仿真的不同的研究对象有着各自独特的性质、运行规律和需求，这些因素决定了仿真的具体方法、目标和应用场景。因此，脱离研究对象谈仿真非常容易令人感到困惑。所以本系列讨论的仿真对象明确为工厂的生产及物料搬运系统。

场景特点

       生产与物料的流动构成了工厂的主要业务。在生产方面，涉及从原材料加工到成品产出的一系列流程；物料搬运系统则负责在工厂内部高效地运输原材料、半成品和成品。

       这些业务的运行状况直接关系到工厂的效益。工厂生产与物料搬运系统需要达成的最终目标往往是实现工厂效益的最大化。而这种对效益的追求，在多个关键目标的平衡与协调中得以体现。

       ●最小化生产周期：缩短生产周期意味着能更快地将原材料转化为成品，提高生产效率，更快地响应市场需求。

       ●最大化产能利用率：充分利用设备和资源的能力，避免闲置，能有效降低单位产品的生产成本。

       ●最小化库存：减少库存水平可以降低仓储成本、资金占用成本等。

       ●最小化交期偏差：保证按时交货对于维护客户关系、提升企业信誉至关重要，有助于持续获得订单。

       这些目标并非孤立存在，而是相互关联、相互影响。更多的情况下，这些目标之间的相互关系并非是协同增益，而是充满挑战的权衡。

       例如，若一味追求最大化产能利用率，让设备持续满载，虽然能降低单位产品的生产成本，但可能导致设备故障，进而延长生产周期，影响交货期，还可能因为急于生产而忽视质量，增加次品率，带来额外成本。

       再有，最小化生产周期可能会要求增加原材料和半成品的库存，以确保生产的连续性，这就与最小化库存的目标相悖。而最小化交货期偏差，可能需要在临近交货期时安排加急生产，这又会提高总成本。

       这些复杂的关联和潜在的冲突，充分展现了业务常见挑战，也体现了工厂生产系统背后的高度复杂性，这些复杂性来源于：

       ●系统目标的多元性与冲突性

       ●系统组成要素的多样性

       ●系统运行的动态性

抽象仿真

       业务场景中发生的问题看似难以预料且杂乱无序，但我们可以发现其中的一个关键点就是系统中组成要素的状态变化，工作中的问题解决恰恰也是在应对各类变化。从这个关键点出发，工厂系统仍然能找到适合的方式进行抽象简化，建立抽象模型后再借助计算机的计算能力进行实验寻优。

       1.描述系统中的事件，事件代表着实物状态发生变化。工厂系统组成要素复杂，但都包含着状态变化，且大多为离散的、在特定时间发生的。例如订单到达、排队次序变化和设备加工等等。

       2.定义事件之间的相互关系及影响，例如顺序关系、因果关系和资源竞争关系等等。

       3.按照时间顺序演练一遍事件的发生，记录产生的影响，例如排队等待、资源占用等等。

       以上是对离散事件仿真的极简化描述，具体细节不做展开。目前市场上的离散事件仿真软件均可以替我们完成大部分抽象定义工作，尤其是人工难以完成的复杂部分，例如仿真时间管理、仿真事件记录以及事件关系判定。随着计算机硬件性价比的显著提高以及建模优化分析方法不断升级，仿真工具有能力处理复杂系统的复杂模型，推动制造业工厂业务发展。

       不过，值得注意的是，仿真作为解决问题的工具，并非完美无缺：

       ●仿真应当在投资决策之前进行

       ●业务目标定义和成本的评估是仿真的先决条件

       ●在进行仿真之前，应充分利用所有合适的分析方法

       ●仿真永远不能替代规划

       ●建模的准确性不应追求详细，而是达到足够实现目标的必要程度

       ●仿真实验结果的质量不可能优于仿真实验所基于的信息，也就是说，如果数据有错误或结果被错误解读，仿真结果将是无用或误导的

       ●仿真结果的好坏取决于参与仿真研究的各组人员之间的合作

       了解了这些要点，有助于我们在业务场景中更合理地使用仿真工具，逐步迈入“虚实结合”的境界。

虚实结合

       “虚实结合”这一概念已经被广泛使用，我们本次的谈论范围仍然限定在工厂生产、物料搬运系统内。“虚”涵盖了虚拟数字世界中的仿真模型，“实”则是模型映射的现实世界中的物理对象。

       但是，虚实结合的推进过程中，人员发挥的作用不容忽视。人员是物理世界与虚拟世界的连接者。他们凭借自身的专业知识和经验，对工厂中的生产设备、物料搬运设施等物理对象进行观察和感知，将现实世界中的系统运行规律沉淀为知识。

       例如，工程师通过长期在工厂现场的工作，熟悉了各类设备的运行状态、物料的流动规律等，这些知识是构建准确的虚拟仿真模型的基础。他们基于这些知识创建概念模型，进一步将其转化为符号化模型，如绘制详细的生产工艺图纸、物料搬运路径规划图等，为虚拟模型的搭建提供了清晰的蓝图。

       同时，还需有相关人员掌握建模知识，实现运营技术与信息技术的融合，人员才能成为虚实结合成果的应用者和推动者。在虚拟模型经过仿真运行，得出优化方案后，需要操作人员将其应用到实际的工厂生产和物料搬运系统中。操作人员根据模型提供的指导，调整生产运作方式、优化物料的搬运流程等。而且，获取了实际应用中的新情况、新问题，员工能够进一步完善虚拟模型，形成一个良性循环。

       诚然，随着虚实结合技术的不断发展，工厂中的工作人员需要掌握新的知识和技能。企业需要加强对员工的培训，使他们能够更好地适应新的生产模式，充分发挥数字化技术在提高生产效率、降低成本等方面的优势。