在制造企业的产品设计和制造过程中，计算机仿真一直是不可或缺的工具。 对减少损失、节省资金、缩短开发周期、提高产品质量起到了巨大的作用。 为了帮助工程师学习仿真技术，Confidence 2025推出了仿真培训课程。 长按识别下方二维码即可查看课程内容并报名。
1. 生产系统模拟
生产系统仿真重点是在虚拟环境中模拟生产线、流程、物流等，并对其进行优化。 随着现代产品复杂性的增加，其流程也变得更加复杂。 传统的流水线形式无法满足很多特定产品的生产工艺。 这就需要对生产线的布局、流程、物流进行设计，避免效率和成本的浪费。 。 生产系统仿真的内容 本文重点介绍生产系统仿真在生产线布局、流程仿真和生产物流仿真方面的内容。 生产线布局 生产线布局是根据厂房的空间条件设置生产线布局。 生产线布局要解决生产加工区、缓冲区、物料储存区等作业单元，解决设备与通道侧面区域的相对位置，还要解决物料搬运工艺和运输方式。
生产线布局遵循以下原则：
符合工艺要求。 即充分考虑各工序的生产效率和时间定额，满足各工序的生产平衡，充分利用设备能力。 物流处理时间短。 在满足流程的前提下，使物流运输路径变得方便、快捷，尽可能避免物料的交叉搬运和逆流，最大限度地缩短物流运输时间。
保持生产灵活性。 车间内的工作单元，如在制品暂存区、原料储存区、缓存区等，不宜过多、复杂，以免加工混乱，造成空间严重浪费。
空间利用率高。 生产区和仓储区的空间设计应合理，最大限度地利用空间。
工艺过程仿真 工艺过程仿真是根据产品的加工工艺，在虚拟环境中再现产品的加工过程。 流程模拟主要解决流程中人员操作的碰撞、干扰、运动路径、舒适度等问题。
该过程需要遵循以下原则：过程中不应发生碰撞或干扰。 主要通过模拟装配过程，及时发现装配过程中的干扰、碰撞等问题，提高装配过程的可操作性。 人体工程学。 主要考虑的是加工过程中工人视线不被遮挡，四肢能到达所需位置，工人操作空间足够大，负荷和操作时间不易使工人疲劳通信仿真软件，危险环境下必须采取安全防护措施。 装配路径是最优的。 主要考虑是减少无效的零件移动和无效的人员操作，提高装配过程的效率。 生产过程模拟生产过程模拟是对物料的流动过程进行模拟，包括原材料、半成品、返修品、合格品、报废品等流动过程的模拟。主要解决经济性、生产过程中物料运输的时效性、流路优化，缩短运输时间，减少路径干扰。 生产过程模拟需要遵循以下原则： 优化空间利用率。 也就是说，物料流动过程中避免了重复、冗余的路线。 减少库存并减少在制品数量。 生产系统产能平衡。 即生产资源和人员的合理匹配。 优化物流瓶颈和关键路径。
2 生产系统仿真流程 生产系统仿真流程可分为仿真规划、仿真建模、仿真优化三个部分。 在仿真规划阶段，需要明确仿真要解决的问题，收集所需的数据； 建模阶段包括设备和工艺的建模； 仿真优化涉及对整个生产系统的调整和优化。
生产系统的仿真是一个复杂的过程。 它不仅需要掌握模拟软件的操作技术，还需要对工厂的技术、生产、流程有相当的了解。 生产系统仿真需要收集大量的数据，包括工厂布局图、设备清单及设备规格、生产线产品及零件清单、三维零件模型、工厂效果图、相应零件或半成品的数量线库中的产品模型、工艺指令、工艺布置图、工装夹具、工时定额、物料信息表、动作顺序、动作时间、各工位人员和设备的动作路径信息等。布局仿真的建模为主要是厂区、车间、生产线、材料等物体的3D建模或模型加工。 关键是模型的几何精度、精细度、数据量、纹理映射效果等必须满足预定要求。 物流仿真建模包括不同类型设备和生产资源的实施逻辑建模； 生产线流程的时序逻辑建模等； 流程建模以布局模型为基础，根据工作站作业内容建立人员和设备。 