新一代仿真软件
随着信息化的深入,计算机仿真在仿真领域中的应用价值更加体现,并发展成为一个专门的领域。而毫无例外的是,仿真应用软件也同计算机程序设计思想一样,经历着从面向过程向面向对象的一种转化。从没有专门的仿真语言,到专用的过程仿真语言,再到后来的对象仿真语言的发展,也仅仅是50年左右的事情。
那么,怎样对繁多的仿真软件进行判别呢? Averill Law 和 David Kelton两位物流仿真软件分析专家,在2003年出版的《仿真建模和分析》一书中提出了一些标准,编选如表1所示:
针对以上公认特点,日本人工智能股份有限公司开发研制了新一代的仿真软件——RaLC-Brain仿真技法软件。RaLC为 Rapid Virtual Model Builder for Logistics Center Verification的缩写,意即RA简单介绍如下:
RaLC-Brain仿真技法软件是制作物流配送中心三维仿真模型的工程工具软件。可以导入DXF文件格式的CAD I/F图像,具备以DXF文件格式导入Texture的功能。可以生成LOG和各种数据分析图表。动画输出为:AVI文件和Fan模型: 是自带执行程序的模型文件。不受产品加密设置的限制,任何电脑上都可以运行,具有超出AVI文件几倍的视频演示和仿真模拟效果。
特点:交互式面向对象建模环境;模型建设周期短;设备对象封装;设备人工智能属性;多种类型报告输出;一体化统计分析;越用越强大的设备库;仿真系统中各元素轨迹全记录。
优点:仿真领域新型软件;价格低廉;从系统仿真的角度切入;引入人工智能理念,实现系统自我优化;设备对象全3D表示;能够实现从概念演示到工程模拟的不同层面需求;独特的FAN模型。
当然,无论我们将选择标准怎样具体划分,我们所关心的也不外乎是否做到仿真、是否创造价值、是否技术简便,以及因为发展到目前的而不得不说的是否可视化。
仿真技法案例
这里笔者结合通过使用RaLC仿真技法软件的两个实现案例,对以上做出简单的具体说明。
案例一:食品超市配送中心仿真验证
案例一是使用滑移式自动立体仓库、拣货车、投送式传送带、叉车等设备的某2层食品超市共同配送中心。配送中心使用面积10,000平方米,日出货总量5000箱和2500个周转箱,实现对40家店铺日用杂货、酒类等8大类25000种产品的配送。
首先根据配送中心的业务需求(见表2)建立起初始布局模型,RaLC快速建模的优点可以使设计方用非常短的时间完成。然后设计方可以根据我们的具体情况选择仿真时段。这里我们选择4个小时。
图1所示为配送中心初始方案。然后利用RaLC仿真软件和附带工具,得到如图2和图3的统计表格。从图2可以直接看出,目前这个配送中心存在着某些设备(或人员)一直处于紧张工作状态,而另外的设备(或人员)则间歇性的空闲。另外图3更清楚的表明了配送中心中各个设备的工作效率。此时可以说,因为设备或员工资源配置的不合理,造成了当前配送中心实际上并没有得到最科学的工作状态。
根据的经验,设计方认为“存在等待的不应该等待”,所以我们在平常时可能会直接命令他要工作。而实际上,在这里就犯了“一叶障目,不见泰山”的错误。为什么,因为我们目前的应该关心的是这个配送中心效率,而不是某一个作业员,更不用说我们获得了作业员的“积极”,实际上得到整个系统的“不积极”。而对于拣选部分,我们明显可以看出,因为取货时间和放货时间过长,虽然拣选人员的无时不刻的工作,但并没有系统的工作效率。我们必须认真面对这种博弈。
这种格局需要调整。针对部分区域拣选人员取货、放货的时间消耗过大,利用RaLC软件随时改变随时仿真的特点,对改变后的方案随时验证。经过反复验证后,可以得出图4的一种格局,和相关此种格局的图5、图6两种报表。根据图表比较显示,在这种格局下,配送中心中各个元素工作连续性明显改善。
对于图6我们可能质疑,部分元素的放货等待时间增大。那么事实上如何呢?图5告诉我们,原来配送中心要用四小时完成的工作,再通过验证改变格局之后,只需要三个半小时就能够完成了,而且优化了4名员工。
根据不同的方案,得出了初始选择4小时模拟时段的数据对照见表3:
通过仿真验证,无论从时间上还是员工数量上,我们都为当前的配送中心找到了一个更好的资源配置模式。利用RaLC仿真技法软件,省却了传统仿真软件仿真周期长,精力投入巨大的麻烦,实现了用效益要效益。
对上面提及配送中心的仿真,属于对已有工程的验证优化,而我们的更多期冀,还是在巨额投资之前进行仿真,比如说工厂的方案仿真。
案例二:工厂建设仿真
图7是一个保健饮料生产线的投标设计方案。整个工厂分为两层。一楼自动立体仓库的前面是原料、制品的进出库码,在二楼进出货。二楼有砂糖等原料的保管室、调整室、颗粒抽出室,制作主要成分。一楼有洗瓶室、填充室,然后封瓶,在包装室内用小纸箱、外包装箱、拼合包装箱进行包装。
平面设计图为我们传达了静态的布局规划信息,但是设施装备的布局、机械设备的选型、作业人员的配置、作业流程的优化、货品处理能力和业务拓展能力的分析预测等等动态预测,只有经验丰富的专家才能做到,而且还不得不说“智者千虑,必有一失”。有些工程师尝试运用局部环节的模拟验证方法,力图在静态数据和局部数据的计算和推测中得到问题答案。但是,事实证明,这种尝试不但没有解决问题,还可能引领人们步入歧途,庞大的数据处理工作难免增加了“系统验证”难度。

RaLC仿真技法软件从这些角度切入,提供三维动画仿真模型图9、图10。由于它除了平面设计图所提供的平面和静态数据之外,在工厂设计目标(新建、扩建、改造等)和工厂用途、仓储能力、进出库能力、主要经营产品及其注意事项等工程概要的基础上,还对三维仿真模型融入了作业计划、人员配置、机械设备、商品、货位、入库、分拣和发货等丰富的重要数据。
在用短短几天完成从平面到立体的仿真建模之后,还可以利用RaLC软件提供的仿真器或者模拟器进行验证仿真,预测发生于未来的可能问题。
应用RaLC软件迅速布局已经基本成形的设备(或工人),明确它们之间的作业关系之后立刻可以模拟模型。迅速模拟功能使三维动画模型更加有效、更加具体、形象、直观而富有动感,客户可以在动态中把握工厂的所有情况。
随着计算机技术的发展,现在具备三维动画属性的仿真模型不仅空间视频感觉强烈,而且作业环节全面。通过仿真模型,完全可以观察到工厂设备、工人和货品等整体和个体生产要素的运动轨迹,全面反映了整个工厂模型的运动情况、设备的运行情况、工人的工作情况和货品的流动情况。
建议业界着手施工新建工厂和物流中心之前,最好在计算机三维动画虚拟平台上建立一座工厂,事先进行各种各样的仿真实验和系统评价,反复改进和优化工程设计方案,获得最佳系统仿真验证方案。这样就可以事先发现和排除各种故障、瓶颈和问题,在此基础上获得的预测、判断和决策,显得更加具体、全面而英明,富有预见性和战略性。
仿真模型能使用户防患于未然,使用户有限的资源获得合理的配置,从而使用户的资本得到最高的回报。