物流仿真教程ExtendSim_logistics

1、王岩峰王岩峰 美国波士顿大学制造工程系博士刃之砺信息科技（上海）有限公司总经理美国工业工程师协会（IIE）资深会员通过仿真模拟技术增强解决物流供应链问题的能力通过仿真模拟技术增强解决物流供应链问题的能力ExtendSim 7 介绍介绍ExtendSim 在学校中满足多方面需要在学校中满足多方面需要 适合本科生入门，适合研究生专精适合本科生入门，适合研究生专精适合科学研究，适合融入自主算法，适合复杂试验，适合学术发文适合科学研究，适合融入自主算法，适合复杂试验，适合学术发文适合横纵向课题，适合实际项目中复杂问题结构、大数据量要求适合横纵向课题，适合实际项目中复杂问题结构、大数据量要求在解决物流供

2、应链问题方面，仿真和模拟技术能够培养哪些能力？在解决物流供应链问题方面，仿真和模拟技术能够培养哪些能力？ 描述问题的能力：描述问题的能力：（1）清楚地描述问题发生的现状和流程（2）清楚地描述关键绩效指标（目标和努力方向）（3）清楚地描述问题内在的机理（复杂系统多个要素之间的相互关联）（4）清楚地为问题区分优先级和轻重缓急（5）抽象思维和动手能力解决问题的能力解决问题的能力（1）设计改进方案的能力（2）分析敏感参数和发掘最重要影响因子的能力（3）取舍的能力（4）实验设计和得出最终结论的能力（5）用数据说服别人的能力（6）项目管理、数据收集和分析的能力这些能力的核心是需要认可仿真模拟技术的应用价值

3、这些能力的核心是需要认可仿真模拟技术的应用价值 u 精益化管理的需要精益化管理的需要u 应对复杂问题和系统的需要应对复杂问题和系统的需要u 提升流程成熟度的需要提升流程成熟度的需要仿真模拟技术的本质仿真模拟技术的本质 时间是自然所赐，它是无形的，但不是虚无的，它是无价的，却不可能提前领时间是自然所赐，它是无形的，但不是虚无的，它是无价的，却不可能提前领取，也无法滞后保留，它一纵即逝，所以工业工程非常重视对时间资源的充分取，也无法滞后保留，它一纵即逝，所以工业工程非常重视对时间资源的充分利用。利用。矛盾矛盾需求的时间需求的时间 供给的时间供给的时间需求的数量需求的数量 供给的数量供给的数量仿真的

4、本质仿真的本质对有限资源分配、占用、释放方式进行研究的试验工具对有限资源分配、占用、释放方式进行研究的试验工具资源包括：时间资源、设备资源、人力资源、空间资源仿真模拟技术是精益化管理的需要仿真模拟技术是精益化管理的需要仿真和仿真和JIT、精益的关系、精益的关系JIT、精益是试图在不同时间点上对有限资源实现需求和供给平衡的方法。而仿真正是研究这种供求方式的工具。没有什么工具比仿真技术更能贴切地研究精益生产方式利用计算机仿真技术，利用工业工程原理，进行管理优化工欲善其事必先利其器 系统复杂性绩效可量化性低风险和低成本性提提高高效效率率快速实验性易于理解和沟通提高生产效率的难度仿真模拟技术是应对复杂

5、问题和系统的需要仿真模拟技术是应对复杂问题和系统的需要提高生产效率的难度从理解到改善From Understanding to Improvement仿真，一个理解和改善复杂系统动态特性的有效方法 捕捉系统关键要素，理解系统运作规律 从定性分析到定量改善 快速实验，测试多种建议想法 低成本，无风险，不需要中断正常运作 图形动画界面，有效的沟通工具用仿真进行生产系统的分析订单数量产品组合机器分配制造周期单位成本库存水平投资回报生产动态特性和因果关联Production Dynamics & Cause-Effect Production scheduling policy evaluat

