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計算機仿真技術論文范文1
物流專業最大的特點是實踐性強，加強相關設備的投入力度及構建相應的實驗室對學生實踐操作能力的提升具有重要意義。由于計算機仿真技術存在諸多的優勢如成本少、可控性高、可視化等，將其運用到物流實驗室中可以帶來意想不到的效果。
1 構建基于計算機仿真技術的物流實驗室的意義
1.1 教學方面
在物流教學過程中，除了要傳授學生相關的物流知識外，還必須培養其一定的實踐操作能力。通過將計算機仿真技術與物流實驗室有機結合，能緊跟物流技術的發展變化來及時更新所需的資源，能在并不廣闊的場所及資金少的情況下進行各種不同的實驗操作，完全達到了物流實踐教學的要求，并且學生能夠將課堂上所學的知識運用到實際生活中。
1.2 科研方面
對于具有豐富理論知識，想有進一步發展的學生來說，基本的理論教學與實踐操作很難達到他們的實際所需，特別渴望參與一些深層次的物流系統分析、高級實驗活動。為此，構建基于計算機仿真技術的物流實驗室是滿足學生要求的不二選擇，能夠為現代社會培養一批高級別的物流管理團隊。
1.3 社會服務方面
學校在完成培養綜合型人才隊伍的任務的同時，還肩負著服務社會的責任。由于目前缺乏實踐系統，基于計算機仿真技術的物流實驗室的建設，很大程度上幫助了教育者利用自身掌握的知識，通過實驗室豐富的軟硬件資源來承接相關的項目課題，促進企業物流系統的進一步升級，避免不必要的資金投入，綜合了物流與其他相關技術、信息技術，減少了社會資源的大量耗費。
2 基于計算機仿真技術的物流實驗室建設策略
2.1 明確具體的建設目標與指導思想
首先，基于計算機仿真技術的物流實驗室應配備具有開放性、綜合性特點的實驗體系，提高學生知識水平的同時，增強其實踐操作能力，制定詳細完善的教學計劃，注重學科發展，將學生創新意識及能力的養成作為教學目標。
其次，基于計算機仿真技術的物流實驗室建設必須將系統性、先進性、經濟性、實用性作為主要指導思想。實驗室應時刻了解先進物流技術、相關教學手段的最新情況，盡可能的集網絡技術、多媒體技術、自動識別技術、信息管理與決策技術等為一體；從學科與專業的角度出發，合理使用實驗室建設費用，優化配置各類硬軟件、場地資源，建立健全物流仿真實驗工程體系，為專業設計及畢業設計提供幫助，真正實現涵蓋教學、科研、實驗、人才培養等內容的教學科研基地。
2.2 總體規劃
2.2.1 硬件設備
基于計算機仿真技術的物流實驗室應配置一定數量的電腦，方便學生利用電腦來構建仿真模型。另外，還需購置下列設備：投影機、弧形三維屏幕（籠罩整個實驗室，以創設虛擬的物流仿真系統氛圍）、在實驗室中間放置一臺服務器電腦與音響，并和投影機與弧形三維屏幕連接，這樣即完成操作平臺的設置。同時還要有具備無線遙控功能的激光筆，為相關操控提供便利。
基于計算機仿真技術的物流實驗室及其硬件的規劃與分配途徑是：將實驗室劃分為教學區與科研區兩個不同功能的區域，各自處于不同的空間中。教學區主要為學生的實踐教學提供服務，內部共配備了投影機、屏幕、服務器、音響、供學生操作的電腦、遙控激光筆。科研區中主要配備辦公桌椅、電腦以及教研人員，是教育者日常開展科研活動的場地。
2.2.2 軟件設備
軟件設施在物流仿真實驗室中屬于必不可少的工具。由于物理軟件的類型眾多，因此必須結合仿真系統選擇相匹配的軟件。比如Flexsim仿真軟件，此軟件具有通用性特點，在多個行業系統中得到應用。該軟件在物流仿真實驗中的應用涉及了配送中心揀選仿真、倉庫系統出入庫仿真、生產物流仿真、機場仿真等領域。由于當前運用的Flexsim軟件只涉及一些基本功能，所以還需對其進行升級，添進相配套的優化軟件包。
2.2.3 建設流程
基于計算機仿真技術的物流實驗室建設應遵循循序漸進、分階段的原則。舉例說明，選擇相應的實驗場所及設備，建設滿足教學要求的仿真物流系統及仿真生產物流系統；然后再建設另兩個仿真配送中心系統及仿真供應鏈系統。
在構建仿真物流各系統過程中，應通過委托開發與自行研發相結合的手段。由于對大型仿真物流系統進行開發時會耗費諸多的時間、精力，并且要求有豐富的計算機編程知識，所以應開展招投標活動，委托專業機構開發，同時自己與相關團隊協作開展二次研發。
3 結論
C上所述可知，在培養物流人才過程中，實驗教學環節發揮著不可忽視的作用，為高質量人才的培養提供了堅實的保障。從專業特色角度出發，制定系統完善的培養計劃，構建實踐性高的物流實驗室，致力于將計算機仿真技術與物流實驗室緊密結合，這不僅有助于進一步升華實驗教學，推動物流健康持續發展，而且還極大地增強了學生的實踐應用能力。
參考文獻
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作者簡介
阮文（1967-），女，福建省仙游縣人。工程碩士學位，畢業于哈爾濱理工大學，現為湖南工業職業技術學院講師。研究方向為計算機應用。
計算機仿真技術論文范文2
論文摘 要:實驗室擔負著向學生傳播知識與技術、培養學生動手的能力和創新能力的重要使命。隨著社會經濟的發展及教學改革地不斷深入, 實驗教學在整個教學體系中的地位越來越突出,實驗教學模式的改革已經迫在眉睫。本文主要分析了實驗教學的傳統模式與存在的問題,并提出了提高電子信息類專業實驗教學質量的方法[1]。
0 引 言
實驗教學是學校教學活動的重要組成,教學質量的好壞是對學校人才培養層次與質量的直接體現。實驗作為實驗教學活動的主要內容, 在改善教學質量方面發揮著不可替代的作用。實驗室在傳播知識的同時,更重要的作用體現在對學生的創造性思維與想象力的培養上。通過實驗教學,學生分析解決問題以及動手能力明顯提高。伴隨教學改革的日益深入, 實驗教學的改革也越來越引起人們的關注,以往的教師灌輸式的理論教授方式,學生被動接受的教學模式,已無法滿足社會經濟發展的要求。當前,社會需要的是主動型、能力為主的人才培養。加強學生創新能力的培養,必須切實轉變以往重理論教學輕實驗教學的錯誤觀念,重新認識實驗教學在學校教學活動中的地位與作用,根據當前社會經濟對人才的要求, 改革傳統的實驗教學模式,改革實驗教學手段,優化更新實驗教學的內容,切實提高實驗教學質量。
1 實驗教學的傳統模式與存在的問題
國內高校工科教育當中,實驗教學存在著硬件條件不足、硬件實驗條件的發展與技術要求不相符[2],加上近幾年高校擴招,實驗教學的硬件條件更是供不應求。進一步加大對教學硬件條件的投入,豐富實踐教學的內容、加強實驗條件的改革及建設,在目看來具有特殊的重要性。面對這種情況,我國的教育主管部門采取了一些推進實踐教學改革及建設的措施。如:在全國高校本科的教學水平評估中,實驗室基地建設與建設投資及其實驗教學改革被列為一項重要的指標。并且,各高校也逐漸開始響應教育部的的這一舉動,紛紛實行了“雙基”型實驗室[2],與此同時,建設了“實驗教學示范中心”。當前,傳統實驗教學模式的缺點主要有以下幾點:驗證性的實驗所占比例較大,與綜合性、設計性、創新性實驗之間的比例失調;實驗模式單一、實驗室設備陳舊;實驗教學中缺乏先進的實驗教學手段。
2 提高電子信息類專業實驗教學質量的方法
2.1 實驗中引入相應的仿真技術來進行虛擬實驗
在實驗教學中引入計算機仿真技術,能夠充分調動學生主動學習的積極性,培養學生的學習興趣。同時,教師能夠通過計算機技術對學生的實驗操作的全過程進行觀察,對學生進行良好的跟蹤與指導,更好地進行學生實驗結果的采集工作,先進科學的教學理念與教學手段對于提升實驗教學效果,提高實驗教學水平具有重要作用。引入計算機技術后,理論與實驗教學,教師教學指導與學生操作、思考融合成一個有機整體。以往傳統實驗教學中課堂、課時以及實驗設備因素的限制作用得到了解決,實驗教學更加靈活化,教學內容在時空上得到進一步的延伸,更好地激發了學生進行實驗的熱情。
將計算機仿真技術引入到實驗教學中,通過相應技術進行的虛擬實驗,為學生提供了更為靈活開放的實驗環境,能夠更好地培養學生在實驗過程中獨立思考能力,增強學生的的學習創新意識。對于實驗教學內容,仿真技術的應用,將虛擬性實驗與真實的電路實驗整合成有機整體,實驗的能動性與趣味性明顯提高,同時實驗內容的充實,有利于學生綜合實踐以及探索創新能力的培養。當前,已經有越來越多的高校重新進行了實驗室的規劃建設,通過計算機仿真技術進行虛擬實驗是實驗教學改革發展的新方向。將與實驗教學相關的計算機軟件技術引入到高校實驗室中,為實驗科研提供了良好的平臺,對于激發學生學習的主動性與積極性,培養創新能力具有重要作用。計算機仿真技術的應用,一方面能夠改善實驗教學條件、充實實驗教學的內容,另一方面,還能夠明顯降低實驗成本,提高實驗教學的效率。通過單片機的實驗教學,能夠發現,教學過程中引入proteus仿真軟,通過該軟件對單片機的硬件系統進行模擬,克服了實際實驗過程中硬件電路固定以及實驗內容不易改動等因素的限制。實驗設計全過程,除計算機外不用再進行任何硬件的添加即可實驗,這有力地推動了實驗課程教學改革,更有利于學生創新能力的培養。仿真技術的另一重要應用主要表現在學生的業余愛好上,如挑戰杯、電子設計大賽等等,學生就能夠用計算機來實現仿真,首先用計算機仿真出實驗的模型,再在計算機上進行相應的模擬調試,最終用硬件來實現。在整個仿真的過程中,學生可以自由發揮自己的潛能,通過大量的仿真對比,來達到設計目的,也可大膽反復地調試,避免了器件的損壞。電子設計競賽中,由于proteus開發環的運用,培訓過程中不需投入任何硬件的條件下,學生卻普遍反映,對于單片機的學習比單純理論知識的學習更易接受也更易得到提高。事實證明,運用proteus進行系統仿真成功后進行的實際制作,可明顯的提高單片機系統的設計效率。此外,遠程教學中仿真教學的運用具體重要的意義,對于教學改革是一種很好的嘗試[2]。
