2022年仿真模擬技術(shù)增強解決物流供應(yīng)鏈問題的能力

1、王巖峰 美國波士頓大學(xué)制造工程系博士刃之礪信息科技（上海）有限公司總經(jīng)理美國工業(yè)工程師協(xié)會（IIE）資深會員通過仿真模擬技術(shù)增強解決物流供應(yīng)鏈問題的能力ExtendSim 7 介紹ExtendSim 在學(xué)校中滿足多方面需要 適合本科生入門，適合研究生專精適合科學(xué)研究，適合融入自主算法，適合復(fù)雜試驗，適合學(xué)術(shù)發(fā)文適合橫縱向課題，適合實際項目中復(fù)雜問題結(jié)構(gòu)、大數(shù)據(jù)量要求在解決物流供應(yīng)鏈問題方面，仿真和模擬技術(shù)能夠培養(yǎng)哪些能力？ 描述問題的能力：（1）清楚地描述問題發(fā)生的現(xiàn)狀和流程（2）清楚地描述關(guān)鍵績效指標(biāo)（目標(biāo)和努力方向）（3）清楚地描述問題內(nèi)在的機理（復(fù)雜系統(tǒng)多個要素之間的相互關(guān)聯(lián)）（4）清楚

2、地為問題區(qū)分優(yōu)先級和輕重緩急（5）抽象思維和動手能力解決問題的能力（1）設(shè)計改進方案的能力（2）分析敏感參數(shù)和發(fā)掘最重要影響因子的能力（3）取舍的能力（4）實驗設(shè)計和得出最終結(jié)論的能力（5）用數(shù)據(jù)說服別人的能力（6）項目管理、數(shù)據(jù)收集和分析的能力這些能力的核心是需要認(rèn)可仿真模擬技術(shù)的應(yīng)用價值 精益化管理的需要 應(yīng)對復(fù)雜問題和系統(tǒng)的需要 提升流程成熟度的需要仿真模擬技術(shù)的本質(zhì) 時間是自然所賜，它是無形的，但不是虛無的，它是無價的，卻不可能提前領(lǐng)取，也無法滯后保留，它一縱即逝，所以工業(yè)工程非常重視對時間資源的充分利用。矛盾需求的時間 供給的時間需求的數(shù)量 供給的數(shù)量仿真的本質(zhì)對有限資源分配、占用、

3、釋放方式進行研究的試驗工具資源包括：時間資源、設(shè)備資源、人力資源、空間資源仿真模擬技術(shù)是精益化管理的需要仿真和JIT、精益的關(guān)系JIT、精益是試圖在不同時間點上對有限資源實現(xiàn)需求和供給平衡的方法。而仿真正是研究這種供求方式的工具。沒有什么工具比仿真技術(shù)更能貼切地研究精益生產(chǎn)方式利用計算機仿真技術(shù)，利用工業(yè)工程原理，進行管理優(yōu)化工欲善其事必先利其器 系統(tǒng)復(fù)雜性績效可量化性低風(fēng)險和低成本性提高效率快速實驗性易于理解和溝通提高生產(chǎn)效率的難度仿真模擬技術(shù)是應(yīng)對復(fù)雜問題和系統(tǒng)的需要提高生產(chǎn)效率的難度從理解到改善From Understanding to Improvement仿真，一個理解和改善復(fù)雜系統(tǒng)

4、動態(tài)特性的有效方法 捕捉系統(tǒng)關(guān)鍵要素，理解系統(tǒng)運作規(guī)律 從定性分析到定量改善 快速實驗，測試多種建議想法 低成本，無風(fēng)險，不需要中斷正常運作 圖形動畫界面，有效的溝通工具用仿真進行生產(chǎn)系統(tǒng)的分析訂單數(shù)量產(chǎn)品組合機器分配制造周期單位成本庫存水平投資回報生產(chǎn)動態(tài)特性和因果關(guān)聯(lián)Production Dynamics & Cause-Effect Production scheduling policy evaluation Multiple constraint synchronization Tool allocation logic evaluationetc過程策略評估(Procedure-P

5、olicy Evaluation) Throughput analysis Cycle time analysis Bottleneck analysisetc組合指標(biāo)評估(Aggregation Evaluation) Number of tools Buffer size Line item mix Labor requirementetc單點指標(biāo)評估（Single Quantity Evaluation)復(fù)雜程度問題舉例種類用仿真進行生產(chǎn)系統(tǒng)的分析用仿真進行生產(chǎn)系統(tǒng)的分析仿真可以回答的問題戰(zhàn)略問題Strategic工廠生產(chǎn)能力如何確定？工廠負載如何影響生產(chǎn)成本和制造周期?制造周期縮短需要