6、ion Multiple constraint synchronization Tool allocation logic evaluationetc过程策略评估(Procedure-Policy Evaluation) Throughput analysis Cycle time analysis Bottleneck analysisetc组合指标评估(Aggregation Evaluation) Number of tools Buffer size Line item mix Labor requirementetc单点指标评估（Single Quantity Evaluation)

7、复杂程度问题举例种类用仿真进行生产系统的分析用仿真进行生产系统的分析仿真可以回答的问题仿真可以回答的问题战略问题Strategic工厂生产能力如何确定？工厂负载如何影响生产成本和制造周期?制造周期缩短需要付出多大代价?管理问题Managerial在制库存和制造周期如何变化?机器的冗余产能应该设置多少合适?哪里是瓶颈工序，为什么会成为瓶颈?怎么样增加机器利用率?操作问题Operational决定制造周期的主要因素有哪些紧急订单对正常生产有多大影响什么是比较好的调度策略用仿真进行生产系统的分析什么样的流程适合仿真分析 (Capability Maturity Model)Ad HocChaotic

8、 ProcessRepeatable Process Informally Defined with Predictable Results Defined Process Defined with Standard ResultsManagedProcess Defined and MeasuredOptimizingImprovement Fed Back 成功率增大成功率增大* Greg Hansen “Automating BPR”仿真模拟技术是提升流程成熟度的需要仿真模拟技术是提升流程成熟度的需要流程的优化静态动态定义流程合理化ECRS绩效和衡量参数和分析反馈和实验卓越流程仿真在企业

9、中的地位仿真在企业中的地位PLANNERPLANNEROrder PlanningSCHEDULERSCHEDULERWork DispatchingSIMULATORSIMULATORScenario AnalysisFactoryFactoryModelingModelingWhat IfFactoryStatusWorkRelease* 台积电黃崑智企业内物流企业内物流资源配置资源配置为某一个目标配置合适种类和数量的机器，人机配比；为某一个目标配置合适种类和数量的机器，人机配比；物流设备的布局和搭配；物流设备的布局和搭配；库存的布局和容量设定；库存的布局和容量设定；产能调整和产品混合的研

10、究；产能调整和产品混合的研究；新产品、新设备、新工艺对现有系统的影响；新产品、新设备、新工艺对现有系统的影响；投资分析；投资分析；劳动力和产能规划；劳动力和产能规划；系统绩效评估系统绩效评估产出率分析产出率分析制造周期分析制造周期分析瓶颈分析瓶颈分析操作流程分析操作流程分析生产排产生产排产库存策略库存策略控制策略控制策略企业间物流企业间物流 供应链供应链供应链和物流网络设计和评估供应链和物流网络设计和评估工厂，库存，和配送中心等重要资源配置和整合工厂，库存，和配送中心等重要资源配置和整合供应链反应能力和抗波动能力分析供应链反应能力和抗波动能力分析供应链协调和合作模式供应链协调和合作模式供应链和

11、物流的成本评估供应链和物流的成本评估ExtendSim 一直致力于成为物流和供应链行业内功一直致力于成为物流和供应链行业内功能领先、性价比领先、服务领先的决策支持工具。能领先、性价比领先、服务领先的决策支持工具。ExtendSim 仿真软件仿真软件u美国 Imagine That, Inc. 开发的优秀通用仿真平台u经济、方便、功能强大、建模离散、连续和流体系统(和DCS接口）u开放源代码，集成开发环境(IDE)，可扩展性在仿真软件中领先u学习周期短，适合教学、研究和企业咨询u 全球用户超过13,000，有十多家企业以它为平台开发商业仿真系统u 1000多内嵌函数，100多个预制模块，20多种

