主流物流仿真软件分析与比较.doc

精品文档5 物流系统仿真软件5.1仿真软件的发展与应用概括随着物流仿真在我国物流行业中的发展，物流仿真技术及软件实现的重要性日益突出。物流软件的开发起源于20世纪80年代，现阶段常用的物流仿真软件主要来自美国，也有部分仿真软件来自欧洲。物流仿真软件是对商业物流进行建模、分析、可视化控制的强大工具，可以帮助企业规划和实施可靠的物流和制造解决方案，减少投资风险、减低运营成本，同时也是培训人员的有力手段。使用物流仿真软件一个最大的优点是，不需实际安装设备，不需实际实施方案即可验证设备的导入效果和比较各种方案的优劣。在工程建设或设备配置的计划阶段发现和解决问题，因此，它对降低整个物流投资成本起到不可缺少的作用Error! Reference source not found.。物流仿真软件在很多发达国家发展很快，一些大型的国际企业，甚至当地的中小型企业都已经采用了相应的仿真软件，并在应用中取得了很好的效果和经济效益。在我国，集成化物流规划设计仿真技术的研发目前还处在起步阶段。从2001年开始，山东大学和同济大学开始了相关领城的预研工作，但目前还未见到研发出的实际软件产品。很多企业对于物流仿真软件的特点还不十分了解。仿真软件开发在国内的发展，还需时日。随着计算机技术和仿真技术的发展，目前有很多物流仿真软件可供选择。物流仿真软件有不同的分类方法。根据软件结构形式，物流仿真软件可分成结构性(Hierarchical) 和分散式 (Discrete Manufacturing) 两大类型。根据动画表现形式，可分为2D类（如：ARENA、eM-Plant、WITNESS、EXTEND）和3D类（Flexsim、AutoMod、RaLC、WITNESS），2D是指动画表现形式为二维平面形式，3D是指动画表现形式为三维立体形式。大多数 3D类仿真软件也能在2D形式下表现，例如Flexsim，建模可在2D环境下进行，在2D环境下的建模过程中，自动生成了3D模型，建立3D模型不需另外花费时间 。有些2D类仿真软件通过其它的工具辅助也可表现为3D形式，比如EXTEND、WITNESS。根据建模方法，物流仿真软件可分为部件固定类（如：ARENA、WITNESS、EXTEND、AutoMod、RaLC等）l和部件开放类（如：Flexsim、eM-Plant等）。本质上，物流仿真软件的建模方法大同小异，都是通过组合预先准备好的部件来建模。其中用户不能够定制部件的软件为部件固定类，用户能够定制部件的软件为部件开放类。部件开放类的仿真软件更具有通用性和扩展性，由于用户定制的部件可被其它用户利用，部件库将会越来越大，从而加快建模速度。根据仿真软件的来源，可分为普适性类和物流专业类。普适性类仿真软件指该软件不但可以用于物流仿真，而且可以应用到其他行业，EXTEND仿真软件既可用于政府流程、公共事业管理、认知建模、和环境保护等仿真模拟，也可以用于工厂设计和布局、供应链管理、物流、生产制造、运营管理等物流行业应用。而专业物流仿真软件则专门针对物流行业应用开发，如Flexsim和Automod。随着技术的发展进步，物流仿真软件的性能也得到不断的完善和提升。其发展趋势主要体现在以下个方面：一是动画功能强化趋势。随着计算机处理速度的提高，各仿真软件制造商都在不断提高模型的动画表演功能。特别是20世纪90年代后研制的仿真软件，更是将现代的图像处理技术融入到了仿真模型中，可直接将大众化的3D 图形文件（如*.3DS、*.VRML、*.DXF和 *.STL）调到模型中，进行更直观的3D动画表演。二是附加优化功能的趋势。供需链管理目前正朝着优化和协同两个方向发展，由此带动了供需链系统建模技术的日益完善。建模手段和模型的求解方法愈加丰富，引入了各种新的和改进的优化技术。仿真不是优化工具，它是对提出的方案进行评估的工具。但是仿真和优化相结合的情况越来越多。在仿真系统中，可以利用优化功能求出其最佳的参数或逻辑。应用于仿真软件中的优化工具有OptQuest，许多仿真软件把OptQuest作为可选项，但也有个别的仿真软件（如Flexsim）将OptQuest同梱于软件之中。三是与其他工具（系统）的连接趋势。最新的仿真软件可与ERP系统、仓库管理系统、实时数据管理系统等相连接。在ERP系统、仓库管理系统、实时数据管理系统中设置若干个数据采集点，这些数据实时地提供给仿真系统，达到实时仿真的效果。四是网络化趋势Error! Reference source not found.。随着物流供需链的发展，使得物理上供应链的分布越来越分散，越来越网络化，这使得仿真建模不能仅仅局限在定点，静态的方式下，需要网络化的发展，Internet条件下的供需链建模和仿真的研究己经迫在眉睫。 随着计算机技术的发展和新的建模方法、建模手段的产生，物流仿真软件也将逐渐完善并更广泛地应用到物流系统设计、规划当中，取得更多的成果。5.2物流仿真软件介绍随着软件工程、计算机仿真技术、人工智能及虚拟现实等信息技术的发展，仿真软件业日益丰富和趋于完善。下面介绍一些比较常见的物流仿真软件。5.2.1 Flexsim仿真软件5.2.1.1简介Flexsim是由美国的Flexsim Software Production公司出品的一款商业化离散事件系统仿真软件。