认识仿真（三）——生产系统建模与仿真能够为我们带来什么价值？
仿真之所以在工业4.0概念中获得了如此高的关注度，当然不是因为其炫酷的外在，而是它能够为企业带来实实在在的价值，市面上拥有很多成熟的物流仿真建模商业软件，如Plant Simulation， AnyLogic，FlexSim，Simio，Arena，Quest，ED，ProModel等众多的软件，每种软件均有不同的侧重点与优势；如美国的FlexSim在物流行业的仿真特别专业，AnyLogic偏向于服务业的物流仿真，西门子的Plant Simulation主要面向工业界。E-works在一期叫做“生产系统仿真软件--实现数字化工厂的利器”中详述了生产系统仿真软件应用场景与各种软件的比较，大家可以参考：
那么今天根据个人理解来简单梳理一下生产系统建模与仿真技术在工业界典型的应用场景。
1、设施布局规划与优化
大到园区内的厂房、车间与生活配套布局与交通仿真，小到生产线货架与工具摆放位置的layout分析，结合优化算法使得各个相互关联的作业单元与非作业单元的物流运输过程方便快捷，避免或减少交叉迂回以及无效的物流转运的情况，使得整体的物流输运路线最短，时间最少，成本最低。
2、物流与物料配送策略分析
结合设施布局规划，分析评估在物流与配送环节中的各项资源如搬运工人，叉车，AGV等作业负荷情况，在仿真环境中可以模拟并优化物流配送路径，物料配送批量与频次，缓冲区容量，最终实现合理有效的物流人员/设备配置评估方案。
3、产线设计与抗扰动性评估
在产线设计的过程中，设计人员遇到的一个最大的问题就是在现实的世界中所有数据都是经验的数据，设备是非理想设备，操作工人也不是永远可靠的工人，在复杂的场景中，系统的瓶颈点都是不固定的，因此很多设计人员考虑到各种不确定因素会加大冗余的设计来确保安全，但是往往冗余的设计需要消耗大量的资金，冗余设计的合理性也很难得到一个定量的分析。在仿真中，我们可以通过考虑合格率，故障率，装配等工艺时间的随机性因素；���到产能分析，瓶颈及其漂移过程识别，生产线平衡分析与优化，生产组织方式优化等，通过量化的分析手段为生产线设计规划阶段的设备配置、人员配置，物料暂存区等提出建设性方案。
4、生产计划与排程验证闭环优化
在生产线投产运行阶段，生产计划于排程的优劣直接决定了生产系统的产出，在制定好排产方案之后，可以结合生产线现状，通过仿真的手段提前验证排产方案如投料顺序、批量、机台分配的正确性，以及生产目标风险识别，可以快速验证并优化排产方案使其低成本高效满足交期，极大减少由于基于经验的人工排产所造成的浪费。
5、三维布局可视化仿真运行与数字孪生监控
（1）在工厂规划阶段，通过三维布局模型库与动作库，在渲染环境下能够实现与真实车间高度接近的三维可视化环境，并且能够模拟真实产品的生产过程与物流过程，支持高度的人机交互与虚拟漫游展示。
（2）在运行阶段可以实现实时可视化监控，结合数据孪生技术，实现产线与模型的实时互动，能够监控车间设备的各项运作状态与生产任务KPIs的进度情况，实现生产现场的透明化。在此基础上，还可以结合大数据与人工智能技术实现对生产现场的监控、问题诊断、优化分析的实时闭环优化控制，真正实现数字孪生。
6、仓储管理
在仿真环境中优化存储设计如货物的自动存取策略，存取路径，仓储空间优化；通过对需求分析，实现库存控制（安全库存，经济订货批量）等分析。
欢迎大家补充。
认识仿真系列就到此结束啦！本文内容纯属个人学习总结与个人观点，供参考，欢迎指正！
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文章来源：知乎作者Charles Zhou
