1、 分类号 学号 D200977121 学校代码 10487 密级 博士学位论文面向数字化工厂的工程机械装配车间物料供给系统规划与应用学位申请人： 王创剑学科专业 ： 工业工程指导教师 ： 管在林 教授答辩日期 ： 2014年 5月 16日A Dissertation Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy in Engineering Research on Digital Factory-oriented Shop-floor Logistics P
2、lanning for the Assembly Workshop Material Supply System of Engineering Machinery Ph.D.Candidate: Wang ChuangjianMajor : Industrial Engineering: Prof. Guan ZailinSupervisorHuazhong University of Science & Technology Wuhan 430074 ，P.R.China May ， 2014 独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除
3、文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密 ，在_年解密后适用本授权书。本论文属于不保密。（请在以上方框内打“”）学位论
4、文作者签名： 指导教师签名：日期： 年 月 日 日期： 年 月 日华中科技大学博士学位论文摘要制造企业在规划新生产线或对现有生产线进行调整升级时，往往面临着系统复杂庞大、细节繁琐而难以准确建模，规划方案反复变更导致大量重复工作等问题，采用对复杂系统进行简化处理的方式所得到的规划结果往往与实际情况存在较大的差异，难以真正适应生产实际。数字化工厂技术通过对整个生产过程进行仿真、评估和优化，能够实现工厂、车间和生产线以及产品设计到制造生产的转化过程，使生产制造过程在虚拟空间中得以检验，缩短从规划到生产的时间。物料供给系统是装配车间物流系统的重要组成部分，是其有效运作的关键。其规划作为数字化工厂技术应
5、用的重要内容之一，涵盖物料出入库、分拣、配送和线边库存等诸多环节复杂的建模分析内容。本文以工程机械制造企业的装配车间物料供给过程为研究对象，探讨了面向数字化工厂的物流系统仿真规划技术方法。论文对国内外数字化工厂技术和物流系统规划的研究和应用现状进行了综述，阐述了数字化工厂的概念、实施过程和关键技术，重点分析数字化工厂物流仿真在进行装配车间物料供给过程分析中的特点和困难；并提出了集成物料供给系统，并围绕集成物料供给系统综合建模仿真分析中的研究要点深入研究，具体包括：（1）针对装配车间的物料配送过程进行研究，通过充分考虑物料配送系统的关键要素，包括物料容器、线边物料库存等，建立了配送过程的仿真模型
6、；针对有交通约束的车间环境，提出了车辆动态联合调度方法，通过仿真优化试验和常用的调度策略对比，该动态调度方法更能适应复杂环境下车辆调度的需求；在仿真试验基础上，给出了物料配送系统的系统规划方案，和一般的规划方法试验对比表明，这种基于仿真的配送系统规划方法更适合实际规划需求。（2）提出集成物料供给系统综合运作控制框架，并针对装配车间的物料出库分拣和配送过程进行综合规划研究。通过对分拣环节多作业情况下路径优化问题，和对不确定物料需求情况下的物料配送问题建立综合仿真模型，给出了集成这两个环节的物流仿真规划方法。并在不同的综合控制模式下对该综合仿真模型进行试验分析，结果表明这种对集成物料供给系统进行的
7、综合仿真规划方法，能够更好的提升系统整体效率。（3）针对集成物料供给系统多个系统环节综合建模的特点以及仿真试验过程的需求，提出了多层次建模和多尺度仿真优化方法。这种方法为物流系统的模型描述和实际分析过程提供了可行的解决思路，并且能够大幅度减少物流系统模型仿真I华中科技大学博士学位论文优化试验带来的计算量，使得系统仿真速度得到较大提升。对集成物料供给系统综合模型的仿真试验时长的对比表明，该方法能够提高基于仿真的物流系统规划的效率。作为研究结果的应用验证,针对某工程机械装配车间物流系统规划需求,论文最后对上述规划方法进行了应用,初步实现了提升企业规划水平的目标。并针对物料供给系统规划结果设计了相应
8、的物流执行系统，进一步提高了其物流系统自动化水平和运行效率。关键词：数字化工厂物料供给系统多尺度仿真物流仿真规划II华中科技大学博士学位论文AbstractDesigning of new production lines or upgrade of the existing lines is a challengingproblem for the production enterprises due to complexity involved in the development ofaccurate modeling for new or existing systems. Furth