运动模型（运动路径和速度等）、工作站上的运动序列模型等。 3 生产系统仿真软件 这类用于生产系统仿真的软件没有明确的定义，名称也不统一。 有的叫生产系统建模与仿真软件，有的叫生产系统规划与仿真软件，有的叫生产系统建模与仿真软件。 它被称为生产模拟软件，也被称为数字化工厂模拟软件。 本文参考周金平2011年撰写的《生产系统仿真》一书，相关软件暂称为生产系统仿真软件。 维基百科将此类软件称为离散事件模拟软件。 目前相关软件数量众多，小编整理了以下软件清单。
1）Flexsim Flexsim是美国FlexSim公司开发的三维物流仿真软件。 它可用于系统建模、仿真和业务流程可视化。 Flexsim中的对象参数基本上可以表示所有现有的物理对象通信仿真软件，如机器设备、操作员、传送带、叉车、仓库、集装箱等。同时，可以利用Flexsim丰富的模型库来表示数据信息。 Flexsim具有层次结构，可以使用继承来节省开发时间。 它是面向对象的开放软件。 由于Flexsim的对象是开放的，这些对象可以在不同的用户、库和模型之间交换。 结合对象的高度可定制性，可以大大提高建模速度。 FlexSim具有完整的C面向对象（object-orienting）、超强大的3D虚拟现实（3D动画）、直观易懂的用户界面以及出色的灵活性（可扩展性）。
2）PlantSimulationPlantSimulation是一款面向对象的集成建模物流仿真和优化软件。 它是Siemens PLM产品生命周期解决方案中不可或缺的组成部分。 在规划阶段，工厂模拟可用于分析全厂设施规划方案选择、设备投资评估、暂存面积、生产线平衡、瓶颈分析、劳动力调度模拟、产能分析模拟、企业再造模拟分析等。 基本上，它与Witness和Witness是一样的。 与Factor/AIM一样，它也是平面离散系统生产线模拟器。 提供一组外围机器人模拟器。 可与CAD、CAPE、ERP、DB等软件实时通讯。 与周边的机器人模拟器组有着很强的联系，在大型制造领域的模拟组中，与Delmia有着不相上下的实力。 其主要目的是优化整体系统等，主要是与外围系统结合灵活使用，但价格昂贵。
3）DELMIA/QuestDELMIA是达索公司的产品，包括用于制造工艺设计的DPE、用于物流分析的QUEST、用于装配工艺分析的DPM、用于人机分析的Human、用于机器人仿真的Robotics、以及虚拟CNC加工。 模拟VNC的几个功能模块。 Quest 是一款灵活的、面向对象的、基于连续事件的专用仿真软件，用于设备建模、实验以及设备分布和工艺流程的分析。 2D 图表和 3D 模型均可通过按钮界面、对话框和扩展标准库获得。 实时交互界面允许您修改变量并观察运行时每个参数的演变。 Quest 可以单独运行，也可以从其他 DENEB 产品导入模型，以准确确定现有或新系统的最佳车间布局、成本和工艺流程。 周边机器人模拟器组也功能齐全，适合大规模制造生产线。 4）WitnessWitness是由英国Lanner集团拥有数十年系统仿真经验开发的离散仿真软件。 它是一个适用于工业系统和商业系统过程的动态系统建模和仿真软件平台。 是该领域主流的仿真软件之一。 。 它提供了大量的模型元素来描述工业系统，如加工中心、输送设备、生产线上的缓冲存储设备等，具有交互式的面向对象建模环境、灵活的执行策略、丰富的模型单元、强大的工程性界面友好，实时彩色动画显示，灵活的输入输出方式。 作为选配，还可以使用三维显示功能（VR），从而扩大了其应用范围。 但三维显示功能是后期添加的选项，因此不适合从粗略轮廓的概念设计依次构建模型的动态过程。 用于.
