了解仿真的真正强大功能 离散事件仿真如何帮助制造商在整个工厂生命周 期内做出更明智的决策，从而提高效率、降低成本 并推动创新

简介 03 什么是离散事件仿真？ 05 离散事件仿真的五大优势 08 准确预测和优化 09 更大限度地降低风险和中断次数 10 降低生产成本 11 更快速地创建复杂模型 12 基于完整的数字表示形式开展协作 12

DES 如何助您一臂之力 13 选择正确的 DES 解决方案 19 总结 22

目录

简介 提到打造竞争优势，制造商有太多的选择。他们可以 选择投资新设备，也可以选择优化流程，亦或利用 AI 和其他数字化转型工具。其中的问题并非在于缺乏创 意，而是在于如何选择正确的综合性策略，找出更适 合自己的前进之路。

按照传统方法，分析师只会简单地比较电子表格中的 选项。但事实上，电子表格无法考虑到现代生产系统 的复杂性。与此同时，实地研究往往不太可能，其原因 有很多种。例如，另外配备一条新的装配线将造成极 大的混乱，而且成本极其高昂。

制造商希望找到一种方法，能够在不干扰生产的低风 险环境中试验和仔细评估各种潜在变化。在这种背景 下，仿真应运而生。

仿真使制造商既能探究具体的某一个工厂系统，也能 探究整个工厂的运营。最终，仿真可帮助您了解计划 变更对生产造成的影响。例如，您可以测试生产计划、 运营策略人员配置情况、工作优先级、新设备等的变 更情况。

在众多经得起时间考验的仿真类型中，有一种名为“ 离散事件仿真 (DES)”。这是一种基于事实的数据驱动 方法，有助于准确预测当前系统中的变更如何影响工 厂的其他流程或部分。

在本电子书中，我们将阐述 DES 的工作原理，包括其 独特的优势和极具价值的应用。

借助离散事件仿真（使用 FlexSim），您可以快速地 大致了解哪些集思广益的想法会带来更有效的产出。 随后，您可以将其缩减至两三个选项， 更具针对性地创建详细模型。 Michael Belote，LM Wind Power 制造 2.0 总监

什么是离散事件仿真？ 离散事件仿真 (DES) 可帮助制造商在结合详细流程步 骤、当前生产数据和详细三维视觉效果的虚拟环境中测 试和验证“假设”场景。此方法允许您分析和验证各种选 项，而无需猜测，使您可以在不中断实际生产的情况下 发现更适合的解决方案。与电子表格不同，DES 模型可 以整合真实世界的随机因素，获得更逼真的结果。

DES 和数字工厂 数字工厂是一个共享的数字模型，可帮助您深入了解如何 规划、设计、构建和运营工厂，如何根据产品和流程的变更 重新配置工厂设施，如何更大限度地提高整体效率和生 产力。DES 是数字工厂提供的一系列解决方案之一，它专 门用于特定的生产领域，旨在为制造商提供快速做出更 明智决策所需的见解。此外，随着时间的推移，您还可以 将 DES 应用于工厂的多个区域，或模拟整个生产系统。甚 至，您还可以集成实时数据以更改模型，就像在数字孪生 应用程序中看到的那样。

DES 是现代数字工厂的主要功能。它在工厂设计中发挥 着重要作用，可帮助您评估生产环境的潜力并优化设备 布局。在工厂运营期间，DES 使团队能够仿真各种生产场 景，并使用结果来改进和优化工厂设计，从而提高产量。

规划01 • 确定每个工作站的位置、设 备放置和配置

• 确定人员、机器和材料的空 间分配

• 确定如何尽可能提高工作效 率并减少瓶颈

是求解器，更像沙箱 DES 有许多出色的类比功能，其中之一是沙箱。它可以帮助您安全仿真各种竞争性想 法并了解其影响。DES 提供了许多数据，帮助您了解在各种约束和条件下模型的变化 情况。它是一款功能强大的解决方案，可用于规划、设计、构建和运营工厂：