9、ermore, the results obtained from thesimplified models of these industries are not suitable to give accurate solutions of theirproblems. Recently, a new technology, called, digital factory technology is quite useful inindustry. It can integrate the designing processes of factory layout, workshop, pr
10、oductionlines and products using simulation, evaluation and optimization methods in it. Due to thisnew technology, the manufacturing process in the virtual space can be tested and it hasreduced lot of the time of planning and designing for the production systems.Materials supply system is one of the
11、 key functional systems of an assembly line. Thedesign of materials supply system in assembly lines includes materials storage, sorting ofmaterials according to its requirement, distribution of materials to desired assembly station,and many other aspects. It is a complex system and it is hard to mod
12、el and analyze thewhole process analytically. However, materials supply system is an important part of thedigital factory technology and analysis of this system is significant. Literature indicatesdifferent characteristics and difficulties of analytical modeling of the engineeringmachinery plants an
13、d the materials supply process in different industries. Furthermore,some research describes advantages of the simulation techniques and the application ofdigital factory, its implementation for analyzing materials supply process in the industries.Therefore, a logistics system design using a simulati
14、on method for the materials supplyprocess of a well reputed engineering machinery assembly plant is discussed in this paper.In the current research, an integrated control framework based on theory of constrain for acomprehensive simulation of materials supply system in an assembly shopfloor ispropos
15、ed. Some of the significant features of the proposed comprehensive modeling andsimulation method for the studied materials supply system are illustrated below:(1) A simulation model for materials distribution system of an assembly shopfloor ispresented in the current research. The proposed model inc
