生產(chǎn)系統(tǒng)仿真軟件,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠的利器!
數(shù)字化工廠主要涉及產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃與生產(chǎn)執(zhí)行三大環(huán)節(jié)，數(shù)字化建模、虛擬仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)/加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（VR/AR）等技術(shù)包含在其中。
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生產(chǎn)系統(tǒng)仿真簡(jiǎn)介
生產(chǎn)系統(tǒng)仿真關(guān)注在生產(chǎn)規(guī)劃這一環(huán)節(jié)，生產(chǎn)規(guī)劃環(huán)節(jié)通過利用虛擬仿真技術(shù)，可以對(duì)于工廠的生產(chǎn)線布局、設(shè)備配置、生產(chǎn)制造工藝路徑、物流等進(jìn)行預(yù)規(guī)劃，并在仿真模型“預(yù)演”的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行分析、評(píng)估、驗(yàn)證，迅速發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題和有待改進(jìn)之處，并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，減少后續(xù)生產(chǎn)執(zhí)行環(huán)節(jié)對(duì)于實(shí)體系統(tǒng)的更改與返工次數(shù)，從而有效減低成本、縮短工期、提高效率?！?/span>
下面通過東莞勁勝智能工廠
仿真演示視頻
來直觀了解生產(chǎn)系統(tǒng)仿真
時(shí)長(zhǎng)將近9分鐘，可先略過回頭看
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生產(chǎn)系統(tǒng)仿真?zhèn)戎赜趯?duì)生產(chǎn)線、工藝、物流等的仿真，在虛擬環(huán)境中對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。隨著現(xiàn)代產(chǎn)品的復(fù)雜性增加，其工藝更加復(fù)雜，傳統(tǒng)的流水線形式無法滿足很多特定產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，這就需要對(duì)產(chǎn)線的布局、工藝、物流進(jìn)行設(shè)計(jì)，以避免出現(xiàn)效率及成本的浪費(fèi)。
生產(chǎn)系統(tǒng)仿真主要包括以下內(nèi)容：
① 生產(chǎn)線布局仿真
針對(duì)新工廠建設(shè)與現(xiàn)有車間改造，基于企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略與前瞻性進(jìn)行三維工廠模擬驗(yàn)證，減少未來車間調(diào)整帶來的時(shí)間和成本浪費(fèi)。
② 工藝仿真
真實(shí)反應(yīng)加工過程中工件過切或欠切、刀具與夾具及機(jī)床的碰撞、干涉等情況，并對(duì)刀位軌跡和加工工藝進(jìn)行優(yōu)化處理的。
③ 物流仿真
通過物流仿真優(yōu)化工藝、物流、設(shè)施布局、人員配置等規(guī)劃方案，提升數(shù)字化車間規(guī)劃科學(xué)性，避免過度投資。
④ 機(jī)器人仿真
基于三維空間，驗(yàn)證機(jī)器人工作可達(dá)性、空間干涉、效率效能、多機(jī)器人聯(lián)合加工等，輸出經(jīng)過驗(yàn)證過的加工程序，提升工藝規(guī)劃效率。
⑤ 人機(jī)工程仿真
通過仿真對(duì)關(guān)鍵工藝進(jìn)行裝配仿真分析、人機(jī)工程分析、裝配過程運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，最終可輸出三維作業(yè)指導(dǎo)。
本文側(cè)重于介紹生產(chǎn)系統(tǒng)仿真在產(chǎn)線布局、工藝過程仿真及生產(chǎn)物流仿真。
