华东IE教学研讨会-用仿真理解生产特性

用仿真的方法理解生产系统的动态特性

从应用的角度看仿真教学王岩峰博士刃之砺信息科技（上海）有限公司总经理仿真是多个学科有效的研究和教学工具仿真建模教学的原则*GeorgiaTechModelingandSimulationResearchandEducationCenter(MSREC)Principle1:Asolidgroundinginfundamentalsisessential.Principle2:BasicknowledgeandskillsincomputingfundamentalsareimportantPrinciple3:TightcouplingwithapplicationdomainsmustbemaintainedPrinciple4:ExposureofstudentstoabroadrangeofcoreM&StopicsisessentialPrinciple5:FluencyinmultiplemodelingparadigmsisakeytointellectualdevelopmentPrinciple6:StudentsshouldunderstandthefullM&SlifecyclePrinciple7:Effectivecommunicationskillsareaprerequisiteforsuccess20%30%30%20%问题是否明晰（Question）数据是否完备（Data）模型是否精准（Model）工具是否有效（Tool）成功应用仿真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高效率快速实验性易于理解和沟通提高生产效率的难度提高生产效率的难度NP-hardNon-Linear/LinearInteger(Mix)MultipleconstraintssynchronizationSinglequantityv.s.policyoptimizationFinitecapacityRandomnessandstochasticprocess提高生产效率的难度从理解到改善FromUnderstandingtoImprovement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，有效的沟通工具仿真在企业中的地位PLANNEROrderPlanningSCHEDULERWorkDispatchingSIMULATORScenarioAnalysisFactoryModelingWhatIfFactoryStatusWorkRelease*台积电黃崑智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中的地位用仿真进行生产系统的分析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行生产系统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…生产动态特特性和因果果关联ProductionDynamics&Cause-EffectProductionschedulingpolicyevaluationMultipleconstraintsynchronizationToolallocationlogicevaluationetc过程策略评估(Procedure-PolicyEvaluation)ThroughputanalysisCycletimeanalysisBottleneckanalysisetc组合指标评估(AggregationEvaluation)NumberoftoolsBuffersizeLineitemmixLaborrequirementetc单点指标评估（SingleQuantityEvaluation)复杂程度问题举例种类用仿真进行行生产系统统的分析用仿真进行行生产系统统的分析什么样的流流程适合仿仿真分析(CapabilityMaturityModel)AdHocChaoticProcessRepeatableProcessInformallyDefinedwithPredictableResultsDefinedProcessDefinedwithStandardResultsManagedProcessDefinedandMeasuredOptimizingImprovementFedBack成功率增大*GregHansen“AutomatingBPR”CAPI:ComputerAidedProcessImprovement用仿真进行行生产系统统的分析用仿真进行行生产系统统的分析确定模型的的合适细化化程度QuestionsandgoalsDataBudgetandresourceExpertjudgmentandsensitivityanalysisInlinewithdecisionmaker’sexpectationFromsimpletocomplex,fromcoarsetodedicate,fromlocaltoglobal用仿仿真真进进行行生生产产系系统统的的分分析析确定定模模型型的的合合适适细细化化程程度度SimulationModeling––theArtandScienceofChoiceABCDEFGDispatchingRuleABCDEFGRunRatesUnitCostYieldToolAllocationLineItemMixLotSizeCycleTimeCostofOwnershipUtilizationABFEAGCDA用仿仿真真进进行行生生产产系系统统的的分分析析工具具Spreadsheet(EXCEL)Generalcomputerlanguageprogramming(C,C++,VB,etc)Genericsimulationsoftware(Arena,Extend,GPSS/H,SIMUL8,etc)Application-specificsimulationsoftware(AutoSched,eM-Plant,ProModel,FactoryExplorer,etc)用仿仿真真进进行行生生产产系系统统的的分分析析工具具选选择择依依据据软件件选选择择的的困困惑惑通用用平平台台v.s.专专用用软软件件模块块化化v.s.描描述述性性v.s.系系统统动动力力学学符符号号可编编程程的的IDE(集集成成设设计计环环境境））v.s.预预制制模模块块组组装装二维维动动画画v.s.三三维维动动画画教学学科科研研需需要要v.s.面面向向应应用用的的需需要要学习习曲曲线线快快v.s.