6、付出多大代價?管理問題Managerial在制庫存和制造周期如何變化?機器的冗余產(chǎn)能應(yīng)該設(shè)置多少合適?哪里是瓶頸工序，為什么會成為瓶頸?怎么樣增加機器利用率?操作問題Operational決定制造周期的主要因素有哪些緊急訂單對正常生產(chǎn)有多大影響什么是比較好的調(diào)度策略用仿真進行生產(chǎn)系統(tǒng)的分析什么樣的流程適合仿真分析 (Capability Maturity Model)Ad HocChaotic ProcessRepeatable Process Informally Defined with Predictable Results Defined Process Defined with St

7、andard ResultsManagedProcess Defined and MeasuredOptimizingImprovement Fed Back 成功率增大* Greg Hansen “Automating BPR”仿真模擬技術(shù)是提升流程成熟度的需要流程的優(yōu)化靜態(tài)動態(tài)定義流程合理化ECRS績效和衡量參數(shù)和分析反饋和實驗卓越流程仿真在企業(yè)中的地位仿真在企業(yè)中的地位PLANNEROrder PlanningSCHEDULERWork DispatchingSIMULATORScenario AnalysisFactoryModelingWhat IfFactoryStatusWork

8、Release* 臺積電黃崑智企業(yè)內(nèi)物流資源配置為某一個目標(biāo)配置合適種類和數(shù)量的機器，人機配比；物流設(shè)備的布局和搭配；庫存的布局和容量設(shè)定；產(chǎn)能調(diào)整和產(chǎn)品混合的研究；新產(chǎn)品、新設(shè)備、新工藝對現(xiàn)有系統(tǒng)的影響；投資分析；勞動力和產(chǎn)能規(guī)劃；系統(tǒng)績效評估產(chǎn)出率分析制造周期分析瓶頸分析操作流程分析生產(chǎn)排產(chǎn)庫存策略控制策略企業(yè)間物流 供應(yīng)鏈供應(yīng)鏈和物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和評估工廠，庫存，和配送中心等重要資源配置和整合供應(yīng)鏈反應(yīng)能力和抗波動能力分析供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)和合作模式供應(yīng)鏈和物流的成本評估ExtendSim 一直致力于成為物流和供應(yīng)鏈行業(yè)內(nèi)功能領(lǐng)先、性價比領(lǐng)先、服務(wù)領(lǐng)先的決策支持工具。ExtendSim 仿真軟件美國

9、 Imagine That, Inc. 開發(fā)的優(yōu)秀通用仿真平臺經(jīng)濟、方便、功能強大、建模離散、連續(xù)和流體系統(tǒng)(和DCS接口）開放源代碼，集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可擴展性在仿真軟件中領(lǐng)先學(xué)習(xí)周期短，適合教學(xué)、研究和企業(yè)咨詢 全球用戶超過13,000，有十多家企業(yè)以它為平臺開發(fā)商業(yè)仿真系統(tǒng) 1000多內(nèi)嵌函數(shù)，100多個預(yù)制模塊，20多種隨機數(shù)發(fā)生和擬和器全球擁有用戶最多的仿真軟件之一“It is powerful and cheap” Accenture (埃森哲), 2001半導(dǎo)體電子行業(yè)： Motorola, Ericsson, Nokia, National Semiconductor,

10、Texas Instruments, Applied Materials, Canon計算機和通信行業(yè)：IBM，HP, Apple Computer, Gateway, Hitachi, Toshiba, Microsoft，EDS ，AT&T, Cisco, Lucent, Nortel工業(yè)系統(tǒng)： GE, ABB, United Technologies, Honeywell, Pratt & Whitney, Siemens, DuPont汽車和航空運輸： Ford, Boeing, Honda, Mitsubishi, Northwest Airline, US Postal Servi

11、ce零售品： Coca-Cola, Kodak, Johnson & Johnson, P&G, Unilever石油化工和醫(yī)藥：Shell, Texco, Eli Lilly, Merck, Pfizer鋼鐵冶金：Nippon Steel, Alcoa, Lukens Steel部分客戶全球用戶最多的仿真軟件之一學(xué)校和研究機構(gòu)：哈佛商學(xué)院，斯坦福大學(xué)，耶魯大學(xué)， 美國宇航局，東京大學(xué)，普渡大學(xué)，佐治亞理工，伊利諾斯大學(xué)，依阿華大學(xué)，馬里蘭大學(xué)，麻州大學(xué)，墨爾本大學(xué)，賓州大學(xué)，德州大學(xué)，威斯康星大學(xué) 等等政府機構(gòu)：美國能源部、美國國防部、美國海軍陸戰(zhàn)隊、美國海軍、美國空軍，美國環(huán)境保護署，世界