16、ludes all of the key elements ofthe materials distribution system including, containers of the materials and inventory ofmaterials near assembly lines etc. A new vehicle dynamic dispatching approach isproposed for workshop environment with transportation constraints. The proposed vehicleIII华中科技大学博士学
17、位论文dynamic dispatching strategy is adapted to the complex dispatching needs of the vehicle inthe real environment with considering the transportation constraints as compared to thecommon dispatching policies used in the simulation optimization of the dispatchingmethods in literature. The presented s
18、imulation based distribution system design canprovide better results as compared to the analytical design methods.(2) A new mode of operation and control method for integrated materials supplysystem is proposed, and current research also presented the process of materialsretrieving from stock area a
19、nd sorting the materials for distribution in the assembly plant.A hybrid model for this process is proposed by integrating a mathematic model of routingoptimization problem for sorting of the multiple operations of the system and adistribution model with uncertain materials demand. Moreover, a simul
20、ation basedlogistics design for integrating sorting and distribution systems is also presented. Theresults of the proposed hybrid simulation experiments with different control parametersindicate that the proposed method can provide better global system performances.(3) A multi-level modeling and mul
21、ti-resolution simulation method is introduced dueto the difficulties of modeling and hybrid simulation for the integrated materials supplysystem in the current study. The proposed multi-level and multi-resolution simulationmethod can provide a reasonable way to model and analyze complex and huge sys
22、tems.Moreover it can increase the speed of system simulation for massive simulation andoptimization search. The span of simulation experiments for integrated materials supplysystem shows that proposed method can improve the efficiency of simulation based designfor complex logistics system.The propos
