软件仿真技术是一种通过计算机模拟现实世界的技术。它可以在不影响实际生产和无需实际投入大量资源进行试验情况下，帮助决策者观察整个系统并评估不同决策对系统性能的影响。该技术具有成本低、灵活性高、可重复性强等优点，逐渐成为解决生产线物流系统优化问题的强大工具[3]。

因此，本文面向生产线物流系统优化对软件仿真技术进行全面梳理，并深入探讨不同物流仿真软件的特点、应用领域以及它们在生产线物流系统设计与管控过程中的实践范式。通过对这些技术的深入分析，有助于更好地把握制造业和物流技术的发展脉搏，为构建更灵活、高效的生产线物流系统提供有力支持。

1软件仿真技术概述

1.1仿真技术发展历程

在20世纪初，仿真技术已在水域等方面进行了初步应用。随后在40～50年代，航空航天技术和原子能技术的发展再一次推动了仿真技术的进步。而60年代计算机技术的飞速发展为仿真技术提供先进的工具，进一步推动了仿真技术的进步。计算机仿真技术的出现，推动了新的信息技术和相关产业的发展，而计算机硬件和信息处理技术的突飞猛进，又使得计算机仿真技术发展的速度不断加快，出现了嵌入式仿真、分布式仿真、高性能仿真等[4]。现如今，计算机仿真软件作为一种通用工具，已成为解决现实情况中复杂NP难问题的常用方法。

1.2生产物流软件仿真

计算机软件仿真技术已成为物流企业科技化管理和智能化分析的关键手段。软件仿真技术的核心是将研究对象模型化，并将整个物流过程中的各个环节进行细分，通过对不同环节的分别研究来完成对整个物流系统的综合分析，从而能够较为直观地体现出评估对象系统（仓储系统、运输系统以及配送中心等方面）的整体能力。因此，软件仿真技术能够对生产线中的生产过程、仓储布局、物流运输、供应链网络、运营决策进行仿真，有助于系统地规划、设计、评估与改进生产线物流系统，从而提高企业的生产效率和灵活性。

1.3常用物流仿真软件

由于物流仿真过程中的侧重点不同，不同国家、公司针对不同应用背景和发展阶段，推出了许多物流仿真软件，如美国的Flex Sim物流仿真软件、英国的Witness工业工程仿真软件、德国的e M-Plant生产系统仿真软件。上述软件在生产线物流仿真中各有较广泛应用。因此，本文将基于这三款仿真软件，研究面向生产线物流系统优化的软件仿真技术。

2软件仿真技术

2.1基于Flex Sim的软件仿真技术

Flex Sim是美国Flex Sim Software Production公司开发的一款专门针对物流系统设计和优化的三维仿真软件。因其具有多样化的模型资源库、层次化软件结构、面向对象的开发思路，Flex Sim可实现离散事件系统建模、生产线作业仿真以及业务流程可视化。该软件可用于生产线优化、物流系统规划以及供应链管理，帮助预测生产线瓶颈及产能问题，进而制定有效的解决方案；在优化生产物流系统设计的同时，帮助企业在物流管控方面做出更高效的决策，从而降低生产成本，提高系统效率。

利用Flex Sim优化生产资源配置。文献[5-7][5-7][5-7]利用Flex Sim软件构建了仿真模型，通过大量仿真实验确定了生产线中最优机器人配置数量方案，在保证方案合理性的同时提高系统效率。同时，国外研究人员也利用Flex Sim获得单位时间的最优产出结果，进而实现工厂生产工艺时间与生产目标数量的最优配置[8]。

利用Flex Sim优化流程/布局设计。文献[9]基于自动化仓库物流系统的Flex Sim仿真模型，设计了物流节拍，验证了设备利用率。文献[10]在涂装车间输送系统设计过程中，利用Flex Sim实现设计目标的最优规划。

利用Flex Sim优化系统规划/调度。文献[11]基于仓储物品入库的Flex Sim仿真模型，改进仓储入库策略，为真正仓储入库系统的建立提供实质性指导。文献[12]基于Flex Sim建立了自动化立体仓库模型，通过改进AGV调度和路径规划策略，提高了系统作业效率。

此外，文献[13]基于Flex Sim开发了一种自定义参数的四向穿梭车三维自动建模系统，提高了建模的效率和方便性，降低了Flex Sim的使用难度，扩展了其在智能制造仿真中的应用。

