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摘要：煙草行業(yè)需要專(zhuān)業(yè)化的系統(tǒng)仿真技術(shù)，但技術(shù)的開(kāi)發(fā)和完善則需要在煙草工藝領(lǐng)域、系統(tǒng)仿真領(lǐng)域和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域均具備實(shí)力很強(qiáng)并且經(jīng)驗(yàn)豐富的團(tuán)隊(duì)，更需要全行業(yè)的共同參與。

關(guān)鍵間：系統(tǒng)仿真、煙草、應(yīng)用

系統(tǒng)仿真技術(shù)的應(yīng)用由來(lái)已久，目前該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。隨著技術(shù)應(yīng)用成本的降低，許多大型制造企業(yè)也開(kāi)始應(yīng)用，如造船、高速鐵路、汽車(chē)制造等。在近年來(lái)的物流系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目中，系統(tǒng)仿真技術(shù)同樣得到廣泛應(yīng)用。

筆者通過(guò)多年煙草行業(yè)技術(shù)咨詢工作的總結(jié)，介紹仿真技術(shù)在煙草行業(yè)的應(yīng)用，希望與業(yè)內(nèi)人士分享。

煙草行業(yè)系統(tǒng)仿真的應(yīng)用

系統(tǒng)仿真技術(shù)在煙草行業(yè)“十五”技改期間逐步開(kāi)始應(yīng)用，到“十一五”技改期間，仿真技術(shù)的作用已得到行業(yè)的肯定，尤其在物流系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)與方案驗(yàn)證中得到廣泛應(yīng)用。其問(wèn)，仿真技術(shù)的應(yīng)用處在三維模型動(dòng)畫(huà)演示的基本功能層面，主要表現(xiàn)在新設(shè)備的功能展示和新工藝流程的動(dòng)畫(huà)演示。嚴(yán)格地說(shuō)，這只是應(yīng)用其中三維建模和動(dòng)畫(huà)的某個(gè)功能模塊而已，仿真技術(shù)并沒(méi)有得到充分應(yīng)用。尤為甚者，許多號(hào)稱(chēng)通過(guò)仿真驗(yàn)證的方案，就是通過(guò)3D渲染的動(dòng)畫(huà)片，絕非現(xiàn)在討論的仿真技術(shù)平臺(tái)。但毋庸置疑，仿真技術(shù)的應(yīng)用為煙草工業(yè)物流系統(tǒng)的建設(shè)提供了有力的技術(shù)支持。

在煙草工業(yè)物流系統(tǒng)建設(shè)的過(guò)程中，仿真技術(shù)著重體現(xiàn)了系統(tǒng)描述和系統(tǒng)分析兩個(gè)層面的作用。

1、系統(tǒng)描述層面的作用

系統(tǒng)描述層面的作用是利用仿真中三維模型動(dòng)態(tài)演示的功能，作為準(zhǔn)確、清晰描述和展示自動(dòng)化物流系統(tǒng)的工具。煙草行業(yè)物流技改項(xiàng)目初期，決策者對(duì)自動(dòng)化物流系統(tǒng)的了解有限，尤其是在方案投標(biāo)階段，供應(yīng)商無(wú)法通過(guò)單純的講述和文字描寫(xiě)，以及平面布置圖紙，對(duì)物流系統(tǒng)的作業(yè)流程和設(shè)備的工作原理進(jìn)行全面的展示。面對(duì)這種情況，在供應(yīng)商的推波助瀾下，以三維圖形可視化為主的物流系統(tǒng)仿真變得有聲有色，通過(guò)仿真動(dòng)畫(huà)的形式將自動(dòng)化物流系統(tǒng)清晰地呈現(xiàn)給決策者，使得整個(gè)物流系統(tǒng)的流程和功能易于理解，設(shè)備工作狀態(tài)清晰可見(jiàn)。

2、系統(tǒng)分析層面的作用

系統(tǒng)分析層面的作用是通過(guò)成熟的計(jì)算機(jī)仿真平臺(tái)對(duì)煙草工業(yè)自動(dòng)化物流系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行仿真計(jì)算和驗(yàn)證分析。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)搭建應(yīng)用環(huán)境，將相關(guān)設(shè)備的參數(shù)和工藝流程等作為設(shè)計(jì)輸入，觀察物流系統(tǒng)在不同流量下的作業(yè)效果，確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性和柔性，并通過(guò)對(duì)不同流程及策略的仿真，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，找出最優(yōu)的解決方案。根據(jù)仿真運(yùn)行和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，提供物流系統(tǒng)的核心指標(biāo)，以及相關(guān)設(shè)備配置的利用率、空閑率、阻塞率等數(shù)據(jù)，為決策者提供決策支持。

