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物流仿真及典型仿真软件
导读：物流仿真及典型仿真软件，摘要：物流系统仿真是对物流系统进行建模，并模拟实际物流系统运行情况，物流仿真技术在复杂物流系统的分析和决策中有巨大价值，本文简介了对物流仿真比较实用、重要的仿真软件及其厂商，关键词：物流、仿真、软件介绍，物流系统仿真是当前一个热门的话题，它是系统模拟仿真技术在物流中的应用，是系统模拟、计算机仿真、特别是工业工程、物流等多学科交叉的新学科和研究领域，系统仿真软件是物流系统
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物流仿真及典型仿真软件
摘 要：物流系统仿真是对物流系统进行建模，并模拟实际物流系统运行情况。物流仿真技术在复杂物流系统的分析和决策中有巨大价值。本文简介了对物流仿真比较实用、重要的仿真软件及其厂商。关键词：物流、仿真、软件介绍
Logistics Simulation and the Typical Simulation
Abstract:Logistics system is a logistics system simulation to simulate the actual operation of logistics systems. Logistics simulation technology in complex logistics systems analysis and decision-making has great value. Here introduced some important practical simulation software of logistics and its makers.Keywords:Logistics, simulation, software introduction
物流系统仿真是当前一个热门的话题，它是系统模拟仿真技术在物流中的应用，是系统模拟、计算机仿真、特别是工业工程、物流等多学科交叉的新学科和研究领域。系统仿真软件是物流系统规划、设计、评估与改进的有效方法和工具，从其问世到目前为止，不同国家、公司，在不同背景和发展阶段下，推出了许多仿真软件。但是，我国工业工程学科发展和物流热之后，特别是高校引进、流行、使用的，主要有美国的Flexsim仿真软件，英国的老牌工业工程Witness仿真软件，日本的RaLC(乐龙)仿真软件，还有一些所谓主流的物流仿真软件，如ProModel仿真软件。分别对其来源、功能和技术特点、适用情况等做一个简要的介绍，以便物流企业在今后物流信息技术规划和应用中加以选择。
物流仿真一般是指系统仿真，而并非是单个机械的动作仿真。系统仿真是评估对象系统（配送中心、贮系统、拣货系统 、运输系统等）的整体能力等为目的的一门技术。
自动化高架立体仓库系统（AS/RS）；自动化输送机输送系统（Conveyor Systems）；自动导引车和/或往复式穿梭车系统（PathMover Systems）；逻辑控制系统（PLC）和计算机集成化物流管理系统等。
1.2自动化物流系统应用计算机仿真技术的必要性
计算机仿真技术应用到我国兴建的自动化物流系统中，不仅可以避免建立物理试验模拟系统的投资，减少设计成本，而且可以通过计算机技术进行精确计算和验证分析，提高系统方案的可行性。还可以被用来支持投资决定，校验物流系统设计的合理性，通过对不同的物流策略进行仿真实验来找出最优解。仿真运行结束后可根据统计数据生成仿真报告，显示各个物流设备的利用率、空闲率、阻塞率等数据。可根据仿真报告提供的数据对物流系统的优缺点进行判断，做出科学决策。因此在我国自动化物流系统应用计算机仿真技术很有必要。
1.3 计算机仿真的基本步骤和方法
(1)选择合适的计算机仿真软件(2)建立仿真模型
根据自动化物流系统的需求和工艺流程建立系统的计算机仿真模型，并确立系统基本设备的运行参数。
(3)编写逻辑控制程序
根据系统的工艺流程和系统的逻辑控制关系，以及物料流
1. 我国自动化物流系统应用计算机仿真技术
1.1自动化物流系统
自动化物流系统是集光、机、电技术为一体的复杂的系统工程。能够实现物料传输、识别、分拣、堆码、仓储、检索和发售等各个环节的全程自动化作业。该系统主要包括：