2.2 實驗中引入Matlab軟件內建的Simulink組件技術
目前,我國開設了電子信息類專業的高校中,大部分都將Matlab軟件作為重要的實驗教學平臺,對定理以及算法進行仿真和驗證實驗。Simulink組件作為Matlab的重要組成,能夠為用戶提供一個仿真分析與動態建模的集成系統環境。該環境下,只需利用鼠標進行簡單直觀的操作,就能夠完成復雜系統模型的構建,在此過程中避免了大量繁雜的書寫程序。由于 Simulink組件具有適應性強、效率高,結構仿真精細、流程清晰且貼近實際、效率高、使用靈活等諸多優點,Simulink組件技術已經被廣泛地運用于處理數字信號與控制理論等復雜的仿真設計之中。同時Simulink能夠通過連續、離散采樣時間以及兩種采樣時間混合的的方式進行建模,該組件還可支持多速率系統,不同的系統組成部分的采樣速率不同。此外,Simulink為動態系統模型的創建,提供的圖形用戶接口(GUI) ,使在進行模型方塊圖的創建時只需通過鼠標單擊與拖動鼠等簡單操作即可完成,為用戶提供了一種更便捷、更直接的創建方式,同時能夠立即獲得系統仿真結果。
該組件的這一特性,一方面可以使算法的驗證更為簡單,減少學生投入在驗證性實驗中所用的時間,而將大部分精力投入到設計性、綜合性試驗中;另一方面,可以使學生更快捷的驗證新思路、新算法,而不會由于代碼調試方面的問題影響了創新實驗的開展。以自適應濾波中的經典RLS 算法為例,如果直接采用Matlab編程方式,在進行代碼調試時,就會消耗掉大量的精力,代碼長度將達到200 行以上。而如果采用Simulink組件模塊化設計的思想,只需要鼠標對模型的拖拽,就能以流程圖的形式將濾波器搭建起來。由于Simulink提供了豐富的元件庫,采用圖形化的表示方法,學生在進行算法驗證的時候只需調用成熟的模塊進行參數設計即可。這樣的實驗方法事半功倍,思路清晰,參數的調整也十分便捷,廣受學生歡迎。由此可見,引入Simulink組件后的實驗,既不會影響實驗效果,又能夠提高實驗效率,對學生模塊化編程的思想也有較好的促進作用。
3 結 語
當前,社會對人才綜合素質的要求不斷提高,進行實驗教學改革已經迫在眉睫,而大學實驗教學的改革又直接影響到學生的動手和創新能力。實驗教學必須能夠跟得上時代的腳步,把計算機仿真技術與Simulink組件技術應用到實驗教學中可以充分調動學生主動學習的積極性,充分發掘學生的創造能力,在學習到先進技術的同時,提高學生對社會的適應能力。
參考文獻
計算機仿真技術論文范文3
【關鍵詞】 仿真技術 高技術 產業化 知識經濟
引言
盡管仿真技術已經很快發展,但在若干問題上仍然存在不同的見解。
比如,有人說仿真技術是要花費很多錢,所以它的成果只是榮譽性的。這種看法與當今把每臺核電站仿真機以1000多萬美金,飛機仿真機以1500~2000萬美金的價格從美國、加拿大引進到中國的現實相矛盾,也具體說明了仿真技術的成果仍然形成了一個高價位的高科技產品和產業。
又如,有人說在市場經濟的環境里,仿真技術的產值搞不大,相關的市場在萎縮;也有人認為仿真技術是21世紀戰略性技術,仿真技術肯定會大發展。
當前,一場以高技術為中心的新的科技革命正在蓬勃發展,對整個社會經濟發展將產生重大影響。世界的經濟向知識(智力)經濟過渡,信息技術迅猛發展與知識經濟來臨之際,對仿真技術將有什么作用,仿真技術將會有什么地位,如何迎接機遇,都應盡快考慮,這是業界的大事。
鑒于上述,作者經過幾年的反復觀察、研究、分析和思考寫下本文。
1. 從仿真技術定義變化中考查
自從仿真概念出現以來,仿真的定義隨著技術和應用的發展不斷深化。
比如,牛津英文字典中初期的仿真定義是:"To imitate conditions of situation with a model for convenience or training"。后來變為:"The technique of imitating the
behavior of some situation or system (economic, mechanical, etc.) by means of an analogous model,
situation, or apparatus, either to gain information more conveniently or to train personnel"。
1993年7月,國內在《火炬計劃基本概念及相關名詞術語解釋》中,對仿真技術作了很詳細的定義,見參考文獻[7]。關于仿真技術的定義,到目前為止,就很難用簡單的語言描述。國內外學者從不同角度作了描述,可歸納如下幾點:
仿真技術是出自對系統的研究,是通過用系統模型對真實系統或設計中的系統進行試驗,以達到分析、研究和設計該系統的目的;
仿真技術是以計算機為基礎,計算機能力提高了,仿真技術水平也提高,使之有能力去描述更復雜的系統;
仿真技術隨需求發展,提出了大量共同性的理論、方法和技術問題,致使仿真逐步形成了一門獨立的學科;
仿真技術已成為計算機應用的一個重要的領域;
仿真技術應用范圍十分廣泛,無孔不入的一門綜合性學科,已廣泛應用于航空、航天、通信、船舶、交通運輸、軍事、化工、生物 、醫學、社會經濟系統等自然科學與社會科學的各個領域,其重要性已廣為人知;
仿真技術用于揭示已知對象和未知對象的內在特性、分系統之間的關系和運作規律,以研究已知和預測未知;
仿真技術是高技術領域中的關鍵技術之一。
2. 仿真技術主要研究的內容和成果分析
2.1 仿真技術主要研究的內容
仿真技術雖是計算機應用的一個重要的領域,但也有其自身作為一門專有技術的研究內容,有問題和難點,也有發展方向和規律,形成了仿真技術的主體技術。這些技術又在廣泛而豐富的需求中深化和發展。仿真技術的研究內容最少應包括總體技術、仿真支撐軟件技術與工具、建模技術和應用技術,表1歸納了這些仿真技術的研究內容:
表1:仿真技術的研究內容 總體技術 ①學科的理論研究;②仿真技術的發展與開拓;③仿真技術與支撐技術的關系;④系統的分析與劃分;⑤仿真技術在信息技術和產業中的地位研究;⑥大型仿真系統研究
仿真支撐軟件技術與工具 ①支撐軟件理論與方法;②仿真支撐軟件技術;③面向對象支撐技術;④面向各項領域的共性工具軟件;⑤專用的工具軟件;⑥軟件系統結構;⑦實時數據庫
建模技術 ①仿真對象與系統分析;②建模理論與方法;③仿真算法與語言;④驗證方法與標準
應用技術 ①應用領域開拓研究;②應用軟件系統;③應用的相關技術;④應用系統實現方法
2.2 從仿真技術的成果分析
近幾年來,國內外仿真技術領域取得了豐碩的成果,體現出重大的社會效益和經濟效益。主要的成果例舉如下:
2.2.1 仿真支撐系統的發展
70年代末,國際上一些國家在實現仿真技術產業化過程中,強化了仿真支持系統的概念。因此,仿真支撐系統已經不僅是仿真領域關鍵的技術之一,而且是"解放"仿真系統開發者和使用者的最重要手段。它不僅賦予仿真系統以生命力,同時也是實現仿真技術產業化的基礎。在應用過程中,它是實現仿真目標和解決問題的概括和總結,它支撐了仿真系統的整個生命周期,包括對仿真對象分析、仿真模型的表達、仿真模型的生成和運行、仿真過程的調試和修改、實時運行、仿真數據的存儲、恢復及跨平臺的聯合運行。因此,近幾年來,國內外已經十分重視對仿真支撐系統的研究,也出現了不少成果。從科技進步角度來分析,主要表現為:
(1)開放性和構件概念,包括:構件命名服務(Component Name Services)、構 件對象服務(Component Object Services)等為構件客戶服務。
(2)提供通用數據表示方法,讓集成工具之間共享信息。
(3)支撐范圍擴大,表示在支撐仿真應用在網絡上的實現。
(4)支撐多媒體技術的應用,使仿真系統的人機界面得以改善。
2.2.2 面向對象的仿真技術
近十幾年來,面向對象仿真(Object Oriented Simulation,簡稱OOS)研究、開 發和應用有很大的進展,在廣泛的領域里,各種各樣的模型是由OOS語言(或稱編程工具)和開發環境中出現。由于OOS為系統建模提供了靈活的方法,它的基本
特性使之不同于傳統的仿真方法,而且適用于大型的更為復雜更分散的仿真系統,以及基于網絡的仿真系統。而且,支撐OOS的工具已不少實現商品化了。例如:
(1)由于國際間多國合作的出現,對共享仿真環境的需求擴大,網絡仿真技術被用在基于共享的仿真環境,如虛擬工廠教學系統,它允許學生單獨工作或組成虛擬的隊、建造工廠、預測產品需求、計劃生產、制定日程進度等
(2)面向對象仿真在處理復雜系統模型時,是一個極好的工具。將這類模型分成幾個子模型,做到仿真程序結構與真實系統結構相似。如解決互相聯系的異步電動機組的仿真控制問題等。
3. 仿真技術應用領域的快速擴大
近幾年世界上應用仿真技術去解決科技、生產、社會各方面問題的事例層出不窮,使仿真技術的應用能力拓展,滲透性增加,無處不在,無孔不入。例舉幾項:
(1)仿真技術在工業系統的多種應用取得了巨大的社會和經濟效益;
(2)利用仿真技術來模擬人們不斷增加對海港、船舶的到達方式,海港運作方式的變化需求,用于實現海港現代化管理或新建海港選擇和投資考察;
(3)應用質量工程及仿真提高巨型計算機系統的性能。性能評估在計算機的設計、開發、配置、調節中是一個重要環節,應用質量工程和仿真技術來提高巨型計算機系統性能;
(4)應用仿真技術,開展語言系統研究,取得重要成果;
(5)仿真技術在制造業中應用和發展近幾年來在國內也取得很好的成果,仿真技術在制造業的應用是從產品設計到制造,以至測試維護的整個生命周期中,計算機仿真技術貫穿始終;
(6)虛擬現實技術的應用范圍擴大。它在醫療領域中開始應用,虛擬教學、虛擬會議系統等取得一定效果,虛擬現實技術與娛樂的結合更有廣泛市場。
4. 從軟科學技術發展展望仿真技術的作為
