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 FACTS Analyzer(FACTS分析器)--为您裁身定做的商业仿真优化器



FACTS分析器是一个创新的仿真优化软件(SBO软件=Simulation Based Optimization),用于模拟和优化早期开发阶段的新工厂或生产概念。首字母缩写FACTS代表使用仿真模拟进行概念阶段的工厂分析Factory Analysis in ConcepTual phases using Simulation)。当不同的设计概念相互评估时,仿真模拟结果(可能结合优化)应该用以决策支持。FACTS分析器创新的SBO技术可以提供有关制造和复杂生产控制的广泛知识和见解。


产品历史

FACTS分析器是由瑞典Skövde大学的学者Ng博士和Bernedixen博士等人研发、一款基于网络服务并行仿真(WPADS)的仿真优化平台,最初是由VINNOVA资助的瑞典研究项目,于2005-2008年期间由瑞典汽车工业通过MERA项目提供资金和项目应用支持。在该项目中,Evoma公司通过创新性地集成模型抽象和基于仿真的优化算法(SBO),成功地证明了前加载仿真技术支持生产系统设计早期阶段的巨大潜力。该项目交付的主要软件工具称为FACTS Analyzer(即FACTS分析器),专门设计用于在概念设计阶段支持新工厂设计、整体分析和全系统优化。FACTS优化分析器商业版名为FACTS Analyzer Professional(专业版),在与瑞典的工业合作伙伴进行了数年的软件开发和广泛的现场测试后,于2014年首次推出。Ng博士在2018年冬季仿真大会揭晓了该项新技术成果,展示了FACTS在工业界尤其是瑞典的汽车行业的应用能力,从SBO技术上说FACTS分析器已经走在工业数字化最前沿。

  FACTS Analyzer相关资料
  FACTS分析器宣传视频
FACTS分析器的冬季仿真大会论文
  申请试用FACTS优化分析器

 

核心技术与特点
尽管系统仿真为设计和分析复杂的生产系统提供了巨大的希望,制造业在运用仿真作为决策支持工具上却并不太成功,特别是在工厂流程设计的早期概念阶段。今天业界将仿真用于系统设计,主要还是在已作出重要设计决策且成本已锁定的后期阶段使用。FACTS分析器则提倡在工厂设计和分析的早期阶段使用仿真模拟和优化技术,FACTS Analyzer是一个基于集成模型抽象概念开发的工具集,是在一个创新的互联网平台下自动生成模型和基于仿真的优化。具体来说,它提出了一种全新的模型聚合和生成方法,与其他系统组件(如优化引擎)一起,可以综合地使仿真更加易于使用,加快了耗时的模型建立、仿真实验和优化过程,以支持工业最优决策。

现在的制造系统、供应链系统和公共服务系统,变得日趋复杂,以至于采用数学解析解法变得困难。仿真建模技术作为第三种方法论被大力提倡,用于解决复杂随机系统的模拟和分析。离散事件系统仿真本质上是评估类型的,而不建议任何最佳设计。对于决策者来说,找到一个足够好的设计的过程设置可能太耗时,而且在许多情况下,如果搜索空间很大,则不可能进行设置。基于仿真的优化(SBO)是一种近些年相对较新的技术,用于寻找基于一个或多个性能指标的复杂系统的最优输入参数,通过使用各种搜索方法从仿真中生成。SBO是一种在解决现实问题方面具有巨大潜力的黑科技。

几乎所有今天的商业SBO优化软件包仍然有几个主要的限制:(1)它们在确定性模式下工作,不考虑DES的随机输出;(2)它们确实没有明确地解决多目标问题,并且(3)与大多数DES包类似,大多数可用的SBO工具是需要在用户计算机上本地安装和运行的传统软件(运行速度慢)。互联网和网络技术可以使研究以及商业机会得到爆炸性增长,基于网络的仿真模拟(WBS)得到重点关注和研究。FACTS分析器是基于英特网计算的DES和SBO软件,是这个领域的领先者。

FACTS分析器为了设计、分析和改善复杂生产系统而开发,带有多目标优化支持。它采用基于C/S系统架构,支持并行和分布式基于仿真的优化,支持多线程随机实验和并行的SBO过程。在FACTS服务器上,多种优化算法、基于人工神经网络(ANN)的元模型、随机仿真系统、和SQL数据库管理系统整合,很多用户可以通过网络服务技术同时访问服务。

基于网络的并行分布式仿真(WPADS)是FACTS分析器的一大基础技术:即在通过通讯网络相连的、包含多个处理器的计算平台上执行仿真程序。它可以用来减少执行时间和/或解决诸如地理分布问题(如多个参与者),来自不同制造商的异构仿真器、容错问题等。

FACTS分析器采用了一种新颖的处理多种产品变种的方法,允许多种产品流动以树结构的方式搜集(flow selections),加上控制对象库PCM中“选择对象”(selection objects)的使用,使得优化器能够自动评估不同的设计选项,效率比传统的仿真方案管理器更高。

具有丰富的离散事件仿真对象(DES Module),也有生产控制对象(PCMs)。比较值得一提的是,这些生产控制对象都是基于多年的工业实践不断完善的对象设计,并尽量将其通用化,PCM对象允许对当今工业中常见的复杂生产流进行建模,而无需定制编程,保持其易用性。(图:DES对象和PCM对象搭建的汽车发动机生产线)