23、ed new method is preliminarily implemented in an engineering machineryassembly plant based on its logistics system design requirements. Results indicate that theproposed method tries to improve the design of the plant. Furthermore, a logisticsexecutive system is developed according to the preliminar
24、y results of the design ofmaterials supply system. This logistics execution system further enhances the level ofautomation, efficiency of operation in the materials supply.Keywords: Digital factory Materials supply system Multi-resolution simulationFlow simulation planningIV华中科技大学博士学位论文目录摘要 IABSTRAC
25、T . III1 绪论1.1 研究背景 11.2 课题来源 31.3 国内外研究现状 31.4 论文的研究意义和内容 . 72 数字化工厂与物流系统仿真规划概述2.1 数字化工厂的内涵 . 102.2 数字化工厂规划和运行的总体框架 112.3 装配车间物流仿真规划特征分析 . 192.4 本章小结 233 装配车间物料容器配送和车辆调度系统规划研究3.1装配车间的物料配送问题分析 243.2 车辆动态联合调度方法研究 . 313.3 基于仿真的装配车间物料配送系统分析 . 343.4 本章小结 404 集成物料供给系统分拣配盘和配送综合规划方法研究4.1集成物料供给系统综合运作控制框架 41
26、4.2 物料供给系统的物料出库下架和分拣配盘过程分析 . 464.3 物料分拣配盘问题及综合控制模式分析 . 514.4 集成物料分拣和配送案例的建模仿真分析 . 534.5 本章小结 595 针对集成物料供给系统规划的仿真优化方法研究V华中科技大学博士学位论文5.1 一般仿真优化方法局限性分析 . 605.2系统模型的组合仿真分析研究 635.3多层次建模和多尺度仿真优化方法研究 655.4集成物料供给系统的 MM&MS仿真规划 695.6 本章小结 726 某工程机械装配车间物流系统规划与实施6.1应用案例背景介绍 736.2 新方法在数字化工厂项目物流规划过程中的应用 . 776.3 方
27、案实施及物流执行系统 . 826.4 项目应用效果 866.5 本章小结 867 全文总结和展望7.1 全文总结 907.2 研究展望 87致谢 . 89参考文献 . 90附录 1 攻读博士学位期间发表及投稿学术论文目录 . 102附录 2 攻读博士学位期间参与的科研项目 . 103附表 1 车载泵容器打包汇总表 . 104附表 2 拖泵容器打包汇总表 . 106附表 3 泵车容器打包汇总表 . 108VI华中科技大学博士学位论文1 绪论1.1 研究背景随着全球经济形势的变化，中国的制造业面临着新的挑战。一方面，市场对于产品个性化和多样化需求的依然日益增加，产品更新的速度不断加快，产品的生命周
28、期不断缩短，企业必须快速生产满足消费者所需的产品。面对这种挑战，制造企业必须在保证产品质量的前提下，迅速准确的响应市场多样化和不确定的需求；同时又要进一步优化生产方式，提高生产率，降低成本。就汽车、工程机械、家电和电子产品等行业的装配生产型企业而言，越来越多的应用基于柔性生产思想的多种产品混流装配生产系统。在混流装配线上，不同品种的产品混合、连续地装配，线上的产品一般是模块化设计的系列产品。这些产品在功能上和作业方式上基本相同，仅仅在规格以及型号上有所区别。在汽车、工程机械、家电和电子产品等装配型企业中,产品经常是系列化的产品，在装配生产过程中，大部分的装配工序是相同的，更换产品品种时基本不需
29、要调整生产线。这种生产方式可以提高装配线的生产效率，充分利用生产线1有效负荷，同时降低单一产品的数量，降低经营风险。由于不同型号的产品被连续、混合的投入到混流装配线，为使装配线达到良好的运行状态，需要合理的分配装配线各个工位的工作量，充分利用工人和设备的利用率；还要合理的安排生产顺序，使产品的品种、产量、设备负荷等达到均衡生产，确保装配线的平稳运行；最后还必须为装配线提供准时、准确的物料供给。物料供给系统是实现装配线按照计划运行的关键，为了提高物料供给的质量和效率，降低物流成本，采用自动化的物流设备开始成为未来趋势。例如美国在08年，物流自动化设备的订单就达到310亿美元，并以10%的增长率发
