工廠模擬與優化
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 Siemens Tecnomatix Plant Simulation 

西門子解決方案 Tecnomatix : 工廠生產線流程的模擬與優化工具
Tecnomatix 的軟體Plant Simulation可以提供對複雜工廠生產系統和流程的模擬及優化,使用Plant simulation您可以優化材料流程,資源與空間使用率以及輸送物流,從排程個別生產活動到完整組裝流水線皆涵蓋在內。

當今企業的挑戰日益複雜,必須在高度競爭的市場交付日益複雜的產品並且必須具有價格競爭力與更短的交期來提服務。

■ 產品型號和變數不斷增加
■ 產品和工序的複雜性不斷提高
■ 全球性/跨地域的多工廠生產
■ 混線裝配與生產
■ 不斷地對工序進行改進和提升
■ 對現有製造資源和設備進行重用


 
Plant simulation是以物件為導向的模擬工具,有助企業更輕鬆地處理這些需求,解答您關鍵問題,像是在資源有限的情況下何時何地利用受到可用性與受限材料限制的資源來開發哪些產品,或是如何在既有的設備與空間中創造更大的生產效率。

Plant Simulation的3D特性使您能夠快速直觀地創建一個生產系統物流系統的數字化(數位)模型,因此您可以了解系統的特徵並且優化其性能,在不中斷現有生產系統的前提或是早於實際生產系統投資前,您就可以使用這些數字化模型運行試驗和假設方案,運用plant simulation 提供的高級統計工具可以評估不同的製造方案,評估結果可以為您提供必要的訊息,便於在生產規劃的早期階段做出迅速且可靠的決策。

Plant Simulation可以從全球生產設施到在地工廠或特定生產線對物料流,現有資源利用率進行優化,也可用於管理內部生產與外包策略,還可用於作業工作順序,用來分配日常工作量的排程,它分析和優化各種生產佈局,資源利用率,產能與效率,物流與供應鏈,以便企業工廠便於承接不同大小的訂單與混線生產。
 

 
 

Plant simulation 效益

 

功能介紹
Plant Simulation 在早期又稱為SiMPLE++,eM-Plant,它是用C++實現的關於生產,物流和工程的模擬工具(Simulation in production, Logistics and Engineering & its implementation in C++)。
是物件導向的,圖形化的,整合/集成的建模,模擬工具。從學術上來歸類,Plant Simulation是一類典型的離散事件模擬工具。
Plant Simulation 所有流程皆遵循清晰易懂的互動式迭代函數,使用者可啟動排程,查看結果並視需要進行變更。使用者可以重新啟動排程,以確定是否正確。Plant Simulation 也可根據每日,每週,每月組裝數和總類來預測各專案的使用率。


 
 

用標準和專用的元件庫建立模擬模型
用Plant Simulation可以為生產設備,生產線,生產過程建立結構層次清晰的模型。這種模型的建立過程使用了應用元件庫(Application Object Libraries)的組件,應用元件庫是專門用於各種專業過程如組裝,塗料,噴漆等。使用者可以從預定義好的資源,如訂單目錄,操作計畫,控制規則中進行選擇。使用者也可以自行增加元件(Object) 來擴充元件庫,也可以使用已經獲得驗證的工程經驗來進一步進行模擬研究。


模擬系統優化
使用Plant Simulation模擬工具可以優化產量,緩解瓶頸,減少再加工零件。考慮到內部和外部供應鏈,生產資源,商業運作過程,使用者可以通過模擬模型分析不同屬性產品的影響,使用者可以評估不同的生產線的生產控制策略,並且驗證主生產線與次生產線(sub-lines)的同步。

Plant simulation可以定義各種物料流的規則並檢查這些規則對生產線性能的影響,從系統庫挑選出來的控制規則(control rules)可以被進一步的細化以便用於更複雜的控制模型;使用試驗管理器(experiment manager)可以定義試驗,設置模擬運行的次數與時間,也可以在一次模擬中執行多個試驗。使用者可以結合數據文件,例如Excel格式的文件來配置模擬試驗。
 

 

■ 自動分析
使用Plant simulation可以自動為複雜的生產線找到並評估優化的解決方案。在考慮到諸如產量,庫存(inventory),資源利用率,交貨日期(delivery dates)等方面的限制條件的時候,採用基因演算法(Genetic Algorithms)來優化系統參數。通過模擬手段來進一步評估這些解決方案,按照生產線的平衡和各種不同批量,交互地找到優化的解決方案 。