12、銀行等等軟件介紹全球用戶最多的仿真軟件之一唯一被美國所有兵種采用的系統(tǒng)仿真軟件哈佛商學(xué)院案例在中國已經(jīng)應(yīng)用的領(lǐng)域：半導(dǎo)體生產(chǎn)分析和調(diào)度；鋼鐵物流運輸調(diào)度；供應(yīng)鏈庫存管理；軍事物流；武器裝備效能評估和維護；港口運輸；煤礦車輛調(diào)度；筆記本配件全球供應(yīng)鏈分析；通訊設(shè)備生產(chǎn)管理和供應(yīng)鏈優(yōu)化；生產(chǎn)設(shè)備效能分析；醫(yī)療流程；物流仿真和培訓(xùn)； 電力調(diào)度；等等軟件種類橫向領(lǐng)域生產(chǎn)線負載平衡路徑規(guī)劃優(yōu)化算法作業(yè)成本法流程改善設(shè)備分配并購決策調(diào)度績效管理庫存管理瓶頸分析風(fēng)險管理制造周期研究新技術(shù)引進批量管理產(chǎn)能規(guī)劃排隊論需求管理縱向領(lǐng)域政府流程樹木培植服務(wù)行業(yè)工廠設(shè)計和布局生理學(xué)信息科技供應(yīng)鏈管理軟件工程安全系統(tǒng)化

13、工領(lǐng)域業(yè)務(wù)建模食品行業(yè)航空/機場半導(dǎo)體制造物流呼叫中心教育培訓(xùn)精神病學(xué)包裝應(yīng)用公共事業(yè)管理生產(chǎn)制造認(rèn)知建模醫(yī)藥行業(yè)通訊系統(tǒng)廢物處理運營管理釀酒行業(yè)包裹運送電力調(diào)度環(huán)境保護應(yīng)用領(lǐng)域為什么ExtendSim最適合流程建模 建模思路自然：與流程自然走向貼近，充分利用已有流程圖 建模元素豐富：可以在同一模型中模擬信息流、物流、決策流 模塊結(jié)構(gòu)明晰：最容易的分層建模技術(shù)和可重復(fù)性模塊創(chuàng)建技術(shù) 搭建模型快捷：搭積木式的模塊組合技術(shù) 二次開發(fā)方便：集成開發(fā)環(huán)境，模塊源代碼開放，可以從零創(chuàng)建模塊，加密模塊庫 數(shù)據(jù)交換多樣：支持大規(guī)模數(shù)據(jù)交換、可視化仿真數(shù)據(jù)庫、支持結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)分開管理的大規(guī)模項目開發(fā)模式 外部集

14、成容易：調(diào)用外部程序，C/S 圖形統(tǒng)計全面：提供圖形庫和報表生成，支持外部數(shù)據(jù)導(dǎo)出 算法擴展靈活：支持遺傳算法和各種個性化算法嵌入 視覺效果入勝：支持二維、三維動畫ExtendSim 特點易用性：ExtendSim是唯一采用物件流和信息流可以同時在模塊圖標(biāo)上動態(tài)表達的仿真軟件，采用模塊組合的方式快速搭建模型，符合決策過程中的思維方式。 學(xué)習(xí)曲線短，建模效率高，適合教學(xué)、科研和咨詢領(lǐng)域；多用途：支持連續(xù)數(shù)值（包括蒙特卡羅等）、離散事件、離散速率（連續(xù)流體）、批量化流程、基于Agent的復(fù)雜系統(tǒng)建模、基于State-Action狀態(tài)決策系統(tǒng)等多種建模方法的仿真集成平臺；ExtendSim 特點可重

15、復(fù)性和可擴展性：ExtendSim 模塊100%開放源代碼，自帶集成開發(fā)環(huán)境，用戶可以根據(jù)需要修改已有模塊和創(chuàng)造全新模塊，這些模塊可以歸類在用戶自己的模塊庫中，并加密保護，具備自己的知識產(chǎn)權(quán)，可以獨立銷售這些模塊庫，可以重復(fù)使用。這一特點增加了模型設(shè)計的效率和增值潛力。此外，ExtendSim 的三維虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)本身也是源代碼開放的成熟軟件產(chǎn)品。交互性：ExtendSim 運行前無需編譯模型；即使在模型運行過程中，參數(shù)和模型邏輯也可以在線修改。方便的交互性可以快速回答和重新分析各種問題。 ExtendSim 特點規(guī)模性：ExtendSim 充分利用類C語言的強大功能和運算能力，并且支持分層結(jié)構(gòu)

