文 献 综 述

一、前言

随着国际市场竞争日趋激烈化，使得企业迎来了更大的挑战，要求企业能够充分利用车间现有的生产资源，以降低生产成本，提高企业竞争力。研究表明：企业生产系统中大约有20%~50%的加工费用来自于物料搬运，而优良的设备布局可以均衡设备负荷，使物料的流通更加顺畅，减少在制品的滞留，提高物料的处理效率，使物料搬运费用至少减少10%~30%^[1]。

在生产系统中，不合理的生产车间布局设计会产生生产过程中的浪费。目前采用计算机仿真技术对生产车间布局进行仿真优化的越来越多，通过对生产车间布局规划的多方案优化分析，从而使规划方案更便于实际建设和生产组织，降低企业的生产成本，提高企业的竞争力。车间布局是生产系统的重要组成部分，其优劣程度直接决定了企业的生产效率和产品质量，是企业长期有效运营的关键^[2]。

二、仿真理论回顾

二次大战后，航天（太空）工业的兴起，对于大型的复杂的太空飞行器地面仿真实验有了迫切的需求。20世纪40年代中，电子模拟（类比）和电子数字（数值）计算机的相继研制成功，为现代仿真应用提供了新的建模与仿真工具手段^[3]。

在1982年中文版中”仿真”的定义如下：”仿真（Simulation）是指研制和使用计算机模型，用以研究实际或假设的动态系统”。上述定义强调了建模、计算机、动态系统三个重要的组成部分，在定义描述中还强调了计算模型的支配地位。

1978年，中国成立大百科全书”仿真”的定义如下：”仿真：利用复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或在设计中的系统”。上述定义强调了系统、模型和实验。强调了模型的广义性和实验的复杂性。在定义描述中认为计算机模型是仿真系统中重要的模型之一^[3]。

王子文（2005）认为，仿真技术在经历了发展阶段，成熟阶段之后，现在进入了以复杂系统仿真为研究对象的新阶段。仿真科学是在现代科学技术发展条件下形成的综合交叉学科^[4]。

文传源（1992）认为，实际上，有些复杂系统，如计算机集成生产（或管理）系统（CIMS）#8230;#8230;等都和仿真系统结合在一起而不可分割。这是当前科研、生产和技术上的总趋势，值得认真考虑和注意^[5]。

李仲学（1989）虽然仿真概念本身并非与计算机有关，实用的系统仿真模型却大都是在电子计算机上实现的，这是因为仿真模型的实现常常要求大量的逻辑关系及数据处理。正因为如此，系统仿真与电子计算机仿真往往是同义语^[6]。

郑大钟，张亮（2002）仿真优化研究基于仿真的目标优化问题，具有很强的工程背景，但存在随机性、计算费时和NP-hard等难点。目前，仿真优化已成为国际上系统仿真和运筹学等领域共同关注的热点和前沿课题，尤其是在离散事件动态系统领域^[7]。

王子才（2002）认为，从一般意义上讲，系统仿真可以理解为对一个已经存在或尚不存在但正在开发的系统进行系统特性研究的综合科学。对于实际系统不存在或已经存在但无法在现有系统上直接进行研究的情况，只能设法构造既能反映系统特征又能符合系统研究要求的系统模型，并在该系统模型上进行所关心的问题研究，揭示已有系统和未来系统的内在特性、运行规律、分系统之间的关系并预测未来^[8]。

世界著名的两本仿真书籍《Simulation Modeling and Analysis》^[9]与《Discrete Event Systems Simulation》^[10]首次将仿真优化作为一个专题进行讨论，并指出仿真优化对仿真的推广应用具有重要的影响。

三、仿真技术在企业中的应用

李琪（2019）在查找物流中心运行效率较低的问题，明确引入了”货到人”设施设备进行优化的思路，通过Flexsim仿真软件对该过程进行模拟验证优化的合理性，最终为沈阳京东亚一物流中心的效率优化问题给出一种解决问题的方案，同时为这类问题提供了优化方法和模型的参考^[11]。

王子才（2002）指出，同军事领域的需求和推动一样，由于工业系统的复杂性、大型化，出于安全性、经济性考虑，仿真技术广泛应用于工业领域的各个部门。在大型复杂工程系统（项目）建设之前的概念研究与系统需求分析过程中，都发挥着越来越重要的作用^[8]。

王子文（2002）指出，电力工业中，随着单元发电机组容量越来越大，系统越来越复杂，对它的经济运行、安全生产提出了更高的要求，仿真系统是实现这个目的的最佳途径。通过仿真系统可以优化运行过程，可以培训操作人员。电站仿真系统已成为电站建设与运行中必须配套的装备^[8]。

