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WITNESS 工艺流程模拟仿真软件及咨询服务

产品概述

Witness是由英国Lanner公司于1978年推出的功能强大的工艺流程模拟仿真软件系统,主要用于生产线的仿真、车间布局仿真以及物流供应链的仿真等,目前已被国际3000多家知名企业、500多家高校成功运用于各类项目。


优势特点

1. 灵活、快速建模

■ 提供了大量标准的建模元素,配合独一无二的逻辑控制与易用的参数配置功能,可快速、灵活搭建仿真模型并运行评估,对离散事件、连续系统皆可仿真,适应于大量工业实际问题;

■ Witness是少数几个提供层次建模的软件之一,通过不限层级的模块建造,用户可以很方便的克隆并重新使用整个模型。考虑到用户实际问题的独特性,Witness还专门提供了用户自定义函数的描述功能,用户可方便地定制自己的系统;

■ Witness提供了迄今为止最为强大的逻辑规则比如PUSH, PULL, LEAST, MOST, PERCENT, SEQUENCE等,IF和MATCH规则的加入更深化了这一点。逻辑规则的设置直接面向用户需求,理解容易,操作简单,不需要进行编译,因而任何学术背景的工程师都可以快速掌握Witness。 

2. 强大的交互功能

■ 通过其内置的仿真引擎,可快速地进行模型的运行仿真,展示流程的运行规律。在整个建模与仿真过程中,用户可根据不通阶段的仿真结果,随时修改与调整系统模型(如添加和删除模型元素),动态地提高模型仿真精度;

■ WITNESS的强大交互性能使得它从同类软件中脱颖而出:

▪ 可在任意时刻停止一个模型的运行,并对参数进行修改,然后继续运行;

▪ 可以把模型与模型状态保存以便之后导入继续运行;

▪ 可随时打断流程中的某一环节观察系统的反应;可以倒回和重新播放模型运行的状况(类似于DVD倒带)。 

3. 独特的分析模块与软件接口

■ Witness优化器模块提供了先进且易用的优化算法,更具智能性, 可自动给出最优解决方案,用户也可以选择自定义优化算法;
■ Witness提供了全面的报表功能,任意可以复制和粘贴报表到用户的文字编辑软件里面,提供HTML的输出模式并可以自定义自己的报表和输出;
■ Witness提供了广泛的数据接口,可以与EXCEL、任何OLE数据库、ODBC数据库驱动、CAD系统、XML保存格式等进行直接的联接,可以把模型的运行过程保存为视频AVI格式。早在2008,英国伯明翰大学Franck Fontanili教授就进行了MES与Witness联合实现实时仿真控制的研究。原理图如下:

MES与Witness连接图


4. 前所未有的 3D 和虚拟现实功能

通过平面2D角度进行高效率的系统布局、逻辑开发,进而通过一键式的点击生成形象的3D展示;

Witness Quick3D使得用户可以创建一个沉浸式的VR展示环境。在高端工程应用中,允许客户在逼真的 3D 环境中展示商业流程的更改所带来的影响; 

■ 3D直接建立系统模型常常引入不必要的第三维参数从而限制了建模的速度,在建立大模型时会变得异常复杂。Witness采用2D模型表达系统的特征和工作流程特性,采用3D进行视觉辅助呈现了更加灵活、完美的解决方案。 

5. 嵌入式的商业智能分析平台

通过Witness内置的图标和报告可与各个利益相关者进行沟通,使得Witness成为了理想的企业转型预测分析平台。并且,Witness允许任意导出仿真数据结果进入外部的BI工具进行进一步的分析。 

6. 丰富的工程经验

■ WITNESS自1978年问世以来, 一直专注于流程仿真,而许多同类软件并不完全专注于此,与同类软件相比,WITNESS的实际工程经验更丰富;

■ 到目前为止, WITNESS已经积累了40多年的实际工程经验,被运用于社会各类系统的评估、改善和优化,如:航天、航空、大型工业设备制造、汽车、船舶、兵器、电子、能源化工、物流运输(含港口航运)、金融等领域。
运用WITNESS进行仿真模拟可以达到以下收益

▪ 评估装备与流程设计的多种可能性;
▪ 提高工厂与资源的运行效率;
▪ 减少与优化库存;
▪ 缩短产品上市时间;
▪ 提高生产线产量;
▪ 优化资本投资。

   

功能简介

生产与物流系统运营是现代企业运行中必不可少的环节,而生产与物流系统属于离散的事件系统。所谓离散事件系统是指系统的状态变化只发生在一些离散的时间点上而在相邻两个时间点之间系统状态保持不变。离散事件系统的仿真就是按照实际的工作流程,在规定时间内顺序地改变实体或设备的状态。Witness可以用于离散事件系统仿真同时又可用于连续流体(如液压、化工和水力)系统的仿真。