学学习习曲曲线线慢慢（（少少数数学学生生的的特特长长））建模模时时间间快快v.s.建建模模时时间间长长豪华华型型v.s.经经济济型型等等等用仿仿真真进进行行生生产产系系统统的的分分析析工具具选选择择依依据据摘自自AverillLaw和和DavidKelton的的《《仿仿真真建建模模和和分分析析》》208页页整体能力（包括建模的灵活性和简易性）建模灵活性和可编程功能；使用简易；分层建模；调试功能；模型快速运行；友好的前台处理功能；Run-time版本；数据导入导出功能；参数调节自运行功能；离散仿真和连续仿真混合；初始化到特定状态；状态保存和重调用；低价位硬件和软件的要求平台兼容性；操作系统动画和动态图形具有直观形象的动画功能；标准图标库；动画平滑可控；并行动画和事后播放；输入CAD图纸；动态实时参数和图形显示数理统计功能好的随机数发生器；多种分布函数供选；可以方便进行独立多次重复性随机试验；被理论证明的产生确信区间的方法；可以指定暂态周期和稳态周期；方便指定需收集数据；有限优化功能客户支持和文档售后培训；技术支持；良好的文档；范例；免费演示软件；用户交流平台输出图表功能标准报表；可定制报表；动态和静态图形；数据输出到第三方软件用仿仿真真进进行行生生产产系系统统的的分分析析举例例原理理介介绍绍用仿仿真真进进行行生生产产系系统统的的分分析析举例例原理理介介绍绍三种种常常见见调调度度策策略略FIFO––FirstInFirstOutSPT––SmallestProcessTimeEDD––EarliestDueDate用仿仿真真进进行行生生产产系系统统的的分分析析举例例原理理介介绍绍物流流供供应应链链分分析析用仿仿真真进进行行生生产产系系统统的的分分析析举例例软件件介介绍绍美国国ImagineThat,Inc.开开发发的的优优秀秀通通用用仿仿真真平平台台经济济、、方方便便、、功功能能强强大大、、建建模模离离散散、、连连续续和和流流体体系系统统开放放源源代代码码，，集集成成开开发发环环境境(IDE)，，可可扩扩展展性性在在仿仿真真软软件件中中领领先先学习习周周期期短短，，适适合合教教学学、、研研究究和和企企业业咨咨询询全球球客客户户超超过过10,000家家，，服服务务大大部部分分世世界界500强强企企业业价位位在在1500人人民民币币/用用户户（（仿仿真真实实验验室室教教学学版版））三万万元元建建立立20个个学学生生同同时时使使用用的的仿仿真真实实验验平平台台拥有有客客户户最最多多的的仿仿真真软软件件学校校和和研研究究机机构构：：HarvardBusinessSchool,Stanford,Yale,NASA,TokyoUniversity,PurdueUniversity,GeorgiaInstituteofTechnology,UniversityofIllinois––Urbana,UniversityofIowa,UniversityofMaryland,UniversityofMassachusetts,UniversityofMelbourne,UniversityofPennsylvania,UniversityofTexas,UniversityofWisconsin,etc用仿仿真真进进行行生生产产系系统统的的分分析析举例例软件件介介绍绍拥有有客客户户最最多多的的仿仿真真软软件件王岩岩峰峰博博士士刃刃之之砺砺信信息息科科技技（（上上海海））有有限限公公司司总总经经理理9、静夜夜四无无邻，，荒居居旧业业贫。。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、雨中黄叶叶树，灯下下白头人。。。04:39:5904:39:5904:3912/29/20224:39:59AM11、以我独沈沈久，愧君君相见频。。。12月-2204:39:5904:39Dec-2229-Dec-2212、故人人江海海别，，几度度隔山山川。。。04:39:5904:39:5904:39Thursday,December29,202213、乍见翻翻疑梦，，相悲各各问年。。。12月-2212月-2204:39:5904:39:59December29,202214、他乡生白白发，旧国国见青山。。。29十二二月20224:39:59上上午04:39:5912月-2215、比比不不了了得得就就不不比比，，得得不不到到的的就就不不要要。。。。。十二二月月224:39上上午午12月月-2204:39December29,202216、行动动出成成果，，工作作出财财富。。。2022/12/294:39:5904:39:5929December202217、做前前，能能够环环视四四周；；做时时，你你只能能或者者最好好沿着着以脚脚为起起点的的射线线向前前。。。4:40:00上上午4:40上上午午04:40:0012月月-229、没有失败败，只有暂暂时停止成成功！。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很很多多事事情情努努力力了了未未必必有有结结果果，，但但是是不不努努力力却却什什么么改改变变也也没没有有。。。。04:40:0004:40:0004:4012/29/20224:40:00AM11、成功功就是是日复复一日日那一一点点点小小小努力力的积积累。。。12月月-2204:40:0004:40Dec-2229-Dec-2212、世间成成事，不不求其绝绝对圆满满，留一一份不足足，可得得无限完完美。。。04:40:0004:40:0004:40Thursday,December29,202213、不知知香积积寺，，数里里入云云峰。。。12月月-2212月月-2204:40:0004:40:00December29,202214、意意志志坚坚强强的的人人能能把把世世界界放放在在手手中中像像泥泥块块一一样样任任意意揉揉捏捏。。29十十二二月月20224:40:00上上午午04:40:0012月月-2215、楚塞三三湘接，，荆门九九派通。。。。十二月224:40上午午12月-2204:40December29,202216、少年十十五二十十时，步步行夺得得胡马骑骑。。2022/12/294:40:0004:40:0029December202217、空空山山新新雨雨后后，，天天气气晚晚来来秋秋。。。。4:40:00上上午午4:40上上午午04:40:0012月月-229、杨杨柳柳散散和和风风，，青青山山澹澹吾吾虑虑。。。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、阅读一一切好书书如同和和过去最最杰出的的人谈话话。04:40:0004:40:0004:4012/29/20224:40:00AM11