30、展。自动化引导小2车（Automated Guided Vehicle，AGV），自动化立体仓库（Automated Storage andRetrieval Systems，AS/RS）等物流设施在装配工厂中得到越来越多的应用。因此物料供给系统由这些自动化物流设施等多个环节组成，各个环节相互影响、紧密联系，形成整体运作系统。必须综合各个局部环节的投入对整体系统产生的影响，才能够以合理的投入，而最大程度实现物料供给系统的效率提升需求。这种需求下所产生的装配车间物流系统的规划与运作控制成为研究和应用的焦点 3-5。另一方面，在激烈的市场竞争中，中国制造企业的劳动力成本优势正在逐步丧1华中科技大学
31、博士学位论文失，制造企业正面临着巨大的时间、成本、质量等压力。智能设备和信息通讯等 IT技术的迅猛发展极大地改变了制造业的广度和深度，驱使着制造业进行新的突破。6制造企业的产品制造是一个非常复杂的过程，涵盖了产品的设计、制造、物料供应、销售与服务、财务与控制和经营决策等六个主要的过程和活动。因此可以从不同的应用领域、不同的视角、不同的侧面、不同的需求和不同的深度来研究制造企业，通过将复杂问题进行分解和简化，从而降低问题的复杂程度，便于解决问题。但是，这种解决方案，需要以不影响制造企业各个过程的相互协作，共同完成制造企业的整个过程为前提。从当前的研究现状和实际应用来看，这个问题没有很好地解决。数
32、字化工厂（Digital Factory ，DF ）技术则是通过将分解的问题进行组合，从而实现企业整体问题解决。数字化工厂技术与系统作为新型的制造系统，为制造商及其供应商提供了一个制造信息平台，使企业能够对从产品设计到生产制造整个过程进行规划、模拟仿真和管理，并通过将其制造信息及时地与供应链伙伴进行共享，从而实现虚拟制造和并行工程，保障生产的顺利进行。数字化工厂规划系统可以通过详细的规划和验证预见所有的制造任务，在提高质量的同时减少设计时间，加速产品开发周期；并且还可以消除浪费，减少因方案调整所产生的不必要的硬件投入。数字化工厂得到越来越多的重视，很多企业已经开始采用了数字化工厂的部分解决方案
33、。例如美国波音公司采用数字化工厂大幅度降低飞机成本、缩短设计与制造时间、减少产品缺陷；上海大众采用数字化工厂相关软件进行了发动机生产线的设计并优化，一汽大众在其车身生产线设计中也采用了数字化工厂技术，都取得了一定的效果。近年来，随着国际竞争的不断加剧，对设备效率、制造成本、产品质量等环节的要求不断提高，离散制造业中的大型企业已越来越重视数字化工厂的建设，其中以汽车、工程机械、航空航天、造船为代表。如韩国三星重工利用 DELMIA软件建立了完整的数字化造船系统，建立了虚拟船厂，可在虚拟环境下模拟整个造船过程。这套系统预计每年为企业减少730万美元的开支。2011年，国内各工程设计院已逐步开始采用
34、数字化工程设计及规划技术来辅助规划和建设新工厂，降低工程设计与规划风险 7。采用数字化工厂技术后，企业能够减少 30产品上市时间；减少 65的设计修改；减少 40的生产工艺规划时间；提高 15生产产能；降低13生产费用 8。虽然数字化工厂的项目已经在很多企业中广泛开展，但是目前企业应用数字化工厂技术更多的是静态的三维虚拟展示和局部系统的仿真验证。越来越多的研究将企业从产品设计到最终成品下线的完整过程纳入到数字化工厂中进行综合规划分析2华中科技大学博士学位论文和性能评估，因此数字化工厂技术框架的研究还需要不断的发展和完善。1.2 课题来源本课题来源于 863项目“面向可适应制造系统的建模、仿真与
35、优化”（2007AA04Z110）、国家十二五 863重大项目课题“ 面向复杂装配线 MES 关键技术研究和产品研发” （2012AA040909 ）、以及三一数字化工厂系列 项目。1.3 国内外研究现状1.3.1物料供给系统规划研究现状从供应链物流的角度看，装配线的物料供给系统是物流系统的一个环节。一般物料供给系统问题研究从宏观物流规划和微观的物流调度两个方面进行综合考虑。宏观的物流规划主要是指物流设施的布置问题，针对这类问题的研究，早在20世纪50年代，Koopmans和 Beckman 就以二次分配问题明确表达了设施布置和定位问题，9其方法是将各作业单位分配到不同的位置以便将物料搬运和运
