一个系统通过运行实验模型，得出可以转化成现实的成果，这一动态过程称之为仿真。

因此，简单来说就是:

• 在计算机建立模型
• 利用模型进行实验
• 并统计和分析有价值的实验结果

有不同类型的仿真，例如，用于预测天气和飞行器仿真。我们的案例中有物料流的仿真。这种类型的仿真也称为离散系统仿真。通常离散系统是指其状态变量只在某些离散时间点上发生变化的系统。）

近年来，仿真技术日益广泛地应用于各领域，如交通控制、生产管理、人口控制等方面，所以仿真已成为各种复杂系统研制工作的一种必不可少的手段。

过程仿真是一种工具

• 应用于营销和市场领域
• 应用于设计和工程建设领域
• 扩张计划和
• 和快速提升物流系统操作运营

仿真技术用以指导实际物流系统的规划设计与运作管理，由于物流系统的专业化和规模化，仿真已经逐步成为物流行业规划与建设的必备环节。

不论是制造厂商，机械工程公司，还是系统集成商，都可以使用仿真技术，极其生动形象地向客户表达他们的系
统。这不仅可以使投标过程变得生动有趣，也可以使系统流程变得公开透明，由此，在概念提出阶段就助长了客户信心。

在提出方案阶段，可能由于缺少关键数据，要创建一个详细的工厂模拟模型是困难的。

可视化的数据

通过仿真实验得到各种动态活动及其过程的瞬间仿效记录，进而研究物流系统的性能和输出效果．具有面向对象的三维建模功能的随机工具可帮助您提高制造精度和效率，同时增加生产量并改善整体系统性能。

作为提案的一部分，建立仿真模型后并提供相同的数据以便进行分析和比较。

对生产,物流进行可视化;计划编制;优化的仿真工具 以逼真、准确的方式来表述多元化、非常复杂的系统和业务过程；

在创建模型方面的出色功能以及改变和维持工厂仿真模型的能力，使工厂仿真成为了通用的、生产力很强的应用程序，能够帮助您更自信地做出决策，并且比以往任何时候都更快地交付创新。

通过模拟，可以在性能，规模，生产时间，容量，管理，人员配备要求和其他计划参数方面评估新项目。

现有工厂可以在当前状态下建模，并修改和优化仿真模型。仿真数据将改善现在有工厂性能。

节约时间和成本！

在实际工厂进行验证需要相当长的时间并导致大量成本。相比之下，借助于仿真模型，可以在不干扰实际工厂运行的情况下轻松地对规划阶段的系统进行更改。决策的过程中更快速、高效、灵活。

可以在不同的用户、库和模型之间进行交换，再结合对象的高度可自定义性，仿真就成了企业决策是否有效或高效的一个重要途径。

仿真模型的控制程序为真实工厂控制策略的产生起到了一个蓝图的作用。为了实现这一作用，信息技术在仿真模型中的构造会建立的尽可能真实。比如，在仓储系统中，典型的控制层面有：

• ERP (订单管理),
• WMS (仓库管理系统),
• MFC (物料流量控制器),
• PLC (工厂的二级控制器).

如果在仿真模型中建立相同的控制结构，可以简化真实系统中的控制结构。此外，还可以使用真实的控制策略对模型进行虚拟调试；模型可以和真这种模型与真实的连接被称为虚拟安装。如果这样做，模型中本身的控制逻辑会被外部的控制软件所取代。

虚拟安装可以缩短调试时间

信息在不同控制层次中以电报层面进行交换，这个真实系统中一样。在做PLC测试时，虚拟安装的模型只执行硬件发出的指令。如果在测试MFC或WMS，模型也会执行PLC逻辑

使用虚拟安装，可以在真实系统建成以前就完成测试。此外，还可以测试在高系统负荷下测试控制逻辑。通过点击按钮，可以在模型中建立各种紧急情况。另一个优点，模型可以重现错误事件，因为仿真模型只要不改变条件，都是以同样的方式运行的。

请想象一下，在一个正式的系统中做多次相同的测试，或者在建筑工地上做工厂试运行。您就会很快发现，虚拟安装能帮助你节省多少时间和金钱。

虚拟安装大大的缩短了工厂试运行的时间，而且，在这么短的时间中，还可以测试多个方案，虚拟安装显著提高了控制策略的质量。比如，可以测试在现实生活中，发生在几个月甚至几年以后的负荷情况。

如果真实系统中的控制策略有所改变，虚拟安装同样可以提供重要支持。是使改变到新的控制逻辑这一过程尽可能顺利的保证。

此外，在扩张阶段，虚拟安装模型还可以在培训中使用。在模型的帮助下，操作人员可以为新系统做准备，也可以对一些重要的生产条件做一些特别的培训。

仿真应用于物流系统操作

对于仿真应用于物流系统的操作，我们需要区分以下两种不同的情况：

1.作为预测工具使用（“基于仿真的生产计划”）

提前测试工厂的时间表，从已有的人员和资源信息中做出预测，包括订货间隔期和工厂利用率。这就意味着：有多少不同的订单序列、批量大小和设备利用率能在日常运作开始前就已经被证实。