12、随机数发生和拟和器全球拥有用户最多的仿真软件之一“It is powerful and cheap” Accenture (埃森哲埃森哲), 2001半导体电子行业：半导体电子行业： Motorola, Ericsson, Nokia, National Semiconductor, Texas Instruments, Applied Materials, Canon计算机和通信行业：计算机和通信行业：IBM，HP, Apple Computer, Gateway, Hitachi, Toshiba, Microsoft，EDS ，AT&T, Cisco, Lucent, Norte

13、l工业系统：工业系统： GE, ABB, United Technologies, Honeywell, Pratt & Whitney, Siemens, DuPont汽车和航空运输：汽车和航空运输： Ford, Boeing, Honda, Mitsubishi, Northwest Airline, US Postal Service零售品：零售品： Coca-Cola, Kodak, Johnson & Johnson, P&G, Unilever石油化工和医药：石油化工和医药：Shell, Texco, Eli Lilly, Merck, Pfizer钢铁冶金

14、：钢铁冶金：Nippon Steel, Alcoa, Lukens Steel部分客户全球用户最多的仿真软件之一学校和研究机构：学校和研究机构：哈佛商学院，斯坦福大学，耶鲁大学， 美国宇航局，东京大学，普渡大学，佐治亚理工，伊利诺斯大学，依阿华大学，马里兰大学，麻州大学，墨尔本大学，宾州大学，德州大学，威斯康星大学 等等政府机构：政府机构：美国能源部、美国国防部、美国海军陆战队、美国海军、美国空军，美国环境保护署，世界银行等等软件介绍全球用户最多的仿真软件之一唯一被美国所有兵种采用的系统仿真软件唯一被美国所有兵种采用的系统仿真软件哈佛商学院案例在中国已经应用的领域：在中国已经应用的领域：u半导

15、体生产分析和调度；u钢铁物流运输调度；u供应链库存管理；u军事物流；u武器装备效能评估和维护；u港口运输；u煤矿车辆调度；u笔记本配件全球供应链分析；u通讯设备生产管理和供应链优化；u生产设备效能分析；u医疗流程；u物流仿真和培训；u 电力调度；等等软件种类软件种类横向领域横向领域生产线负载平衡路径规划优化算法作业成本法流程改善设备分配并购决策调度绩效管理库存管理瓶颈分析风险管理制造周期研究新技术引进批量管理产能规划排队论需求管理纵向领域纵向领域政府流程树木培植服务行业工厂设计和布局生理学信息科技供应链管理软件工程安全系统化工领域业务建模食品行业航空/机场半导体制造物流呼叫中心教育培训精神病学

16、包装应用公共事业管理生产制造认知建模医药行业通讯系统废物处理运营管理酿酒行业包裹运送电力调度环境保护应用领域应用领域为什么为什么ExtendSim最适合流程建模最适合流程建模u 建模思路自然：与流程自然走向贴近，充分利用已有流程图u 建模元素丰富：可以在同一模型中模拟信息流、物流、决策流u 模块结构明晰：最容易的分层建模技术和可重复性模块创建技术u 搭建模型快捷：搭积木式的模块组合技术u 二次开发方便：集成开发环境，模块源代码开放，可以从零创建模块，加密模块库u 数据交换多样：支持大规模数据交换、可视化仿真数据库、支持结构和数据分开管理的大规模项目开发模式u 外部集成容易：调用外部程序，C/S

17、u 图形统计全面：提供图形库和报表生成，支持外部数据导出u 算法扩展灵活：支持遗传算法和各种个性化算法嵌入u 视觉效果入胜：支持二维、三维动画ExtendSim 特点特点u易用性：ExtendSim是唯一采用物件流和信息流可以同时在模块图标上动态表达的仿真软件，采用模块组合的方式快速搭建模型，符合决策过程中的思维方式。 学习曲线短，建模效率高，适合教学、科研和咨询领域；u多用途：支持连续数值（包括蒙特卡罗等）、离散事件、离散速率（连续流体）、批量化流程、基于Agent的复杂系统建模、基于State-Action状态决策系统等多种建模方法的仿真集成平台；ExtendSim 特点特点u可重复性和可