Flexsim是目前最新的采用了VR技术的三维仿真软件，不仅带有强大的数据统计分析功能，还有强大的三维显示功能Error! Reference source not found.。它的实际应用非常广泛，主要适用于：（1）服务问题客户至上是当今商家最为重要的准则，但是企业的运作还必须考虑成本。满足客户服务和降低服务成本这两个相互矛盾的目标往往使人们无所适从。为了寻求最佳的解决方案，可以考虑运用系统仿真技术。通过系统仿真建立客户服务模型，然后为系统制定各种不同的服务水平和成本指标，运行仿真模型比较不同指标的输出，从中找到最佳方案。（2）制造问题制造过程最为关注的是，要在恰当的时间制造出恰当的产品，同时又要力求成本最低。这三个目标之间同样是相互矛盾的。为了解决这一难题，也可以运用系统仿真的方法，通过建立制造系统的模型，运行不同参数下的各种系统方案，进行比较。（3）物流问题现代物流要求在规定时间内把适当的产品送至指定的地点，同时尽可能降低运送成本。这也是一个复杂的多目标系统问题，需要通过系统仿真来分析解决。归结起来，凡是属于排队系统问题、库存系统问题和网络系统问题的都可以用Flexsim通过建模仿真来进行分析解决。Flexsim所研究的对象多是复杂的多目标系统。Flexsim将众多目标的不同参数组合的运行结果输出后供分析者比较，选取较优的参数组合。由于Flexsim提供了逼真图形动画显示、完整的运作绩效报告，因此可以在比较短的时间内对各种方案的优劣进行比较，同时对预选的各种方案进行评估。5.2.1.2 Flexsim仿真模型基本组成（1）Objects实体Flexsim实体包括资源类实体（Fixed Resource）、执行类实体（Task Executer）、网络类实体（Node）、图示类实体（Visual Object）。资源类实体：资源类对象一般是仿真模型中的主干对象，此类对象决定了模型的流程。执行类实体：执行类对象可从固定资源对象中获取并执行任务。一个执行类对象可以向其他执行类对象指派任务，或者管理模型中所有的执行类对象。网络类实体：网络类对象一般用来设定Task Executer对象的行动路线。图示类实体：图示类对象可用在仿真模型中显示各种信息、标识、图片或图表等。临时实体：临时实体是那些在模型系统中移到通过的实体。临时实体可以代表零件、托盘、组装部件、纸张、集装箱、人、电话呼叫、订单，或任何移动通过你正在仿真的过程的对象。临时实体可以被加工，也可以被物料运输资源携带通过系统。在Flexsim中，临时实体产生于一个发生器实体。一旦临时实体从模型系统中通过，它们就被送至吸收器实体。图5.1是Flexsim提供的基本对象。（2）Connection实体Flexsim中通过对象之间的连接定义仿真模型的流程，模型中对象之间是通过端口来连接的，每个对象通过端口与其它对象进行通信。每个Flexsim的对象都可有多个端口，没有数量限制。端口可分为输入端口、输出端口和中心端口三种类型。输入端口（input ports）：用于完成资源类实体之间的连接。输出端口（output ports）：用于完成资源类实体之间的连接。中间端口（center ports）：用于完成执行类实体与资源类实体之间的连接。（3）Methods方法集每个对象都具有不同的功能，这些功能确定对象的运行方式，这些不同的功能在Flexsim称为方法，方法集是完成一项任务的一系列规则集。Flexsim采用一系列方法集来完成所建模型的作业。Arrival Method：决定迁移实体的产生和到达模式。Trigger Method：确定迁移实体的流动的信息内容，信息传递目标对象和传递时间等。Flow Method：决定迁移实体的流向、流动方式和流动时间。Navigation Method：决定3D视图的导航以及空间飞行模式。Flow Item Bin Method：定义迁移实体的属性。Task Executer Move Method：决定迁移实体如何从一个固定资源流向另一固定资源。图5.1 Flexsim提供的基本对象5.2.1.3 Flexsim仿真平台建模特点本章仿真建模所使用的仿真建模平台Flexsim，是一种应用于建模、仿真以及实现业务流程可视化的、面向对象的离散事件通用仿真平台软件。作为一种三维可视化仿真软件包，Flexsim具有如下特点：（1）面向对象Flexsim应用深层开发对象，这些对象代表着一定的活动和排序过程。要想利用模板里的某个对象，只需要用鼠标把该对象从库里拖出来放在模型视窗即可。每一个对象都有一个坐标、速度，旋转以及一个动态行为。对象可以创建、删除，而且可以彼此嵌套移动，它们都有自己的功能或继承来自其他对象的功能。这些对象的参数可以把任何制造业、物料处理和业务流程的快速、轻易、高效建模的主要特征描述出来。Flexsim中的对象参数可以表示几乎所有存在的实物对象。像机器、操作员、传送带、叉车、仓库、交通灯、储罐、箱子、托盘、集装箱等等都可以用Flexsim中的模型表示，同时数据信息也可以轻松地用Flexsim丰富的模型库表示出来。Flexsim也允许用户建立自己的模拟对象，用户可以自行建立自己特殊的对象，一旦建立完成，其他用户便可以共享这些对象而无需重新建立。