设计02 • 尽早发现挑战和问题，避免 后期出现过于高昂的修复 成本

• 更快速地启动和运行工厂， 且提供更高的初始产量

• 从一开始便将灵活性融入工 厂设计

构建03 • 在施工期间测试整个工厂空 间的移动情况和工作流

• 确定潜在的瓶颈点或拥堵 区域

• 制定高效交付计划

运营04 • 优化调度和其他日常运营任务

• 观察交互情况、调整参数、分析 结果并获得见解

• 测试和优化设施，尽可能提高 整个生命周期内的产量

• 增加生产线的灵活性，以应对 突发性的市场状况

用例：DES 和施工规划 某大型快递公司准备在机场附近破土动工建造一个转运 点。为此，他们卸下卡车装载翼并安装施工升降机，以便 向上提升设备。升降机的操作限制（体积和重量）将对项 目造成重大影响，但影响有多大？除此限制因素以外，所 有卡车还必须通过 TSA 门控系统。

系统集成商需要确定这些变化因素是否会造成瓶颈。最 终，他们选定了 Autodesk 的 DES 解决方案：FlexSim。 生成的仿真结果有助于清晰地展示项目的物流情况。在 短短不到一分钟的时间里，便处理了过去一年多的快递 事务。快速仿真再加上模型的可调整参数，使集成商能够 测试并评估各种假设场景。

根据测试结果，集成商发现，现有快递时间表的高峰和低 谷将在 TSA 门控系统中造成瓶颈。在迭代模型并理顺时 间表之后，集成商向所有施工供应商提交了一份经修订 的基于事实的时间表。很快，供应商便批准了这些建议。

https://www.flexsim.com/material-handling/solving-greenfield-scheduling-challenges-using-simulation/

DES 的五大优势 DES 采用独特的方式将速度和灵活性集于一身，帮助 制造商从容应对面临的挑战。无论您的首要任务是提 高效率，还是优化产能或解决瓶颈，亦或只是设想一种 改进工厂的新方式，DES 均可帮助：

准确预测和优化01 更大限度地降低风险和中断次数02 降低生产成本03 更快速地创建复杂模型04 基于完整的数字表示形式开展协作05

准确预测和优化 传统评估方法的不足之一便是准确性。即使是高度自定义 的电子表格，也很难复制工厂车间的实际情况。这意味着 任何输出都只是粗略的近似值，可能有效，也可能无效。

构建 DES 模型可帮助团队从一开始便更好地了解系统的 运行方式。通过这种方式，DES 使制造商能够更详细地了 解流程，考虑变化因素和相互依赖性，并预测极为复杂的 系统的性能。

一旦有能力测试系统为何以特定的方式运行，您就更有可 能在第一时间找到正确的解决方案，并在接下来的几小时 或几天（而不是漫长的几个月或几年）内对其进行微调。

更大限度地降低风险和中断次数 DES 提供了一种无风险的环境，支持您进行一系列试验，而无需担心真实世界的后果。 通过消除系统中的风险，DES 使制造商能够：

避免试错。 无需重新配置实际生产线并等待查看发生的 情况，然后反复重复上述过程，而是通过虚拟 方式测试十几种重新配置方案，查看哪种方 案能带来更好的效果。

探索备选方案，且无需中断现有生产。 DES 实验无需关闭或改变现有生产，无需更 改任务分配，无需重做工作流，亦无需以其他 方式牺牲工作效率。

验证战略决策。 工厂通常会出于多种原因着手进行变革。 利用 DES，您可以在设计选项或新生产计 划正式生效之前，先对其进行验证。

做好全方位的准备。 借助 DES，您可以仿真无法实际测 试的事件（例如，需求激增），为工 厂的未来发展做好充分准备。

降低生产成本 如果能够在不影响当前运营的情况下进行更准确的预测， 则有助于显著降低成本。在流程的后期阶段，解决问题的成 本将呈指数级增长。DES 可以帮助您尽早发现潜在问题， 从而节省时间和金钱。事实上，对于任何处于规划阶段的项 目，DES 均可帮助您根据业务需求控制成本范围，以期不超 出预算。

制造商通常知道哪些系统的改进空间更大。DES 使您能够 验证自己的直觉，并识别提高效率和降低相关成本的机会， 其中包括：延长正常运行时间，提高产量以及节省材料。您 还可以使用 DES 专门来分析已知的低效运营之处（如瓶 颈），找出操作更简便或成本更低的解决方案。