16、，所以可以用來創(chuàng)建含有成千上萬個模塊的復(fù)雜模型，運行效率在模型超過上萬個模塊和對象時也揮灑自如?？梢曅裕篍xtendSim提供了快捷的二維動畫和復(fù)雜逼真的三維動畫開發(fā)環(huán)境。ExtendSim的三維動畫環(huán)境采用了最先進的開源網(wǎng)絡(luò)游戲引擎，動畫制作效率高，效果栩栩如生。 而且三維虛擬現(xiàn)實引擎本身也是開源的。 高級數(shù)據(jù)管理：ExtendSim 提供新一代圖形化仿真數(shù)據(jù)庫，和模型內(nèi)參數(shù)和表格動態(tài)鏈接，自動產(chǎn)生更多統(tǒng)計數(shù)據(jù)報告ExtendSim 特點 連接性：ExtendSim支持ActiveX/OLE控件和ODBC數(shù)據(jù)源。內(nèi)嵌1000多個系統(tǒng)函數(shù)可以實現(xiàn)和數(shù)據(jù)庫、EXCEL和其他數(shù)據(jù)源的集成，充分利用

17、WINDOWS操作系統(tǒng)的資源，可以和Delphi、C+ Builder、Visual Basic、Visual C+代碼鏈接； 性價比：ExtendSim 從第一個版本開始，就秉持高性價比的理念，軟件的價格是其他主流仿真軟件價格的1/2 到 1/4，具有不可比擬的投資回報率。 ExtendSim 和其他仿真軟件相比入門最容易不需要太多編程知識、二天現(xiàn)場培訓(xùn)應(yīng)用范圍廣，可以處理的問題種類多，節(jié)約總成本涵蓋企業(yè)核心的KPI支持自主開發(fā)能力100% 模塊開源，可以開發(fā)自己知識產(chǎn)權(quán)的模塊庫運行效率C，編譯為機器代碼技術(shù)支持所有仿真軟件中技術(shù)支持領(lǐng)先的，完備的網(wǎng)站可開設(shè)的課程多生產(chǎn)運營、物流供應(yīng)鏈、運籌

18、學(xué)、工廠物理學(xué)、商業(yè)流程重組口碑良好可以提供在中國的多個世界一流企業(yè)的推薦ExtendSim 支持服務(wù)ExtendSim 中國地區(qū)提供良好的技術(shù)支持服務(wù) 專業(yè)的技術(shù)支持論壇，問題響應(yīng)時間不超過2個工作日 全部漢化的使用手冊 中文入門培訓(xùn)資料 免費教學(xué)案例 使用錄像 多本教材面向應(yīng)用的仿真建模與分析 使用ExtendSim 清華大學(xué)出版社被最多教材介紹的仿真軟件之一商業(yè)流程建模、仿真和設(shè)計 英文原版、中文翻譯和案例，在我們論壇上免費下載被最多教材介紹的仿真軟件之一被最多教材介紹的仿真軟件之一ExtendSim 在物流和供應(yīng)鏈方面的應(yīng)用企業(yè)內(nèi)物流資源配置為某一個目標(biāo)配置合適種類和數(shù)量的機器，人機配

19、比；物流設(shè)備的布局和搭配；庫存的布局和容量設(shè)定；產(chǎn)能調(diào)整和產(chǎn)品混合的研究；新產(chǎn)品、新設(shè)備、新工藝對現(xiàn)有系統(tǒng)的影響；投資分析；勞動力和產(chǎn)能規(guī)劃；系統(tǒng)績效評估產(chǎn)出率分析制造周期分析瓶頸分析操作流程分析生產(chǎn)排產(chǎn)庫存策略控制策略在中國企業(yè)內(nèi)物流方面的部分應(yīng)用某著名汽車企業(yè) 汽車裝配線某著名信息設(shè)備企業(yè) 產(chǎn)限設(shè)備數(shù)量分析某著名電子芯片企業(yè) 人機配比某著名工業(yè)設(shè)備企業(yè) 線產(chǎn)能估算某著名電子企業(yè) 產(chǎn)線平衡、產(chǎn)能估算、瓶頸分析某著名研究機構(gòu) 企業(yè)倉儲流程優(yōu)化企業(yè)間物流 供應(yīng)鏈供應(yīng)鏈和物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和評估工廠，庫存，和配送中心等重要資源配置和整合供應(yīng)鏈反應(yīng)能力和抗波動能力分析供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)和合作模式供應(yīng)鏈和物流的成本