18、扩展性：ExtendSim 模块100%开放源代码，自带集成开发环境，用户可以根据需要修改已有模块和创造全新模块，这些模块可以归类在用户自己的模块库中，并加密保护，具备自己的知识产权，可以独立销售这些模块库，可以重复使用。这一特点增加了模型设计的效率和增值潜力。此外，ExtendSim 的三维虚拟现实系统本身也是源代码开放的成熟软件产品。u交互性：ExtendSim 运行前无需编译模型；即使在模型运行过程中，参数和模型逻辑也可以在线修改。方便的交互性可以快速回答和重新分析各种问题。 ExtendSim 特点特点u规模性：ExtendSim 充分利用类C语言的强大功能和运算能力，并且支持分层结构

19、，所以可以用来创建含有成千上万个模块的复杂模型，运行效率在模型超过上万个模块和对象时也挥洒自如。u可视性：ExtendSim提供了快捷的二维动画和复杂逼真的三维动画开发环境。ExtendSim的三维动画环境采用了最先进的开源网络游戏引擎，动画制作效率高，效果栩栩如生。 而且三维虚拟现实引擎本身也是开源的。u 高级数据管理：ExtendSim 提供新一代图形化仿真数据库，和模型内参数和表格动态链接，自动产生更多统计数据报告ExtendSim 特点特点u 连接性：ExtendSim支持ActiveX/OLE控件和ODBC数据源。内嵌1000多个系统函数可以实现和数据库、EXCEL和其他数据源的集成

20、，充分利用WINDOWS操作系统的资源，可以和Delphi、C+ Builder、Visual Basic、Visual C+代码链接；u 性价比：ExtendSim 从第一个版本开始，就秉持高性价比的理念，软件的价格是其他主流仿真软件价格的1/2 到 1/4，具有不可比拟的投资回报率。 ExtendSim 和其他仿真软件相比和其他仿真软件相比u入门最容易入门最容易不需要太多编程知识、二天现场培训u应用范围广，可以处理的问题种类多，节约总成本应用范围广，可以处理的问题种类多，节约总成本涵盖企业核心的KPIu支持自主开发能力支持自主开发能力100% 模块开源，可以开发自己知识产权的模块库u运行效

21、率运行效率C，编译为机器代码u技术支持技术支持所有仿真软件中技术支持领先的，完备的网站u可开设的课程多可开设的课程多生产运营、物流供应链、运筹学、工厂物理学、商业流程重组u口碑良好口碑良好可以提供在中国的多个世界一流企业的推荐ExtendSim 支持服务支持服务ExtendSim 中国地区提供良好的技术支持服务中国地区提供良好的技术支持服务 专业的技术支持论坛，问题响应时间不超过2个工作日 全部汉化的使用手册 中文入门培训资料 免费教学案例 使用录像 多本教材面向应用的仿真建模与分析面向应用的仿真建模与分析 使用使用ExtendSim 清华大学出版社清华大学出版社被最多教材介绍的仿真软件之一被

22、最多教材介绍的仿真软件之一商业流程建模、仿真和设计商业流程建模、仿真和设计 英文原版、中文翻译和案例，在我们论坛上免费下载英文原版、中文翻译和案例，在我们论坛上免费下载被最多教材介绍的仿真软件之一被最多教材介绍的仿真软件之一被最多教材介绍的仿真软件之一被最多教材介绍的仿真软件之一ExtendSim 在物流和供应链方面的应用在物流和供应链方面的应用企业内物流企业内物流资源配置资源配置为某一个目标配置合适种类和数量的机器，人机配比；为某一个目标配置合适种类和数量的机器，人机配比；物流设备的布局和搭配；物流设备的布局和搭配；库存的布局和容量设定；库存的布局和容量设定；产能调整和产品混合的研究；产能调