仿真得出的主要指标可以被用来评估这个时间表的质量。这样就能在日常操作开始前，得出最好的解决方案。

仿真得出的主要指标可以被用来评估这个时间表的质量。这样就能在日常操作开始前，得出最好的解决方案。

FactoryHub.MES 作为基于仿真的制造执行系统（MES）的示例

2. 用户模型

工厂的运营人员在一个项目完全结束后，仍然能够使用仿真模型，比如可用于分析未来的过程调整情况，类似将新产品整合入现有的生产过程，又或者假设有一个新的服务供应商用现有的物流中心，处理一个新的物流客户业务。

另一个重要的优势在于，在有一个可操作的模型并且现有的流程也已经输入的情况下，学习这个仿真模型的时间将会非常短。

More on FactoryHub.MES on the SimPlan Systems Homepage (GER)

仿真简介

在决定是否开始仿真研究之前，先要确定一个仿真项目的所有条件是否都已具备。如果缺乏使用仿真工具的经验，在初期做决定的时候，最好可以邀请一个仿真顾问，他可以判断仿真是否适合当前的特定问题。

在初期阶段，您还需要决定：

1. 建立一个内部的仿真服务团队
2. 或委任一个仿真供应商

• 这个决策可基于以下几点考虑：
  技术可行性：至少需要两名培训员使用内部和外部支持的成本比较（包括相关专家会商的成本支出）；软件采购、培训成本和委任一支已经熟悉该工具供应商团队的成本比较。
• 评价未来2-3年的仿真任务量：是否会有除现有项目外，其他还需要仿真的项目？这些项目能否使这1-2名员工得到充分发挥？

使用Demo3D进行工厂可视化的示例 – 来源：Kuka Systems GmbH

此外，如果缺乏处理仿真问题的经验，则需要注意：

• 模型出错的概率会增加
• 模型周期会增长

为了避免这种情况的发生，委任一名有经验的顾问支持首个项目是相当有必要的，即使是在建立了内部仿真团队的情况下。这样做能保证操作技巧高效的传递到新入门的员工。

然而，其他选择，例如“外包项目”也是可行的。这意味着内部员工是在执行仿真项目和模型操作中学习起来的，虽然模型本身是外部服务商提供的。

在做出进行模拟仿真的决定之后，需选择正确的模拟系统或合适的外包服务提供商。

购买模拟系统时，必须考虑几个因素，例如：

• 将来的软件使用者需要获取哪些资格证书？
• 数据库或CAD系统中的数据能否导入到仿真模型中？
• 软件能为目标应用提供特殊解决方案吗？

如何选择正确的软件和服务供应商

大多数的系统提供商会提供试用安装包或让客户租先用他们的系统一段时间。这样的做法非常实用，因为软件只有实际操作过才能切身了解它的优缺点，也能够根据您个人需求快速确定合适的系统。

另外，您还可以选择使用我们的仿真工具实验室。在一天或两天的时间里（取决于您的项目规模和测试的仿真系统数量），您可以在确定您的项目需求的情况下，测试评估系统。

这样可以为您的比较不同的系统提供一个固定的特性范围和用户友好性。现在，仿真服务的咨询数量正在不断增长。

正确的合作伙伴的选择标准是：

• 服务提供商在该领域有服务经验吗？（要求提供参考依据）
• 服务供应商方面会派出谁负责这个项目（要求提供项目经理资料）
• 服务提供商是否提供标准系统和工业用的基础模块库？（避免依赖于专利解决方案）
• 服务供应商建议对该项目使用什么程序模型？
• 怎样保证传授给您操作诀窍？

企业值得做的投资

这个表格展示了仿真项目的基本分类和预期的成本

仿真为决策新的流程设计和现有复杂流程优化提供支持。它可以确定几种备选方案的相关性，做出客观评价。

仿真在财务上的优势很难以一个量化的指标来定义，根据VDI公布的价格，仿真的成本效益比率为1:6。

做仿真能获取经济效益

在一些案例中，例如规划一个类似汽车厂涂装车间这样的资本密集型工厂，仿真的成本效益比率会更高。然而，仿真可以帮助为设计和工程做决策，而不是揭示任何改进潜力。

用Plant Simulation 3D做的轿车车身生产过程仿真模型

关于使用仿真的决策应当建立在以下标准之上：

• 使用备选的、低耗时的方法可以规避设计和工程中的风险吗？
• 对比整体工程投资，仿真项目的成本占比多大？参考指标是仿真支出应该不超过整体项目投资的1%。
• 您期望优化些什么？如果是设计一个自动导航小车系统，那么节省了一辆小车就值回了仿真支出。
• 这项工程系统的风险多高？比如，您是否正在为分拣系统制定复杂的订单控制策略，以确保操作上的经济性？如果是的话，仿真可以根据这些策略建立详细模型，并作虚拟测试。原本应该在现实中测试的时间被节省下了，从而节约了工厂的启动和试运行时间。