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生產(chǎn)系統(tǒng)仿真遵循的原則
① 產(chǎn)線布局
產(chǎn)線布局，即是按照廠房的空間情況，設(shè)置產(chǎn)線布局。產(chǎn)線布局應(yīng)該解決生產(chǎn)加工區(qū)、緩存區(qū)、物料堆放區(qū)等作業(yè)單元，解決設(shè)備與設(shè)備之間的相對(duì)位置、通道的橫向面積，同時(shí)解決物料搬運(yùn)流程及運(yùn)輸方式。
產(chǎn)線布局就遵循以下原則：
符合工藝過程要求。即充分考慮每首工序的生產(chǎn)效率與時(shí)間定額，滿足各工序的生產(chǎn)平衡，充分利用設(shè)備產(chǎn)能。
物流搬運(yùn)時(shí)間短。在滿足工藝的前提下，使得物流運(yùn)輸路徑方便快捷，盡量避免物料交叉搬運(yùn)與逆向流動(dòng)，做到物流運(yùn)輸時(shí)間最短。
保持生產(chǎn)柔性。車間在制品暫存區(qū)、原料存放區(qū)、緩存區(qū)等作業(yè)單位適中，不宜過多、復(fù)雜，以免造成加工混亂和空間的嚴(yán)重浪費(fèi)。
空間利用率高。生產(chǎn)區(qū)域及存儲(chǔ)區(qū)域的空間設(shè)計(jì)都應(yīng)該合理，最大限度的利用空間。
② 工藝過程仿真
工藝過程仿真，即是按照產(chǎn)品的加工工藝，在虛擬環(huán)境下重現(xiàn)產(chǎn)品的加工過程。工藝仿真主要解決工藝過程中的碰撞、干涉、運(yùn)動(dòng)路徑、人員操作的宜人性等問題。
工藝過程需要遵循以下原則：
工藝過程無碰撞、干涉。主要通過模擬裝配工藝過程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)裝配過程中存在的干涉、碰撞等問題，提升裝配工藝過程的可操作性。
人機(jī)工程。主要考慮在工藝加工過程中，工人的視線范圍不被遮擋，肢體可以達(dá)到要求位置，空間大小方便工人操作，承受的負(fù)荷及操作時(shí)間不易使工人疲勞，同時(shí)在危險(xiǎn)環(huán)境中要有安全防護(hù)措施。
裝配路徑最優(yōu)。主要考慮減少無效的零件移動(dòng)、無效的人員運(yùn)作，提升裝配工藝效率。
③ 生產(chǎn)物流仿真
生產(chǎn)物流仿真，即是對(duì)物料的流動(dòng)過程進(jìn)行仿真，包括原材料、半成品、返修品、合格品、報(bào)廢品等的流轉(zhuǎn)過程進(jìn)行仿真。主要解決在生產(chǎn)過程中物料的運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性，時(shí)效性，流動(dòng)路線優(yōu)化，縮短搬運(yùn)時(shí)間、減少路徑干涉等問題。
生產(chǎn)流程仿真需要遵循以下原則：
優(yōu)化空間利用率。即物料在流動(dòng)過程中，就避免重復(fù)、冗余路線。降低庫(kù)存，減少在制品數(shù)量。
生產(chǎn)系統(tǒng)能力平衡。即生產(chǎn)資源與人員等的合理匹配。
優(yōu)化物流中的瓶頸環(huán)節(jié)與關(guān)鍵路徑。
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生產(chǎn)系統(tǒng)仿真過程
生產(chǎn)系統(tǒng)仿真過程可以分為四個(gè)部分，前期準(zhǔn)備、仿真規(guī)劃、建模、仿真優(yōu)化。在仿真規(guī)劃階段，需要明確仿真要解決的問題，搜集需要的資料；建模階段則包括設(shè)備及流程的建模；仿真優(yōu)化則是對(duì)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。
圖：生產(chǎn)系統(tǒng)仿真過程
生產(chǎn)系統(tǒng)的仿真是個(gè)復(fù)雜過程，不僅需要掌握仿真軟件的操作技術(shù)，還需要對(duì)工廠的工藝、生產(chǎn)、流程等有相當(dāng)?shù)牧私狻?/span>生產(chǎn)系統(tǒng)仿真需要收集大量的資料，包括廠區(qū)布局圖、設(shè)備清單與設(shè)備規(guī)格說明、生產(chǎn)線產(chǎn)品及零部件清單，零部件三維模型、廠區(qū)效果圖、線邊倉(cāng)對(duì)應(yīng)零部件或半成品數(shù)量、產(chǎn)品模型、工藝說明書、工藝布局圖、工裝夾具、工時(shí)定額、物料信息表，各工位上人員和設(shè)備的動(dòng)作順序、動(dòng)作時(shí)間、動(dòng)作路徑信息等。
