制造系统建模仿真也是一个非常典型的工业软件领域，其实一直以来研究的历史是非常长的，也有很多的商品化软件可供选择。

印象当中，05年前后几年制造系统建模与仿真还是很热火朝天的，后来感觉有一段时间比较沉寂。但近几年随着数字孪生的兴起，制造系统建模与仿真又开始成为热点。也许更加看重的是建模与仿真的数字化尤其是三维可视化的优势与特点，甚至一些知名的建模与仿真软件，也是以此作为制造系统数字孪生的落地形式的。那大部分这种形式的数字孪生，其实主要受现场数据驱动下的一种三维展示而已（以实映虚），对于数字孪生最基本要求的仿真预测运行，相当大一部分其实是根本没有做到的。

美国在18年还是19年（记不清了）出的新一批36项技术禁运清单当中，其中有一项是物流系统建模与仿真。之前的公众号文章里面也分析过，技术禁运肯定不是禁运那些三维展示的那些内容，而更多的是禁运其中的仿真运行引擎。

制造系统建模与仿真最核心的内容其实就是仿真运行引擎，其核心目的是推动制造系统以一种自主的方式实现仿真运行。这种自主运行的方式其实是非常复杂的，其核心的驱动力在于制造系统的运行存在大量的不确定性，因此有很多引入数学以及概率方式，比如马尔科夫链的形式等来对制造系统进行描述，但基本上也做了大量的假设以及面向简单的场景。还有一种比较普遍采用的方式就是各种各样的PETRI网，虽然建模看起来似乎比较齐备，但感觉很大程度上仅止于建模而已，并不能够实现有效的仿真，或者只是一种静态或者表面上的动态描述而已，虽然似乎也有宣传说有工具可以进行仿真运行，就我个人而言似乎一直没有见到过，反过来说，如果这种方式足够的优秀，那现在这些建模与仿真软件很多都是基于这种方式来进行的，但这种软件也没见谁家宣传这么说，所以这种方式存在很大的疑问性。

从某种程度上来说，所谓事先规划好的某种脚本，其实都是将建模与仿真弱化为一种三维展示，其实不运行也能够得到预期的结果，只是这个预期的结果是事先的脚本规定的，其实不需要仿真运行的，这其实是一种假仿真。但这也是当前的一种形式，具有一定的显示度，但并没有什么太大的实际意义。

所有的关于离散制造系统建模与仿真的书籍，最后都是会介绍大量的作业计划排产技术方面的内容，因为这与其中所提到的仿真时钟的推进以及制造系统的运行逻辑具有很大的相关性。但大部分的运行方式，其实感觉并不是仿真所要求的那种内涵，更像是一种事先规划好的方式来让仿真运行跑一遍而已。技术是对的，但运行方式是需要改变的，而这种改变的核心点在于。各个仿真运行事件及其之间关联影响下的并发性以及触发时间的不确定性（在具体仿真过程当中才触发的）是最大的区别，也是仿真的应有之义。

制造系统建模与仿真对于排产调度技术内涵的体现，其实是很多方面的。一是目前的排产调度，其实多是一种整体式的中央集控方式，这种方式其实与仿真的内涵是背道而驰的，目前的建模仿真软件里面用的方式都不是这种方式。二是传统的排产调度当中所提到的反应式调度其实是可以应用在仿真里面的，但这只是对于整体的中央集控方式的一种变形而已，并不算是一种终极的解决方案。但其实很有意思的是，目前的排产调度方式也在向初始以来就从来没有改变的建模仿真系统所采用的那种方式在发展，也算是殊途同归，并且应该可以改变传统的建模与仿真当中所具有的计划属性不够优化的一个弊端。或者换种角度来说，就是哲学上的否定之否定或者螺旋式上升认知与实践的理念的一种现实案例。这也是美国为什么禁运的一个根本原因，其实代表了一种非常先进的技术。

另外需要补充的是，随着制造系统的发展，制造系统建模与仿真运行引擎，不仅要解决作业排产的问题，其实很大程度上也要解决物流路径规划与控制的问题，甚至更进一步的需要和控制结合实现IT与OT的融合。传统建模与仿真软件，目前主要也是分为过程方针和工艺仿真两个方面，虽然适用的工业场景还是不一样的，但发展趋势应该是融合在一起的，这个方面他们也没有达到完全融合的地步，这就为我们的发展提供了一个暂时的缓冲空间，或者寻求一个各个击破的空间。但机会也是转瞬即逝的，因为这种融合发展的仿真或者说运行方式，国外其实已经有这种软件的苗头了。

来源：微信号  智能制造随笔

作者：王爱民

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