5）SIMAnimation SIMAnimation是美国3i公司设计开发的综合物流仿真软件。 其基于图像的仿真语言用于简化仿真模型的建立。 SIMAnimation具有很多特点：强大的建模能力和高精度的建模功能； 仿真软件开发和最终用户实用性方面具有高度灵活性； 参数化建模是SIMAnimation相对于其他软件的独特功能优点：通过多元非线性仿真和参数设置，可以建立高精度的三维实体； SIMAnimation仿真完成后，可以根据统计数据生成仿真报告。 模拟报告以表格、柱状图、饼图等形式表达，显示各物流设备的利用率、闲置率、阻塞率等数据。 用户可以根据模拟报告提供的数据判断物流系统的优劣，做出科学决策。
6）ShowFlowShowFlow仿真软件可以为制造和物流行业提供建模、仿真、动画和统计分析工具。 ShowFlow 可以提供生产系统吞吐量、识别瓶颈位置、估计交付周期并报告资源利用率。 ShowFlow还可以用于支持投资决策，验证制造系统设计的合理性，通过对不同制造策略进行仿真实验找到最优解决方案。 建模：可以定义队列、缓冲区、等待区、作业任务、运输工具、输送机、AGV、三维仓库、自动存取设备、路径等基本元素的标准属性和特殊属性仿真：使用优化的仿真算法技术（OSAT），固定或变化时间的模拟运行可以模拟离散事件。 统计：可以对多种概率分布（均匀、正态、指数、Erlang、经验分布等）进行统计分析，并附带随机数生成器。 分析：输入数据分析，包括数据设置分析、最适合的建议等，并可以从Microsoft Excel导入数据。 输出数据分析，包括能够输出队列图、条形图、饼图等、动态图表显示、用户自定义图表格式以及数据输出到Microsoft Excel。 动画和文档：可以制作二维和三维动画，并且可以移动、缩放和旋转相机。 可按功能或元素排序自动生成模型文档、生成仿真事件跟踪报告、输入参数值列表等。
7）StreamStream是日本三井造船株式会社开发的模拟软件。 其最大的特点是，以选择和排列日语命令组的形式描述了各个设备的控制逻辑。 至于完成的模型，仍然沿用其前身。 MiFactory由于是日本制造的工具软件，非常适合日本国内的需求。 它不仅可以作为物流生产线的模拟器，还可以灵活地应用于单个机械设备的模拟。 由于开发商是一家实力雄厚的机械设备制造商，因此还配备了周边机器人模拟器等方面； 它的开发基于Sil-Tools，因此与普通的Windows应用程序相比，其操作感觉有些不同，另外需要特殊的开发环境，因此在扩展性和技术支持方面存在担忧。
8）Automod Automod是目前市场上比较成熟的三维物流仿真软件。 它最初由Brooks Software开发，现在属于Applied Materials。 它主要包括三大模块：AutoMod、AutoStat和AutoView。 AutoMod模块为用户提供了一系列物流系统模块来模拟现实世界中的物流自动化系统。 主要包括输送模块（滚筒输送机、链式输送机）、自动化存取系统（立体仓库、堆垛机）、基于路径的移动设备（AGV等）、起重机模块等。AutoStat模块提供增强的统计分析工具用于模拟项目。 用户定义测量和实验标准，并自动对 AutoMod 模型进行统计分析。 主要功能有：基于开发策略算法的优化分析、用户可以定义输出审核以获得更好的模型、多CPU并行计算等。AutoView允许用户通过AutoMod模型定义场景和摄像机运动，在AVI 格式。 用户可以缩放或平移视图，或者让摄像头跟踪物体（例如叉车或托盘）的移动。 AutoView可以提供动态的场景描述和灵活的显示方式。 Automod创建搬运机械和设备等对象，并为每个操作过程建立过程语言。 可以通过编程来创建操作流程。 全部配置完成后，编译源程序来执行模型。 作为一款物流模拟器，被大多数用户使用。 功能非常强大，如果能够灵活运用，可以实现非常困难的模拟。 大多数模型可以相互通信（Op）。 建模操作非常复杂； 由于所有机器设备和其他物体都需要程序命令语言，因此操作人员必须具备编程知识； 它是昂贵的。 9）RaLC（乐隆） RaLC（乐隆）由上海乐隆人工智能软件有限公司（日本人工智能服务株式会社在中国的子公司）提供。 它是面向对象的。 物流配送中心使用的基本搬运设备和设备是物体，包括各种输送带、自动化立体仓库、平板车等，以及人员装卸、分拣、叉车运输等，都在按钮的形式。 它放置在工具栏上，可以设计对象的配置。 对于各种物体的形状和规格的建模也非常直观。 RaLC Lelong系列软件在建模速度、建模操作简单、仿真及仿真精度方面具有优势。