布局仿真的建模主要是廠區(qū)、廠房、生產(chǎn)線、物料等對(duì)象的3D 建?；蚰Ｐ吞幚恚湟c(diǎn)在于模型的幾何精度、精細(xì)度、數(shù)據(jù)量、紋理貼圖效果等要符合預(yù)定要求。
物流仿真的建模則包括不同類型的設(shè)備與生產(chǎn)資源的實(shí)現(xiàn)邏輯建模；生產(chǎn)線流程的時(shí)序邏輯建模等；工藝過程建模是在布局模型基礎(chǔ)上，依據(jù)工位操作內(nèi)容建立人員和設(shè)備的運(yùn)動(dòng)模型（運(yùn)動(dòng)路徑與速度等）、工位上運(yùn)動(dòng)時(shí)序模型等。
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生產(chǎn)系統(tǒng)仿真軟件簡(jiǎn)介
對(duì)于這一類進(jìn)行生產(chǎn)系統(tǒng)仿真的軟件尚無明確的定義，名稱也不統(tǒng)一，有些稱為生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真軟件，有些則稱為生產(chǎn)系統(tǒng)規(guī)劃與仿真軟件，有些又稱為生產(chǎn)仿真軟件，還有稱為數(shù)字化工廠仿真軟件的，本文參考周金平于2011年所著的《生產(chǎn)系統(tǒng)仿真》一書，暫稱相關(guān)軟件為生產(chǎn)系統(tǒng)仿真軟件。
維基百科中則將這一類軟件稱為離散事件仿真（Discrete event simulation）軟件。
目前相關(guān)軟件數(shù)量較多，小編整理了以下軟件名單：
| 軟件 | 廠商 | 特點(diǎn) | 應(yīng)用領(lǐng)域 |
|---|---|---|---|
| Flexsim | 美國(guó)FlexSim | 基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)建模，建模高度過程快捷簡(jiǎn)便，仿真速度快，突出的3D圖形顯示,擴(kuò)展性好，開放的接口 | 汽車工業(yè)、食品、化學(xué)工業(yè) 、造紙、電子、銀行和財(cái)務(wù) 、航空、政府、工程、運(yùn)輸?shù)? |
| Plant Simulation | 德國(guó)Siemens PLM Software | 交互式建模仿真界面，模型層次化的結(jié)構(gòu)，具有面向?qū)ο蟮睦^承性，具有豐富的分布函數(shù)，多種形式的接口 | 項(xiàng)目規(guī)劃、物流仿真和優(yōu)化制造廠、生產(chǎn)系統(tǒng)和工藝過程 |
| Delmia/Quest | 法國(guó)達(dá)索 | 交互式面向?qū)ο蠼－h(huán)境，提供了智能化的物流處理系統(tǒng)模板，直接模仿實(shí)際系統(tǒng)的行為，預(yù)置了實(shí)際系統(tǒng)的控制邏輯，內(nèi)置SCL仿真控制語言，可通過Quest Express 與MES、ERP或生產(chǎn)高度系統(tǒng)連接，3D動(dòng)畫顯示，并以直方圖、餅狀圖等方式顯示統(tǒng)計(jì)結(jié)果 | 生產(chǎn)、物流 |
| Witness | 英國(guó)Lanner Group Ltd. | 交互式面向?qū)ο蟮慕－h(huán)境，靈活的執(zhí)行策略，豐富的模型單元，工程友好性強(qiáng)，實(shí)時(shí)的彩色動(dòng)畫顯示，靈活的輸入/輸出方式 | 汽車制造、港口物流、鋼鐵制造、電子制造、空港規(guī)劃設(shè)計(jì)等行業(yè) |
| ShowFlow | 英國(guó)Simaron Pardaz | 提供建模、仿真、動(dòng)畫和統(tǒng)計(jì)分析工具。確定瓶頸位置，估測(cè)提前期和報(bào)告資源利用率。ShowFlow還可以被用來支持投資決定，校驗(yàn)制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性，通過對(duì)不同的制造策略進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)來找出最優(yōu)解。 | 制造業(yè)和物流業(yè) |