20、評估在供應(yīng)鏈物流方面的部分應(yīng)用寶潔 P&G “Ultimate Supply Chain”某手機企業(yè) 安全庫存松下電工 全球供應(yīng)鏈索尼 全球電池供應(yīng)鏈美國能源部 石油戰(zhàn)略儲備供應(yīng)鏈US 郵政局 Postal Service 郵政供應(yīng)鏈美國海軍陸戰(zhàn)隊 軍事物流仿真ExtendSim 案例 企業(yè)內(nèi)物流制造周期縮短物料搬運汽車裝配線節(jié)拍協(xié)調(diào)RFID 貼標(biāo)簽流程 PCB印刷電路板產(chǎn)線效能評估ExtendSim 案例 企業(yè)間物流和供應(yīng)鏈某鋼鐵企業(yè)鐵路網(wǎng)全國物資補給供應(yīng)鏈某著名手機企業(yè)供應(yīng)鏈安全庫存北美克萊斯勒汽車運輸網(wǎng)絡(luò)軍事物流農(nóng)業(yè)物流廢棄物回收物流制造周期縮短投料Release機器1Workstati

21、on 1出廠Shipout搬運Move假如你是生產(chǎn)管理人員或咨詢師，你面對的問題是如何減少以下流程中產(chǎn)品的平均制造周期。機器2Workstation 2制造周期縮短案例平均制造周期=生產(chǎn)準(zhǔn)備時間+平均處理時間+搬運時間+ 等待時間Average Cycle Time = Setup time + Process Time + Moving Time + Waiting Time平均制造周期的影響因素 ( Key Factors on CT)處理時間 （Process Time)生產(chǎn)批量 (Processing Batch) 搬運批量 (Moving Batch)生產(chǎn)準(zhǔn)備時間 (Setup Ti

22、me)搬運時間 (Moving Time)投料變化 (Release Variability) 流程變化 (Process Variability)資源利用率和空閑率 (Resource Utilization)物料搬運某機械制造廠制造平面圖12345汽車裝配線節(jié)拍協(xié)調(diào)生產(chǎn)主線檢測3線檢測2線檢測1線調(diào)整線1線輸入端IN輸出端 OUT出廠汽車裝配流水線節(jié)拍研究調(diào)整線2線生產(chǎn)主線 2線調(diào)整線2線外部車輛（1）如何設(shè)定各環(huán)節(jié)的處理節(jié)拍使得生產(chǎn)流暢？（2）瓶頸如何發(fā)生？（3）如何增加生產(chǎn)線、調(diào)整線？未來瓶頸又會在哪里出現(xiàn)？RFID 貼標(biāo)簽流程PCB印刷電路板產(chǎn)線效能評估ExtendSim 案例 企業(yè)

23、間物流和供應(yīng)鏈某著名鋼鐵企業(yè)鐵路網(wǎng)全國物資補給供應(yīng)鏈某著名手機企業(yè)供應(yīng)鏈安全庫存北美克萊斯勒汽車運輸網(wǎng)絡(luò)軍事物流農(nóng)業(yè)物流廢棄物回收物流某著名鋼鐵企業(yè)鐵路網(wǎng)全國物資補給供應(yīng)鏈某著名手機企業(yè)供應(yīng)鏈安全庫存X Plant SupplierSupplierSupplierSupplier Material Supply ChainForecast Actual DemandLocal InventorySupplier InventoryMaterial Supply ChainForecast Actual DemandLocal InventorySupplier Inventory如何平衡本地庫

24、存設(shè)定，供應(yīng)商庫存設(shè)定，達到期望的按時交貨率How to setup local and supplier inventory to achieve expected on-time delivery ObjectiveDynamic Logistics chain simulationAnalyses the logistics chains overall delivery capability in the long run (in statistical sense).Project based tool.Simulates the reality in daily basis, i.

25、e. model generates forecasts, sales orders, picks materials from buffers, runs MRP, places reorders etc.Logistics process from suppliers inventories to X Plants inventory.Simulation scope Analyze the material supply availabilityStatistics for buffers are collected.Output analyses adjusts the buffers

26、 so that the target supply availability is to be achieved.Test how the system performance changes to parameters.Results from the simulation runAdjusted results after the output analysesInventory adjustment logicExample 1:Example 2:Inventory adjustment logic北美克萊斯勒汽車運輸網(wǎng)絡(luò)軍事物流美國陸軍軍事物流網(wǎng)絡(luò)ExtendSim 案例 基于ExtendSim的農(nóng)作物能量供應(yīng)分析和物流集成平臺 美國能源部 Oak Ridge 國家