DES 可以为您节省一大笔资金。例如，DES 可以预测新设 备和其他大型资本投资的影响，看看它们能否按预期交付 所需结果，或者能否减少支出。

更快速地创建复杂模型 并非所有 DES 工具均具有相同的功能。找到一种能 够支持您轻松快捷地对所需一切进行建模的 DES 解 决方案，这一点至关重要。看看它是否具有用户友好 的功能，例如：拖放式的布局、预置逻辑的对象以及无 代码的环境。

投资正确的 DES 软件，如果能够为紧张的施工进度 节省数周时间，如果能够提供显著提高效率的分析功 能，或者能够避免购买原本就已冗余的价值数百万美 元的设备，那么这一笔软件投资将很快收回成本。

基于完整的数字表示形式开展协作 DES 可通过多种方式帮助您加速制定工厂决策，其中 之一便是提供真实的案例，非常清晰地展示现状并指 出如何改变现状。

这些案例使团队能够更轻松地在整个组织内共享信 息。逼真的三维视觉效果和流程步骤有助于逐一剖析 复杂的情况，而数据驱动的方法则有助于为您正在考 虑的具体变更（或应对变更）提供可靠的依据。最终， 这有助于制造商基于事实对工厂做出更明智的决策。

DES 如何助您一臂之力 现在，您已经对 DES 的工作原理有了深刻认识。下面，我们 来了解一下制造商目前如何使用 DES。

这些应用揭示了 DES 为何对重视持续改进的制造商来说如 此重要。

• 工厂布局和重新配置 • 调查生产问题 • 评估资本投资 • 分析时间偏移 • 验证新想法

工厂布局和重新配置 生产线的布局对产量和效率具有重大影响。DES 为 制造商提供了一种可靠的方法，帮助他们评估可用 选项并做出正确的决策。

例如，某汽车和航空零件制造商正准备建造新工厂。

利用 DES，该公司发现，目前的工厂 计划只能实现其产量目标的 88%。

该制造商继续使用仿真模型来增加厂房占地面积范 围内的产能，测试各种生产线平衡场景，最终制定了 一个能够实现产量目标的修订工厂计划。

调查生产问题 对于制造商而言，瓶颈、阻碍点和其他低效点一直是他们 面临的风险。DES 提供了一种调查这些问题根源的方法， 并为您提供实施更好方法所需的证据。

例如，某饮料制造商一直使用 FlexSim，通过 DES 将某个 生产问题追溯到一台性能不佳的装盒机。

通过升级这一款设备，该公司不仅将其可用性 提高了 12%，还将生产线产量提高了 30%。

评估资本投资 DES 实现价值的有效方式之一是验证提议的投资，并避 免决策不当。

例如，某大型制药商遇到某种片剂药品需求增长的情况， 希望将每周产量从 15 批增加到 25 批。为此，最明显的解 决方案是增加一台成本高昂的设备，提高混合工序（业内 普遍认为这一工序的速度非常慢）的产量。

但是，在相关负责人将建议提交给董事会之前，流程改进 团队使用 DES 对决策进行了验证。仿真对操作中的所有 复杂部分进行准确建模之后，结果表明：混合工序并不是 流程中速度极慢的环节。相反，配药才是急需改进之处。

仿真帮助团队测试配药环节的各种变化，使每周的产量 增加到 20 批，与目标比较接近。更重要的是，DES 结果 表明，建议购进价值 5,000 万美元的技术并非必不可少。

分析时间偏移 DES 擅长处理时间，无论您是想加快某个流程，以估算 其在数周或数月内的结果，还是想放慢某个特定事件 的速度，以详细审查其细节。

前面提到的 TSA 门控系统使用案例突出了此功能的重 要性。快递公司创建了一个仿真物流系统，用于在机场 附近建造一个新的中转站。仿真能够在不到一分钟的 时间内处理过去一年多的卡车快递事务。根据这项工 作，该公司为其施工材料制定了全新的交付计划，以尽 可能地减少 TSA 门控系统中无法按时完成的瓶颈。

https://redshift.autodesk.com/articles/digital-factory-planning/

验证新想法 制造商依靠优秀员工的创新能力来解决整个工厂环境中 的各种问题。

DES 在这些事务中发挥着重要作用。它为团队提供了一种 验证新创意的方法，这些新创意可能是即时可用、非传统 或未经验证的（所有这些都是创新的特点）。

例如，通过构建特定生产区域的 DES 模型，可以帮助团队 评估数十种想法，提高效率和产量，降低成本，或改善其他 任何重要的性能指标。仿真的优势在于：您不必凭直觉或 猜测来评估可能看起来不寻常或可能具有突破性的创意。 您仅需在模型中对其进行测试，并运用您可以信赖的结果 来评估其潜力。