23、整和产品混合的研究；新产品、新设备、新工艺对现有系统的影响；新产品、新设备、新工艺对现有系统的影响；投资分析；投资分析；劳动力和产能规划；劳动力和产能规划；系统绩效评估系统绩效评估产出率分析产出率分析制造周期分析制造周期分析瓶颈分析瓶颈分析操作流程分析操作流程分析生产排产生产排产库存策略库存策略控制策略控制策略在中国企业内物流方面的部分应用在中国企业内物流方面的部分应用某著名汽车企业某著名汽车企业 汽车装配线汽车装配线某著名信息设备企业某著名信息设备企业 产限设备数量分析产限设备数量分析某著名电子芯片企业某著名电子芯片企业 人机配比人机配比某著名工业设备企业某著名工业设备企业 线产能估算线产能

24、估算某著名电子企业某著名电子企业 产线平衡、产能估算、瓶颈分析产线平衡、产能估算、瓶颈分析某著名研究机构某著名研究机构 企业仓储流程优化企业仓储流程优化企业间物流企业间物流 供应链供应链供应链和物流网络设计和评估供应链和物流网络设计和评估工厂，库存，和配送中心等重要资源配置和整合工厂，库存，和配送中心等重要资源配置和整合供应链反应能力和抗波动能力分析供应链反应能力和抗波动能力分析供应链协调和合作模式供应链协调和合作模式供应链和物流的成本评估供应链和物流的成本评估在供应链物流方面的部分应用在供应链物流方面的部分应用宝洁宝洁 P&G “Ultimate Supply Chain”某手机企业

25、某手机企业 安全库存安全库存松下电工松下电工 全球供应链全球供应链索尼索尼 全球电池供应链全球电池供应链美国能源部美国能源部 石油战略储备供应链石油战略储备供应链US 邮政局邮政局 Postal Service 邮政供应链邮政供应链美国海军陆战队美国海军陆战队 军事物流仿真军事物流仿真ExtendSim 案例案例 企业内物流企业内物流制造周期缩短制造周期缩短物料搬运物料搬运汽车装配线节拍协调汽车装配线节拍协调RFID RFID 贴标签流程贴标签流程 PCBPCB印刷电路板产线效能评估印刷电路板产线效能评估ExtendSim 案例案例 企业间物流和供应链企业间物流和供应链某钢铁企业铁路网某钢铁企

26、业铁路网全国物资补给供应链全国物资补给供应链某著名手机企业供应链安全库存某著名手机企业供应链安全库存北美克莱斯勒汽车运输网络北美克莱斯勒汽车运输网络军事物流军事物流农业物流农业物流废弃物回收物流废弃物回收物流制造周期缩短制造周期缩短投料投料Release机器机器1Workstation 1出厂出厂Shipout搬运搬运Move假如你是生产管理人员或咨询师，你面对的问题是如何减少以下流程假如你是生产管理人员或咨询师，你面对的问题是如何减少以下流程中产品的平均制造周期。中产品的平均制造周期。机器机器2Workstation 2制造周期缩短案例制造周期缩短案例平均制造周期平均制造周期= =生产准备时

27、间生产准备时间+ +平均处理时间平均处理时间+ +搬运时间搬运时间+ + 等待时间等待时间Average Cycle Time = Setup time + Process Time + Moving Average Cycle Time = Setup time + Process Time + Moving Time + Waiting TimeTime + Waiting Time平均制造周期的影响因素平均制造周期的影响因素 ( Key Factors on CT)( Key Factors on CT)u处理时间处理时间 （Process Time)Process Time)u生产批量

28、生产批量 (Processing Batch) (Processing Batch) u搬运批量搬运批量 (Moving Batch)(Moving Batch)u生产准备时间生产准备时间 (Setup Time)(Setup Time)u搬运时间搬运时间 (Moving Time)(Moving Time)u投料变化投料变化 (Release Variability) (Release Variability) u流程变化流程变化 (Process Variability)(Process Variability)u资源利用率和空闲率资源利用率和空闲率 (Resource Utilizati