| Stream | 日本三井造船 | 不僅可以當(dāng)作物流生產(chǎn)線的仿真器使用，而且在單一個(gè)機(jī)械設(shè)備的仿真方面也可以用來變通使用，機(jī)器人仿真器很齊備;其開發(fā)基礎(chǔ)是Sil-Tools ，在擴(kuò)展性和技術(shù)支持方面令人擔(dān)憂。 | 生產(chǎn)線、物流、機(jī)器人 |
| Automod | 德國(guó)Applied Materials | 采用內(nèi)置的模板技術(shù)，模型精度高，具有強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)分析工具，3D圖形顯示，可生成高質(zhì)量的AVI格式動(dòng)畫文件，兼容性好 | 鋼鐵與鋁材、航空航天包裹與信件處理 、汽車倉(cāng)儲(chǔ)與配送、制造機(jī)場(chǎng)/行李處理、運(yùn)輸 半導(dǎo)體、物流等 |
| RaLC(樂龍) | 日本人工智能株式會(huì)社 | 它是面向?qū)ο蟮?對(duì)象事物全部以按鈕的形式擺放在工具欄上,而且可以對(duì)對(duì)象物體的配置來進(jìn)行設(shè)計(jì)。以3D動(dòng)畫為載體，對(duì)智能作業(yè)人員、搬運(yùn)設(shè)備、貨物、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)信息等多個(gè)物流系統(tǒng)元素進(jìn)行仿真抽象和設(shè)置，快速構(gòu)建三維動(dòng)畫計(jì)算機(jī)系統(tǒng)仿真驗(yàn)證模型。 | 物流、工業(yè)工程和制造業(yè) |
| ProModel | 美國(guó)ProModel | proModel專注于以下問題：資源利用率、系統(tǒng)容量、流程改進(jìn)、吞吐量和瓶頸分析、供應(yīng)鏈和物流、客戶服務(wù)水平，通過建模制造，物流或服務(wù)系統(tǒng)的重要元素，領(lǐng)導(dǎo)者可以嘗試不同的運(yùn)營(yíng)策略和設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)組織的最佳績(jī)效。ProModel易于使用、界面直觀，使用逼真的動(dòng)畫顯示、各種分析報(bào)表以及優(yōu)化功能，幫助用戶更快地找到最佳的運(yùn)作方案。 | 生產(chǎn)、物流 |
| Arena | 美國(guó)Rockwell Automation | 通用交互集成式仿真環(huán)境，可視化柔性建模，提供專門的輸入/輸出分析器，優(yōu)化決策工具Opt Quest ，多種形式和類型的外部接口 | 制造業(yè)、物流及供應(yīng)鏈、服務(wù)、醫(yī)療、軍事、日常生產(chǎn)作業(yè)、各類資源的配置、業(yè)務(wù)過程的規(guī)劃、系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè) |
| Simul8 | 美國(guó)SIMUL8 | 操作簡(jiǎn)單，通用性和可視性強(qiáng)，易于使用的“拖拉式”建模功能，仿真速度快，全面的“結(jié)果管理器”，多種形式和類型的軟件接口 | 制造、物流、醫(yī)療、教育、咨詢等 |
| DEMO3D | 英國(guó)Emulate3D | Demo3D 是唯一將摩擦力、重力、阻力、慣性等物理特性引入到自動(dòng)化設(shè)備仿真的平臺(tái)。支持自動(dòng)化設(shè)備形態(tài)和功能更豐富。支持敏捷設(shè)計(jì)/驗(yàn)證/展示的設(shè)計(jì)模式，可以將滿意的三維設(shè)計(jì)模型直接生成包括 AutoCAD 2D/3D 的設(shè)計(jì)圖。Demo3D 包含眾多物流模塊。 | 交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)、供應(yīng)鏈優(yōu)化、倉(cāng)庫(kù)優(yōu)化、分銷需求規(guī)劃的優(yōu)化、事件物流與規(guī)劃、庫(kù)存管理、機(jī)場(chǎng)行李管理與安全 |