2.2基于Witness的软件仿真技术

Witness(SDX）是英国Lanner集团根据数十年系统仿真经验所开发的生产系统规划与运营仿真平台。它是一款面向工业/商业系统流程的离散型动态系统建模与仿真软件。Witness集成了高度逼真的三维图形、仿真技术以及强大的仿真引擎，可将二维的工业流程仿真模型快速地生成三维逼真的虚拟生产场景。

利用Witness优化生产资源配置。文献[14]以机加车间单元物流系统规划为例，利用Witness仿真模型进行数据分析，为生产线设备资源配置提供量化依据。文献[15]使用Witness软件分析了企业生产车间的物流人员配置，为优化车间物流人员提供了参考。

利用Witness优化流程/布局设计。文献[16]利用Witness验证了轴承厂生产物流系统优化措施的有效性。文献[17]利用Witness调节生产参数优化钢铁企业BF-BOF区域生产过程。

利用Witness优化系统规划/调度。文献[18]使用Witness优化企业生产物流运输路径方案，以提高生产物流效率和企业竞争力。文献[19]采用Witness研究了逆向物流网络设计、模型优化及策略制定，对企业建立逆向物流提供了帮助。

此外，文献[20]基于Witness模型仿真验证了表面贴装生产线的维修策略对每台机器可用性和系统可用性的影响，确定了最优的维修策略。

2.3基于e M-Plant的软件仿真技术

e M-plant是一款由Aesop、Tecnomatix和KG公司联合开发的生产流程与物料搬运系统仿真软件，能对生产线物流系统进行建模和仿真，帮助用户识别生产线瓶颈、优化生产过程并提高生产效率。e M-plant软件具有强大的建模能力、直观的用户界面、丰富的分析工具以及高度的可定制性，被广泛应用于生产线规划、物流系统设计、生产计划生成及调度优化。

利用e M-plant优化生产资源配置。文献[21]基于e M-plant仿真模型分析线体缓存数量与产能的关系，供前期规划人员参考。文献[22]利用e M-plant分析汽车公司装配车间的生产节拍与AGV数量、速度的匹配关系，得出合适的AGV配置，并优化配送流程。

利用e M-plant优化流程/布局设计。文献[23]基于e M-plant构建了虚拟仓储物流作业系统，验证了调度系统的可行性。文献[24]利用e M-plant软件进行了某乘用车冲压车间生产物流流程的仿真模拟，为实际物流运转工作提供了方案基础。

利用e M-plant优化系统规划/调度。文献[25]使用e M-plant分析多种消防车的应急调度调度策略的应急效率，提高了消防车的应急性能。文献[26]针对军工行业弹药生产问题，利用e M-plant软件构建仿真模型，优化车间布局和AGV路径，确定最优配送方案。

此外，在企业进行生产线改造或增加生产设备前，先通过e M-plant对调整后的生产过程进行建模仿真，预先发现生产线改造过程中可能存在的问题，从而降低企业的生产线改造或设备购置成本[27]。

2.4其他软件仿真技术

除了上述三种典型物流仿真软件，还有其他一些软件也被应用于生产线物流系统仿真中。例如，文献[28]通过Auto Mod优化了自动化物流系统框架设计，加速了智能化物流系统发展。文献[29]基于Anylogic软件构建了AGV运行仿真环境，设计并实现了物料路径规划的优化方案，确定了最优料车选型、AGV数量配置和速度设置，降低了物流系统成本，提高了系统工作效率。文献[30]利用Demo3D软件建立了AGV系统、输送线、AS/RS系统等设备模型，组成了整个卷烟成品配送物流系统，通过仿真分析评估了AGV系统的可行性。

3结束语

本文对生产线物流系统优化的软件仿真技术进行了文献综述，探讨了常用物流仿真软件的特点、应用领域以及它们在生产线物流系统设计与管控过程中的实践范式，分别从生产资源配置、流程/布局设计、系统规划/调度等方面开展了软件仿真技术研究总结与分析。针对现有文献研究的局限性，今后研究工作可从以下方面展开：

1）使仿真更接近实际。

现有文献为了简化问题，经常基于假设条件进行建模仿真，忽略了实际过程中的随机干扰等因素，导致仿真模型与实际系统之间存在差异。

2）考虑问题间耦合性。

现有研究只针对某一两类问题进行建模仿真，而多类问题之间通常存在耦合，需要同时考虑它们的相互影响。

3）仿真和优化方法融合。

仿真方法和其他优化方法单独使用时都可能存在一定的局限性，因此，可融合仿真方法和其他优化方法的各自优势，构建求解复杂问题的综合仿真优化方法。