（2）层次结构运用Flexsim所建立的仿真模型具有层次结构。在组建客户对象的时候，每一组件都使用继承的方法，在建模中使用继承结构可以有效地节省开发时间，建模时可以充分利用Microsoft Visual C+的层次体系特性。（3）可重用性由于Flexsim中的对象都是开放的，因此这些对象可以在不同的用户、库和模型之间进行交换，可以在对象中根据自己的想法改变已经存在的代码，删除不需要的代码，甚至还可以创建全新的对象。不论是已设定的还是新创建的对象都可以放入库中，而且可以应用在别的模型中。由于对象的高度可自定义性，可以大大提高建模的速度。当用户自定义的对象加入库中时，就可以非常方便的在别的模型中使用该对象。可定制化和可重用性可以显著扩展对象和模型的生命周期。（4）可视化Flexsim的虚拟现实动画以及模型浏览窗口可以把所有实时的虚拟现实图形整合在模型输出窗口。其内置的虚拟现实浏览窗口，可以添加光源、雾以及虚拟现实立体技术。为方便实际演示还可定义“Fly-Through（三维视角的空间路径）可以将不同视角的模型运行状态实时显示出来，并且可以通过内置的AVI录制器快速生成AVI文件来记录仿真过程。5.2.1.4 Flexsim仿真建模的基本步骤Flexsim仿真建模的基本步骤为五大步：（1）设置布局：根据建模前设计好的物理系统，将对象从“对象库”中拖到仿真视图窗口中的适当位置。（2）定义“流”：根据对象之间的逻辑关系，连接相应的端口，构建仿真模型的逻辑流程。（3）参数设定：根据每个对象所要描述的物理系统的特征，设定对象的参数。（4）运行模型：先编译模型，然后重新设置并运行此模型。（5）仿真结果分析：Flexsim是一个实时的仿真软件，在仿真过程中，用户可以对每个对象进行操作，检测其当前的状态。5.2.2 RaLC（乐龙）仿真软件RaLC系列仿真软件是由日本人工智能服务株式会社独立开发的拥有自主知识产权的物流仿真软件，上海乐龙人工智能软件有限公司为其在华独资子公司。RaLC系列仿真软件，集现代物流技术、人工智能、3D图像、数据处理和计算机仿真等技术为一体，专门服务于物流行业和工业工程领域，处于国际领先水平。其主要功能与特点如下Error! Reference source not found.。（1）建模简单直观。RaLC系列仿真软件完全中文化界面，点击按钮即可在三维立体画面上显示出的对象物体，通过对这些对象物体的配置来进行设计，对各个对象物体的形状和规格，即使在仿真执行中也很容易可设置其属性，可以非常直观且简单的建模。使用的时候，不需要复杂的知识。由于仿真结果以动作日志形式排出，所以可以自由进行分析。作为简单的建模操作与三维立体动画模型，是破例的低价格，独一无二的高性价比（Cost Performance）。作为软件包其魅力十足，将系统仿真领域的应用纳入视野，提供解决方案服务。这一点则是其最大的优点。（2）个性化服务。RaLC系列仿真软件可对每一个用户的个性化需求提供个性化服务。用户独创性机器设备可以与模型整合，人工作业功能的作业管理器也独具特色，如，对于“分拣、验货、包装、搬运”等一系列作业，用户既可以让多数人来分担，又可以使工人互相协助，或设定作业优先度等。仅仅在选用内设菜单选项即可简单完成这些复杂的作业运行，不需要任何复杂编程，且附带有能自动生成最短行进路径的智能化功能，比如，只要给出存货位置数据和分拣指令，作业员就会走向指令产品的放置位置去拣货。即使货位数据当场发生变化，作业员也能立即去适应，当布局和货位每发生变化时，行走路径的设置上不必花费太多时间就能极其简单地进行多方面的验证。基于此功能，也可以在没有传送带和自动立体仓库等机器设备的平置型仓库的人员模拟操作中灵活使用，效果很好。（3）交互性好。RaLC系列仿真软件是专业面向物流的3D动画仿真软件系统，利用RaLC可以把现有的或正在规划中的物流配送中心或工厂在计算机系统中建成虚拟的3D动画模型，以实现一种以3D动画为载体，集作业人员、搬运设备、货物、控制系统、数据信息合为一体的系统仿真平台，3D动画模型具体、形象、生动，可非常真实地表现整个物流系统，为物流中心的规划建设和改善提供有效的可视化手段。由于软件采用视窗操作、功能模块直接拖放使用，对使用者的计算机能力要求不太高，在短时间内就可熟练掌握。总之，RaLC系列仿真软件采取模块化设计理念，注重数据分析，提供直观结果，以创造利润和产业化为根本目标，具有易学易用、快速建模、专业实用、性价比高等特点。5.2.3 eM-Plant仿真软件eM-Plant(原名SIMPLE+)是美国Tecnomatix公司一个生产过程仿真软件系统，可以对各种规模的工厂和生产线，包括大规模的跨国企业，建模、仿真和优化生产系统，分析和优化生产布局、资源利用率、产能和效率、物流和供需链，以便于承接不同大小的订单与混和产品的生产Error! Reference source not found.。在规划阶段可通过eM-Plant分析全厂之设施规划方案选择、设备投资评估、暂存区、生产线平衡、瓶颈分析、派工模拟及产能分析模拟及企业再造等模拟分析。基本上与Witness和Factor/AIM一样，同样属于平面离散系统生产线仿真器。