軟科學技術是為管理和決策服務的科學技術,或者可以定義為幫助人更直接、有效、全面和系統地使用迅速發展的各類科學技術知識,并進行科學管理和科學決策的科學。從軟科學技術的應用性表現來說,如果說科學的研究是基礎研究的話,軟科學技術則是應用研究,產生的專家系統則是技術開發。
醫學和工程領域管理決策的專家系統的研究成果幾年后將被投入使用。例如美國許多大公司都開始用人軟件,幫助做許多種經營工作。這意味著類似"仿真腦"的系列產品將要出現,仿真技術在管理和決策方面的應用將推向各個領域。在仿真各種管理與決策系統的過程中,仿真技術將快速發展,產業化的步伐將加快。
軟科學技術是有前途的。在人類知識每5年翻一番的情況下,任何人如果不*電腦處理事務,也就是說不*"看不見的頭",是無法妥善、有效處理的。如果說軟科學技術會成為21世紀的先導和骨干高科技,推動軟科學技術發展的仿真技術也是分析復雜問題,提示相互關系,仿真人腦管理和決策的骨干高科技之一。5. 仿真技術發展的特點和趨勢
近幾年,以計算機技術、通訊技術與傳感技術為主導的信息技術的飛快發展,為仿真技術的發展進入一個嶄新的環境打下了良好基礎。仿真技術的發展將出現新概念、新應用和新的地位。由目前發展情況分析,有如下值得注意的特點:
(1)仿真技術是一門獨立的學科,但它離不開計算機技術。只要計算機技術在飛快地發展,仿真技術就一定隨之快速發展;
(2)仿真技術作為信息技術族內的成員,它不僅自身發展快,而且與信息技術各項發展結合也快,它們永遠面對新問題、組織新技術、形成新的系統工程。因此,仿真技術是不斷研究新現象、分析新規律、揭示相關系統、找出解決方法的強有力工具;
(3)在知識經濟來臨、知識管理的形成和發展中,仿真技術是最好的工具。它將被更多人了解和掌握。美國很多大公司開始用"人軟件"代替人類做多種經營工作。預計類同"仿真腦"系列的產品將會被成批生產,用以代替人們進行管理和決策;
(4)仿真技術的應用領域越來越廣,在信息技術發展中,將出現獨特的地位;
(5)目前,在全世界軟件產業快速進展的環境中,仿真支撐軟件,各種工具軟件(包括專用仿真語言),乃至于通用的應用軟件、商品化的周期縮短;
(6)面向對象的技術和應用發展較快,一方面推動仿真概念變化,另一方面適應復雜、非線性應用的能力增大;
(7)由于網絡技術的發展,為異地、異國應用提供了可能,將對仿真技術提出新的挑戰,也推動了發展。預計仿真技術和網絡技術的結合,將出現新的概念,并擴大應用范圍;
(8)仿真技術在培訓領域中已有了豐碩的成果,比如:核電站、飛機的仿真機等都是培訓所必需的仿真系統產品。
6. 知識經濟的特征和仿真技術的地位
人類在經歷了漫長的農業經濟、工業經濟時代后,正迎接著知識經濟時代的來臨。1997年,人們第一次提出知識經濟的概念,大家認為它是建筑在知識和信息基礎上的經濟;以知識和信息的生產、分配和使用為直接依據的經濟;知識是提高生產率和實現經濟增長的驅動器。國內外學者對此也有各種說法。如:知識經濟是以智力資源的占有、配置,以科學技術為主的知識生產、分配和使用為最重要因素的經濟。又如:知識經濟所要表述的是一種新的復雜的經濟狀態,它是指以現代科學技術為核心,建立在知識和信息的生產、存儲、使用和消費之上的經濟。它有豐富的內涵和明顯的特征。只有通過對其內涵和特征的分析并與仿真技術及其應用、產業化社會效益、經濟效益比較,才能充分看到仿真技術在知識經濟環境中的地位。
(1) 知識經濟特征與仿真技術特點的切合。
(2) 仿真技術是推動知識經濟發展的關鍵技術。
(3) 仿真技術及其應用,形成知識產品和服務,以及產業化的效益推動知識經濟的增長。
7. 結論
通過考察和分析,我們看到知識經濟時代的來臨給仿真業界帶來了新的挑戰和機遇,仿真技術將因自身的特點而在知識經濟環境中快速發展,反之也推動知識經濟的發展。仿真技術與軟科學及其它相關技術的結合將加快高附加值產品的產業化進程,給整個社會帶來新的經濟增長點,仿真技術大有可為。
參考文獻
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計算機仿真技術論文范文4
[論文摘要]在教學中運用虛擬現實技術不但能有效的提高教學效果，激發學生的學習興趣，而且還能提升教學過程中的科技含量。闡述虛擬現實技術在教學中的重要作用，重點探討在各基礎學科中虛擬現實技術的運用。
一、引言
隨著計算機技術的飛速發展，虛擬現實技術已經從前沿的航天、軍事領域開始進入教育領域，并涉及高等教育的各個學科。計算機變成實驗臺，軟件變成儀器，網絡變成實驗室的虛擬現實技術能形象生動地表現各個學科的教學內容， 有效地營造隨技術發展的教學環境，提高教學質量。
二、虛擬現實技術概述
虛擬現實（Virtual Reality，VR）技術利用三維圖形生成技術、多傳感交互技術以及顯示技術，生成三維的虛擬環境，介入者利用鍵盤、鼠標等輸入設備，或者帶上頭盔、數據手套等傳感設備進入虛擬環境，在虛擬環境中進行實時交互，并且能夠感知和操作虛擬環境中的各種對象，獲得身臨其境的感受和體驗。
虛擬現實技術具有沉浸感、交互性和想象力三個基本特征。在具體的教學實驗中，學生可以作為主角存在于虛擬環境中，對虛擬環境內的物體進行操作并從環境中得到自然的反饋，而且當學生沉浸在多維信息空間中時，能夠主動地獲取知識，尋求解答，形成新的概念。
虛擬現實技術以其諸多的優點決定了它在教育領域中的重要作用。一是避免真實實驗或操作所帶來的各種危險并降低真實實驗的實驗用品損耗；二是在虛擬實驗中可以獲得與真實實驗一樣的學習效果，還可根據實驗教學發展需求“引入”新設備，不斷對新設備進行擴展。三是徹底打破空間與時間的限制?？傊?，虛擬現實技術結合多媒體技術和計算機網絡，能提高實驗效果與效率，充分發揮教學優勢。
三、虛擬實驗室的實現
虛擬實驗室是由虛擬現實技術生成的一類適于進行虛擬實驗的實驗系統，包括相應實驗室環境、有關的實驗儀器設備、實驗對象以及實驗信息資源等。在虛擬實驗室中，學生能夠在計算機建立的三維的模擬實驗場景中從不同的視角觀察一個實驗對象，通過鼠標的選擇或者拖曳操作便可完成與虛擬實驗對象之間的交互。
（一）仿真實驗
虛擬實驗室實際上就是數字化的仿真技術在實驗教學中的應用，一個真正的虛擬實驗教學系統的前臺是多媒體或是虛擬化的環境，后臺是實時仿真的過程。
目前的仿真軟件很多，如EASY-T、VT-LINK3.3、SPW、Cadance、Mentor、MatLab、Protel2004、LabView、OpenGL、MultiGen等。在構建虛擬實驗時，應根據具體需求，選擇合適的開發工具。如何將計算機仿真技術與虛擬化的儀器或多媒體環境有機的結合起來是虛擬實驗室建立的關鍵和核心技術。
（二）支持技術
目前國內外對虛擬實驗室的開發大致采用以下幾種方法 ：
1．使用JAVA+VRML進行開發。Java目前已經成為跨平臺應用軟件開發的一種規范，主要討論對象行為。VRML 是一種虛擬現實建模語言，著重于虛擬場景中對象的特征。采用JAVA+VRML混合編程是實現較復雜動態場景控制等高級交互功能的有效方法。但基于VRML虛擬現實的虛擬實驗在制作上較復雜，客戶端需要有大量的專業的設備（如頭盔、觸覺手套等），附加成本較高，并且運行VRML對客戶端計算機的性能要求也很高。
2．使用ActiveX控件進行開發。ActiveX技術是Microsoft為適應網絡發展的需要而將OLE技術在Internet上的重定義。在虛擬實驗室的開發過程中，代碼復用性對于持續開發過程尤為重要?？梢岳肰B、VC++、Delphi、Builder等任何一種支持COM規范的開發工具來進行ActiveX控件的開發。由于ActiveX控件只能運行在基于Microsoft Windows的操作系統，因而移植性和通用性較差。
3．使用QuickTime VR進行開發。QuickTime VR（簡稱QTVR）是新一代的、基于靜態圖像處理的實景建模的虛擬現實技術。QTVR可以應用照片、錄像或數字圖像等離散數據來創建虛擬環境，完成三維空間及三維物體的造型，并實現全方位觀察。具有更高的真實感、更豐富的圖像和更鮮明的細節特征。QTVR制作簡單、周期較短、可控性也很強，對開發一些簡單的網絡實驗教學軟件的難度不大。
4．使用FLASH進行開發。FLASH是一種基于矢量的圖形系統，具有短小精悍、任意縮放、兼容性良好、嵌入ActionScript腳本功能等特點。而且Flash中的工作組功能極為強大，包含一套新的工作流程，可自動更新Flash網站的數據驅動，從而大大節約了開發者的時間。因此，FlashActionScript是網上教學虛擬實驗室開發的最佳平臺。
（三）功能模塊設計
無論建設哪個學科的虛擬實驗系統，從功能模塊上均可劃分為三個部分。
1．網絡服務。用戶可通過網絡注冊個人信息并經過驗證后登錄虛擬實驗系統。登錄該系統后學生可自主選擇將要進行的實驗，并根據實際需要獲得相關的指導。
2．仿真實驗。采用計算機仿真技術來構建實驗模型，設計出用于測試的虛擬儀器設備、實驗線路或回路、實驗元器件或構件庫、判別實驗效果的評價標準等。用戶選擇相關的仿真實驗以后，根據提示進行相關的操作，觀察實驗現象并記錄實驗結果。
3．數據庫。為虛擬實驗系統提供相關的數據服務。維護虛擬實驗系統的數據信息及用戶的相關權限，為仿真實驗提供支持。
四、結束語
如何將虛擬現實技術很好地運用于教學中是目前教育領域發展的一個新熱點。虛擬現實技術在教學中具有廣闊的應用和發展前景。虛擬實驗的普及能更好的提高教學效率，優化教學過程，達到更好的教學效果。
參考文獻
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[2]許又泉、譚敏生、鄧軼華，網絡虛擬實驗室及其實現方法研究[J].邵陽學院學報（自然科學版），2004（03）.