在离散事件系统仿真中,系统内部实体的活动是不确定的,事件的发生具有随机的性质,随机变量在离散事件系统仿真中起着重要的作用。例如在物流系统中,工件的到达、运输车辆的到达与运输事件,生产系统中加工机器的故障、维修事件等一般都是随机的。这些复杂的随机系统很难找到相应的解析式来描述和求解。对有随机因素影响的系统进行仿真时,首先要建立随机变量分布模型,即确定系统的随机变量并确定这些随机变量的分布类型和参数。对于分布类型是已知或者是可以根据经验确定的随机变量,只要确定他们的随机参数就可以了。


对于随机变量的引入,Witness不是储存了大量的预先定义的随机数,而是储备了 1000个不同的数列或者叫伪随机数流PRNS。为了方便用户构建随机仿真模型,Witness 提供了14种整型、实数型的标准随机分布函数,它们能返回一系列理论分布的随机样本值。Witness选择这些分布是因为这些理论分布已经在相当长时间内广泛使用的,而且也是在仿真中被认为是十分有效的。


现实的系统总是有一系列相互关联的部分组成。比如制造系统中的原材料、机器设备、仓库、运输工具、人员、加工路线或运输路线等;服务系统中的顾客、服务台、服务路线等。Witness软件使用与现实系统相同的事物组成相应的模型,通过流程和逻辑定义,然后运行一定的时间来模拟系统。模型中的每个部件被称之为“元素(Element)”。Witness主要通过如下五类元素来构建现实系统的仿真模型:

1) 离散型元素

零部件(Part)、机器(Machine)、输送链(Conveyor)、缓冲区(Buffer)、车辆(Vehicle)、轨道(Track)、劳动者(Labor)、路径(Path)、模块(Module)。

2) 连续型元素

流体(Fluid)、管道(Pipe)、处理器(Processor)、容器(Tank)。

3) 运输逻辑型元素

运输网络(Network)、单件运输小车(Carriers)、路线集(Section)、工作站(Station)。

4) 逻辑型元素

属性(Attribute)、变量(Variable)、分布(Distribution)、函数(Function)、文件(File)、零部件文件(Part File)、班次(Shift)。

5) 图形元素

时间序列图(Timeseries)、饼状图(Pie Chart)、直方图(Histogram)。


Witness支持CAD与XML格式文件的导入,具有友好的外部工具软件的接口,如著名的六西格玛分析工具MiniTab接口等。用户可以在Witness与Excel之间导入导出分析数据,数据的读写同样支持各类数据库如Oracle,SQL Server,Access等。Witness同样提供了基于VBA与C#语言的外部模拟策略支持。 

典型应用

1. 航空航天

■ 北京卫星制造厂——现场生产流程改善与控制

■ 成都飞机制造厂——飞机总装流程设计与改造

■ 国外同类用户:贝尔直升机公司(USA, Bell Helicopter Textron)、洛克希德•马丁公司(USA, Lockheed Martin)、波音航空航天公司(USA, The Boeing Company)、空中客车公司(FR, Airbus)等等

2. 大型工业设备制造

■ 徐工集团——全过程生产运作模型,对新工厂建设项目提供决策支持

■ 德国斯凯孚(SKF上海)——轴承生产线仿真分析

■ 国外同类用户:卡特彼勒公司(USA, NYSE: CAT)、霍尼韦尔国际公司(USA, Honeywell Security)、雷神公司(USA, Raytheon Company)等

3. 汽车工业

■ 广州日产——发动机生产线物流仿真分析

■ 上海通用东岳汽车动力总成有限公司——车间生产物流系统仿真优化

■ 国外同类用户:福特汽车公司(USA, Ford)、美国天合公司(USA, TRW)、克莱斯勒公司(USA, Chryler)等

4. 能源化工

■ 洛阳石化工程公司

■ 中国海洋石油总公司——进行油气产业链的分析与优化

■ 国外同类用户:埃克森美孚公司(USA, EXXON)、荷兰皇家壳牌集团(HOLLAND, Royal Dutch Shell Group of Companies)、巴斯夫集团(Germany, BASF Global)、拜耳公司(Germany, Bayer)等

5. 物流运输(含港口航运)

■ 交通部水运科学研究院——多式联运及物流枢纽系统仿真分析

■ 秦皇岛港股份有限公司——进行港口物流调度策略验证与优化

■ 国外同类用户:英国机场集团(UK, BAA Airports)、空中客车公司(FR, Airbus)等

6. 船舶、电子等其他行业

■ 上海船舶研究设计院——上海——汽车滚装船装卸过程模拟仿真

■ 伟创力科技(中国)公司——OEM制造商生产流程规划与分析改进

■ 国外同类用户:英特尔(USA, Intel Corporation)、国际商业机器公司(USA, International Business Machines Corporation)、惠普公司(USA, Hewlett-Packard Company)、美国可口可乐公司(USA, Coca-Cola)等 

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