“十一五”技改后期，煙草商業(yè)物流也得到了空前的發(fā)展，對(duì)于仿真技術(shù)的應(yīng)用相應(yīng)達(dá)到了高峰，并且收到了非常好的效果。但是對(duì)于煙草工業(yè)來(lái)說(shuō)，早已對(duì)那些針對(duì)系統(tǒng)描述的動(dòng)畫(huà)“大片”和系統(tǒng)分析的設(shè)計(jì)驗(yàn)證仿真失去興趣，需要更深層次的決策支持。

煙草工業(yè)的仿真需求分析

隨著市場(chǎng)環(huán)境的變化，煙草工業(yè)企業(yè)的技術(shù)改造從更大、更強(qiáng)，向更精、更柔的深化領(lǐng)域發(fā)展。煙草行業(yè)不斷探索適合于中國(guó)卷煙加工的生產(chǎn)模式，以分組加工、功能性加工、精細(xì)加工和柔性加工技術(shù)為代表的，具有“中式卷煙”工藝特色的生產(chǎn)技術(shù)模式理念已逐步形成。各煙草工業(yè)集團(tuán)技術(shù)中心，包括行業(yè)相關(guān)的從業(yè)人員都積極圍繞這一理念展開(kāi)多層次的努力和探索，旨在采用不同的工藝參數(shù)、工藝路線、加工方式、加料技術(shù)，提升卷煙加工工藝水平，形成具有中式卷煙特色的生產(chǎn)策略和生產(chǎn)模式。

在新的發(fā)展趨勢(shì)中，煙草工業(yè)企業(yè)的技術(shù)改造將會(huì)大大增加其復(fù)雜性和不確定性，包括總體規(guī)劃設(shè)計(jì)、整體與局部技改方案協(xié)調(diào)比較；工藝創(chuàng)新、新工藝可行性分析；軟、硬件設(shè)備選型依據(jù)等諸多方面。所有這些設(shè)計(jì)都需要決策，而決策又必須建立在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)基礎(chǔ)之上。煙草行業(yè)在以往的技改中，基本是通過(guò)行業(yè)專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)為決策者提供理論依據(jù)，但值得注意的是，“新技改”與傳統(tǒng)技改之間存在的最大不同是系統(tǒng)的復(fù)雜程度及系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)性，為系統(tǒng)的分析帶來(lái)前所未有的難度，繼續(xù)依靠經(jīng)驗(yàn)是必要的，但更需要科學(xué)的、可量化的數(shù)據(jù)依據(jù)。

如果借助過(guò)去物流系統(tǒng)仿真的模式對(duì)卷煙制造系統(tǒng)進(jìn)行仿真，并不能解決核心問(wèn)題，通用的仿真模型無(wú)法適應(yīng)專(zhuān)業(yè)煙草行業(yè)的需求，在仿真過(guò)程中將會(huì)受到諸多制約。

首先是通用系統(tǒng)仿真(煙草行業(yè)應(yīng)用在物流項(xiàng)目)的目的存在很大差異。物流系統(tǒng)是服務(wù)于生產(chǎn)制造系統(tǒng)的輔助系統(tǒng)，主要目的是為生產(chǎn)系統(tǒng)提供后勤保障，滿足原、輔料供應(yīng)的需求，因此，流量和單機(jī)利用率是物流系統(tǒng)仿真的主要參數(shù)。而制造系統(tǒng)的重點(diǎn)是產(chǎn)品質(zhì)量和投入產(chǎn)出比，影響質(zhì)量和成本的因素與影響流量和單機(jī)效率的因素相比要復(fù)雜的多，其中包含了大量需要考慮和分析的參數(shù)，受制于物流系統(tǒng)仿真模型和算法并非專(zhuān)為煙草制造系統(tǒng)而設(shè)計(jì)、缺乏專(zhuān)業(yè)化等因素，很難建立起與真實(shí)卷煙生產(chǎn)制造系統(tǒng)間具有良好擬合程度的仿真模型，也就無(wú)法確保仿真系統(tǒng)驗(yàn)證的準(zhǔn)確性和仿真結(jié)果的可信度。究其本質(zhì)的區(qū)別，物流仿真是先有答案，然后用仿真技術(shù)驗(yàn)證其設(shè)計(jì)方案，而煙草行業(yè)需要的專(zhuān)業(yè)仿真是要通過(guò)仿真技術(shù)尋找最佳的解決方案。