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决策人对提出的“关于操作、流程、动态系统的方案”进行试验、评估、视觉化的工具。它具有完全的C++面向对象性，超强的3D虚拟现实（3D动画），直观的、易懂的用户接口，卓越的柔韧性。Flexsim是世界唯一的在图形的模型环境中应用C++ IDE和编译程序的仿真软件。定义模型逻辑时，可直接使用C++，而且可立刻编译到 Flexsim 中。因为Flexsim 具有高度的开放性和柔韧性，所以能为几乎所有产业定制特定的模型。
Flexsim的主要特性如下：(1)模型
Flexsim采用经过高度开发的部件(Object)来建模。部件表示商业过程中的活动、行列，即代表着时间、空间等信息。建立模型时,只需要将相应的部件从部件库拖放到模型视图(View)中，各个部件具有位置、速度、旋转角度和动态的活动(时间)等属性。部件可以被制造、被消灭,也可以相互移到另一个部件里。除了具有自身的属性外还可以继承他的部件的属性。部件的参数是简单、快速、有效地建立生产、物流和商务过程模型的主要机能。通过部件的参数设置，我们可以对几乎所有的物理现象进行模型化。例如，机械手、操作人员、队列、输“软”的部分也可很容易地使用Flexsim功能强大的部件库来建模。
动过程中，设备处理该物料所需的时间等编写逻辑控制程序。
(4)运行仿真系统
根据物流系统的需求流量，计算出物料出现的时间频率，把这个频率值输入系统，即可运行此仿真系统。仿真运行时间可以根据实际物流系统的生产班次，也可按照最大物流量进行模拟。
(5)仿真结果分析和优化
根据流程运行结果，进行分析，系统是否存在瓶颈，流程是否畅通，物流量能否满足需求。根据最后的数据统计结果，分析物流量能否满足需求。如果系统运行后，结果有不理想之处，要根据相应的原因，调整方案或者改变参数，直至满足物流系统的生产需求。生成三维动画输出结果及仿真报告，提交给自动化物流系统的管理者和设计者，进一步优化和完善。
1.3 计算机仿真技术在物流行业中的发展前景
由于我国现代物流产业刚刚兴起，在规划设计自动化物流系统上计算机仿真技术可应用于复杂生产制造管理、库存管理、物流和供应链管理、设备和资源优化配置管理，以及商业流程重组和改进等诸多方面，在成本、反应速度、生产周期、资源利用和管理模式方面产生非常巨大的经济效益和社会效益。只有进行了计算机仿真的自动化物流系统，才能真正地为物流企业解决实际问题，规划和设计出切实可行的工艺方案，才能使我国的自动化物流系统迈向国际先进水平的行列。因此，仿真技术在中国的应用前景非常广泛。
2 仿真软件和供应商
选购仿真软件时，必须从分析功能、动画功能、操作容易性、售后服务等方面来对软件进行评价，根据企业使用仿真软件的目的不同，评价项目的侧重点不一样。如果仿真的目的是为了改善企业内部的业务，侧重点应该放在分析功能、售后服务等项目上；如果仿真的目的是为了做咨询工具，侧重点应该放在分析功能、动画功能等项目上；如果仿真的目的只是做演示工具，侧重点应该放在动画功能等项目上。
仿真运行结束后可根据统计数据生成仿真报告，仿真报告以表格、直方图、饼状图等形式表示，显示了各个物流设备的利用率、空闲率、阻塞率等数据。用户可根据仿真报告提供的数据对物流系统的优缺点进行判断，做出科学决策。
图1 Flexsim建立的仓库模型（局部）
(2)层次结构
Flexsim可以让建模者使模型构造更具有层次结构。建立模型的时候，每一部件都使用继承的方法（即采用继承结构），可以节省开发时间。Flexsim可以让用户充分利用Micro-soft Visual C++的层次体系特性。
(3)量身定制
目前在市场上，像Flexsim一样能让用户自由自在的量身定制的仿真软件非常罕见。软件的所有可视窗体都可以向定制的用户公开。建模人员可以自由地操作部件、视窗、图形用户界面、菜单、选择列表和部件参数，可以在部件里增加自定义的逻辑、改变或删掉既存的编码，也可以从零开始建立一个全新的部件。
值得一提的是，不论是用户设定的还是新创建的部件都可以保存到部件库中，而且可以应用在其它模型中。最重要的是，在Flexsim中可以用C++语言创建和修改部件，同时，利用
C++可以控制部件的行为活动。Flexsim的界面、按钮条、菜
2.1 集成C++的Flexsim3D仿真软件
Flexsim的前身是Taylor II，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 (时间)。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是集成C++的3D仿真软件，是工程师、管理者和
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单、图形用户界面等都是由预编译的C++库来控制的。