計算機仿真技術論文范文5
[關鍵詞]計算機仿真；物流管理：人才培養
[中圖分類號]G40-057 [文獻標識碼]A [論文編號]1009-8097(2011)06-0145-04
一 引言
隨著我國經濟快速發展和全球一體化日益加強，對物流人才的需求呈現數量不斷增多和層次不斷提高的特征，而與人才需求數量增加和層次提高的客觀狀況相比，我國現有物流人才的培養模式相對滯后，許多物流專業畢業生僅具備操作性崗位所需能力，高端物流管理知識缺乏，為此一些外資企業甚至需要將員工送到國外進行工作培訓以使其具備相應工作能力。高校物流人才培養與社會對人才需求的不匹配使我們必須尋求一種更為科學可行的物流人才培養模式。
計算機仿真是物流專業的核心技術，是一門綜合叉學科，它涵蓋了物流學、管理科學、信息科學、系統科學、計算機科學和通信技術等學科的內容。作為一門實踐技術課程，物流仿真課程的教學效果直接影響學生的物流理念形成和運用能力培養。雖然物流仿真與物流管理存在差異，但在現代物流管理體系的建設中，管理和技術缺一不可，只有懂得仿真技術如何運用于物流管理活動，理解物流管理活動如何獲得仿真技術支持的人才，才能真正推動現代物流產業發展。
二 現有物流人才培養模式存在的問題
從學生意見反饋和老師教學感受來看，目前高等院校物流管理人才培養主要存在以下方面不足：
1 教學內容系統性、整體性及專業性不強
物流管理是一個涉及多領域、多行業、多環節的復雜大系統，相應地物流管理課程也必然涵蓋多學科、多層次、多方面的知識。從內容的豐富性來看，現有物流管理教材和課程無疑正在逐步完善，所涉及內容攬括了管理學、經濟學、運籌學、信息科學、工程技術、計算機和通訊技術等各個領域的知識，但是目前這些知識多以獨立知識點形式存在，不同領域之間內容交互融合不足，與物流管理實踐融會貫通不夠，教學內容的系統性、整體性、針對性不強。知識點廣泛但離散獨立存在的狀態將使物流專業人才培養出現“全而泛”的趨勢，只能培養“通才”而不能造就“專才”和“精才”。由于同學對本學科知識缺乏深入了解和掌握，將使培養出來的畢業生在從事物流信息管理工作時不如信息管理專業的同學精通，從事生產物流管理工作時不如生產運作管理專業同學適應的被動局面。
2 缺乏實踐和互動培養環節
當前絕大多數物流管理課程的教學仍以老師講授為主，隨著多媒體技術在高校教學中的推廣，老師們嘗試結合圖片、案例、視頻等方式向同學講授相關知識。新教學方法解決了學生“百聞不如一見”的學習瓶頸，但仍不能達到“百見不如一試”的教學目的。同學們普遍反映，課堂上當欣賞著老師精心準備、制作精美的PPT和視頻材料，聆聽著各種觀點新穎、內涵豐富的物流理論時，他們瞬時感覺學習收獲頗豐，但往往課堂一結束，離開老師講授和多媒體配合，同學們卻很難描述具體學習內容，更罔論將理論知識運用于物流實踐。同學們知識運用能力和動手操作能力的欠缺，說明物流管理課堂實踐互動環節不可或缺。
3 教學考核方法需改進
物流管理是基礎性理論課程，所涉及的內容包括倉儲、配送、裝卸搬運、庫存、信息技術、物流裝備等方面，由于所講授課程多以識記性理淪為主，如果老師僅以口頭講解和板書形式授課就必然顯得枯燥乏味，無法調動學生上課積極性。經過老師們的努力，圖片展示、案例教學、影像教學正不斷走進物流管理課堂，但總體上新教學方法的運用還相對缺乏，與課程相關的案例積累仍顯不足，需要更多引入有本專業特色的教學模式，使教學更好地服務于物流管理實踐。另外目前物流管理相關課程的考核仍以閉卷考試為主，學生們長于死記硬背而疏于理解運用，所培養的學生考分雖高但能力仍顯不足。
三 基于仿真的高端物流人才培養可行性與必要性
針對前文所述現有物流管理人才培養模式存在的問題，結合業內人士和本專業同學的建議，本文認為迫切需要將物流仿真實踐課程引入人才培養機制，以解決人才培養的教學實踐和互動不足、教學內容系統性針對性不強、教學考核方法滯后等問題。
1 高等院校開展物流仿真實踐教學的可行性
當前我國高等院校物流實踐課程開展情況如何?2006年，教育部高等學校物流類專業指導委員會專門對全國開設物流專業的高校進行了調查，其中關于實習實踐情況的調查結果顯示：95.7％的高校設立了專業實踐基地，其中55％的院校選擇物流企業作為實踐基地，另有34％的院校選擇制造企業，部分高校則擁有物流企業和制造企業等多個實踐基地。實驗室建設方面，我國60％的高校已經建立專業物流實驗室，其中投資規模在100萬元以下的實驗室占46％，100萬元～300萬元的實驗室占40％，還有14％的高等院校物流實驗室投資金額在300萬元以上(參見圖1)。
這些數據表明，我國高等院校已意識到實習實踐對物流管理人才培養的重要作用，大部分高校認識到專業實驗室對物流人才的培養不可或缺，并投入大量資金進行硬件建設和軟件購買，從而為基于仿真技術的高層次物流人才培養創造了有利條件。
2 高端物流人才培養的重點領域
(1)物流需求分析與預測。很多物流設施，如港口，作為交通運輸的樞紐，對其物流能力的需求是一個龐大而復雜的隨機服務系統，需求量具有極大的不確定性，因而提前對其進行準確的分析預測將十分困難，但是由于經由預測所確定的設施規模大小又直接影響設施建成后的經濟效益和服務水平，因此在對物流設施進行規劃之前，必須對經由該物流設施的貨物、路線以及外部經濟趨勢等因素進行系統分析預測，以確定設施的吞吐量和服務水平，便于在此基礎上進行物流設施規劃和設計。因此物流需求分析與預測是高端物流人才培養的重要方向之一。
(2)物流系統設計與布局優化。物流系統的設計與布局優化將對其未來運行產生重大影響。如倉儲系統的選址決策，就需要確定所要設置倉庫的數量、位置與容量，其設計和布局是在已知物流系統的相關參數和工藝流程情況下，為實現系統未來正常穩定運行而進行的整體優化過程。物流系統設計與布局是一個復雜的系統工程，其影響因素既包括宏觀政治經濟、基礎設施與整體環境、競爭對手狀態等外部因素，也包括企業發展戰略、人力資本、現有網絡布局等內部因素，是目前物流管理領域最關鍵和最核心的內容，而涵蓋如此眾多影響因素的物流系統優化設計必須借助先進的預測、規劃和仿真模擬技術才能實現。
(3)物流資源配置與協調。由于資源的稀缺性和系統的復雜性，物流資源協調配置是該領域的重要課題。以庫存決策為例，最優的庫存資源配置策略必須考慮服務成本與服務水平之間的平衡，而這種平衡的實現又依賴于：1.合理的庫存層級劃分和庫存資源分配；2.反應靈敏的訂單處理和訂單管理系統；3.正確的庫存品種和數量決策；4.先進的物流信息傳遞和協調機制；5.強大可靠的物流運輸系統。這其中任何一個方面所涉及的知識均十分復雜，如庫存訂購決策需考慮產品需求的從屬性或獨立性，考慮拉式與推式運作模式對訂購決策的影響；而訂購模型的選擇又有定量訂購模型和定期訂購模型的區別，決策變量更是包括再訂貨點(Reorder Point)、補貨期(Replenishment Time)、提前期(Lead Time)、訂貨批量(Order Quantity)、安全庫存(safe Inventory)、最高庫存(Maximum Inventory)等多個指標變量。顯然，眾多的影響因素和決策指標使物流資源協調配置工作遠遠超出普通操作型物流人才的培養范疇。
3 仿真技術對培養高端物流人才的適用性
仿真技術對于培養解決物流規劃、物流決策與協調、物流資源優化配置問題的高端物流人才具有理論和技術上的適用性。由于仿真技術能借助計算機對物流系統進行真實模擬，通過實驗得到各種動態活動及過程瞬間的仿效記錄，進而驗證物流項目的有效性、合理性及優化性，從而對物流管理決策起到切實可行的指導。
具體來說，仿真技術對于高端物流管理人才的培養具有以下幾個方面的優勢：首先，提供學生以物流實踐機會。借助仿真軟件和設備對相應物流理論進行模擬，可以增強學生對相關知識的理解和運用能力。其次，仿真技術可以完整展現物流系統的全流程，并對各環節的運作過程和運作效率進行精確的定量分析，使學生形成全局、系統和精確的思考范式。再次，高端仿真軟件具有較強的交互性，有效提高同學們的學習熱情和效率。另外，拓展了物流學習的領域。由于資金、場所或教學資源有限，物流管理課程的教學內容有所限制，而建立虛擬仿真實驗室使航空運輸、跨國海運等領域的模擬教學均可在實驗室內進行，極大地拓展了物流學習的領域(如圖2、圖3所示)。最后基于仿真的物流人才培養模式具有一定的經濟性，因為采用物流仿真教學可以在一定程度上節省設備、人員、差旅等方面費用。
四 基于仿真的高端物流管理人才培養機制
目前高等院校運用仿真技術進行高層次物流人才培養尚屬于探索階段，缺乏系統的培養思路。筆者在教與學的過程中積累了以下幾點具體培養機制，供老師們參考：
1 引導學生深入掌握專業基礎知識
物流仿真需要用到高等數學、概率論、統計學、計算機數據庫等基礎知識，同時還包括物流管理、供應鏈管理、運籌學、生產運營管理、管理信息系統等專業知識，缺乏這些專業基礎知識作為鋪墊，學生進行仿真模擬時將由于缺乏理論支撐而影響教學效果，因此在開展仿真教學之前應通過合理的課程配置使學生系統掌握物流管理的基礎理論知識。
2 選擇合適的物流仿真軟件
現在針對物流領域的仿真軟件正不斷出現和逐漸運用到物流管理實踐中來，可選擇的物流仿真軟件很多，如Flexism、Witness、RaLC、Automode、Arena等，它們各有特色，也各有優點與不足，譬如Flexism以其高度的開放性和柔韌性受到不同產業仿真模型定制者的偏好，而Witness則是平面離散系統生產仿真器，操作簡單，對電腦配置要求不高。在物流教學中應根據學生特點、教學要求及實驗室條件選擇恰當的仿真軟件。
3 建立仿真數據庫和案例庫
案例教學是實踐型人才培養模式不可或缺的重要組成部分，高層次物流管理人才的培養也需要案例的支撐和數據的積累。借鑒哈佛大學案例教學經驗，建立物流仿真數據庫和案例庫時要注意幾個方面：第一，廣泛積累案例。哈佛大學肯尼迪政府學院擁有一個多達1300余案例的資料庫，教師可以隨時根據教學需要調為所用。第二，善于運用案例。哈佛案例來源于課堂，在課堂中經由師生交流得到升華，然后通過雜志和期刊論文傳播而超越了課堂。第三，善于導演案例。哈佛課堂是由學員主演老師導演的一場戲，教室不是法庭，教師也不是法官，不負責裁定學生答案的對錯，而是引導學員從不同角度看待問題，用所學的理論框架和分析工具解決問題，培養學生的思維方式和思維能力。
4 善于運用角色扮演
物流管理所涉及的功能領域非常多，以前臺管理工作為例，前臺業務系統可分為六大模塊：生產企業管理模塊、商場管理模塊、物流中心管理模塊、車隊管理模塊、出庫管理模塊、入庫管理模塊。各模塊的主要功能也各不相同，此時可以通過仿真過程中對不同角色的扮演使同學們更加具體地參與到物流管理實踐中去，為日后順利融入物流管理工作提供經驗。
五 教學實例――“啤酒游戲”
1 游戲介紹
在風靡全球的《第五項修煉》中，管理大師彼得?圣吉詳盡而生動地描述了著名的“啤酒游戲(Beer Game)”，這個由麻省理工學院斯隆管理學院于50年前創建并發展起來的庫存管理策略游戲直到今天仍被來自全球各地的商業精英們在MBA等課堂上不斷演練著。盡管參與者作為各個國家、各個行業的精英，有著產、配、銷等領域的豐富實踐經驗和杰出管理能力，但相同的危機還是在游戲中不斷重演：隨著運作過程的推進，無論是下游零售商、中游批發商還是上游制造商，起初總是缺貨，然后是貨物積壓，之后是更嚴重的缺貨，緊接著是更嚴重的積壓：整個物流系統，從下游的零售商到上游的制造商，庫存與缺貨幅度逐漸上漲，就像揮動的牛鞭，從手柄到鞭梢，波動的幅度越來越大，這一現象被人們稱為牛鞭效應(Bullwhip Effect)。
2 不同模式的教學效果比較
針對物流管理領域最著名的牛鞭效應問題，現有的教學方法主要以教師課堂講授為主。但是，通過老師講授學生僅能了解存在該問題，卻不知其根源和解決方法。由于課時的限制，老師們在有限的課堂時間內全面透徹地講授上述內容是非常困難的，往往課堂成為理論分析的場所，而同學對游戲中所涉及的管理思想和物流原理掌握較少。不僅如此，由于課程中缺乏實踐互動環節，很多同學對于學習牛鞭理論的目的并不明確，缺乏學習的主動性和積極性。
計算機仿真技術論文范文6
This paper studies on the subject of production line, as well as the optimization methods, and then uses the simulation software Flexsim to make a model and simulate on sofa production line of the Sheng'Ao company, at last, analyse the simulation result, then found the bottlenecks of this production line. On this basis, optimize upon this bottlenecks, not only the operating rate improved dramatically, but also the final output increased a lot. Through the application of the simulation technology, a lot of problems in the modern enterprise can be solved, it can also solve some problems that simple mathematical methods can't, and on this basis to optimize it so the problems can be adequately highlighted in order to be resolved.
