一．引言

當前，仿真技術已經成為分析、研究各種復雜系統的重要工具，它廣泛用于工程領域和非工程領域。仿真可定義為：在全部時間內，通過對系統的動態模型性能的觀測來求解問題的技術。物流系統是企業生產的一個重要組成部分，物流合理化是提高企業生產率最重要的方法之一。因此對物流系統的設計和仿真的研究，也日益受到人們的重視。本文主要介紹了物流系統仿真的核心技術和計算機圖形技術在物流仿真中的應用及國外三維物流仿真軟件。

二．物流系統仿真的核心技術

物流系統的仿真是典型的離散事件系統仿真，其核心是時鐘推進和事件調度的機制。離散事件系統是指系統狀態在某些隨機時間點上發生離散變化的系統。這種引起狀態變化的行為稱為"事件"，因而這類系統是由事件驅動的；而且，"事件"往往發生在隨機時間點上，亦稱為隨機事件，因而離散事件系統一般都具有隨機特性；系統的狀態變量往往是離散變化的。

1．仿真時鐘

仿真鐘用于表示仿真時間的變化。在離散事件系統仿真中，由于系統狀態變化是不連續的，在相鄰兩個事件發生之前，系統狀態不發生變化，因而仿真鐘可以跨越這些"不活動"周期。從一個事件發生時刻，推進到下一個事件發生時刻。

由于仿真實質上是對系統狀態在一定時間序列的動態描述。因此，仿真鐘一般是仿真的主要自變量。仿真鐘推進方法有三大類：事件調度法、固定增量推進法和主導時鐘推進法。

應指出，仿真鐘所顯示的是系統仿真所花費的時間，而不是計算機運行仿真模型的時間。因此，仿真時間與真實時間成比例關系。象物流系統這樣復雜的機電系統，仿真時間可比真實時間短的多。真實系統實際運行若干天，若干月，用計算機仿真也只需要幾分鐘。

2．事件調度法

事件調度法是面向事件的方法，是通過定義事件，并按時間順序處理所發生的一系列事件。記錄每一事件發生時引起的系統狀態的變化來完成系統的整個動態過程的仿真。由于事件都是預定的，狀態變化發生在明確的預定的時刻，所以這種方法適合于活動持續時間比較確定的系統。

事件調度法中仿真鐘是按下一時間步長法來推進的。通過建立事件表，將預定的事件按時間發生的先后順序放入事件表中。仿真鐘始終推進到最早發生的時間時刻。然后處理該事件發生時的系統狀態的變化，進行用戶所需要的統計計算。這樣，仿真鐘不斷從一個事件發生時間推進到下一個最早發生的事件時間，指導仿真結束。

3．隨機數和隨機變量的產生

物流系統中工件的到達、運輸車輛的到達和運輸時間等一般都是隨機的。對于有隨機因素影響的系統進行仿真時，首先要建立隨機變量模型。即確定系統的隨機變量并確定這些隨機變量的分布類型和參數。對于分布類型是已知的或者是可以根據經驗確定的隨機變量，只要確定它們的參數就可以了。

建立了隨機變量模型后還必需能夠在計算機中產生一系列不同分布的隨機變量的抽樣值來模擬系統中的各種隨機現象。隨機變量的抽樣值產生的實際做法通常是，首先產生一個[0，1]區間的、連續的、均勻分布的隨機數，然后通過某種變換和運算產生其所需要的隨機變量。

得到[0，1]區間均勻分布的、有良好的獨立性、周期長的隨機數后，下面的問題是如何產生與實際系統相應的隨機變量。產生隨機變量的前提是根據實際系統隨機變量的觀測值確定隨機變量的分布及其參數。

反變換法是最常用的方法，反變換法以概率積分反變換法則為基礎，設隨機變量X的分布函數為F（X）；UI是[0，1]區間均勻分布的隨機數，利用反分布函數X=F-1(μ)就可以得到所需要的隨機變量X。

三．物流系統三維虛擬仿真的計算機實現

三維虛擬仿真（3DVirtualSimulation）就是利用三維建模技術，構建現實世界的三維場景并通過一定的軟件環境驅動整個三維場景，響應用戶的輸入，根據用戶的不同動作做出相應的反應，并在三維環境中顯示出來。三維仿真的關鍵技術主要有動態環境建模技術、實時三維圖形生成技術、立體顯示和傳感器技術、應用系統開發工具、系統集成技術等。

1．仿真平臺的組成

仿真平臺通常構建在基于Windows系統的PC機或圖形工作站上。仿真平臺主要有以下4個模塊組成：特征造型數據類庫、三維場景管理模塊和交互接口模塊。

2．面向對象的仿真建模方法

計算機仿真主要包括仿真建模、程序實現、仿真結果的統計分析三大部分。建模階段，主要根據研究目的、系統的先驗知識及實驗觀察的數據，對系統進行分析，確定各組成要素以及表征這些要素的狀態變量和參數之間的數學邏輯關系，建立被研究系統的數學邏輯模型。

在面向對象系統仿真建模時，對象是基本的運行時實體，既包括數據（屬性），又包括作用于數據的操作（行為），所以一個對象把屬性和行為封裝成一個整體。一個類定義了一組大體上相似的對象。一個類所包含的方法和數據描述一組對象的共同行為和屬性。對象之間進行通信的方式叫消息機制。不同層次類之間共享數據和操作的機制叫繼承。一切事物以對象為唯一模型，對象間除了互相傳送消息外，沒有別的聯系。

3．三維圖形仿真工具OpenGL

OpenGL最初是SGI公司為其圖形工作站開發的可以獨立于操作系統和硬件環境的圖形開發系統。目前OpenGL已經成為高性能圖形和交互式圖像處理的工業標準，OpenGL已被多家大公司采用作為圖形標準，并能夠在多種平臺上應用。

OpenGL實際是一個3D的API(ApplicationProgrammingInterface)，它獨立于硬件設備和操作系統，以它為基礎開發的應用程序可以十分方便地在各種平臺間移植。從程序員的角度來看，OpenGL是一組繪圖命令和函數的集合。在微機版本中，OpenGL提供了三個函數庫，它們是基本庫、實用庫和輔助庫。利用這些命令或函數能夠對二維和三維幾何形體進行數學描述，并控制這些形體以某種方式進行繪制。