(4)可移植性
Flexsim的部件是向建模者公开的，所以部件可以在不同的用户、库和模型之间进行交换。可移植性与量身定制相结合能带来超级的建模速度。定制的部件保存在部件库中，建模时，只要从部件库中拖放相应部件，就能在新模型中再现这些部件。可移植性与量身定制延长了部件和模型双方的生命周期。
Flexsim具有一个非常高效的仿真引擎，该引擎可同时运行仿真和模型视图（可视化），并且可以通过关闭模型视图来加速仿真的运行速度。仿真运行时，利用该引擎和Flexscript语言准许用户在仿真进行期间，改变模型的部分属性。
Flexsim 能一次进行多套方案的仿真实验。这些方案能自动进行，其结果存放在报告、图表里，这样我们可以非常方便地利用丰富的预定义和自定义的行为指示器，像用处、生产量、研制周期、费用等来分析每一个情节。同时很容易的把结果输出到像微软的Word、Excel等大众应用软件里，利用ODBC（开放式数据库连接）和DDEC（动态数据交换连接）可以直接对数据库进行读写数据。
Flexsim能利用包括最新的虚拟现实图形在内的所有PC上可用的图形。如果是扩展名为3DS、VRML、DXF和STL的3D立体图形文件的话，可以直接调到Flexsim模型中用，而其他仿真软件中没有这项功能。Flexsim的VR(虚拟现实浏览窗口)放映装置允许用户调节光源、雾以及虚拟现实立体技术等场景元素。Flexsim的演示功能提供模型的艺术性表演。用 Flexsim 的 AVI 记录器能快速生成AVI 文件,无论怎样的模型都能复制或记录在CD上，紧急时可邮送给任何人观看。
2.2工业工程仿真软件Witness介绍
Witness是英国Lanner集团集数十年系统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与仿真的通用系统仿真软件平台，是世界上在该领域上的主流仿真软件。
2.2.1 应用领域
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，仿真通过快速改变模型逻辑和数据支持灵敏度分析。无论在制造业或服务业，都可以使用该仿真平台建立自己流程的仿真模型，仿真模型是工厂或流程的真实表示，基于此的仿真试验可以较准确的进行工厂或流程的行为预测。
其主要应用领域有：汽车工业、食品、化学工业、造纸、电子、银行和财务、航空、政府、工程、运输。
2.2.2 功能简介
Witness是平面离散系统生产线仿真器，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，其齐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。
该软件提供离散事件仿真。该软件具备的多种工具使得对自动化制造系统进行仿真非常容易。周转时间、损坏模式和定时，调整模式和定时，缓冲设备容量和保存时间，机器类型等连同路径信息都为仿真提供了方便性。该软件还包括物料流动优化，虚拟现实功能。有效地物流流动可以使设备间物料和产品流动的费用最小化。
功能特点：
a) Witness提供了大量的描述工业系统的模型元素b) 流程的仿真动态演示c) 流程环节的灵敏度分析d) 方便的图形界面操作功能
e) 强大的建模功能模组，层次建模策略，可定制的模型组件库
f) Witness是采用面向对象的建模机制
g) Witness,提供了与其他常用软件工具相集成的功能2.2.3 Witness的成功应用
Witness是由英国lanner公司推出的功能强大的仿真软件系统。它可以用于工业规划的离散系统仿真，同时又可以用于连续流体（如液压、化工、水力）系统的仿真。目前已被成功运
图2 Flexsim建立的原材料传输模型（局部）(7)输出
Flexsim具有强力的商务图表功能，海图(Charts)、饼图、直线图表和3D文书能尽情地表现模型的信息，需要的结果可以随时取得。Flexsim 的open architecture允许用户连接OBDC 数据源、进行读和写，可以实时的连接Word和Excel。
用于国际3000多家知名企业的解决方案项目，如Airbus公司的机场设施布局优化、BAA公司的机场物流规划、BAE SYSTEMS电气公司的流程改善、Exxon化学公司的供应链物流系统规划、Ford汽车公司的工厂布局优化和发动机生产线优化、Trebor Bassett公司的分销物流系统规划，以及Motorola, Nokia公司在
手机生产线上工艺流程的改进等。