KEYWORDS: simulation technology、production line、Flexsim、optimize
正文目錄
第一章 引言 1
第一節 研究背景與現狀 1
第二節 選題的意義 2
第二章 生產線概論 3
第一節 生產線的基本理念 3
一、生產線的概念 3
二、流水式生產線的概念 3
第二節 生產瓶頸 4
一、生產線上的約束 4
二、節拍和瓶頸 4
第三節 生產線評價指標 5
一、生產線最終產量 5
二、操作器的利用率 5
第四節 生產線物流系統仿真方法的優勢 6
一、傳統生產線物流分析方法 6
二、仿真方法的優勢 6
第三章 仿真技術的發展和應用 7
第一節 仿真技術的發展歷史及其特點 7
一、仿真技術的發展歷史 7
二.仿真技術的特點 7
第二節 仿真技術在生產系統中的應用與分類 8
一.仿真技術的應用 8
二.仿真技術的分類 9
第三節 物流相關仿真軟件介紹 10
一、AUTOMOD 10
二、ARENA 10
三、EXTEND 11
四、FLEXSIM 11
第四章 生產線仿真建模 13
第一節 生產線仿真的基本過程 13
一 明確仿真目的 13
二 收集數據 14
三 建立系統的物理模型 14
四 建立系統的邏輯模型 14
五 模型確認 14
六 仿真模型運行 14
七 模型運行結果分析 14
第二節 模型介紹 15
一、圣奧沙發流水線簡介 15
二、沙發制造部工藝流程圖 15
三、模型實體 16
第三節 模型運行及其結果 23
一、仿真模型 23
二、仿真結果 25
第四節 結果分析以及模型改造 31
一、結果分析 31
二、模型改造 32
三、模型改進后的分析 38
第五章 結論與展望 39
參考文獻 40
致 謝 42
第一章 引言
第一節 研究背景與現狀
近年來，隨著國內外市場競爭的激烈，我國加入WTO，企業面臨巨大的挑戰。物流的現代化越來越受到人們的關注。傳統物流是一個流通與制造過程的附屬品，其基本任務僅僅是完成商品流通或制造過程中物料的物理位置的轉移，以確保流通或生產過程的正常運行，因此，物流的各個功能環節長期以來是相互分散和孤立的?，F代流通與生產過程則是更加注重整體的效益。物流作為一個多因素、多目標的復雜系統，追求其整體的優化是一個復雜的系統分析問題?，F代物流越來越多的強調物流的系統化合綜合化，現代物流和傳統物流的本質區別逐漸顯現出來。正式由于現代物流的這一特點，尤其需要運用系統分析的方法對其進行分析研究。
生產線即產品生產過程所經過的路線，即從原料進入生產現場開始，經過加工、運送、裝配、檢驗等一系列生產活動所構成的路線。生產線需要接收和處理大量的產品設計、加工、制造資源等信息，合理調度加工零件。傳統的經驗分析和人工調度不能適應復雜系統和現代管理的要求。過去，一個企業有十幾輛、幾十輛車負責產成品的運輸。車輛的調度完全依靠管理人員、調度人員的已有經驗。今后，企業物流逐步走向社會化。企業要降低成本，縮短供貨期，對物流提出了更高的要求。不僅僅滿足于車輛的調配，更需要合理選擇運輸路線、合理配載和返程貨物搭載等。而且，由于生產的逐漸多樣化，服務的客戶化，不再有一成不變的計劃生產，市場不斷變化的生產和供貨，需要管理人員動態調整計劃。人工的、經驗式的管理必須用科學的控制管理方式代替。系統仿真正是適應了物流系統的復雜化、物流目標的多樣化的發展需要。 人們在研究一個較為復雜的系統時，通?？梢圆捎脙煞N辦法:一種是直接在實際系統上進行研究;另一種就是在系統的模型上進行研究。在實際系統上研究固然有其真實可信的有點，但是很多情況下是不合適甚至不可行的。這主要有以下幾方面的原因:
(1)、需要考慮安全性。在研究重要的，涉及人身安全或設備安全的系統時，不允許在實際系統上進行試驗，例如宇航系統，核能系統，航空系統等。
(2)、系統具有不可逆性。有很多系統是不可逆的，例如已經發生的災害，生態系統等。
(3)、投資風險過大。一些重大的工程項目，重大設備系統很復雜，投資巨大，不允許在實際系統上進行破壞性的實驗。
(4)、研究時間過長。多數情況下，在實際系統上研究問題往往需要較長的時間。例如研究復雜的生態系統一般需要數十年;研究一個交通運輸系統也至少需要數天甚至數月。
(5)、真實的系統尚未建成。如果希望在系統規劃設計階段評價方案的優劣，顯然無法在真實系統上進行。
出于以上主要原因，利用模型來研究系統不僅是必要的甚至在某些情況下是唯一可行的方法。
第二節 選題的意義
生產物流系統是企業物流系統的子系統，同時也是制造系統的重要組成部分。生產物流系統的優化不但可以提高企業生產中物流的順暢程度、提高生產效率，還可以降低物料搬運成本；進而提高企業的成本、質量、交貨期等各項系統性能指標。由于生產系統的復雜性、動態性和隨機性，數學解析方法無法對整個生產系統的諸多特征進行建模，也就無法準確地進行投產方案的計算和優化。而系統仿真以相似論、計算機科學、概率論、數理統計和時間序列分析等為理論基礎，能夠真實地仿真隨即時間，實時模擬生產系統的動態特性[1]，再現或預測所需的生產系統特征。
而Flexsim是一套系統仿真模型設計、制作與分析工具軟件。它集計算機三維圖像處理技術、仿真技術、人工智能技術、數據處理技術為一體，專門面向制造、物流等領域。運用Flexsim系列仿真軟件，可在計算機內建立研究對象的系統三位模型，然后對模型進行各種系統分析和工程驗證，最終獲得優化設計或改造方案。
本文以圣奧有限公司沙發生產線為例，通過仿 真軟件Flexsim建立生產線仿真模型，進行物流和調度仿真，瓶頸設備和故障分析與生產線能力評估，為生產線規劃與布局及生產調度計劃制定提供可靠的科學依據。而用仿真軟件做生產線優化還可以可以減少成本，三維效果好，最重要的是仿真優化結果明顯。第二章 生產線概論
第一節 生產線的基本理念
一、生產線的概念
產品生產過程所經過的路線，即從原料進入生產現場開始，經過加工、運送、裝配、檢驗等一系列生產活動所構成的路線。狹義的生產線是按對象原則組織起來的，完成產品工藝過程的一種生產組織形式，即按產品專業化原則，配備生產某種產品（零、部件）所需要的各種設備和各工種的工人，負責完成某種產品（零、部件）的全部制造工作，對相同的勞動對象進行不同工藝的加工。
生產線的主要產品或多數產品的工藝路線和工序勞動量比例，決定了一條生產線上擁有為完成某幾種產品的加工任務所必需的機器設備，機器設備的排列和工作地的布置等。生產線具有較大的靈活性，能適應多品種生產的需要；在不能采用流水生產的條件下，組織生產線是一種比較先進的生產組織形式；在產品品種規格較為復雜，零部件數目較多，每種產品產量不多，機器設備不足的企業里，采用生產線能取得良好的經濟效益。
二、流水式生產線的概念
流水線是指勞動對象按照一定的工藝路線，順序的通過各個工作地，并按照統一的生產速度(節拍)完成工藝作業連續的、重復的生產過程。
流水生產方式是把高度的對象專業化生產和勞動對象的平行移動方式有機結合起來的一種先進的生產組織方式。
單品種流水生產線又稱不變流水線，指流水線上只固定生產一種制品。要求制品的數量足夠大，以保證流水線上的設備有足夠的復合。
多對象流水生產有兩種基本形式。一種是可變流水線，其特點是在計劃期內，按照一定的間隔期，成批輪番生產多種產品;在間隔期內，只生產一種產品;在完成規定的批量后，轉生產另一種產品。另一種是混合流水線，其特點是:在同一時間內，流水線上混合生產多種產品。按固定的混合產品組組織生產，即將不同的產品按固定的比例和生產順序編程產品組。一個組一個組地在流水線上進行生產。
第二節 生產瓶頸
一、生產線上的約束
生產線的生產過程是一個按照生產工藝安排的有序過程。因此，可完成生產作業要素受到一定程度上的限制。例如，在安裝儀器或者設備外殼前需要裝上電動機。進行生產線平衡時，除了考慮優先約束之外還應考慮非生產工藝的約束：
(1)區域約束。它時與生產工位布置有關的限制，分為正區域約束和負區域約束。正區域約束是指某些確定的作業要素應該彼此就近設置;負區域約束是指作業要素之間相互干涉，在位置上不應靠近的限制條件。
(2)位置約束。在大型的生產線上，如汽車的裝配線上，由于產品比作業人員可完成的裝配作業空間大，不能完成其周邊的裝配作業，產品裝配作業受到空間的限制。
二、節拍和瓶頸
流程的“節拍 ”（Cycle time）是指連續完成相同的兩個產品（或兩次服務，或兩批產品）之間的間隔時間。換句話說，即指完成一個產品所需的平均時間。節拍通常只是用于定義一個流程中某一具體工序或環節的單位產出時間。如果產品必須是成批制作的，則節拍指兩批產品之間的間隔時間。在流程設計中，如果預先給定了一個流程每天（或其它單位時間段）必須的產出，首先需要考慮的是流程的節拍。
而通常把一個流程中生產節拍最慢的環節叫做“瓶頸”（Bottleneck）。流程中存在的瓶頸不僅限制了一個流程的產出速度，而且影響了其它環節生產能力的發揮。更廣義地講，所謂瓶頸是指整個流程中制約產出的各種因素。例如，在有些情況下，可能利用的人力不足、原材料不能及時到位、某環節設備發生故障、信息流阻滯等，都有可能成為瓶頸。正如“瓶頸”的字面含義，一個瓶子瓶口大小決定著液體從中流出的速度，生產運作流程中的瓶頸則制約著整個流程的產出速度。瓶頸還有可能“漂移”，取決于在特定時間段內生產的產品或使用的人力和設備。因此在流程設計中和日后的日常生產運作中都需要引起足夠的重視， 注意生產線平衡的持續改善。