| Supply chain guru | 美國(guó)LLamasoft智模公司 | 允許用戶輸入或?qū)牍?yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)信息,并使用人工智能和嵌入的知識(shí)庫(kù),用以自動(dòng)建立強(qiáng)大的離散事件仿真和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型。用戶可以測(cè)定改變供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)或策略所帶來的影響,優(yōu)化模型以選擇改進(jìn)的供應(yīng)源關(guān)聯(lián),仿真多個(gè)供應(yīng)鏈設(shè)計(jì)方案以評(píng)估服務(wù)和費(fèi)用之間的折中,預(yù)測(cè)庫(kù)存投資、運(yùn)輸費(fèi)用以及生產(chǎn)情況,為企業(yè)提供預(yù)算功能。 | 醫(yī)藥、煙草、鋼鐵、電商、汽配、郵政 |
| Classwarehouse | 英國(guó)Cirrus Logistics | 通過在虛擬的計(jì)算機(jī)環(huán)境來進(jìn)行設(shè)計(jì)、改進(jìn)和測(cè)試復(fù)雜的倉(cāng)庫(kù)解決方案。它還能幫助公司評(píng)估產(chǎn)品的產(chǎn)量、人員的組織以及設(shè)備情況,來量化成本、效率以及服務(wù)水平。 | 供應(yīng)鏈戰(zhàn)略規(guī)劃仿真 |
| ExtendSim | 美國(guó) Imagine That Inc 公司 | 模塊化建模，可重復(fù)使用的建模模塊，交互性好，可擴(kuò)展性好，連接性好，第三方開發(fā)支持 | 倉(cāng)庫(kù)物流仿真 |
| AVEVA E3D | 英國(guó)AVEVA | AVEVA Everything3D 引進(jìn)了移動(dòng)計(jì)算、云計(jì)算和激光掃描等最新技術(shù)創(chuàng)新，在工廠項(xiàng)目實(shí)施中采用精益方法。 | 海事、工廠、建筑和基礎(chǔ)設(shè)施 |
| 歐特克Revit | 美國(guó)歐特克 | 支持多領(lǐng)域協(xié)作設(shè)計(jì)流程，構(gòu)建建筑構(gòu)件模型，分析和模擬系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)，以及迭代設(shè)計(jì)，支持設(shè)計(jì)、互操作性、協(xié)作、可視化。 | 適用于建筑設(shè)計(jì)、MEP 工程、結(jié)構(gòu)工程和施工領(lǐng)域 |
| VisualComponents | 芬蘭Visual Components | 軟件集三大功能于一個(gè)平臺(tái)：離散物流仿真模擬，機(jī)器人離線編程，PLC 虛擬調(diào)試。可實(shí)時(shí)采集仿真數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)圖表。適合工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備制造廠商和其他設(shè)備制造商。 | 離散事件模擬仿真、機(jī)器人離線編程、虛擬調(diào)試、人機(jī)協(xié)作仿真 |
| Bentley PlantWise | 美國(guó)Bentley | 主要致力于為建筑師、工程師、地理信息專家、施工人員和業(yè)主運(yùn)營(yíng)商提供促進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的綜合軟件解決方案。在工業(yè)領(lǐng)域具有多專業(yè)工廠設(shè)計(jì)和分析解決方案。 | 建筑設(shè)施、通訊、離散制造、電力及燃?xì)夤檬聵I(yè)、政府、測(cè)繪和勘測(cè)、采礦、石油天然氣、發(fā)電、流程制造、軌道交通、公路和高速公路、給排水等 |
以上就是100唯爾(100vr.com)小編為您介紹的關(guān)于數(shù)字化工廠的知識(shí)技巧了，學(xué)習(xí)以上的生產(chǎn)系統(tǒng)仿真軟件,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠的利器!知識(shí)，對(duì)于數(shù)字化工廠的幫助都是非常大的，這也是新手學(xué)習(xí)機(jī)電專業(yè)所需要注意的地方。如果使用100唯爾還有什么問題可以點(diǎn)擊右側(cè)人工服務(wù)，我們會(huì)有專業(yè)的人士來為您解答。
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