王爱民：生产线仿真软件背后的APS秘密

生产线仿真软件，或者说制造系统建模与仿真软件，或者说物流仿真软件等等（以下简称仿真软件），是长盛不衰的一种软件，随着智能制造的发展与兴起，曾经不温不火的生产线仿真软件，得到了各方面的大力重视。甚至美国在2018年（应该是这一年）对中国这么做了技术出口禁运，其中赫然列着物流建模与仿真系统。

逼着正式工作的前期。就是使用国外的仿真软件做一些项目课题，并且组内相关同学对仿真软件做了大量的二次开发。而这种二次开发很大程度上其实就是对于生产线的运行控制和资源配置，因此生产线仿真软件与APS是密不可分的。后来干脆就脱离开仿制软件的环境，直接自己开发APS软件，一直做到了现在。但从APS发展历史角度来看以及技术趋势角度来看，仿真软件当中内含着非常巧妙与先进或者说值得学习的APS秘密。

笔者结合自己的理解对生产线仿真软件背后的APS秘密做一些揭示。我能想到的有5个，也许挂五漏万，但是供大家参考吧。

（1）号称第四代APS的核心理念，其实是大多数仿真软件一直以来的运行方式。

社会上有专家将第4代APS称之为多智能体方式下的APS运行形态，这个我也是基本认可的，姑且也就将其作为第4代APS的典型特征吧。

凡是有过仿真软件使用经验的人都会知道，发生软件的运行很重要的一步，就是根据订单的工艺流程将所涉及制造资源链条连接起来，以便仿真模型能够运行起来。但这显然是一种很低级的运行方式，标准的仿真软件提供这个功能是为了让大家能够柔性的使用。笔者之前基于国外仿真软件基础上做的二次开发，其实就是将这个手工的过程变成一个自动的过程，将显性的过程变成一个隐含的过程，以便支持多订单并发执行的柔性生产，其核心其实就是柔性的资源配置，说直白一些其实就是APS。

在这种模式下。仿真软件儿都提供了各种各样的ITEM或者ENTITY，而每一个肢体都具有自己的一套规则，这些实体或对象直接通过显性或者隐形的关联而实现进一步的交互，总体表现形式就是生产线动了起来，实现了仿真运行。这种运行方式其实本质上来说是属于多智能体的一种运行方式。只是传统的仿真软件过于坚持或忽视这种方式，同时因为这种无监督运行的结果必然是差强人意的，所以并没有得到应该有的重视或关注。但这种方式无疑为发展第4代 APS提供了有益的借鉴和参考。这是仿真软件背后的最典型的APS秘密。

（2）德国工业4.0所提倡和追求的基于制造系统离散化基础上的务联网（不是笔误，是服务联网），其实也是大多数仿真软件一直以来的运行方式。

随便翻开一个德国工业4.0的宣传资料，就能够发现一张图，就是将制造系统当中的硬件全部离散化，在软件空间构建与之相对应的代理或者智能体或者服务体，所谓的智能管控就是这些服务之间的柔性配置。这是德国人都没有实践的东西，这个应该是德国工业4.0的终极目标之一。

但其实这种运行方式是仿真软件一直以来的运行形态，这也是背后的秘密之一。使用过国外典型仿真软件的人应该都会发现，在仿真软件当中是存在各种各样的实体的，甚至物流路径都可以进行离散化处理，包括各种各样的物流装置，其中的每一个组成部分甚至都可以单独控制，而这种所谓的控制其实就是施加了各种各样的规则。这简直就是对德国4.0所追求的先进理念，从具有长期商业化发展历史的仿真技术的角度，给出了技术基础支撑或者背书，其实就是想表明一件事儿，这种发展是可行的。

结束语

仿真软件的发展由来已久了，仅内部的技术经验以及现金模式其实是很多的，是大量顶级聪明的人费尽心力发展出来的东西。仿真软件背后的APS秘密其实还体现在如下几个方面：先进的事件驱动而非数据驱动、真正的工业物联/互联、深刻的多尺度数字孪生本质。

我们应该从中汲取很多甚至更多的东西，笔者在长期发展APS的基础上，现在反过来要反哺而发展形成一个自主可控的仿真软件，完全不排除将来将目前独立的APS系统与仿真软件某种程度完全融合的这种可能。目前已经策划开始启动并做出了开发安排，争取尽快拿出一个版本来。目前看来，2022最快拿出的版本可以称之为：数字孪生仿真系统（面向产线车间级），但这个肯定与市面上大家能够看到的以可视化为主的数字孪生系统，其内核机制是完全不一样的。

未来可期，未来已来。

作者信息：王爱民，北京理工大学数字化制造研究所所长，长期从事MES、APS等技术研究、系统开发与实施应用。