数字化工程虚拟仿真系统平台
Flexsim 是大型工业流程设计、规划、管理和验证的数字化仿真平台,用来建立各种经营、管理控制、生产流程和物流过程的工业工程3D仿真解决方案。Flexsim是面向对象的仿真建模工具,也是迄今为止世界上唯一一个在图形建模环境中集成了C++IDE和编译器的仿真软件。它不需要复杂的编程开发过程,就能使决策者轻易地在个人电脑中建构及监控任何工业企业的分散式工业流程,预先仿真出企业及工业流程的未来模式,为企业的未来进行规划、设计、论证决策。在形象直观的动态三维虚拟现实环境中检验新设计的工业流程,考察各种假设的情况和问题,而降低决策风险。
工业流程设计验证图1
Flexsim是工程师、管理者和决策人对提出的“关于操作、流程、动态系统的方案”进行试验、评估、视觉化的工具。同时它也是一个有柔性的仿真平台,支持用户作不同深度、不同层次的开发,具有较大的潜能,适用于不同技术层面的客户。可以是工业生产流程自动化仿真、物流中心配送仿真、交通运输仿真、交通流量控制仿真等民用行业,也可以是国防战略仿真、航天控制过程仿真等大型仿真研究领域。
工业流程设计验证图2
Flexsim内置面向行业应用的模型库,用户也可以根据需要使用第三方建模软件自行建模,并将建好的模型导入Flexsim模型库,然后根据需要搭建自己的场景模型,使用时,需要模板里的某个对象,只需要用鼠标把该对象从模型库里拖出来放在模型视窗即可。每一个对象都有一个坐标(x,y,z)速度(x,y,z),旋转以及一个动态行为(时间)。 对象可以创建、删除,而且可以彼此嵌套移动,它们都有自己的功能或继承来自其他对象的功能。
DIVISION工业流程系统仿真实验室(案例图)
参数化模型构建使得几乎所有的物理模型的场景设计变得简单、快捷。例如,机械手、操作员、队列、输送机、叉车、仓库、交通信号、车辆、包装箱等。信息情报等“软”的部分也可轻松设置。这些对象的参数可以把任何制造业、物料处理和业务流程快速、轻易的描述出来。同时Flexsim 的数据、图像和结果可以与其它软件共享(这是其它仿真软件不能做到的),而且还可以从Excel 等通用文件读取数据和输出数据,甚至可以从生产线上实时读取数据以作分析。

一. 软件的功能
(1)基于面向对象技术建模
所有用来建立模型的资源都是对象,包括模型、表格、记录等。
(2)要求有用户自己开发界面的功能(GUI)。
(3)要求用户能自己开发对象(或部件)并拥有自己的对象库
(4)建模是直接从3D开始的,建立3D模型无需从2D向3D转换。
(5)支持OpenGL技术,除支持3ds、wrl、dxf和stl等文件格式外,用户能够用OpenGL绘制3D图形。
(6)支持skp3D文件导入功能,即可使用来自于Google Sketchup的文件和Google 3D仓库文件。
(7)提供强大的编辑功能,可以一次操作将1个对象连接到其它数百个对象,或一次操作将数百个连接一次撤销。
(8)要求界面上连线或者拖动实体的时候具有删除前一操作的功能键。
(9)具有运动学功能
允许一个对象(或设备)同时实现多个移动操作,在每个运动方向都有加速度、减速度、起始速度、结束速度以及最大速度等运动功能的属性,用户能定制个体设备的动作(如设备处理物件的动作,机器人手臂动作等等)。
(10)具有动作创建器
无需编程实现对象(或设备)的自定义动作。
(11)货架对象(或部件)具有编辑货位(Cells)尺寸、容量等功能,即要求同一货架可有不同大小的货位(Cells)。
(12)支持模型运行时的实时调试功能
允许用户在仿真进行期间,改变模型的部分属性,并把变化反映到仿真结果中。要求3D动画和仿真计算结果同步且真实对应即实现实时3D仿真。
(13)建模的扩展性强
在3D图形的模型环境中应用C++ IDE和编译程序的仿真软件。定义模型逻辑时,可直接使用C++,而且可立刻编译到仿真软件中。可以将其当作一个C++的开发平台来开发一定的仿真应用程序。
(14)自带随机变量发生器,能容易地建立近似于现实系统的数学模型。提供至少20种以上的统计分布函数。
(15)带有拟合统计分布函数的功能(或自带有ExpertFit等工具)。
(16)提供与外部软件的接口,可以通过ODBC与外部数据库相连,通过socket接口与外部硬件设备相连,与Excel、Visio等软件配合使用。

二.软件应用效果分析
(主要分析应用该软件后的效果如何,是否满足预期的教学效果等):
  • 具有三维动画生成模块、具有强有力的统计分析(含模型优化)功能;
  • 面向实际系统直接建立比例真实的三维仿真模型,无需其他三维仿真模块,允许用户对任何设备的三维坐标进行修改,由用户控制建模精度,建立从手工作坊到自动化设备任何精度的模型。
  • 提供一系列物流系统、生产系统的模板,方便建立物流系统中的各种物流设备。
  • 可以对已建好的设备进行复制、粘贴等操作,使建模变得容易。层次化建模,可把大的模型分开来建立,然后组合成整体的仿真模型。可对小模型进行独立分析也可对大的模型进行整体的分析。
  • 提供标准的函数接口,方便读取外部数据文件入Excel的数据并连接各种数据库读取数据。可导入第三方三维工具生成的三维图形文件作为模型的物流部件,如*.wrl,*.stl, *.3ds,*.dxf等文件。
  • 提供内置仿真语言,并有C语言接口,能够实现复杂的控制逻辑,精确的实现作业流程的仿真逻辑。能够细化的表现操作工人和各种设备的仿真动作。
  • 辅助教学、科研项目、校企合作项目等应用,通过Flexsim对实际系统(工业工程、制造工程、运作管理、供应链与物流、战略管理、业务流程)的建模和仿真,完成管理相关课程设计方案的评估和改善。利用Flexsim先进游戏虚拟技术,更加逼真的3D表现,结合现实的各种仿真模块,使教学更加生动形象,学生在就业之前对将来工作流程有形象认识,且熟练操作Flexsim软件增加自身就业的筹码,仿真技术可以帮助学校更加有效地完成各种科研项目及校企合作项目。

三.Flexsim系统仿真软件功能包含:
  • 具有三维动画生成模块、具有强有力的统计分析(含模型优化)功能;
  • 面向实际系统直接建立比例真实的三维仿真模型,无需其他三维仿真模块,允许用户对任何设备的三维坐标进行修改,由用户控制建模精度,建立从手工作坊到自动化设备任何精度的模型。
  • 提供一系列物流系统、生产系统的模板,方便建立物流系统中的各种物流设备。
  • 可以对已建好的设备进行复制、粘贴等操作,使建模变得容易。层次化建模,可把大的模型分开来建立,然后组合成整体的仿真模型。可对小模型进行独立分析也可对大的模型进行整体的分析。
  • 提供标准的函数接口,方便读取外部数据文件入Excel的数据并连接各种数据库读取数据。可导入第三方三维工具生成的三维图形文件作为模型的物流部件,如*.wrl, *.stl, *.3ds, *.dxf等文件。
  • 提供内置仿真语言,并有C语言接口,能够实现复杂的控制逻辑,精确的实现作业流程的仿真逻辑。能够细化的表现操作工人和各种设备的仿真动作。