选择正确的 DES 解决方案 并非所有 DES 解决方案均具有相同的功能。审查选项时，寻找有助 于您更轻松地充分利用仿真的功能，这一点至关重要。简单地说，就 是寻找一种具有以下特点的 DES 解决方案：

综合功能 DES 解决方案需提供综合全面的工具和对象，使您能 够为各种制造环境建模，这一点至关重要。Autodesk 的 FlexSim 附带提供仿真制造、包装、物流和供应链 场景所需的全部功能。此外，它还包含用于仿真输送系 统、AGV、仓库、供应链和医疗保健的行业特定模块。

灵活性和可扩展性 当 DES 解决方案具有适当的灵活性和可扩展性时， 您便能够创建基准模型，以备进一步试验。例如，您 选择的解决方案应当能够构建任何大小和比例的模 型。FlexSim 通过场景管理器来实现此目的，该管理器 可简化实验和优化，帮助发现极具洞察力的结果。它还 提供可自定义的统计信息和面板，帮助您进行更全面的 分析。

用户友好型体验 创建精确的仿真可能是一项复杂的工作，但有一些特 定功能有助于更快、更轻松地完成该流程。为了减少 构建精确仿真模型所需的时间，FlexSim 提供了便捷 的拖放式布局、具有预构建逻辑的完整对象库和无代 码逻辑构建环境。

面向未来的性能 DES 解决方案旨在帮助制造商在生命周期的每个阶段 做出更明智的决策。换句话说，当工厂启动并运行时，甚 至在工厂运行多年后，DES 的效用也不会停止。正因如 此，这些解决方案在设计时必须考虑长期性。为了确保 支持工业 4.0（包括数字孪生），FlexSim 采用了开放式 架构，提供强大的数据库连接和高级通信功能。它可以 支持 VR 和 AI，并通过轻松连接到传统电子表格和数据 库来简化数据的导入和导出。

“FlexSim 模型支持我们优化运行， 深入了解每个级别需要多少人， 可以支持多少拣货波次。” John Friedl，ThredUp 自动化和工业工程部高级副总裁

https://redshift.autodesk.com/articles/digital-factory-planning/

通过仿真优化未来 DES 支持制造商通过详细的数字模型深入研究工厂系统。 最终，此类仿真有助于揭示建议的变更可能会如何影响生 产、效率、成本以及其他关键指标。

当制造商所面临挑战的数量和复杂性快速增长，潜在解决 方案数量也大幅增加时，使用 DES 可以为制造商提供至关 重要的优势。借助 DES，您可以重点关注工厂、生产线、系 统或已观察到的运营问题的特定区域。通过对系统进行建 模和自由试验，制造商可以做出更准确的预测和优化，尽可 能地降低中断风险，并降低生产成本。使用正确的 DES 解 决方案，制造商还可以更快地创建复杂的模型，并通过逼真 的数字表示形式进行协作。

DES 的实际应用非常广泛。制造商已开始使用 DES 来优化 工厂布局和重新配置生产线，调查生产问题以找出根本原 因，评估资本设备采购是否能达到预期效果，在短短几分钟 内仿真多年的生产活动，并为非主流的创新改进想法提供 验证。

当然，并非每个 DES 解决方案都提供相同的功能。当您考 虑各种选项时，需要找到一个能通过综合全面的方法、灵活 和可扩展的设计、用户友好的体验以及面向未来的性能带 来更多价值的平台，这一点至关重要。借助符合上述标准的 解决方案，制造商将能够在设计、构建和运营工厂时推动创 新，并做出更明智的决策。

探索 Autodesk 的 DES 解决方案

https://redshift.autodesk.com/articles/digital-factory-planning/ https://www.autodesk.com/products/flexsim/overview

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