36、输成本降至最低的方法。另外还有计算机辅助物流布置等方法 、系统化设施布置规划方法等，以10, 11 12及根据产品种类变化、设计更改、工序改进或者组织变革等导致系统布局的变化，而衍生出的设备的动态布局问题的研究 13-18。宏观物流规划的特点是统计物流作业单元的物流量，然后通过单元之间的物流量关系进行布局定位安排。因此物流量的统计是规划的核心，直接影响了规划结果的有效性，而在混流生产环境中，物料需求的种类复杂多变，同时要准确响应计划调度的要求，使用物流量概念难以有效反应物料的特征，因此这些设施布局规划方法在解决混流装配线物料供给系统的具体运作过程中还需要进一步细化和调整。在微观物流调度方面的研
37、究主要指车辆、仓库等物流设备的优化利用，一般认为车辆调度是物料供给系统的关键 19。车辆调度一般被简化为动态调度策略选择问题和车辆路径规划问题（Vehicle Routing Problem，VRP）。通过对车辆调度策略进行优化来解决物料供给的运作和规划问题的做法，在针对芯片封装和柔性制造系统的物料搬运研究中应用较多 20-22， Montoy等人做了一系列的工作，比较全面的分析了芯片工厂的自动化物料输送系统。他们先对车辆调度策略和物料输送系统管理策略进行对比，分析了先到先服务（ FCFS）,最近车辆优先策略（ NV）,以及混合NV-FCFS策略对车辆调度系统以及整个制造系统的影响，包括生产设
38、备（如机器利用率）、仓储资源（如容量及布局）、在制品库存以及产品配送时间等 23-25。Wu等人则通过使用多参数可调指派算法解决芯片超制造系统的物料配送问题，并采用3华中科技大学博士学位论文emPlant软件进行仿真，取得较好的效果。他们的方法使通过对生产系统和小车的几个重要参数进行排序处理，得到任务的优先序列，按照该序列的实时更新结果进行动态调度。通过与普通调度方法比较发现，他们方法在其研究的生产系统中具有较好的应用效果 26。Chan等人则针对 FMS系统的物料输送问题，提出一种 车辆动态选择策略的方法，该方法首先针对各种现有的车辆调度策略进行统计，采用正规化的方式，动态选择最优的策略，并
39、在输送路径中的不同决策点更新选择结果 27。他们通过在不同的生产环境下进行测试，认为动态选择策略比静态策略在整体表现上更有优势。将物料供给问题简化为 VRP问题的研究非常多，一般的仓储出入库过程、分拣过程以及容器分拆组合等物料供给系统的单元环节往往被简化为 VRP的衍生模型进行研究。而在有些文献中考虑物料供应问题主要是为了决策仓库规划、供应策略以及容器类型的优化设计 28-31。这些针对车辆动态调度和路径规划问题的研究虽然涉及了物料供给各个环节的问题，但是这类研究一般针对环节进行独立考虑，对物料需求的下游驱动来源，即计划排产部分处理的过于简单；同时又忽略了上游物料来源的能力约束，如车辆配送一般
40、不考虑仓储出货能力等。近年来，对物料供给系统的上下游部分进行集成的考虑的研究越来越多，E Kozan 针对VOLVO重卡装配系统的物料供给提出了一个综合分析框架，该框架模型基本上考虑了物料从拆分到仓储，再从仓储到装配线的完整过程 32。通过将物料的输送过程简化为车辆路径规划问题（VRP），然后采用遗传算法（GA），E Kozan的结果帮助其研究对象的效率提升了30%。 虽然在这项研究中，E Kozan 综合考虑了物料供 给的仓储、分拆及配送过程，但是对装配线的需求处理过于简单，装配线的具体情况没有进行考虑。而 Boysen等人则通过一系列的工作，综合考虑了装配线平衡、计划排产及其物料供给系统的
41、优化问题 33-37。其中，他们在对德国 BMW高端汽车装配线平衡问题研究的基础上，研究了 U型装配线的线边物料存储和中央存储区的物料 输送问题，目标是最小化物料的最大线边库存，同时保证生产线尽量少的停线。为了解决这个实际问题，他们提出一个计算时间较少的模拟退火算法。他们研究的装配线比较独特，并且采用升降机作为物料输送来源，并且更多的其实是研究装配排产结果对物料需求序列的影响。Boysen等人从研究汽车装配线的平衡和调度问题开始，逐渐考虑了物料供给对装配线实际运行的影响，Inman指出在实际生产中，物料消耗速率很难甚至无法被平稳化38。特别是在混流装配生产过程，大量可选特征导致生产任务时间的极
42、大变动。相应的，物料供给过程需要在已知实际生产序列以及物料需求时间的基础上进行研究。Choi和 Lee针对混流装配线物料供给问题，提出了一个两阶段的启发式方法 39。在4华中科技大学博士学位论文第一个阶段，配送订单是基于物料消耗速率产生。每个配送订单希望在安全库存消耗完之前在一个理想的时间内完成。在第二个阶段，这些订单被调度给自动引导小车（AGV），这些 AGV在装配车间里进行动态路径运行。他们的目标是最小化运输时间以及延迟惩罚成本。但是他们没有考虑某些物料的需求峰值情况以及相应的仓储物料的峰值，另外某些物料在线边的过多配送也没有考虑。而 Emde等提出一个解决的办法，是在给定生产序列的基础上