10）ProModel ProModel是美国ProModel公司开发的离散事件仿真软件。 它可以构建多种生产、物流和服务系统模型。 它是美国和欧洲使用最广泛的模拟系统之一。 ProModel基于Windows操作系统，采用图形用户界面，为用户提供人性化的操作环境。 ProModel提供2D和3D建模以及动态模拟环境场景。 用户可以根据需要使用键盘或鼠标选择所需的建模元素来构建仿真模型。 在定义系统的输入输出、作业流程和运行逻辑时，ProModel提供了多种手段，可以借助参数或条件变量进行灵活调整，也可以使用编程语言控制来改变系统的设置和运行逻辑。 对于制造和物流系统中的人员、机器、物料、夹具、机器人、传送带等动态建模元素，可以设置速度、加速度、容量、操作顺序和方向等属性。
11）ArenaArena是美国著名公司Rockwell开发的一款仿真软件。 通过对离散复杂系统的建模和仿真，研究各种活动所涉及的有限资源的分配、占用和释放，以实现预测分析、流程和运营评估、敏感性分析、计划/流程/决策优化、财务分析等管理研究目的。 Arena 提供简单性和速度、灵活的设置、弹性扩展以及专家建模所需的一切。 通过提供相关功能（如流程图视图建模、分层建模结构、可扩展图形数据库等）。 Arena是一款综合模拟软件。 其在物流方面的主要应用包括：在生产流程、设备布局、工件加工轨迹的可视化模拟等方面； 在生产管理、生产计划、库存管理、生产控制和产品市场预测与分析等方面； 在产值分析方面，可以对生产系统进行经济和风险分析，以提高产量、降低成本或辅助企业投资决策； 仿真、仿真论坛、仿真软件、物流仿真、供应链仿真、生产仿真、系统仿真、流程。 可实现企业流程再造的可视化仿真优化、敏捷供应链管理的可视化仿真决策等。
12）Demo3D Demo3D是Emulate3D开发的三款软件的核心产品。 它专注于自动化系统的数字敏捷设计、令人惊叹的展示和解决方案验证。 Demo3D是唯一一款将摩擦、重力、阻力、惯性等物理属性融入到物流运动过程中的仿真软件，使细节更加真实，产生的效果更加真实可信。 支持AutoCAD2D/3D DXF图纸的双向导入和导出。 可以导入AutoCAD Inventor、Solidworks、Pro/E、3DS MAX、Google Sketchup等设计工具中的设备模型并快速制作成动态模型，并与数字化流程相结合，形成静态设计-动态工艺验证-动态流程演示——设计图表的良性循环。
13）Supply chain guruSupply chain guru是一款来自美国的供应链战略规划模拟软件。 它允许用户输入或导入供应链网络信息，并利用人工智能和嵌入式知识库自动构建强大的离散事件模拟和网络。 优化模型。 用户可以衡量不断变化的供应链结构或战略的影响，优化模型以选择改进的供应源关联，模拟多个供应链设计以评估服务和费用权衡，预测库存投资、运输成本和生产状态并提供预算功能对于企业来说。
14）Classwarehouse Classwarehouse是来自英国的仓库物流模拟软件，专门用于仓库设计的模拟软件。 在虚拟计算机环境中设计、改进和测试复杂的仓库解决方案。 它还可以帮助企业评估产品产量、人员组织和设备，以量化成本、效率和服务水平。 Classwarehouse解决的实际问题非常广泛，从新仓库的设计和评估，到现有仓库特定生产流程的改进，再到当供应链和客户需求发生变化时如何保证成本、服务和效率。 三者之间的平衡和优化。