eM-Plant具有周边的机器人仿真器群，可与 CAD、CAPE、ERP、DB等软件之间实时通信。与周边的机器人仿真器群之间有强有力的关联，面向大型制造业领域的仿真群中，和Delmia公司实力相当。其主要目的是整体系统的优化等，主要与周边系统联合起来灵活使用。但是价格昂贵，从周边工具群的联合中脱离出来单独使用时，缺乏魅力。eM-Plant使用面向对象的技术和可以自定义的目标库来创建具有良好结构的层次化仿真模型，这种模型包括供应链、生产资源、控制策略、生产过程、商务过程。用户通过扩展的分析工具、统计数据和图表来评估不同的解决方案并在生产计划的早期阶段做出迅速而可靠的决策。 主要特点：可裁剪工厂模块；与CAD、CAPE、ERP和数据库系统实时通讯和集成；客户化用户接口；使用遗传算法(genetic algorithms)对系统参数进行自动优化；适合于专用加工应用如白车身车间、喷漆车间、工作车间的应用对象库；在面向对象的用户环境中建立、更新和维护模型；可重复使用的工程模型等。5.2.4 Witness仿真软件Witness是英国Lanner集团（Lanner Group）集数十年系统witness仿真经验开发出的面向工业系统、商业系统流程的动态系统建模，是世界上在该领域上的的主流witness仿真软件，也是当今世界上可视化交互型仿真软件中的佼佼者，主要是针对离散事件系统。Witness仿真技术作为一门独立的学科已经有50多年的历史，它不仅用于航天、航空、各种武器系统的研制部门，而且已经广泛应用于电力、交通运输、通信、化工、核能各个领域。特别是，近20年来，随着系统工程与科学的迅速发展，witness仿真技术已从传统的工程领域扩展到非工程领域，因而在社会经济系统、环境生态系统、能源系统、生物医学系统、教育训练系统也得到了广泛的应用。witness仿真技术正是从其广泛的应用中获得了日益强大的生命力，而witness仿真技术的的发展反过来使其得到越来越广泛的应用Error! Reference source not found.。在系统的规划、设计、运行、分析及改造的各个阶段，witness仿真技术都可以发挥重要作用。随着人类所研究的对象规模日益庞大，结构日益复杂，仅仅依靠人的经验及传统的技术难于满足越来越高的要求。基于现代计算机及其网络的witness仿真技术，不但能提高效率，缩短研究开发周期，减少训练时间，不受环境及气候限制，而且对保证安全、节约开支、提高质量尤其具有突出的功效。witness的应用范围非常广泛，如物流、汽车工业、化学工业、电子、航空、工程、食物、造纸、银行及金融、政府和交通等。无论在制造业或服务业，都可以使用该witness仿真平台建立自己流程的witness仿真模型，witness仿真模型是工厂或流程的真实表示，基于此的witness仿真试验可以较准确的进行工厂或流程的行为预测。witness仿真提供给用户基于决策的更大的幅度和深度的信息，它不仅仅是一个优化的工具。它能处理复杂的大的系统，即使是整个工厂。另外，witness仿真通过快速改变模型逻辑和数据支持灵敏度分析。Witness操作简单，在低配置计算机上也完全可以灵活使用，是生产线仿真器的老字号，其完备的基本仿真功能和处理优势，一直是大家所公认的。作为可选项，还具备了三维立体显示功能（VR)，扩大了其适用范围，不过三维立体显示功能是后来添加的可选项，所以不适合模型从大致轮廓的概念设计开始依次建构下去的动态过程中使用。Witness的功能包括投资项目评估、现有设备改进、参数变化管理等，模型可分阶段建立，而且在模型运行时可随时改变。Witness仿真软件功能简介如下。（1）工业（商业）系统流程的动态建模与运行witness仿真。Witness软件提供了大量的描述工业系统的模型元素，如生产线上的加工中心，传送设备、缓冲存贮装置等，以及逻辑控制元素，如流程的倒班机制，事件发生的时间序列，统计分布等，用户可方便的使用这些模型元素建立起工业系统的运行的逻辑描述。通过其内置的witness仿真引擎，可快速的进行模型的运行witness仿真，展示流程的运行规律。进一步，在整个建模与witness仿真过程中，用户可根据不通阶段的witness仿真结果，随时的修改系统模型，如添加和删除必要的模型元素，动态的提高模型的精度。可方便的设计与测试新设计的工厂和流程方案，平衡服务与花费，简化换班模式，评测可选的设计方案。（2）流程的witness仿真动态演示。Witness仿真软件提供了直观的流程运行的动态的动画展示，使用户清楚和直观地了解系统的运行过程，通过其Fastbuild功能，可快速生成系统模型元素的三维立体表示，可展示系统模型在三维空间的运行效果。（3）流程环节的灵敏度分析。Witness软件内置强大的仿真引擎，及模型元素运行状态的多种表示方法，如饼图，柱图等，可使用户实时的看到系统模型各个部分的运行状态，如忙闲等，清楚地展示出流程中的拥堵环节，找出问题所在，为系统的优化设计提供重要的依据。（4）方便的图形界面操作功能，如多窗口显示，Drag & drop便捷的拖拉建模方法，多种witness仿真结果的报表及图示。（5）强大的建模功能模组，层次建模策略，可定制的模型组件库。