與節拍和瓶頸相關聯的另一個概念是流程中的“空閑時間”（idle time）。空閑時間是指工作時間內沒有執行有效工作任務的那段時間，可以指設備或人的時間。當一個流程中各個工序的節拍不一致時，瓶頸工序以外的其它工序就會產生空閑時間。這就需要對生產工藝進行平衡。制造業的生產線多半是在進行了細分之后的多工序流水化連續作業生產線，此時由于分工作業，簡化了作業難度，使作業熟練度容易提高，從而提高了作業效率。然而經過了這樣的作業細分化之后，各工序的作業時間在理論上，現實上都不能完全相同，這就勢必存在工序間節拍不一致出現瓶頸的現象。除了造成的無謂的工時損失外，還造成大量的工序堆積即存滯品發生，嚴重的還會造成生產的中止。
為了解決以上問題就必須對各工序的作業時間平均化，同時對作業進行標準化，以使生產線能順暢活動。“生產線工藝平衡”即是對生產的全部工序進行平均化，調整各作業負荷，以使各作業時間盡可能相近。是生產流程設計與作業標準化必須考慮的最重要的問題。生產線工藝平衡的目的是通過平衡生產線使用現場更加容易理解“一個流”的必要性及“小單元生產”（Cell production）的編制方法，它是一切新理論新方法的基礎。
第三節 生產線評價指標
在生產線平衡中，通?？梢允褂蒙a線最終產量、工作時間、利用率、空閑率、阻塞率等幾個指標來比較和評價生產線平衡的結果，而本文中主要用到生產線最終產量和操作器利用率這兩個指標。
一、生產線最終產量
生產線的評價指標之一為該條生產線最終的產量。一般而言，最終產量越多越好，本文中模型改進前后對比的評價指標之一就是生產線的最終產量。不過，現實生活中，企業還是要考慮到生產成本問題。如果生產成本投入很大，相對而言，最終產量增加不多，那么就不一定值得投入更多的生產成本的。
二、操作器的利用率
生產線中機器的利用率也是一個很重要的生產線評價指標，一般利用率較高的生產線比較好。試想，如果一條生產線上的機器大多時間都處于空閑或等待之類的 非處理狀態，那就說明這條生產線的利用率不高，存在很大的浪費。本文中模型的第二個評價指標就是機器的利用率，通過模型改造，使得生產線上的各個機器的利用率有大大的提高，充分的使用了其生產能力，沒有造成浪費。
第四節 生產線物流系統仿真方法的優勢
一、傳統生產線物流分析方法
傳統對企業的生產流程的優化，主要集中在生產流程、生產節拍和工藝流程方面的優化，且主要由工藝員根據企業現有的規模，建立實體模型，通過改變其中幾個瓶頸設備來達到優化的目的。這種優化在很大程度上來說，沒有相關理論為指導，多是從生產實際中總結出的一些經驗中得出的，常常是局部的優化，可以說只是些修修補補，并不能從根本上解決企業整體存在的問題。針對企業優化問題，目前用的較多的傳統生產線物流分析方法是對所研究系統建立起相關數學模型，通過數學工具對系統進行優化。
而對生產線進行分析的數學方法包括有運籌學、系統工程等學科。其內容包含有排隊論、目標規劃法、模糊綜合評判法、層次分析法、關系矩陣法等等。不過類似于這些方法，計算量過大，而且有些時候不一定能得出結果，所以存在一定的弊端。隨著生產系統越來越復雜，越來越多采用仿真方法。
二、仿真方法的優勢
對于比較復雜的工藝流程，僅用數學方法往往不能發現工藝流程中的瓶頸，因而也無法為系統優化提供依據。因此，需要通過仿真技術的應用，對工藝流程建立仿真模型、設置參數，來實現工藝流程的仿真，從而找到瓶頸，再通過優化方法消除流程中的瓶頸。因為對物流系統的仿真能將制造廠內生產的實際情況逼真的再現出來，并結合虛擬制造、虛擬物流的思想，通過對各種模型設備的工作時間、利用率、空閑率、阻塞率等的分析，找出制約整個系統物流的瓶頸因素，再通過改變相關制約因素來達到系統整體的最優，這不僅有效的解決了傳統的數學模型優化不能真實、具體、全面地反映系統運作情況的缺陷，又巧妙的回避了大量不必要的計算，操作起來十分經濟方便。
仿真技術綜合集成了計算機、網絡技術、圖形圖像技術、多媒體、軟件工程、信息處理、自動控制的多個高新科技領域的知識，是以相似原理、信息技術、系統技術及其應用領域有關的專業為基礎，以計算機和各種物理效應設備為工具，利用系統模型對實際的或設想的系統進行實驗研究的一門綜合性技術?？捎行У慕鉀Q這種多因素、多目標、多層次的系統優化問題。
第三章 仿真技術的發展和應用
第一節 真技術的發展歷史及其特點
一、仿真技術的發展歷史
系統仿真是建立在系統理論、控制理論、相似理論、數理統計、信息技術和計算機技術等理論基礎之上，以計算機和其他專用物理效應設備為工具，利用系統模型對真實或假想的系統進行試驗，并借助于專家經驗知識、統計數據和系統資料對實驗結果進行分析研究，做出決策的一門綜合性和實驗性的學科。
早在幾千年前，我們的先人就懂得了系統仿真的基本原理。中國象棋就是用于仿真古代戰爭的游戲;軍事沙盤用來仿真兩軍對戰的戰略;建筑中用木模研究實際建筑物的結構與承載性能等。知道20世紀40年代，馮。諾依曼正式提出了系統仿真的概念，隨后1952年美國成立了仿真學會，1963年出版了仿真領域最具權威性的學術刊物《SIMULATION》后，系統仿真之間變成了一門獨立的學科。
二、仿真技術的特點
系統仿真技術是模型(物理的、數學的或非數學的)的建立、驗證和實驗運行技術。現代仿真技術的特點可以歸納為以下幾點:
(1)、系統仿真技術是一門通用的支撐性的技術。在決策者們面對一些重大的，棘手的問題時， 能以其他方法無法代替的特殊功能， 為其提供關鍵性的見解和創新的觀點
(2)、系統仿真技術學科的發展具有相對的獨立性， 同時又與光、機、電、聲， 特別是信息等眾多專業技術領域的發展互為促進。因此系統仿真技術具有學科面廣、綜合性強、應用領域寬、無破壞性、可多次重復、安全、經濟、可控、不受氣候條件和場地空間的限制等獨特優點， 這是其他技術無法比擬的。
(3)、系統仿真技術的發展與應用緊密相關。應用需求倩影、系統帶技術、技術促系統、系統服務于應用，這是一個辯證的關系。應用需求是推動系統仿真技術發展的原動力， 系統仿真技術應用效益不但與其技術水平的高低有關， 還與應用領域的發展密切相關。大量實例證明， 系統仿真技術的有效應用必須依托于先進的仿真系統， 只有服務于應用的仿真系統向前發展了， 才能帶動系統仿真技術的發展。
(4)、系統仿真技術應用正向全系統、系統全生命周期、系統全方位管理發展， 這些都給予仿真技術的發展。
第二節 仿真技術在生產系統中的應用與分類
一、仿真技術的應用
仿真在生產中的應用，主要依賴于生產力發展水平的提高。對簡單的生產過程和系統， 以人工操作為主的生產，仿真顯示不出其突出的優點。然而，隨著生產自動化水平不斷提高， 生產系統越來越復雜。生產節奏越來越快，生產管理者對生產改進的每一決策，都需謹慎考慮。措施不當，往往需付出高昂的代價。而正是由于系統的復雜性、快節奏和柔性，要想預測每一種決策給系統帶來的后果。已是人的大腦無法勝任的了。仿真技術正是彌補了這一不足，成為現代生產系統的有用工具，成為生產管理人員的得力助手。仿真在制造業中的應用，主要有以下幾方面：
1．生產系統的規劃設計
在一個新的生產系統建立時，往往要對該生產系統的方案設計進行評價。除了其它的系統設計與評價方法外，仿真是最常用的一種方法。對新系統建立模型，動態運行此模型，從而找到系統方案存在的問題。多次修改參數與運行，可以尋求一個較優的設計方案。
2．物料的管理
復雜、快節奏的生產系統。物料的管理往往是十分復雜的。不同的物料管理策略，會產生不同的效果。策略得當，可以保證生產系統均衡的生產，保證物料適時、適量的供應。反之，會造成生產物流的失調，或出現積壓浪費，或出現供料不足。通過物料管理策略仿真， 可以確定出最恰當的物料管理方案。
3．生產系統的協調
多工序、多設備的復雜生產線。各加工工序生產節奏一般是不協調的。這種不協調會嚴重影響生產系統整體效率。協調各工序的生產節拍，充分發揮所有生產設備和人力資源的潛力， 力求系統生產的總體高效率，是生產中最常見的難題。仿真可以幫助人們迅速 找到生產的瓶頸，通過采取相應措旖，消除瓶頸，協調生產。
4．生產計劃摸擬
企業、公司在制訂計劃時，為了預測計劃下達后的效果，一般都采用定量分析的方法，通過分析來評價計劃的合理性。仿真是定量分析方法中應用最廣泛的。
5．生產成本分析
仿真可以模擬生產的動態過程。如果將成本作為一個基本變量，生產過程的模擬可以得到生產成本的統計性能。改變參數，多次仿真可以尋求降低成本提高生產率的較優方案。
生產線作為生產系統的重要組成部分，仿真技術在其中的應用同樣十分廣闊，從原料管理，工具管理，生產設備規劃，控制生產吞吐等。
二、仿真技術的分類
系統仿真可以有很多種分類方法。
①．按模型的類型可以分為連續系統仿真、離散事件系統仿真、連續/離散混合系統仿真和定性系統仿真;
②．按仿真的實現方法和手段及模型的種類，可以分為物理仿真和數學仿真;
③．根據人和設備的真實程度，可以分為實況仿真、虛擬仿真和構造仿真等;
