关于仿真软件的研究

关于仿真软件的研究1仿真概论1.1仿真简介仿真（simulation），也称为模拟，通俗来讲，它就是按照客观的实际情况，把所要研究的问题或对象构造成模型，然后在模型上进行实验或试验，以观察一项设计或计划方案在接近于实际的条件下，其工作或运行情况是否合乎主观的意图或要求，或者是同时分析比较几个设计或计划方案，以确定其中哪一个方案更符合主观的意图或要求，具有更好的技术性能或经济效果，从而确定选择其中一个较好的设计或计划方案。

仿真技术是在20世纪40年代末以后, 伴随着计算机技术而发展起来的。

仿真技术最初主要应用于航空、航天、原子反应堆等价格昂贵、周期长、危险性大、实际系统试验难以实现的少数领域, 后来逐步发展到电力、石油、化工、冶金、机械等一些主要工业部门, 并进一步扩大到今天的社会系统、经济系统、交通运输系统等一些非工程系统领域。

仿真软件是专门用于仿真的计算机软件。

它与仿真硬件同为仿真的技术工具。

仿真软件是从50年代中期开始发展起来的。

它的发展与仿真应用、算法、计算机和建模等技术的发展相辅相成。

其目标是不断改善面向问题、面向用户的模块描述能力和对模型实验的功能。

不同技术水平的用户通过仿真软件能在不同的程度上采用他们表达问题的习惯语言,方便地与计算机对话,完成建模或仿真实验。

1.2仿真软件的分类仿真软件分为仿真语言、仿真程序包和仿真软件系统三类。

其中仿真语言是应用最广泛的仿真软件。

仿真程序包是针对仿真的专门应用领域建立起来的程序系统。

软件设认人员将常用的程序段设计成通用的子程序模块，并设计一个主程序模块，用于调用子程序模块。

仿真研究人员使用这种程序包可免去繁重的程序编制工作。

仿真软件系统以数据库为核心将仿真软件的所有功能有机地统一在一起，构成一个完善的系统。

它由建模软件、仿真运行软件（语言）、输出结果分析报告软件和数据库管理系统组成。

2物流仿真软件2.1国内物流仿真概况当前，我国现代物流在功能和发展潜力上存在的瓶颈在于现代物流系统的不完善以及物流运作过程的不合理。

自然形成的物流系统由于缺乏前瞻性和系统规划，在物流资源的配置,物流网络的结构等方面, 很难保证其可靠性、合理性、协调性和最优化而物流运作过程, 主要是运输过程和仓储过程, 仍以经验管理为主, 基本上没有采用优化理论和方法, 不合理现象随处可见, 难以产生“第三利润”。

随着物流系统变得越来越复杂并且内部关联性越来越强，建模与仿真的方法在物流系统的完善和决策中变得日益重要。

仿真技术为复杂物流系统设计提供了技术性和经济性的最佳结合点和直观有效的分析方法。

因此．物流系统仿真成为近年来国内外学术界研究的一个热点问题。

国内外对于物流系统仿真的研究主要集中在生产线能力的评估、配送中心的选址、集装箱码头的布局、数字化工厂的建设、物流车辆的监控等物流活动中, 针对上文提出的现代物流系统仿真四个步骤, 得出结论, 物流系统仿真的重点和难点在于对系统的建模和仿真软件的参数输入阶段。

2.2流仿真模型的建立对物流系统仿真的研究, 通常采用以下四个步骤：1对所研究的物流系统进行观测并设置目标，2在假设下拟定数学模型, 用来对观测结果加以解释3通过演算或逻辑推理, 按所建立的物流系统数学模型预测实际系统的运动状态, 即求模型的解4通过计算机仿真软件来检验所建立模型的正确性。

物流系统是典型的“离散事件动态系统”（discrete event dynamic system，DEDS）或者“离散事件系统”。

离散事件动态系统是系统的状态空间描述为离散集, 状态转移仅仅发生在离散的时间点上,同时状态的转移与事件紧密联系的系统。

在离散事件动态系统(DEDS)的研究中, 常把的模型和分析区分为三个基本层次,即逻辑层次、代数层次和统计性能层次。

模型和分析的逻辑层次, 着眼于在逻辑时间层次上来研究中事件和状态的符号序列关系, 采用的主要数学工具包括形式语言有限自动机、尸网、马尔可夫链等。

模型和分析的代数层次, 着眼于在物理时间层次上来研究的代数特性和运动过程, 采用的主要数学工具有极大极小代数等。

模型和分析的统计性能层次, 着眼于在性能层次上来研究随机情况下的各种平均性能及其优化, 采用的主要数学工具包括排队论等。

应当指出, 尽管这三个层次模型所面对的都是, 但由于研究侧重点和描述手段不同, 目前看来还不具备相互取代的前景, 将会长期共存并组成的模型体系, 以适应不同的研究问题和研究目标。

2.3流仿真软件可以解决的问题①引进新设备时的事先评价问题②人员、设备的配置问题③场地布局的评价问题④工厂、仓库的规划设计⑤工厂、仓库的容量/库存问题⑥作业工程计划的改善问题⑦几乎所有涉及时间、空间和效率的关系问题2.4国内应用的物流仿真软件目前，国内应用的比较多的物流仿真软件有flexsim，witness，automod，乐龙仿真，extendsim，Em—plant,等，应用仿真软件的企业有华为，中兴，富士康，三一，九州通，以及很多汽车单位，还有设计院，比如钢铁设计院，中冶赛迪，中冶南方等。

3国内仿真软件公司及其产品介绍3.1北京创时能科技发展有限公司3.1.1公司简介北京创时能科技发展有限公司，是由几名在日本从事多年仿真技术与工业工程技术咨询的专家发起创立的。