Witness提供的系统建模元素主要有：属性元素（Attributes），缓冲与库存元素(Buffer)，运送设备元素(Carrier),传送设备元素（Conveyors）,描述时间发生规律的统计分布元素（Distributors）等三十多个。进一步，Witness还允许用户定制自己领域独特的建模元素。（6）Witness软件是采用面向对象的建模机制，为了是用户更方便和细致的建立和描述自己的系统模型和模型的行为，提供了丰富的模型运行规则和属性描述函数库。Witness仿真软件提供了一千多个描述模型运行规则和属性描述函数，其中包括系统公用的函数，与建模元素行为有关的规则与属性函数，与witness仿真时间触发特性相关的函数等。考虑到用户领域问题的独特性，Witness还专门提供了用户自定义函数的描述功能，使得用户可方便的定制自己的系统。（7）由于用户的流程数据往往存储在数据库或其他文件系统中，为了能方便的引用这些数据，Witness仿真软件,提供了与其他系统相集成的功能，如直接读写excel表，与ODBC数据库驱动相连接，输入描述建模元素外观特征的多种CAD图形格式文件如： jpg, gif, wmf, dxf, bmp等。（8）与FactoryCAD系统的集成。在FcatoryCAD中以SDX（Simulation Data eXchange）的文件格式输出系统工艺流程的属性数据，如加工中心的加工循环时间，物料搬运设备的使用效率经济性指标等。WITNESS 的SDX功能可使用户从FactoryCAD系统里输出的信息的转化为Witnesswitness仿真模型。包括在Witness里自动建立布局图表，使用这些数据建立Witness 路径选择，选项包括部件类型图标的设置，机床类型和传送带表示和改变颜色、缩放比例、改变位置和许多其它的等，这个重要的预设置也允许一套自动报告选项位置被定义。因此，从SDX文件，一个完整的工作模型被建立。 使用Witness平台的收益：评估装备与流程设计的多种可能性；提高工厂与资源的运行效率；减少库存；缩短产品上市时间；提高生产线产量；优化资本投资。在一个小的增长阶段内，模型能被建立和测试，大大简化了模型构造，提供了识别逻辑错误的能力，使得模型更可靠。在运行时，模型能在任何时候改变，更改能被立即合并，引导更快速地建立模型。5.2.5 SIMAnimation仿真软件SIMAnimation是美国3i公司设计开发的集成化物流仿真软件。SIMAnimation使用的是先进的基于图像的仿真语言，这种语言可以简化仿真模型的创建。由于采用OOP编程方法，仿真系统可以非常简单地创建模型。许多的先进软件工具都合成为一种语言，包括布局编辑器，完全的二维和三维的动画，曲线拟合，路线优化软件，试验编辑器和完整的用户报表编辑器Error! Reference source not found.。同时仿真模型还包括丰富的交互特点，允许使用者去改变参数输入，其目的是通过模拟实际生产情况及市场波动对系统造成的冲击，从而避免了在理想化状态下系统设计所无法预料的各种因素，对系统的堵塞有着形象和直观的解决方案Error! Reference source not found.。SIMAnimation可以处理系统物理元素和逻辑元素，这一点不同于其他的仿真系统。SIMAnimation提供先进的设计允许用户仿真复杂的运动，像动力学和速度、机器人、车床、传输通道、特殊空间中显示，包括传输、旋转、有形物体、视角和不断运动视觉。在算法上，SIMAnimaiton在保证出库有限的情况下，按路径最短原则进行自动定位和设计路经，实现多回路运输。SIMAnimation使用OpenGL三维建模技术，集三维实体光照、材质视点变换、漫游于一体，提供真正的三维动画和虚拟的现实世界，使仿真模型更加容易理解。同时使管理、生产、工程人员的意见交流更加容易。SIMAnimation使用Petri网模型技术，包含两个程序：建模部分是针对于物理和逻辑模型。在用户定义物理和逻辑模型之后，就可以编辑成为一个可执行模型，在这个模型中仿真和动画同时运行，并且运行非常快，实现了完全交互化，而且可以随时停止来观察统计和模型状态。 5.2.6 ShowFlow仿真软件ShowFlow仿真软件是由荷兰Incontrol Simulation Software公司开发的，可为制造业和物流业提供建模、仿真、动画和统计分析工具。ShowFlow可以提供生产系统的生产量，确定瓶颈位置，估测提前期和报告资源利用率。ShowFlow还可以被用来支持投资决定，校验制造系统设计的合理性，通过对不同的制造策略进行仿真实验来找出最优解。ShowFlow主要包括几大模块Error! Reference source not found.：建模、仿真、统计、分析、动画和文档输出。（1）建模：可以定义队列，缓冲器，等待区域，操作任务，运输工具，输送机，AGV，立体化仓库，自动存取设备，路径等基本元素的标准属性和特殊属性。 （2）仿真：采用优化的仿真运算法则技术(OSAT)，固定的或变化的时间仿真运行，可对离散事件进行仿真。 （3）统计：可对多种概率分布（均匀、正态、指数、爱尔朗、经验分布等）进行统计分析，并带有随机数生成器。 （4）分析：输入数据分析，包括数据设置分析、最合适建议等，并可导入微软的Excel的数据。