43、决定物料供给的订单 40。他们的方法假设了固定的时间安排，目标是同时优化线边库存的箱子最少以及优化库存水平。目前，国内的研究者在装配系统物料配送研究上，主要集中在配送时间、配送量和运输线路等三个方面 41, 42。尚文利等人针对汽车混流装配生产线，设计了一种对工位物料进行实时监控的 RFID系统，通过该系统来实现生产物料的实时配送。43曹振新，朱云龙建立了轿车总装配线物料 Andon系 统，通过 Andon 控制来实现物料的准确配送 44。程卓和周克彬等人利用遗传算法求解混流装配线车辆路线的规划问题 45, 46。在这些研究物料供给方面的文献中，采用系统建模仿真方法来求解问题的趋势十分明显，利
44、用模型结合其他方法对实际复杂的问题进行仿真实验研究。随着计算机技术的发展，针对生产系统中复杂问题采用建模仿真方法进行研究将得到越来越多的重视 47, 48。1.3.2数字化工厂研究现状在针对工厂生产过程建模仿真分析的数字化工厂研究和应用中，大部分都是基于现有的仿真平台上进行建模分析。如达索公司的 Delmia/Simulia、Siemens公司的Technomatix和 PTC公司的 Ployplan等，其他的有用于装配仿真的 EM Assembly、DMU，用于公差分析的 3DCS、eM-TolMate 等，用于 车间物流仿真的 Plant Simulation 、Quest、 Flexsi
45、m、Witness、Automod、SIMIO等。在研究方面，单纯的基于这些仿真软件对现实生产系统进行仿真分析和算法验证的研究非常多 49-55。这些研究的特点是通过对一个现实案例建立数学模型，研究相应的求解算法，然后采用某种仿真工具，通过仿真试验对算法进行验证。这种做法适应于问题性质比较单一的应用场景，但是当系统更加复杂，涉及不同领域的情况下，就需要将系统进行分割，采用合适的工具进行建模仿真。Young jun son等人对这种综 合建模仿真的方法进行了大量的研究 56，Alvanch等人在其基础上 结合分布式仿真技术对综 合建模仿真技术进行进一步的发展 57。数字化工厂是面对生产系统的各个
46、层次和各个环节，涉及的领域更加广发，因此所需要采用的仿真方法和工具也更加多样化。目前从数字化工厂的角度对生产系统进行分析得到越来越多的研究者重视，张浩等人比较系统的介绍和阐述5华中科技大学博士学位论文了数字制造技术的发展、数字化工厂技术的概念与理论 58-60，其团队在数字化工厂研究方面做了大量工作。赵荣泳等人从功能集合角度分析了广义数字化工厂、虚拟制造和狭义数字化工厂的结构关系及相应系统的运行机理。从关键技术、实施内容、侧重目标、实施特点等角度总结了三种生产组织方式的特点,给出了现有技术条件下的系统实施结论,研究了狭义数字化工厂的应用潜力生产线规划,并采用 eM-Plant仿真软件进行生产线
47、建模仿真、分析瓶颈设备等工作,。Law发展了制造系统仿真的理 论，。Kakasky等人建立了一个simple+的仿真 优化模型， 应用分析了该模型的运行效率和延 长仿真优化模型的生命61。孙威等讨论了虚拟环境中的证明数字化工厂技术能够有效应用与制造业领域 62详细分析了制造系统建模的各个环节的建模方法 63周期等相关问题 64。彭旺明等通过对流水线作业中装配过程进行建模仿真，阐述了仿真技术在物流系统规划过程中和流水线仿真中的优越性 65。黄雪梅等针对离散制造过程仿真进行研究，将其内嵌在生产线数字化制造环境中，并建立了系统模型，分析其仿真运行机理 66。马玉敏等分析了敏捷制造的生产系统，其通过生
48、产线规划为例，讨论了基于仿真的系统规划方法，并在仿真软件 eM-Plant环境下的进行具体实现，证明了合理规划对制造系统中物流合理性具有关键性作用 67。以上数字化工厂相关的研究更多的是采用单一的仿真平台针对性质单一的系统规划问题的进行研究，而针对多个系统以及不同阶段的数字化工厂建模和仿真需要集成不同的仿真平台和方法。这种集成型的数字化工厂框架一般以 PPR（Product、Process、Resource）模式为核心，这种模式是以产品全生命周期管理（Product LifecycleManagement， PLM）为基础发展起来的，该框架试图 将围绕产品全生命周期集成工厂的各个相关业务环节，
49、从而实现决策的协同化 68-70。Lee等人提出 PPR+H（Product、Process、Resource + Human）的模式对数字化工厂的框架进一步提升，该框架在PPR框架基础上增加了对人因的集成，在PPR框架中人因只是作为普通资源进行考虑 71。这种 PPR+H的框架通过 XML文件将各自数字化工厂应用组件和其他相关联的企业信息系统进行集成，各自数字化工厂模型可以在框架内进行交互使用，这样不仅增加了模型的重用性，减少了不必要的工作量，而且提升了企业产品设计、制造过程和管的协同性与并行性。这种数字化工厂平台是对数字化工厂技术的集大成，是实现数字化工厂在实际生产中全面展现的关键。目前国内研究机构，如清华大学CIMS工程技术研究中心、上海交大、同济大学等，已经开始了数字化工厂平台方面的研究和搭建 72。综上可见，系统仿真技术是数字化工厂研究的关键