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在运行中，也能在属性窗口中更改其参数，并同步将变化结果反映到动作上。提高团队建模速度和工作效率。营销主管可与客户展开对话的同时，一边建构模型一边当场演示“动态物流中心”给客户看，双方可通过商量，将各自的概念效果融入模型中。使用起来是很方便的。
“RaLC（乐龙）系列”软件，是朝着”一下就能搞定”物流工程全线的设计、规划工具研制而成。毫无疑问，它的诞生必将对物流教育乃至整个物流行业带来不可估量的作用。
2.3.2 RaLC系列仿真软件应用领域(1)物流工程
主要用户为设计院、建筑工程公司、物流工程技术公司等。
a)算出新建物流中心的运用成本、制定物流中心的改建方案
b)与工厂邻接型物流中心的设计提案模型
c)物流工程项目的招标审查、新建物流中心的设计提案模型
(2)物流咨询
主要用户为物流业务、技术咨询公司等。制定各类物流解决（优化）方案。(3)物流设备
主要用户为物流设备厂家等。
物流设备选用方案、物流设备能力验证、动画商品目录。(4)3PL、4PL
主要用户为第三方物流、第四方物流公司
构建面向货主的演示模型；制定运用改善计划；创建物流成本谈判模型，物流设备选用讨论。
(5)终端用户
主要用户为配送、仓储、运输、产销等物流企业，制造型企业内部物流生产线。
对自己物流中心的能力、成本等进行验证；创建物流作业操作说明书；分析实绩与设计值之间的差异；验证人员配置，灵活应对物流数量的季度变化。
2.3.3 仿真技法概述
所谓的“仿真技法”，是由日本AIS公司提倡的一项物流工程新型技术。简而言之，它是一种可快速、低廉、出色构筑完成物流中心的技术手法。在新建与改建工厂或物流中心时，先通过模仿现实物流中心的机械设备以及人员操作等，在电脑上构筑虚拟物流中心，以此取代现实的机械设备；利用该虚拟物流中心可完成各种各样的验证操作，便能建设出“短工期、低成本、高质量”的物流中心。
我们把该验证模型叫做“仿真器”，把利用该仿真器的工程技术手法称之为”仿真技法”。”仿真器”与”模拟器”是有区别的。”模拟器”――是”内在具备作为一切动作依据的数据，在某种规则下，单独运行”
“仿真器”与管理系统（又称管理系统仿真器）对接后即
使用Witness平台的收益
a) 评估装备与流程设计的多种可能性b) 提高工厂与资源的运行效率c) 减少库存
d) 缩短产品上市时间e) 提高生产线产量f) 优化资本投资
2.3 RaLC乐龙物流仿真软件
“RaLC（乐龙）”系列软件，是日本 AIS 公司以谁都可以通过简单的操作就能构筑可在电脑上运行的三维立体模型物流中心为目标，独立研发而成的三维虚拟物流中心模型构筑工具。乐龙系列软件是在电脑中建立三维立体动画物流中心模型，以进行各种工程验证操作为目的的模型构筑工具软件。根据它们不同用途，可分成如下三个种类：建立演示模型的“RaLC-Pro”；建立模拟模型的“RaLC-Brain”；建立仿真（器）模型的“RaLC-Emu”。
乐龙软件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设置其属性。可以非常直观且简单的建模。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。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可以说是杰作，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，其效果极好。
2.3.1 乐龙系列软件的特点及概要
作为工具，RaLC系列软件的最大特点是迅速、简便而实用。物流中心所使用的基本搬运器械设备（包括各种传送带、自动立体仓库、搬运平板车等）以及工作人员（装卸、分拣、叉车搬运等）全部以按钮的形式被注册在工具栏上。用鼠标选择想要设置的与该机械设备相对应的按钮，并仅仅指向三维动画空间中想要放置的位置，它就立刻出现在地面上。其后沿着布局一一摆放，并按照货物流水顺序依次对接下去即可。由于各个传送带之间可自动对接，因此连接作业不费时间。只要轻轻一按开始按钮，即可启动模型试验。
此外，它还可以组化设备来进行定义和复制。因此，巨大规模的物流中心也可以轻而易举地构筑“动态”三维物流中心模型。器械设备的长度、运行速度以及仓库货架数量等，即使
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Logistics system simulation system
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