输出数据分析，包括可输出队列曲线图、柱状图、饼状图等，动态图表显示，用户自定义图表格式，并可将数据输出到微软的Excel中。（5）动画和文档：可产生二维、三维动画，可对摄像机进行移动，缩放，旋转。可按功能性或元素排序自动生成模型文档，产生仿真事件跟踪报告，输入参数值列表等。（6）功能更加简练，操作更加人性化，价格较低廉。5.2.7 Delmia仿真软件 Delmia仿真软件由美国公司DELMIA Corp.USA开发，DELMIA Corp.USA是Dassault Systemes (NASDAQ:DASTY)旗下的子公司，专业从事数字化制造研发。Dassault Systemes是全球首要的产品全生命周期（Product Lifecycle Management，PLM）软件生产商，提供给企业e-business解决方案，帮助客户建立数字化企业，创建、仿真从概念设计直到产品维护的整个产品生命周期过程。CATIA，ENOVIA和Delmia解决方案促进了企业技术的改革与创新，减少了产品开发时间，提高了产品质量，增强了产品的竞争力，维护了投资者的利益。CATIA提供产品的解决方案，ENOVIA提供数据与工作流程的管理功能，Delmia提供工艺与资源的解决方案。三者的整合可以创建数字化产品生命周期管道，支持企业的知识和经验重用Error! Reference source not found.。Delmia提供了当今业界可用的最全面、集成和协同的数字制造解决方案。通过以工艺为中心的技术来定义、监测和控制各类生产系统，包括从单个的设备单元、生产线、工厂物流直到整个企业的生产过程。Delmia针对客户的关键性生产工艺，提供端到端的解决方案，推进企业的关键工艺创新和优化。Delmia涵盖了诸多工业领域，包括汽车、航空、结构组装、电力电子、家用消费品、造船等行业。Delmia建立了数字化制造的核心，服务于整个产品生命周期，可与主要的CAD、PDM 和ERP系统集成。Delmia解决方案涵盖汽车领域的发动机、总装和白车身（Body-in-White），航空领域的机身装配、维修维护，以及一般制造业的制造工艺。使用户利用数字实体模型完成产品生产制造工艺的全面设计和校验。Delmia数字制造解决方案建立于一个开放式结构的产品、工艺与资源组合模型（PPR）上，此模型使得在整个研发过程中可以持续不断地进行产品的工艺生成和验证。通过3D协同工作，PPR能够有效地支持设计变更，让参与制造设计的多个人中的每一个人能随时随地掌握目前的产品（生产什么）、工艺与资源（如何生产）。基于PPR集成中枢的所有产品紧密无缝地集成在一起，涵盖了各种工艺的各个方面，使基于制造的专业知识能被提取出来，并让最佳的产业经验得以重复利用。Delmia在提供给用户技术与协同工作环境两方面，不断创新进步，以更好地数字化地定义产品的制造过程。随着产品的持续改善，客户通过使用Delmia解决方案，能够大大地提高生产力、效率，在安全性和品质方面得到最大的效益，并同时降低成本。5.2.8 Quest仿真软件Quest系统仿真软件是法国达索系统公司（Dassault Systemes）开发的。Delmia是针对eManufacturing数字化制造技术的统一产品品牌，Quest是针对设备建模、实验、分析设备分布和工艺流程的柔性、面向对象的、基于连续事件的专用模拟软件。2D图表和3D模型均可以通过按钮式界面、对话框、扩展标准库而得到，实时交互界面允许在运行期间对变量进行修改并观察各参数的演变。Quest可单独操作或从DENEB的其它产品中输入模型，准确的确定现有的或新的系统的优化车间布置、成本、工艺流程。Quest对搬运设备和加工设备等特定对象物体布置能使用3D-CAD等软件制作的外观，并将它们配置到三维立体空间上，并指定货品流程和设备规格等来运行模型。作为制造业生产线的仿真器，Quest具有出类拔萃的操作简便性和功能。演示性能强大，富有现实感，可以设置逻辑命令语言，所以熟练掌握后可实现相当高难度的仿真，在周边的机器人仿真器群等方面的功能也很齐备，不过Quest以适用于大型制造业生产线为目的，没有自动立体仓库等常用设备，所以对物流生产线不太适用，且价格非常昂贵。其主要功能与特点如下Error! Reference source not found.。（1）同时提供工厂生产系统集成、工艺流程设计和可视化解决方案。Quest使工厂生产系统集成达到新高度。Quest用于对生产工艺流程的准确性与生产效率进行仿真与分析的全三维数字工厂环境。Quest为工业设计工程师、制造工程师和管理人员提供了一个单一的协同环境，以在整个产品设计过程中开发和确证最好的生产工艺流程。在为实际设施投资之前，改善设计，减少风险与成本，使数字工厂效益最大化，可使产品从一开始就能尽如人意。用Quest测试各种参数，例如设施布局、资源配置、其它可替换方案，产品开发小组可以量化其决策对生产产量和成本的影响。 Quest灵活的、基于对象的离散事件仿真环境结合了强大的可视化和健壮的导入/导出功能，使其成为对生产工艺流程仿真与分析的工程与管理首选解决方案。Quest是一个用于确认和可视化生产工艺流程决策是否满足产品生产要求的强大的仿真开发和分析工具。