連續系統仿真和離散時間系統仿真是根據系統狀態變化的不同而進行分類的。連續系統仿真是指系統狀態隨時間連續變化的系統的方針;離散事件系統仿真則是指系統狀態值在一些時間點上發生變化的系統的方針。在系統仿真技術的發展歷史中，連續系統仿真較早得到發展和成熟的應用。最為成熟的領域包括自動控制，電力系統，宇航，航空等。離散事件系統仿真是隨著管理科學的不斷發展和先進制造系統的發展而逐漸被重視和發展起來的。目前，在交通運輸管理，誠實規劃設計，庫存控制，制造物流等領域都開展了離散事件系統仿真的理論和應用研究。
物理仿真是建立系統的物理模型。最早的仿真起源于物理仿真，例如航空飛行用空洞實驗研究氣流對飛機飛行的影響。數字仿真則是通過建立系統的數學模型進行研究。數學仿真又分為模擬仿真和數字仿真。數字仿真就是建立系統的數字模型。由于數字仿真依賴于計算機，并需要處理大量數據，要求能快速計算，因此數字仿真是隨著計算機的發展而形成和不斷成熟起來的。隨著計算機的發展，數字仿真的研究和應用在系統仿真中占有越來越大的比重。
國外工業發達國家系統仿真技術的應用非常普遍。20世紀90年代初，美國提出了22項國家關鍵技術，系統仿真技術被列為16項;美國國防部提出了21項國防關鍵技術，系統仿真技術被列為第6項。美國已經嚴格規定所有重要的武器研究，必須進行仿真實驗后才可投入正式生產和使用。
根據20世紀80年代末的統計，比人企業運用系統工程解決管理和決策問題時，采用系統仿真方法的已經超過80%。英國制造業也普遍采用系統仿真方法解決無聊控制、人力配置、調度評估、投資策略以及均衡生產等問題。根據國外應用統計，運用系統仿真油畫系統設計規劃可減少投資約30%，在庫存控制方面科減少庫存約15%。
第三節 物流相關仿真軟件介紹
一、AutoMod
AutoMod仿真軟件是由美國Brooks Automation公司出品，目前最新版本是11.2。 其研發基地位于猶他州的鹽湖城，于上世紀80年代開始研發，目前已成為國際上產品較成熟、應用較廣泛的仿真軟件之一。 AutoMod的應用覆及汽車、家電、造船、化工、煙草、圖書等制造業領域，軍事、核工業等國防領域，以及郵政通信、港口、航空、倉儲、配送、物料操作等物流及其他服務行業和領域。AutoMod是一款比較成熟的離散事件系統仿真軟件，可完成對制造系統、倉儲系統、物料處理、企業內部物流、港口、車站、空港、配送中心，以及控制系統等的仿真分析、評價和優化設計等。
二、Arena
Arena是美國System Modeling公司于1993年開始就基于仿真語言SIMAN
及可視化環境CINEMA研制開發的可視化交互級城市商業化仿真軟件，為不同需求的用戶開發有多種產品類型。
作為通用的可視化仿真環境，Arena的應用范圍十分廣泛，集合覆蓋了可視化仿真的所有領域。在物流領域，Arena的應用涉及從供應商到客戶的整個供應鏈，包括供應商管理、庫存管理、制造過程、分銷物流、商務過程以及客戶服務等。在制造過程仿真應用中，Arena常用來進行四個方面的仿真分析:①生產過程中的工藝過程計劃、設備布置等;②生產管理中的生產計劃、庫存管理(如庫存規劃、庫存控制機制)等;③制造過程的經濟性、風險性分析，降低成本或輔助企業投資決策等;④各種先進制造模式如虛擬組織與敏捷供應鏈管理的可視化仿真等。
三、Extend
Extend系統仿真軟件是由美國Imagine That公司開發的通用仿真平臺。Extend目前有連續、離散、工業和套裝四個版本的商業產品。Extend提供了自成一體的集成環境，為不同層次的用戶提供了多種工具，并且Extend的模塊可以很容易地搭建并組合在一起，大大方便了建模。Extend在眾多行業得到企業、學校和政府的廣泛認可。其應用領域包括通訊、制造、服務、衛生、物流和軍事等行業。
Extend提供了輸入建模、運行仿真模型、數據分析等基本功能。Extend提供了模塊化的建模功能，用戶可以采用軟件提供的基本模塊，或者自己建立的模塊搭建模型。此外，Extend包含了以個基于消息傳遞的仿真引擎，提供迅速的模型運行機制和靈活建模機制。Extend采用2D的建模與仿真顯示功能，建立的模型和方針運行都顯示二維的畫面。Extend的方針運行支持及時的參數修改，能夠及時看到修改參數后的運行情況。Extend也停工了專門的StatFit數據你和功能，輔助用戶進行各種類型的輸入數據的處理和分析。
四、Flexsim
Flexsim是一款通用離散仿真軟件，被用來對若干不同行業不同系統進行建模和仿真。據粗略估計，大約500個Fortune企業中的一般為Flexsim的客戶，包括General Mills， Daimler Chrysler， FedEx等一些著名企業。
Flexsim是一套系統仿真模型設計、制作與分析工具軟件。它集計算機三維圖像處理技術、仿真技術、人工智能技術、數據處理技術為一體，專門面向制造、物流等領域。運用Flexsim系列仿真軟件，可在計算機內建立研究對象的系統三位模型，然后對模型進行各種系統分析和工程驗證，最終獲得優化設計或改造方案。
Flexsim是新一代離散時間系統仿真的有效工具。面向對象的建模方式使得建模過程更為快捷，只需通過圖形的拖動和必要的附加程序就可以快速的建立起系統的模型。軟件提供了豐富的物理單元，如處理器、操作員、堆垛機、貨架等，大大方便了用戶的建模。所建立的物理仿真模 型可以用三維動畫方式表現出來。
目前，Flexsim軟件已經在物流及生產制造領域里成功的進行了多種系統的建模與仿真分析，如配送中心的揀選仿真、倉儲出入庫仿真、產品庫分揀仿真、生產物流系統仿真、高速公路交通仿真、集裝箱碼頭仿真、機場仿真、城市應急系統仿真等。
以下是運用Flexsim成功解決的一些問題：
• 提高設備的利用率
• 減小等待時間和排隊長度
• 有效分配資源
• 消除缺貨問題
• 把故障的負面影響減至最低
• 把廢棄物的負面影響減至最低
• 研究可替換的投資概念
• 決定零件經過的時間
• 研究降低成本計劃
• 建立最優批量和工件排序
• 解決物料發送問題
• 研究設備預置時間和改換工具的影響
• 優化貨物和服務的優先次序與分派邏輯
• 在系統全部行為和相關作業中訓練操作人員
• 展示新的工具設計和性能
• 管理日常運作決策
Flexsim采用面向對象技術，并具有3D顯示功能。建?？旖莘奖愫惋@示能力強是Flexsim仿真軟件的重要特點。該軟件提供了原始數據擬合、輸入建模、圖形化的模型構建、虛擬現實顯示、運行模型進行仿真實驗、對結果進行優化、生成3D動畫影像文件等的功能，也提供了與其他工具軟件的方便接口。第四章 生產線仿真建模
第一節 生產線仿真的基本過程
生產線仿真的基本流程如圖4-1:
圖4-1 生產線仿真基本流程
一、明確仿真目的
建立生產線仿真首先要明確仿真的目的，這樣才能避免對仿真過程中不必要細節的糾纏，突出問題的重點。
二、收集數據
數據收集包括收集與系統輸入輸出有關的數據以及反應系統各部分之間關系的數據:包括各個生產線的相互關系、生產時間、準備時間、加工零件路徑關系等。這是保證以后Flexsim生產線模型能真正反映真實生產線模型的必要條件。
三、建立系統的物理模型
由Flexsim 中提供的各類資源來模擬生產線設備及產品。
四、建立系統的邏輯模型
通過connect 屬性連接各實體， 以及對各實體參數的設置及編程， 實現一定產品加工順序及不同品種的生產順序。
五、模型確認
確認是確定模型是否正確代表實際系統，把模型及其特性與現實的系統及其特性比較的全過程。對模型的確認工作往往是通過對模型的矯正來完成，比較模型和實際系統的特性是一個迭代的過程。這個過程重復進行直到認為模型準確為止。
六、仿真模型運行
仿真運行就是將系統的仿真模型放在計算機上運行。在運行過程中了解模型對各種不同的輸入數據以及不同的仿真機制輸出響應的情況。
七、模型運行結果分析
對仿真結果分析是確定仿真實驗中所獲得的數據是否合理和充分，是否滿足系統的目標要求，同時將仿真結果整理成報告，確定比較系統不同方案的準則、實驗結果、數據的評價標準和問題可能的解，為系統方案的最終決策提供輔助支持。
第二節 模型介紹
一、圣奧沙發流水線簡介
本模型以圣奧集團有限公司旗下的沙發流水線為實體模型。圣奧現有各類沙發共33款，其中6款為外購產品，25款為自行研發生產，淘汰2款。主要產品類別有: 厚重、氣派沙發系列；高層主管(皮質) 穩重、時尚、簡約沙發系列；各階層(皮質及仿皮)貴賓、休閑沙發系列:訪客、會客(布藝及皮質)。
二、沙發制造部工藝流程圖
圖4-2 沙發制造工藝流程圖
該生產線的流程為圖4-2所示。主要步驟有來料檢驗、材料入庫、開料、釘架、打帶、裁綿、裁剪、車縫、噴膠貼綿、成型安裝、包裝。而開料、釘架和打帶是對板材進行處理的。裁綿和車縫是對皮料進行處理的。而各流程的先后順序以及組合方式就如圖4-2所示。
三、模型實體
表4-1 模型實體介紹
模型元素 系統元素 備注
Flowitem 原料 默認生成原料
Processor
機器 進行不同的參數定義以表征不同機器組中的機器
Queue 暫存區 暫時存放貨物的區域
Conveyor 傳送帶 用來傳送被加工對象
Source 原材料庫 原材料的始發處
Sink 成品庫 原料加工后的最終去向
(一)加工工藝及設備:
開料------根據產品、設計、工藝技術要求畫板、用開料鋸、帶鋸將板材鋸成所需求規格形狀(數量、品質)，機械設備及工具:帶鋸機、推臺鋸、橫截鋸、壓刨機。
開綿------根據設計技術、樣板要求，用電剪將海綿簡稱所需求規格的產品部件，機械設備及工具:電剪