由于根据国际经验，结合中国国情，在制造业和物流业的发展壮大中，见效最快、效果最佳的方法就是：采用仿真系统进行仿真、应用工业工程软件进行分析、利用动态生产排程优化系统进行优化！创时能科技就是在这一基础上主要从事仿真技术咨询、仿真建模与培训、与2005年底研发出并成功向市场推广国内首款工业工程软件-达宝易V1.0版本，并取得美国仿真软件Flexsim在中国销售的总代理权等服务，被认定为“高新技术企业”。

公司建立了一整套规范的产品研发设计、生产、销售、咨询及服务体系，与国内外多家知名高校、工业工程研究机构、物流研究机构保持着长期紧密的战略合作关系。

公司将通过解决方案推广，持续分析客户需求，不断传播最前沿的工业工程与系统仿真理念，融企业成长于客户发展之中。

3.1.2企业文化公司经营理念：创造，时间，能力五“心"级服务：诚心、热心、专心、知心、放心组织结构：3.1.3产品介绍1、Flexsim系统仿真软件主要应用领域制造业：半导体芯片制造，肉食包装工厂中的牛肉处理，钢铁制造，果酱成品的罐装，标签，包装，发货，电子器件制造。

物流业：港口集装箱船只的装卸、配送中心操作、订单取货、传输带系统和布局、物流货架、传送带和堆垛机。

交通运输：高速路交界处的交通流、火车站中人群和列车的移动、河流中驳船的往来穿梭、国际边防路口的交通堵塞。

其他：采和加工、快餐店中食物准备和客户服务、参观者在娱乐场所内的活动、喷气式飞机引擎的拆卸，翻新和更换、共享的网络存储器中数据的流动、银行处理中心中支票的处理。

2、Flexsim HC 医疗3、Flexsim DC4、Flexsim CT 港口3.1.4成功案例3.1.5服务范围制造：电子、机械加工、钢铁、采矿、服装等物流：运输、仓储、物流中心、供应链等其他：港口、医院、教育、银行、机场、科研机构、政府/军事等3.2 北京惠特尼斯科技发展有限公司3.2.1公司简介北京惠特尼斯科技发展有限公司集中了国内外一批优秀的、拥有多年实际工作经验的高级专家以及具有博士、硕士学位的工程技术人员，充满激情和活力。

作为英国Lanner集团中国业务代表处，自成立以来，一直以向工业界推广Lanner 集团国际领先的计算机集成工业流程仿真应用系统和整体解决方案为己任，涉及的应用领域有：高性能工业物流科学计算与仿真、汽车制造、生产运营管理、系统流程优化与分析、生产场景虚拟现实等。

2002年起，开始进入制造业仿真领域，向国内制造业用户提供虚拟制造、数字化工厂、物流分析与仿真以及基于internet/intranet的网络系统集成等众多的工业应用解决方案。

已在国内设计并安装了一千余套应用系统和系统仿真优化解决方案。

主要客户有通用汽车、东风日产、AMD China、伟创力、Nokia China、Motorola China等。

我们既脚踏实地，又锐意进取，竭诚为客户提供满意、优质的产品和服务。

3.2.2产品介绍北京惠特尼斯科技发展有限公司是witness软件在中国的代理商，主要代理witness软件的销售、售后服务、软件的培训，认证等。

Witness软件是英国Lanner 集团集数十年经验开发的流程仿真平台,广泛应用于生产和流程系统运营管理与优化、流程改进、工厂物流模拟与规划、供应链建模与优化等。

Witness是目前国际上领先的面向企业流程的建模仿真平台，其可视化建模与仿真优化技术广泛应用于汽车制造、港口物流、钢铁制造、电子制造、空港规划设计等行业。

在现代工业工程领域，计算机仿真一直是不可缺少的决策支持工具，它在大型工程项目的前期规划、投资平衡分析、生产物流的运行控制、供应链与库存管理、作业排序、资源分配、流程再造等众多方面发挥了巨大作用。

Lanner总部位于英国奥克斯，在欧洲、美洲、亚洲等许多国家拥有分支机构与合作伙伴，在全球范围内，有超过3500家企业用户。

选用Witness用于企业业务流程的改进与优化。

如日产汽车、福特汽车、大众汽车、通用汽车、Motorola、AMD、Nokia、壳牌石油、BP、BAA等。

Witness软件主要包括以下4个模块Witness仿真基本包无论在制造业或服务业，都可以使用WITNESS仿真平台建立运作流程的仿真模型，仿真模型是工厂或流程的真实表示，通过仿真试验可以准确地进行工厂或流程的行为预测。

WITNESS仿真系统提供给用户关于实际系统决策过程的更广阔的视角和详细的流程信息，它可以方便地处理复杂随机系统的仿真和优化，从生产线到车间到整个工厂，再到供应链系统的库存、瓶颈、流程、协作和信息共享等方面。

通过仿真可以快速改变和优化系统的流程逻辑和决策数据的灵敏度分析。

WITNESS是一款通用的系统仿真平台，广义上说，它可以运用于社会各类系统的评估、改善和优化，目前其主要应用于下列领域：汽车工业食品化学工业造纸电子银行和财务航空政府工程运输Witness OPT优化模块WITNESS Optimizer优化模块可以为仿真模型搜索出最优的解决方案。

通过完全定制的系统绩效指标，设定系统控制参数的取值范围和约束规则，WITNESS OPT使用当前最先进的优化算法来发现最优的系统配置方案，将搜索实验结果使用创新的图表便显出来，该智能模块可以有效的帮助系统决策者改善和优化绩效指标。

WITNESS OPT与WITNESS完全集成，任何WITNESS仿真模型都可以使用WITNESS OPT进行优化，WITNESS OPT简单易用的界面向导将引导用户获取系统最成功的流程优化方案。