于明华，李弘（2006）指出，企业仿真，是从企业业务流程的持续改进与变革方面着手，优化或重构业务流程；同时简化组织结构，在信息技术下实现企业管理结构由金字塔形转变为扁平化结构，从而提高企业的运行效率和对市场的响应力度。主要应用于物流管理、供应链管理等方面^[12]。

四、Flexsim软件理论

Flexsim是美国Flexsim 公司开发的，迄今为止世界上第一个在图形环境中集成了C IDE 和编译器的仿真软件。是一个基于Windows的，面向对象的仿真环境，用于建立离散事件流程过程，像是制造业，物料处理和办公室工作流，这些全都配以相似度极高的三维虚拟现实环境。在这个软件环境，C 不但能够直接用来定义模型，而且不会在编译中出现任何问题。 这样，就不再需要传统的动态链接库和用户定义变量的复杂链接。同时Flexsim的资料，图像和结果都可以与其它软件公用，而且他可以从Excel表读取资料和输出资料，可以从生产线上读取现时资料以作分析功能。

五、Flexsim在企业中的仿真与优化

张李威（2013）在了解了仓储作业系统和物流系统仿真的基础上，结合Flexsim物流仿真软件，以武汉中商平价仓储中心为实例，用三维仿真方法模拟出仓库系统作业过程，并通过直观的仿真结果输出找到系统存在的瓶颈并予以优化^[13]。

成瑜（2015）基于Flexsim仿真软件，研究凤凰图书物流系统的零拣作业优化问题，以期帮助企业找到零拣作业效率提升的方法和思路。分析了凤凰图书物流系统的瓶颈所在，提出备选优化方案，并利用Flexsim仿真软件对优化方案进行建模仿真，通过比较运行结果得到了备选方案中较优的方案^[14]。

徐林华（2011）在了解仓储作业系统和物流系统仿真的基础上，结合Flexsim物流仿真软件，用三维仿真方法模拟出仓储作业系统过程，并通过直观的仿真结果输出找到系统存在的瓶颈并予以优化^[15]。

六、总结与展望

目前，各种仿真优化方法已大量应用于生产领域，各种方法的组合使用也体现出了它们的威力，我们也应当注意到针对不同的仿真优化问题，应采用适合的方法，才能最有效地解决问题。同时，我们也注意到现有的各种仿真优化方法通常都需要使用者具有一定的技术背景，也需要大量的计算时间，我们的目标应着眼于提高算法的效率，使得其应用更加简便，这也是仿真优化领域工作者的努力的目标之一^[16]。

由于仿真试验经济、安全、方便并具有特殊功效，因而在先进工业国家得到了迅速发展和广泛应用。我国虽起步较晚，但近年来发展异常迅猛，在理论、技术的某些方面已进入国际先进行列，但由于原材料、元部件跟不上发展要求#8230;#8230;，等原因；仿真系统技术比先进工业国家尚有差距。如果认真考虑系统仿真学科和仿真系统技术今后的发展，将会更感到形势逼人，任重道远，值得特别注意^[5]。

附：参考文献

[1] 徐立云，杨守银，李爱平，黄君政. 生产车间布局多目标优化及其仿真分析[J]. 同济大学，2018.

[2] 周尔民，罗珊珊，张艳荣. 变速器生产车间布局设计与仿真优化技术研究[J]. 华东交通大学，2013.

[3] 刘国辉.中国大百科全书[J]，1978.

[4] 王子才.仿真科学的发展及形成[J].哈尔滨工业大学，2005

[5] 文传源. 系统仿真学科与仿真系统技术[J]. 北京航空航天大学学报，1992.

[6] 李仲学. 离散系统仿真引论[J]. 北京科技大学，1989.

[7] 郑大钟，张亮. 仿真优化研究进展[J]. 清华大学，2002.

[8] 王子才. 仿真技术发展及应用[J]. 哈尔滨工业大学，2002.

[9] Averill Law,W.David Kelton.《Simulation Modeling and Analysis》[J].

[10] Banks,Jerry.《Discrete Event Systems Simulation》[J].

[11] 李琪.应用仿真技术对京东亚一物流中心拣货运行效率优化研究[J].沈阳城市建设学院，2019.

[12] 于明华，李弘. 仿真技术的应用和发展[J]. 内蒙古工业大学，2006.

[13] 张李威. 基于Flexsim的物流仓储中心系统仿真与优化#8212;#8212;以武汉中商平价仓储中心为例[J]. 湖北大学，2013.

[14] 成瑜. 基于Flexsim的凤凰图书物流公司零拣作业仿真优化研究[J]. 南京大学，2015.

[15] 徐林华. 基于Flexsim的仓储物流系统仿真与优化研究[J]. 山东科技大学，2011.

[16] 杨湘龙，王飞，冯允成. 仿真优化理论与方法综述[J]. 北京航空航天大学，2000.