29、on)(Resource Utilization)物料搬运物料搬运某机械制造厂制造平面图某机械制造厂制造平面图12345汽车装配线节拍协调汽车装配线节拍协调生产主线生产主线检测检测3 3线线检测检测2 2线线检测检测1 1线线调整线调整线1 1线线输入端输入端ININ输出端输出端 OUTOUT出厂出厂汽车装配流水线节拍研究汽车装配流水线节拍研究调整线调整线2 2线线生产主线生产主线 2 2线线调整线调整线2 2线线外部车辆外部车辆（1）如何设定各环节的处理节拍使得生产流畅？（2）瓶颈如何发生？（3）如何增加生产线、调整线？未来瓶颈又会在哪里出现？RFID RFID 贴标签流程贴标签流程PCBP

30、CB印刷电路板产线效能评估印刷电路板产线效能评估ExtendSim 案例案例 企业间物流和供应链企业间物流和供应链某著名钢铁企业铁路网某著名钢铁企业铁路网全国物资补给供应链全国物资补给供应链某著名手机企业供应链安全库存某著名手机企业供应链安全库存北美克莱斯勒汽车运输网络北美克莱斯勒汽车运输网络军事物流军事物流农业物流农业物流废弃物回收物流废弃物回收物流某著名钢铁企业铁路网某著名钢铁企业铁路网全国物资补给供应链全国物资补给供应链某著名手机企业供应链安全库存某著名手机企业供应链安全库存X Plant SupplierSupplierSupplierSupplier Material Supply

31、ChainForecast Actual DemandLocal InventorySupplier InventoryMaterial Supply ChainForecast Actual DemandLocal InventorySupplier Inventory如何平衡本地库存设定，供应商库存设定，达到期望的按时交货率如何平衡本地库存设定，供应商库存设定，达到期望的按时交货率How to setup local and supplier inventory to achieve expected on-time delivery How to setup local and supp

32、lier 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.e. model generates forecasts, sales orders, picks

33、 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 so that the target supply availability is to be

34、achieved.Test how the system performance changes to parameters.InventorySimulated results-30-25-20-15-10-505101503570105140175210245280315350385420455490525560595630665700735770805840875910945980DaysInventory (pc)Adjusted inventory100% supply availability-20-15-10-50510152025035701051401752102452803

35、15350385420455490525560595630665700735770805840875910945980DaysInventory (pc)Adjusted inventory95% supply availability-25-20-15-10-50510152003570105140175210245280315350385420455490525560595630665700735770805840875910945980DaysInventory (pc)Results from the simulation runAdjusted results after the o

36、utput analysesInventory adjustment logicInventoryC08860.A1B PSC1-S Power Supply for Cartridge-30-20-1001020300336699132165198231264297330363396429462495528561594627660693726759792825858891924957990Supplier bufferC08860.A1B PSC1-S Power Supply for Cartridge01020304050607003366991321651982312642973303

37、63396429462495528561594627660693726759792825858891924957990InventoryC104336.05 CAMA-B Cabinet Type-10-9-8-7-6-5-4-3-2-100336699132165198231264297330363396429462495528561594627660693726759792825858891924957990Supplier bufferC104336.05 CAMA-B Cabinet Type02468101214033669913216519823126429733036339642

38、9462495528561594627660693726759792825858891924957990Analysis (100% supply availability target)Safety stock : 17 pc - 20 pcSupplier buffer: 65 pc - 92 pcAnalysis (100% supply availability target)Safety stock : N/ASupplier buffer: 13 pc - 22 pcExample 1:Example 2:Inventory adjustment logic北美克莱斯勒汽车运输网络北美克莱斯勒汽车运输网络军事物