷(xiāo)售收入明顯高出了只有一個(gè)收銀臺(tái)的情況。</p><p>　　在進(jìn)行排隊(duì)規(guī)則的制定后，由數(shù)據(jù)結(jié)果可知，在增加收銀臺(tái)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提供了系統(tǒng)性能，銷(xiāo)售收入進(jìn)一步增長(zhǎng)。</p><p>　　運(yùn)行出的數(shù)據(jù)結(jié)果做出的圖形呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，由于隨機(jī)

33、種子的存在導(dǎo)致了這種現(xiàn)象的發(fā)生。</p><p>　　對(duì)顧客是否需要小推車(chē)進(jìn)行分類(lèi)，以一定的概率來(lái)確定，如25%不需要小推車(chē)，75%需要小推車(chē)，在這種情況下進(jìn)行仿真，進(jìn)一步提高小推車(chē)的效用，增加了模型的靈活性，在聯(lián)系客觀實(shí)際的基礎(chǔ)上增強(qiáng)了模型的可行性，如果考慮小推車(chē)的成本及其他因素的情況下，從利潤(rùn)角度，優(yōu)化了模型。</p><p><b>　　體會(huì)：</b></

34、p><p>　　我在做小推車(chē)模型時(shí)，剛開(kāi)始很茫然，但是后來(lái)經(jīng)過(guò)對(duì)整個(gè)模型邏輯的理解，認(rèn)真研究推車(chē)模型的運(yùn)行條件如總運(yùn)行時(shí)間的確定等屬性后對(duì)于各個(gè)模塊屬性進(jìn)行了設(shè)置。然后遵循初始條件，細(xì)心觀察。比如購(gòu)物時(shí)間，購(gòu)物金額是服從均勻分布，這都要在屬性里進(jìn)行設(shè)置的，才是將具體實(shí)際抽象到模型中去。我們?cè)诮⒛Ｐ蜁r(shí)很容易忽略一個(gè)問(wèn)題，只注意著模型要包括哪些模塊，如此之類(lèi)的，忽視了要對(duì)總運(yùn)行時(shí)間與時(shí)間單位進(jìn)行設(shè)置。如run/simu

35、lation setup/end time.如果沒(méi)有對(duì)此處進(jìn)行設(shè)置，系統(tǒng)默認(rèn)的是1000，而本例中應(yīng)是21600，就會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行結(jié)果較小，后來(lái)檢查整個(gè)模型后才發(fā)現(xiàn)是這個(gè)問(wèn)題，所以首先要確定好全局參數(shù)，進(jìn)行總體把握。也就是我們通常所說(shuō)的做事情的大前提或者是基本條件。</p><p>　　經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)總銷(xiāo)售額在小推車(chē)數(shù)量增加到一定數(shù)量后變化不太明顯。于是要進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。優(yōu)化的方式可以增加收銀臺(tái)的數(shù)量及排隊(duì)規(guī)則制定

36、，優(yōu)先選擇隊(duì)列較短的收銀臺(tái)接受服務(wù)。這樣可以提高小推車(chē)的利用率，并加快顧客和小推車(chē)的釋放速度，從而提高銷(xiāo)售額。經(jīng)過(guò)改進(jìn)也確實(shí)取得了期望的銷(xiāo)售額。</p><p>　　聯(lián)系生活實(shí)際，對(duì)顧客群體進(jìn)行劃分，即顧客細(xì)分，有些顧客群不需要用小推車(chē)，如果將不需要那部分所占用的資源，全部用于有需求的顧客，則可以增加系統(tǒng)運(yùn)作效率，從而在滿足顧客需求和提高小推車(chē)?yán)寐实耐瑫r(shí)，促進(jìn)銷(xiāo)售額的提高。</p><p&g

37、t;　　總的來(lái)說(shuō)，整個(gè)課程設(shè)計(jì)不僅讓我們?cè)俅问煜ち薊xtendsim及其基本模塊，也培養(yǎng)了我們做事要有全局觀，需考慮周到認(rèn)真細(xì)致的好習(xí)慣，最重要的是進(jìn)一步了解如何分析分?jǐn)?，通過(guò)數(shù)據(jù)圖表來(lái)進(jìn)行深入分析，并透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，如何聯(lián)系生活實(shí)際并抽象出邏輯模型運(yùn)用于仿真，從而尋找解決問(wèn)題的方法，這一點(diǎn)才是課程設(shè)計(jì)的意義，也相信這一點(diǎn)會(huì)讓我們以后思考、解決問(wèn)題時(shí)更有針對(duì)性更準(zhǔn)確。 </p><p><b>　　參考

38、資料</b></p><p>　　Law A M，Kelton W D .仿真建模與分析（英文版）【M】.第三版，北京：清華大學(xué)出版社，2000.</p><p>　　張曉萍.物流系統(tǒng)仿真原理與應(yīng)用【M】.北京：中國(guó)物資出版社，2005.</p><p>　　雋志才，孫寶風(fēng).物流系統(tǒng)仿真【M】.北京：電子工業(yè)出版社，2007.</p>&l