快速建模支持(RAD)
从第一个版本开始,FACTS Analyzer就按照‘快速建模’的原则设计,目标明确,帮助用户在不需要任何编程技巧的情况下构建仿真模型,FACTS Analyzer提供了新的建模概念来解决许多常见的生产逻辑和产品流场景,其他软件基本需要编程。以下是将FACTS Analyzer呈现为快速建模仿真软件的功能:
• 直观、易学、易用的图形用户界面,用于快速建模
• 内置控制对象,如Takt,MaxWIP,组装,拆卸和批处理
• 创新的抽象方法来处理输入数据的变化性
• 内置的瓶颈监测方法


创新的优化器算法(MOO多目标优化)
由于资金和资源的限制,制造业中几乎所有的问题本质上都是多目标的。多目标优化有助于回答以下问题:实现目标能力的最小投资成本是多少?缓冲区的最小数量是多少?在哪里放置缓冲区(最佳缓冲区分配)以达到目标容量?为了提高产线的整体能力(新的瓶颈分析定义),最小变化点是什么?在哪里?与许多离散事件仿真包(通常其优化只是附加功能)不同,基于仿真的优化(SBO)是FACTS分析器的重要集成模块,它方便管理人员/工程师运行先进的、基于人工智能的优化,以寻求设计变量的最佳组合,从而在生产系统的设计和改进中支持更有信心的决策。集成的SBO模块使模型中的任何变量都有可能被优化,而不像很多商业离散事件仿真软件那样,在这种情况下,它们必须以编程代码的形式添加优化变量。FACTS分析器还固有地支持对生成的帕累托最优解进行多目标优化和“后优化分析”,以获得更深入的知识,例如,挖掘关于多个优化目标的关键影响变量之间的关系。比如采用SCORE频率图,帕累托曲面,Parallel Coordinates(平行坐标轴)的显示方法等等。除了拥有多个创新的“多目标”优化算法(如NSGA-II,NSGA-III等),也包括了传统优化器算法如DE,PSO,以及仿真实验设计(SDOE)方面的方法论:如LHS拉丁超级立方体,FFD全因子设计等等。
 

分布式云计算平台(WPADS高性能仿真)
FACTS分析器不仅仅是一个快速建模仿真软件,它还是一个支持web服务的SBO仿真优化系统。随着某些服务器组件可以由一个或多个云计算提供商托管的潮流想法,将FACTS 分析器扩展为支持云的SBO系统的想法源于2014年,它允许高级用户连接到云计算服务,极大地加快他们的优化运行速度。典型地,如果一个仿真模型需要一个CPU 1分钟来执行一次运行,并且需要10次运行样本,那么5000次评估的优化将花费50个小时,这对任何决策者来说都是一个令人望而却步的漫长等待。如果在一个云计算平台上将优化运算分发到50CPU上(甚至更多),则可以在1小时以内得到优化结果。这是基于云模拟的强项,用户无需为了执行速度而牺牲建模的细节。FACTS分析器在WPADS架构方面的设计是有自己的核心技术的。


复杂系统的瓶颈分析能力
她创新地将瓶颈分析问题转化为“双目标优化”问题,可以有效地将多目标优化作为一般生产系统改进的新方法。在一次优化运行中,可以通过各种资源改进变化的优化组合来寻求系统的所有可达到的最大吞吐量水平。此外,对Pareto最优解进行“后优化”频率分析,可以生成达到目标吞吐量水平所需资源属性的排序。

采用生产系统瓶颈的新定义,FACTS分析器允许使用“多目标优化”来回答许多生产经理/工程师每天都会问的重要问题:例如,为了提高产线的整体能力,最低限度的变化(最低成本)是什么,在哪里部署?

FACTS Analyzer除了上述的创新点之外,还有多种比较强大的功能,如智能的数据接口(可开发),预制的商业报表,平衡分析(Trade-Off),开发者版本和C++代码环境完全整合,支持灵活二次开发。FACTS分析器的这些功能,使得用户可以在纷繁复杂下将信息快速地转化为自己的知识和商业智慧。综合这些特点,FACTS分析器具有成为支持工业4.0的最优仿真优化平台的潜质。


FACTS仿真优化器咨询/工厂仿真项目业务咨询
作为FACTS优化平台的国内授权合作商/总代,无锡迅合信息科技有限公司和瑞典EVOMA公司合作,于2020年将基于仿真的优化(SBO)领域最优秀的产品之一“FACTS分析器”,引入中国业界和高等院校。我们专注于系统仿真建模、优化和流程数字孪生系统开发,我们的目标是为客户提供最佳的、基于量化的业务分析和最优化场景设计和评估服务。除了专业代理多个主流系统仿真软件之外,我们为客户提供软硬件咨询服务、软件升级服务、订购软件相关书籍、代订购国内外软件、软件定制化培训服务和模型系统开发/及二次开发服务。联系我们了解更多FACTS优化器产品相关的资讯和应用案例/或报价,索取试用版。我们完全支持大学教学,在Evoma公司的学院政策框架下,学校可以购买FACTS分析器培养下一代的工业工程人才。联系我们:电子邮箱 info@xunhetech.com,微信号13771508461,谢谢!
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