裁剪------根據技術設計要求，用裁剪工具將皮料和面料裁成所需規格的產品部件，機械設備及工具:電剪，剪刀
車縫------根據設計技術要求，對各型號的產品進行縫合，機械設備及工具:縫紉機、鎖邊機、雙針機
釘架------根據工藝技術要求，對已開好的料進行拼接，機械設備及工具:馬釘槍、直釘槍
貼綿------根據設計技術要求，對已釘好的沙發架加貼海綿、造型
成型------對已貼好綿的沙發進行們皮和組裝，對沙發進行初步的成型
安裝------根據工藝要求對需要組裝的產品進行安裝固定以達到工藝要求
包裝------根據工藝要求對檢驗合格的產品進行包裝以達到工藝需求。
(二)模型假定:
由于工序較多，所以我將生產線中對板材的操作步驟(開料-釘架-打帶)合并為一個過程，簡稱為板材操作，假定存在一板材處理器，能完成此三個程序。同理，將對皮料進行操作的步驟(剪裁-車縫)合并為一個過程，簡稱為皮料處理器。由于貼綿過程只有一道，所以就不需要合并。此外，圣奧沙發生產流水線上是一個流程一個人負責的。所以因為我把對板材的處理合并為一個流程，所以設定有1個操作員操作該流程。同理可得，裁綿區1人操作，皮料處理區1人操作。綜上，整條沙發生產線所需的操作員共有6人。
表4-2 車間生產線機器與操作人員明細表
機器名稱 數量 操作人員數
板材處理器 1 1
裁綿器 1 1
皮料處理器 1 1
噴膠器 1 1
成型安裝器 1 1
包裝器 1 1
沙發生產線首先從原料倉庫取材料。由于生產線流程中有來料檢驗這一步驟，我假設原材料的產品合格率為99%，即只有1%的產品，由發生器隨機發送。而與發生器連接的第一個暫存區是存放合格品的，第二個暫存區是存放不合格品的，進入生產線的原材料是由第一個暫存區發出的，因此就不存在有出現有次品進入生產線的問題。板材處理的總時間為各步驟的總和(即開料時間+釘架時間+打帶時間)為702s。裁綿時間為78s，皮料處理時間(即裁剪時間+車縫時間)為367s。當板材和綿料都處理完畢后，以1:1的比例進 行噴膠貼綿操作，該過程處理時間為345s。完成后，與處理完畢的皮料進行成型安裝，需要時間380s。最后進行成品包裝，需時256s。當上述步驟都完成后，將成品入庫。
模型的布局如圖4-3:
圖4-3 模型布局圖
圖4-4 模型透視圖
(三)運行時間:
假定沙發生產線是一周7天都工作，每天工作時間為24個小時，采用班組輪換制度進行運作?？傆嬕淮畏抡鏁r間為168小時(7*24=168)，即604800s(168*60*60=604800s)。
(四)參數設置:
1.發生器source的參數設置為服從正態分布，均值為50，方差為2。
2.操作器處理時間服從常數分布。
3.除了裝載廢品的暫存區最大容量為1000，其他暫存區最大容量均為100。
4.由于有來料檢驗環節，我假定來自原料倉庫的材料合格率為99%，所以在發生器的臨時實體流分頁中的送往端進行設定。如圖4-5:
圖4-5 發生器參數設置圖
5.設定第一臺合成器操作之后實體顏色改為黃色，自定義顏色為(R=255，G=255，B=0)。
6.第一臺合成器設置:
圖4-6 合成器一設置圖
圖4-7合成器一參數設置圖
7.第二臺合成器處理過后顏色設置為白色，即(R=255，G=255，B=255)。
圖4-8 合成器二參數設置圖
第三節 模型運行及其結果
一、仿真模型
由于本文的模型是以一周為一個模型周期的，因此我們用到Flexsim實驗控制器的這個功能，實驗控制器的參數設定如圖4-9:
圖4-9 實驗控制器設置圖
運行中的模型截圖4-10。
圖4-10 運行中的模型立體圖
仿真結束時間為604813.30s。
圖4-11 運行中的模型俯視圖
該模型場景運行五次之后，觀察的最終產量為860。如圖4-12:
圖4-12 最終產量圖
二、仿真結果
(一)板材處理器:
由于在該生產線仿真模型中，我們假設的原料供應是得到充分保證的。如圖4-13所示，板材處理器基本上處于滿負荷狀態，即一直在進行操作。
圖4-13 板材處理器狀態圖
(二)裁綿器:
從圖4-14可以看出裁綿器有大量空閑，空閑率超過50%。
圖4-14 裁綿器狀態圖
(三)皮料處理器:
皮料處理器利用率也不高，大部分時間還是處于空閑狀態。
圖4-15 皮料處理器狀態圖
(四)噴膠貼綿器:
噴膠貼綿器的工作效率也不高，處理率只有近50%，大部分時間都是在收集。有前面幾個操作器的狀態可知，由于板材操作器的工作時間過長，導致裁綿器已經工作完成而它還沒有操作完成。此外，噴膠貼綿器又是要由板材操作器和裁綿器都工作完后才能將處理過后的材料進行合成，所以它大部分時間都在等待經板材操作器處理過后的材料。
圖4-16 噴膠貼綿器狀態圖
(五)成型安裝器:
成型安裝器的狀態和上一個噴膠貼綿器狀態相差不多，原因也相似。由于皮料處理器工作時間相對不是特別長，且工序只有一道，而噴膠貼綿器以及之前的操作不僅操作時間久，而且工序也有兩道，所以成型安裝器這里大部分時間都在等待噴膠處理過后的材料。皮料處理過后的材料也得閑置著，等待著進行合并。
圖4-17 成型安裝器狀態圖
(六)包裝器:
由于成型安裝器那里大部分時間都在等待，所以會造成包裝器大部分時間都是空閑的，只有等待成型安裝器安裝完成之后才能進行操作，所以利用率不高，空閑率過高。
圖4-18包裝器狀態圖
第四節 結果分析以及模型改造
一、結果分析
由上述狀態圖可以看出，由于板材操作器的處理時間相對于裁綿器和皮料處理器的時間過長，所以導致同一層次的裁綿器和皮料處理器的空閑時間太大，操作率不高。而且，由于板材操作器的處理時間過長，導致噴膠貼綿器的大部分時間都在等待它操作完成。連鎖反應，最后的成型安裝器大部分時間久在等噴膠貼綿器操作結束。這樣以來，最后的包裝器大多時間都是空閑的。只有前一步驟的成型包裝器完成了之后它才運作。
因此，這條生產線的生產瓶頸就在板材操作器那里。由于生產時間過長，導致整條生產線的利用率不高。其他操作器空閑率過大，利用率很低，而且合成器的大部分時間都是在等待。因此，本文的模型改造主要對板材操作器進行改造的。
下圖就可以看出裁綿器后的暫存區十分擁堵。
圖4-19運行中的模型圖
二、模型改造
針對上述的結果分析，本文對模型進行以下改造:
(一)由于板材操作器是生產瓶頸，所以在模型中增加一臺同類型操作器。此外進行技術革新，使其操作時間簡短，改造后每臺機器的操作時間為300s。
(二)在皮料處理器之后使用一跳傳送帶，并設定速度為1m/s。這樣就使得皮料處理完成之后不會馬上擁堵到暫存區。
模型改造后的立體圖如下:
圖4-20改造后的模型立體圖
改造后的模型運行中的圖:
圖4-21改造后的模型運行圖
模型運行結果中各操作器的狀態:
板材操作器1:
圖4-22改造后的板材操作器一的狀態圖
板材操作器2:
圖4-23改造后的板材操作器二的狀態圖
裁棉器:
圖4-24改造后的裁綿作器的狀態圖
皮料處理器:
圖4-25改造后的皮料器的狀態圖
噴膠貼綿器器:
圖4-26改造后的合成器一的狀態圖
成型安裝器:
圖4-27改造后的合成器二的狀態圖
包裝器:
圖4-28改造后的包裝器的狀態圖
最終產量:
圖4-29改造后的最終產量圖
三、 模型改進后的分析
從上面的狀態圖中可以發現，各操作器的操作率有明顯提高，并且最終產量提高了將近一倍。原先一次仿真結果產量為860。增加一臺板材處理器之后仿真后的產量為1586，產量增加了84.4%。這個結果十分理想。因此，在設備和人員方面增加投入，換來產量的飛速增長是很值得的。
改造前后的產量比較:
圖4-30改造前的最終產量圖
圖4-31改造后的最終產量圖
第五章 結論與展望
通過對中國圣奧有限公司的沙發制造車間的生產線調查，運用Flexsim軟件進行該生產線的模擬仿真，并設置參數，從最終的仿真結果中發現該生產線的不足。如板材處理器的生產瓶頸，經過仔細分析，最終在板材處理該環節上提高其生產能力，即增加一臺板材處理器，分擔部分原材料，并且進行技術革新，使得單板材處理環節的處理時間有所剪斷。改造后的模型運行結果十分理想，不僅各個操作器的忙閑率有所提高，處理率增加了，空閑率降低了，最明顯的改進結果就是其最終產量，由原先的860增加到1586，將近增加了一倍，表明使用仿真軟件能夠用方便的找出瓶頸，并且可以明顯的對比改造前后的結果。
實體制造企業的生產線是一個十分復雜的系統，其決 策變量十分多，并且一般不是單一目標的系統，而是個多目標的系統。此外，會有很多不定性因素，所以單純的數學方法很難對其進行準確分析并且找出不足。因而對生產線的建模和仿真是必不可少的。Flexsim的特點就是三位可視化效果好，操作也比較簡便，實體類型豐富，數據選擇也比較齊全，對于生產線仿真十分適合。
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致 謝
本學位論文是在我的導師曹玉華老師的親切關懷和悉心指導下完成的。無論是從課題的選擇到論文的完成，都包含了曹老師的細心的指導和不懈的支持。完成論文所需的Flexsim軟件正是通過曹老師的幫助才得以使用，對于完成論文中實證部分起到了至關重要的作用。在論文的完成過程中，曹老師給予了我很多的指導，并指正了我在論文寫作過程的錯誤；在論文完成后，曹老師又幫助我查找了論文中出現的錯誤。在這里謹向曹老師致以最真誠的謝意和崇高的敬意。