 
■ 分析模擬結果
使用Plant Simulation分析工具可以輕鬆的解釋模擬結果。統計分析,圖,表,可以顯示緩存區,設備,勞動力(personnel)的利用率。用戶可以創建廣泛的統計數據和圖表來支持對生產線工作負荷,設備故障,閑置與維修時間。專用的關鍵性能等參數的動態分析:由Plant Simulation可以生成生產計畫的Gantt圖並能被交互地修改。




 


隨著數據庫應用的增加,Plant Simulation 還提供了與SQL,ODBC,RPC,DDE的接口,標準的數據接口能夠匯入CAD 3D數據(.JT/.WRL/.DXF/AutoCAD)圖形進行模擬。
Plant simulation具有圖形化和交互化建模能力,同時通過內建的編程語言SimTALK進行過程的定義,參數的輸入和控制策略的調整,也能夠建立完整的模擬模型。SimTALK是一種解釋型的模擬邏輯控制語言,語法規則與Basic相似,比較易於學習。同時Plant simulation還提供專門的調試窗口,使用者可以快速進行語法調試。


 

 Plant Simulation 特點描述 

■ 可對高度複雜的生產系統和控制策略進行模擬分析
對於高度複雜的生產製造系統或者物流系統,Plant simulation通過物件導向的方法定義將生產系統抽象模型化。通過系統的物件與應用template擴展的物件,來對生產系統進行抽象建模。
Plant simulation的另一個主要特點是支持層次性和繼承性的建模特點,通過繼承性的建模思路,生產系統中的很多類似的子系統可以快速被引用和重用,從而極大提高模型的效率。層次建模使得複雜和龐大的的模型(物流中心,裝配工廠,機場等等)變得井井有序。

 
 
專用的應用元件庫為典型的方案進行迅速高效的建議
Plant Simulation 可面向不同的製造業行業領域訂製許多高效率的應用template,提供面向該行業應用建模的常用模擬物件,使用者可以簡單交互基本資訊後進行模擬,從而極大提高應用效率。
目前Plant Simulation的應用物件template涉及:
■ 面向汽車行業的Assembly/Carbody/Painting template
■ 面向物流行業的Conveyor/AGV/EOM/HBW template

 
 
■ 使用圖形和圖表分析產量,資源和瓶頸
Plant Simulation 包含許多專門對於生產和物流系統模擬模型的性能與模擬結果進行評價的內嵌工具。
使用專門的圖形分析工具,使用者可以快速進行圖形,圖表化的模擬模型的數值追蹤和顯示。


■ 綜合分析工具,包括自動瓶頸分析器,Sankey圖和甘特圖
在圖形圖表顯示的同時,Plant Simulation提供很多很專業的分析工具,包括:自動的瓶頸分析,流量分析圖(Sankey),甘特圖(Gantt)


 
 
三維可視化和動畫
Plant Simulation在提供2D圖標模擬方式的同時,也提供3D可視化的方式展示模擬模型的內容,使用者可以通過內部的實時關聯機制從2D模擬模型直接生成對應的3D模擬模型,也可以通過標準的數據接口加載CAD的3D數據((.JT/.WRL/.DXF/AutoCAD)。系統支持同步的2D/3D模擬顯示和分析。




 

 

 
使用基因演算法對系統參數進行自動優化
Plant Simulation在支持系統模擬的同時,通過內嵌的優化算法 – 基因演算法對於系統的關鍵參數進行優化運算。通過優化算法幫助使用者尋找典型的非解析求解問題的最優化解(如TSP等NP問題)
 


 

支持多介面和集成能力
Plant Simulation提供與外圍數據平台交互的一系列數據接口(如:ODBC, SQL, Oracle, ERP等)。通過這些專門的接口和集成能力,使用者可以建立Plant Simulation與外部的數據庫系統之間的信息通道,從而實現模擬模型與數據庫系統的信息集成。

 


 

Plant Simulation 特點




 傳統規劃工具及Plant Simulation 

傳統規劃工具不再適用的原因
靜態的規劃工具,例如試算表或流程圖製作軟體,無法產生可說明變異性且隨時見變動條件的結果。系統元件與技術限制之間的相關互相依賴關係通常不會納入考量。使用傳統規劃工具時,通常無法將控制資訊與材料流向的複雜規劃計算在內,以外傳統工具並不提供3D動畫的視覺化直觀效果。
 

 Plant Simulation 客戶介紹 

■ 德國Aker Yards

 


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