15）ExtendSimExtendSim（原Extend）是美国Imagine That Inc.开发的一款仿真软件。 全球用户数量已超过25,000人。 时间周期（包括制造周期、采购周期、配送周期、客户服务周期、业务流程处理周期等）、利用率（产能、设备、人员等）、库存（在制品库存、供应链库存分配、订单点/安全库存、冻结期、备件可靠性分析等）、产出率（物料投入策略、OEE等）、生产方式（JIT、看板、CONWIP、精益制造、生产计划等） ）以及其他与流程评估相关的指标（BPR、六西格码等），ExtendSim可以发挥积极的作用。
16) AVEVA E3DAVEVA 于 1967 年开始作为剑桥大学 CAD 中心的 3D 设计项目。在 1970 年代末经济低迷时期，转向商业运营，开发了世界上第一个 3D 工厂设计系统 - PDMS。 （工厂设计管理系统），它具有基于对象的工程数据库。 现在，AVEVA Everything3D（简称AVEVA E3D）为所有AVEVA PDMS项目提供全面的升级支持，使用户能够在现有项目中充分利用AVEVA E3D的新特性和新功能。 AVEVA E3D 是 AVEVA 主要的多专业 3D 工厂设计解决方案。 它将先进的 3D 图形和用户界面技术与先进的数据管理功能相结合，提供全面、高效、紧密集成的 3D 工厂设计解决方案。 AVEVA E3D引入了移动计算、云计算和激光扫描等最新技术创新，在工厂项目的实施中采用精益方法。 AVEVA E3D 可与所有其他 AVEVA 工程、设计和管理产品完全互操作。
17）宾利PlantWiseBentley成立于1984年，在50多个国家/地区拥有3500多名员工，年收入超过7亿美元。 自2012年以来，该公司在研发和收购方面的投资已超过10亿美元。 Bentley 为建筑师、工程师、地理空间专家、施工人员和业主运营商提供可推动基础设施发展的全面软件解决方案。 涵盖的行业包括建筑设施、通信、离散制造、电力和燃气公用事业、政府、测绘和测量、采矿、石油和天然气、发电、流程制造、轨道交通、道路和高速公路、给排水等。 面向工业领域，拥有多专业工厂设计和分析解决方案。 其功能包括分析和模拟应力、执行三维干涉分析、设计工厂电气系统、设计工厂仪表系统、管理和解决三维碰撞检查以及使用点云进行转换。 工厂建模、执行多领域工厂设计、管道应力分析的参考结构模型。 通过涵盖整个资产生命周期的集成工厂设计和分析解决方案促进项目交付和信息管理。 在全面的数字协作设计环境中利用协同设计、工作共享和虚拟化功能。 通过集成设计和分析加速工厂基础设施项目。
18) Autodesk Factory Design UtilitiesFactory Design Utilities软件是Product Design & Manufacturing Collection软件包中的解决方案之一，仅支持软件包整体购买。 工厂设计实用程序可以有效地规划和验证工厂布局并放置设备。 其功能包括创建、发布、共享和管理工厂布局的3D内容； 将来自不同 CAD 系统的 3D 数据聚合成用于设计和制造的数字模型； 设计设施布局并在视觉环境中检测大型设施布局。 冲突； 使用流程分析来建模、研究和优化制造流程。 19) VisualComponents 芬兰 Visual Components 是一家专业的 3D 制造仿真和可视化软件开发和实施公司。 该公司现已被美的收购。 为自动化设备制造商、系统集成商、制造企业提供一种简单、快速、高性价比的方式在工厂内构建整体可视化制造流程，快速设计3D设备/组件库，以及VC产品生成的3D动画。 可以PDF格式保存和查看。 Visual Components 的仿真解决方案组件包括以下内容：中小企业数字化工厂、工厂流程仿真、设备制造商销售和营销演示、控制器验证 (PLC) 和实时连接、机器人和工作单元仿真、应用程序开发（离线编程 OLP）。 其主要优点是VC提供的3D物流过程仿真和机器人仿真/PLC集成在同一平台上，非常适合工业自动化设备制造商和其他设备制造商。
模拟视频案例欣赏：
案例一
生产线改进视频
案例2
管道重装案例
案例三
生产线改进案例视频
补充：微信改版啦！
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