确认生产成本，并使有可能遇到的问题和与设备准备相关引起的未预见的成本最小化，可以减少风险。Quest提供了一套完整的方案，提供了必要的工具对工艺过程进行有效分析及对客户、管理者和其他工程学科的相关人员演示仿真结果。 （2）快速有效地建模。Quest可使用户快速创建一个仿真模型，并达到所需细节，必要时还可添加细节以改善设计过程的准确度。通过用智能对象和用户库中预先建立的子模型可将用户工艺过程概念化。一旦生产计划建议被接受，就可将仿真模型连同原有的设计工具一起用于设计过程中，这些工具如2D/3D CAD软件，Microsoft spreadsheet电子表格和planning计划软件，及其他类型的仿真应用软件，如ergonomic工位评测。当用户的设备在数字世界中显现生机时，系统行为采用实际工艺时间、速度、定员、计划、故障率和定时等生产要素进行模拟。这种交互式数字环境可以加速多种“what if”方案分析，以评价生产场景，产品调配和其他替代方案，结果有效地反馈给了产品/工艺开发小组，以便提出最好的方案。可以生成及编辑教学文档，该教学文档贯穿于系统整个系统集成过程，可量化设计决策的结果。最后，当设施创建起来后，用Quest可以为合适的工艺数据创建一个Express模型，QUESTExpress可与用户其它的工具如MES、ERP、MRP、PLC或计划系统协同使用以辅助工厂生产分析和系统监控，在每一个阶段分析并向决策者展示QUEST结果都简单而有效。（3）现有数据的重用。利用类似工程项目仿真结果可显著减少数据收集和模型创建时间。只要简单地读出标准数据库中的工艺数据，使用产品设计人员创建的几何模型以方便辨认。通过Quest与其它任意应用之间的套接字（socket）协议可实时交互以进行分布式建模，这些应用可以是另外一个Quest仿真模型，其它DELMIA产品或产品监视系统。DELMIA的集成方案可以使用户自动连接到相关仿真分析器上，这样就可减少创建和更改模型的时间。将其他DELMIA产品的仿真记录读入Quest，可加速模型的创建并有助于获得对仿真过程的更好理解。连接并跳转到其他DELMIA产品，保持了与数据源实际位置的密切连接。这种能力也满足了对其他工程师的快速反馈和修改需求。 （4）基于对象的模型创建。基于对象的建模方式意味着模型的可重用性。Quest包括一个丰富的几何对象资源库，使用户可快速准确地为一个产品设备创建模型。例如缓冲区、机床、材料搬运系统以及堆垛机等。在多级别元素级、类级、组级以及子模型级或仅是逻辑与几何上保存和重用对象。在Quest中将用户库与缺省的可用库结合起来，可有效仿真用户新的设备。（5）智能材料搬运系统模板。Quest包含有实际生产系统变量，如物理长度、速度、加速度/减速度以及工厂布局，以分析材料搬运设备和工人的效果。例如，Quest仿真可以使不同尺寸的工件正确地堆积在传送带上，并可自动生成或用户定制工人行走路径，从而可以决定操作工人在车间内工作台之间行走时间。模板可用来精确仿真材料运输系统，如工人、叉车、传送带、悬挂输送链系统、自动导向小车(AGVs)、起重机、运动学设备和自动装卸系统（AS/RS）。（6）可视化交互。用交互式的仿真三维动画和统计结果恰当地配置资源，使用户可调整或减少与WIP库存、劳动力规划、设备故障和产能计划相关的成本，实现分析产量、人力需求、库存级别、路由行为效果的直观模拟。提供了一个创建和运行模型的单一环境，允许对任意模型更改后即时可视化，这样也排除了冗长的编辑/编译/运行/分析周期。（7）实验工艺的自动化设计。运用OPTQUEST中的智能搜索算法来进行实验工艺的有效的自动化设计。通过可定置的数据表、条形图、饼形图、直方图和时间序列表中显示分析结果，也可将数据导出到外部分析工具中，如电子表格或其它的表格软件包，还可在一定时间间隔内图形化地比较多个运行结果。这些分析工具可帮助用户区分和量化用户设施中的瓶颈环节，并且测量出增值与非增值行为，以进行精益生产。（8）灵活和强大的通讯能力。Quest提供了灵活和强大的通讯能力，可将统计信息输出到外部文件，用于演示或其他分析讨论。用虚拟现实沉浸设备，例如：立体眼镜、头盔可以在设备间漫游，生成2D或3D图像及视频文件。4D仿真加速了人们认识和理解的过程，模型创建者可有效地完成仿真任务很容易就可以解释给那些对模型不熟悉的管理人员、客户和其他工程学科人员。通过提高对决策者所拥有问题和采用的方案的效果的理解可以有效减少风险，用实时控制的模型看世界，用户可以发现任意潜在的问题。5.2.9 Automod仿真软件Automod是目前市面上比较成熟的三维物流仿真软件，由美国Autosimulation公司的Brooks软件部门开发，主要特点Error! Reference source not found.：基于发展策略运算法则的最优化分析，用户为得到更好的模型来定义输出审核，多CPU并行计算等。主要包括了三大模块：AutoMod、AutoStat和AutoView。AutoMod模块提供给用户一系列的物流系统模块来仿真现实世界中的物流自动化系统。主要包括输送机模块（辊道、链式），自动化存取系统（立体仓库、堆垛机），基于路径的移动设备（AGV等），起重机模块等。