组织需求：

• 理想的仿真使用时间是在建设和投产之前
• 明确的目标
• 选择规划团队和仿真专家
• 收集完整的输入资料
• 评估时间需求和项目范围理想的仿真使用时间是在建设和投产之前
  • 仿真支出（从模型到产生结果）
  • 相关部门专家的会商（工程支持和传输数据给仿真专家）
  • 其他相关领域的支持（提供足够的信息对仿真相当重要，例如：一台设备的技术参数）

根据以往的经验，一个完整的仿真项目支出大致可以分为以下几个方面：

• 仿真专家: 60%
• 专家会商: 35%
• 其他，如：供应商: 5%

商务要求：

• 成本投入的决策
• 收益评估
• 预算

技术要求：

• 相关的硬件和软件
• 数据来源和数据准备

一般条款：

• 公开可选方案
• 克服实际的约束和阻碍
• 确保接受仿真结果
• 如果有需要的话，从结果引出后续影响
• 组建一个适当的团队

仿真项目的典型阶段

Source: Rabe, M.; Spieckermann, S.; Wenzel, S.: A New Procedure Model for Verification and Validation in Production and Logistics Simulation. In: Mason, S. J.; Hill, R. R.; Mönch, L.; Rose, O.; Jefferson, T.; Fowler, J. W. (eds.): Proceedings of the 2008 Winter Simulation Conference, 2008, p. 1720

仿真学习开始的时候都应该定义学习目标。然而最根本的目标在于新建或者改变现有工厂的结构，从而为公司提高收益。

仿真学习的具体目标可以是：

• 提高设备利用率
• 减少人员配备要求
• 减少存储需求
• 提高性能
• 减少从订货到交货的时间
• 评估几种布局选择
• 确定在一个交通系统中车辆的数量
• 确定所需要的暂存区尺寸
• 优化控制策略

根据VDI 3633（2010），盈利能力的增加

若干概念形成了今天的仿真系统基础。这些基础的概念用途非常广泛。因而，一个仿真模型是由多个单独的基础模块组成的。每一个基本概念都能如下描述：

仿真系统中基础模块的描述

这个单独的基础模块和该模块中的操作是可以连接全过程的。这样，一个整体网络就建立起来了。在单个基础模块和整体网络的帮助下，就可以建立起多种不同的物流系统。

这个网络当中的所有过程都可以用二维和三维的动画来表现。

不断增长的过程仿真的应用范围为您的公司提供了大量的机遇。

近年有一些案例是应用仿真技术计算在整个供应链中一个公司的碳排放量，用于优化生产过程中的能源消耗或者规划组建一个离岸风力发电厂。

仿真辅助系统的开发致力于简化数据的采集与准备和实验的评估与归档。

软件解决方案增长了仿真项目的效率，扩展了仿真功能的范围，并且可以在现有信息科技大环境下融入和延伸，如现代汽车工业。

辅助系统SimAssist

为了得到可靠的仿真结果，模型必须与实际模型高度关联。

这个程度本质上取决于两个因素：

• 模型的质量（详细程度、模型结构）
• 数据质量

正确的细节层次和合适的模型结构划分是需要具备仿真模型的应用经验。仿真软件可以在建模上给予支持，比如：提供合适的基础模块库。

当然，输入数据的质量决定了结果的准确性。因此，仿真数据准备需要非常仔细。

对于干扰的定义需要特别留意（例如：设备故障）和非常不稳定的参数（如：返工时间）。

故障因子和随机变量

在仿真当中，用于生成模型随机变量的被称为随机数生成器。在静态的规划过程中，干扰通常通过一个固定的系统性能计算方式，对于其中变化的参数，则取其平均值；而对仿真模型来说，传递的是一个结果区间，也就是说会对随机数的影响有一个更准确的描述。

由于仿真的功能涵盖多个领域，会有很多相关地方，例如：物流和生产计划，又或者订单管理。就如同安置员工一样，仿真可以摆在在工厂或管理层。

也可以放在仿真需求最复杂的部门，许多公司会放在制作布局图和/或物料流设计和工程部门。

尤其是项目早期，仿真专家必须融入相关项目。能最快获取所需要的数据，与项目团队成员直接交流，获取信息，确保高效的执行仿真研究。