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APS與仿真系統(tǒng)的關(guān)系分析

APS的實現(xiàn)形式,其實一直有兩種方式:一是大家目前看到的一個獨立的APS系統(tǒng),其中內(nèi)嵌了運籌學(xué)與智能優(yōu)化算法乃至大數(shù)據(jù)人工智能等方面的算法,雖然不是那種傳統(tǒng)的解析解,但基本上是比較精準(zhǔn)的排產(chǎn)形式。第二種,就是利用仿真的手段來進(jìn)行排產(chǎn),其實是希望通過仿制內(nèi)部的自適應(yīng)自洽機制運行一遍,得到的結(jié)果就是排產(chǎn)結(jié)果。

這兩種形式初始時基本上是并發(fā)并行的在發(fā)展,但在目前面向新的生產(chǎn)場景需求,其實也已經(jīng)在走向近乎徹底的決裂,或者一種融合。而這種決裂或者融合的基礎(chǔ),可以參照2019年美國對中國發(fā)出的技術(shù)禁運,其中有一項就是物流系統(tǒng)建模與仿真。美國禁運的目的肯定不是因為物流建模與仿真常用的三維展示相關(guān)的技術(shù),而是其背后的仿真眼鏡,而這種仿真引擎的本質(zhì)其實就是一種APS。

筆者關(guān)于APS的研究,其實是起始于仿真的。筆者所在的北京理工大學(xué)數(shù)字化制造研究所從2003年開始就進(jìn)行生產(chǎn)線建模與仿真的研究,應(yīng)該是國內(nèi)第2家引入TECHNOMATIX eMPlant(西門子目前的PlantSimulation的前身)的高校,當(dāng)時做的核心的工作就是二次開發(fā),而二次開發(fā)就是在開發(fā)各種各樣的運行規(guī)則或者說排產(chǎn)調(diào)度規(guī)則。但很快就放棄了仿真平臺,而在2008年左右就形成了第一個獨立的APS系統(tǒng)。

放棄仿真平臺而獨立形成一個系統(tǒng),有三個原因。

一是,不想在別人的平臺上面,尤其是國外的平臺上面做嫁衣裳,也有加強自主可控的因素。

二是,傳統(tǒng)上運用仿真是因為整個的生產(chǎn)系統(tǒng)或者是制造系統(tǒng)非常的復(fù)雜,建立解析解或者說類似馬爾科夫模型的隨機過程,其實都是不合適的,所以希望通過模擬運行的方式來求的結(jié)果。但隨著APS研究的深入,將模擬運行的邏輯抽象提煉,是完全可以建立一個算法過程的,因此就沒有必要在基于仿真平臺來做這個事情,或者反過來說,制造系統(tǒng)和生產(chǎn)系統(tǒng)還沒有復(fù)雜到一定要用仿真的方式來進(jìn)行運行求解。

三是,最根本的是仿真引擎具有很大的局限性,尤其其基本上是基于啟發(fā)式規(guī)則的,其實對于排產(chǎn)結(jié)果的優(yōu)化是存在嚴(yán)重不足的,否則也不會發(fā)展一系列的智能優(yōu)化算法。這是仿真建立在模擬運行機制基礎(chǔ)之上的內(nèi)在本質(zhì)桎梏,是很難打破的。尤其是。不同行業(yè)或者企業(yè)的定制化求解約束也要求APS內(nèi)在的算法模型具有良好的擴充性,而仿真平臺其實增加了很多不利于發(fā)展的限制。

四是,仿真的可視化運行效果,現(xiàn)在基本上已經(jīng)通過車間或者產(chǎn)線的數(shù)字孿生來實現(xiàn)了,進(jìn)一步壓縮了傳統(tǒng)仿真的運用。

但是隨著APS的深入發(fā)展,筆者感覺再次印證了技術(shù)和事物的發(fā)展是一種螺旋式上升或者否定之否定的方式,是非常符合哲學(xué)發(fā)展規(guī)律的。

一是,仿真的內(nèi)部運行機制,其實就有天然的智能性的。如果對第4代APS有了解的話,基本上就是一種仿真的運行方式,但不是傳統(tǒng)的仿真的那種做法,是需要進(jìn)行改進(jìn)的,但本質(zhì)上是一樣的。

二是,的一些特殊的應(yīng)用場景中,比如在AGV路徑規(guī)劃以及精細(xì)化控制執(zhí)行等應(yīng)用中,仿真的機制還是非常不錯的,雖然表面上并不是用傳統(tǒng)的仿真平臺。

APS與仿真雖然表面看起來在走向決裂,但其實在內(nèi)在的底層上面是走向融合,外在的形式已經(jīng)不重要了。融合是制造系統(tǒng)運行的抽象邏輯在走向一致,但是在靈活性方面來說,APS是比仿真要更加容易控制的,并且在改造傳統(tǒng)的仿真系統(tǒng)。筆者目前已經(jīng)著手組織和策劃開發(fā)一種融合APS和仿真的軟件系統(tǒng),今年應(yīng)該能夠出一個原型。

作者信息:王愛民,工作于北京理工大學(xué)數(shù)字化制造研究所,長期從事APS、智能加工等技術(shù)研究、系統(tǒng)開發(fā)與實施應(yīng)用。

筆者公眾號:智能制造隨筆,歡迎關(guān)注。

       原文標(biāo)題 : 王愛民: APS與仿真系統(tǒng)的關(guān)系分析

聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權(quán)或其他問題,請聯(lián)系舉報。

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