AutoStat模块为仿真项目提供增强的统计分析工具，由用户定义测量和实验的标准，自动在AutoMod的模型上执行统计分析。AutoView可以允许用户通过AutoMod模型定义场景和摄像机的移动，产生高质量的AVI格式的动画。用户可以缩放或者平移视图，或使摄像机跟踪一个物体的移动，如叉车或托盘的运动。AutoView可以提供动态的场景描述和灵活的显示方式。 Automod建立搬运机器设备等对象物体，对各个作业流程都要建立过程语言，通过编制程序才能做出作业流程。全部配置结束后，编译源程序来执行模型。作为物流仿真器，为多数用户所采用。功能十分强，如果能灵活使用的话，就能够实现相当高难度的仿真。并多数模型之间可以进行通信。建模操作十分复杂，由于对全部机器设备等对象物都需要程序命令语言，所以操作人员必须要具备编程知识，价格昂贵。5.2.10 ProModel仿真软件ProModel是由美国ProModel公司开发的离散事件仿真软件，它可以构造多种生产、物流和服务系统模型，是美国和欧洲使用最广泛的仿真系统之一。ProModel是一套功能相当强且容易使用的数据及图型导向系统仿真软件，它提供模块化（Module）的观念及操作方式让使用者可弹性的设计多种生产系统并进行仿真分析。从小型化工场（small job shops），大型工厂生产（large mass production）及先进的弹性制造系统（flexible manufacturing system）皆可较容易地规划及模拟Error! Reference source not found.。ProModel系统中提供人性化的操作接口环境。只要利用键盘或鼠标根据功能项目选择所需的建构工具（location & resource）、工作组件（part）及操作设定（operations），就可以在不需撰写任何程序（此乃相对于一些高阶仿真语言如SLAM等而言），而完成一个系统仿真的环境。另外软件提供给使用者可测试追踪（trace）系统内每个操作步骤、每个工作站、工作母机执行的情形。因此使用者在开发中即可方便地进行测试与除错，并于完成时动态撷取其所需点的使用情形。因此，即使系统扩展到2000个操作机、工作站及几千几百的操作流程都能在极短的时间内完成开发，测试的工作或根据统计的数据调整系统内各资源的工作量及操作速度等设定参数，以达到系统所设定目标之最佳化。在定义整个系统的输入输出因子、组装、包装、加工等作业流程，甚至流程的逻辑及运作优先规则时，都能借着设定参数或利用条件变量而弹性调整，也可以利用外在的程序语言控制，来改变系统的状态。例如：在仿真整个工厂的生产流程中；人员、机器、物料、无人搬运车（AGV）、夹具、机器手臂（Robot）、输送带（Conveyor），都能利用系统提供的传输模块以设定其速度、容量、加速度、运作顺序、方向等。 在规划设定好系统后，于仿真执行前，ProModel会先行测试系统，检查各相关工作站输入、输出是否平衡。假如有忘记设定的容量、速度等，系统都能自动协助使用者假设并询问意见，如果不满意可以再修改。实际模拟时又可随时观察各资源（Resource）的使用情形。使用者可追踪系统运作流程，随时中断仿真，并藉系统仿真后，所产生的运作过程统计数据，统计各工作站、资源使用率等。此外ProModel也提供简单且易读的统计图、统计报表文件，因而可方便的了解全部资料利用的情形。一些常见的ProModel应用包括： 产能规划、瓶颈分析、厂房布置规划、生产排程、日本JIT系统规划、生产周期分析等。此外ProModel还可让设计者通过调整工作站数量、速度、输入方式、输出方式（如：批次），以作整体系统的各种可能状况下的评估，作为将来真正建造设计时的参考，使用及分析弹性相当宽广。在进一步介绍ProModel所提供之各模块前，需先了解ProModel所提供用来描述系统（构成模块）的基本仿真单元。说明如下：（1）物件（part）：系统中处理的物项或生产单元。在模块中，对对象最大的系统仿真交流论坛须定义所有在系统中移动的个体，如物料、半成品、成品等，它们的到达率、到达的方式（批次），乐、于何时到达等，以及系统在运件过程中所输入或产生的个体。（2）资源（resource）：系统中对对象处理的过程中执行某项功能的机器、人、设备、搬运系统等。一般而言资源又可归纳为下列四种型态：l 制程位置（routing location）：对象被送往或进行作业之处，如机器、仓储区、装卸站、工作站等。 l 一般资源（general resource）：用于作业和对象运送，如作业员、夹具等。它有一定的容量而无作业特性，可被共享或进行维修。l 传输设备（transporters）：用来传输各工作站的组件，并可定义其路径、控制的机能。如机械人、推高机、自动搬运车等。l 输送带（conveyors），运输带很像一般传输设备，但其路径是实体的，通常不只作传输对象，而且可排序、分类、累积等，如皮带式、流动式、台车式等。 （3）制程路径（routing）：定义路径的流程逻辑。是整个系统的重心，它直接定义了系统的物流逻辑及移动时所花的时间。如：那个物料经由那些工作站经由什么运送方式到下一站、输出站或暂存区。（4）作业（operation）：对象抵达制程位置所进行的活动，须