其次，在仿真系統(tǒng)的表現(xiàn)形式上，由于煙草行業(yè)的工藝生產(chǎn)和生產(chǎn)輔助設(shè)備應(yīng)用非常成熟，加上從業(yè)人員具有多年的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)設(shè)備功能、操作、外形等相當(dāng)熟悉，不需要借助三維可視化模型來(lái)理解工藝布置和流程。并且，設(shè)備的選型是根據(jù)生產(chǎn)需要按生產(chǎn)能力定制，功能上、外形特點(diǎn)上也會(huì)隨技術(shù)創(chuàng)新和新材料的應(yīng)用而改變，相同加工工藝的設(shè)備可能有幾種或十幾種，而不同生產(chǎn)廠商的設(shè)備之間也存在顯著區(qū)別。如果為煙草工藝設(shè)備建立三維模型，即需要對(duì)模型不斷更新，更需要大量的供貨商提供詳細(xì)的圖紙和數(shù)據(jù)，最終形成三維可視化模型的使用價(jià)值也僅限于系統(tǒng)的描述，同時(shí)還占用了大量硬件系統(tǒng)資源，在一定程度上降低了系統(tǒng)仿真平臺(tái)運(yùn)行計(jì)算過(guò)程的效率，而煙草工藝仿真系統(tǒng)所面向的是專(zhuān)業(yè)從業(yè)人員，這些專(zhuān)業(yè)人員更需要仿真系統(tǒng)提供更高效的分析過(guò)程和更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)輸出。

由此可見(jiàn)，煙草行業(yè)需要量身定做的“煙草系統(tǒng)仿真”平臺(tái)，為決策者提供更有力的理論分析和驗(yàn)證的工具，從而減少投資風(fēng)險(xiǎn)，避免資源的浪費(fèi)，“煙草系統(tǒng)仿真”必將成為決策過(guò)程中的輔助決策的最佳助手。

煙草系統(tǒng)仿真平臺(tái)應(yīng)具有的功能

我國(guó)煙草行業(yè)作為一個(gè)具有特殊經(jīng)營(yíng)模式的行業(yè)，雖然其產(chǎn)銷(xiāo)形式與其他行業(yè)相比存在很多不同，但同樣具備完整結(jié)構(gòu)與功能的供應(yīng)鏈，最終目標(biāo)同樣是在滿足客戶需求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大化。

總體來(lái)看，客戶的需求主要體現(xiàn)在對(duì)卷煙質(zhì)量本身及其相關(guān)服務(wù)兩大部分，這種需求以訂單的形式反映在煙草行業(yè)供應(yīng)鏈的信息流之中，最終成為供應(yīng)鏈的驅(qū)動(dòng)因素。根據(jù)煙草行業(yè)的工業(yè)企業(yè)和商業(yè)企業(yè)職能上的劃分，工業(yè)企業(yè)作為卷煙制造系統(tǒng)的主體，承擔(dān)著確保卷煙質(zhì)量的重要職責(zé)，其生產(chǎn)的卷煙質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著客戶滿意度。

探討煙草系統(tǒng)仿真的功能需求，從卷煙質(zhì)量本身入手，圍繞影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素來(lái)分析和確定整個(gè)系統(tǒng)仿真的功能。在卷煙制造系統(tǒng)中，質(zhì)量集中體現(xiàn)在各個(gè)生產(chǎn)工序中，任何差錯(cuò)都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。圍繞產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行卷煙生產(chǎn)系統(tǒng)仿真的工作勢(shì)必涉及到許多因素，如加工策略、制絲工藝、分組加工、柔性加工等，也只有充分考慮了這些因素才能確保仿真系統(tǒng)與真實(shí)系統(tǒng)之間具有良好的擬合度。而擬合程度直接決定了仿真系統(tǒng)反映系統(tǒng)參數(shù)改變后對(duì)生產(chǎn)的影響的準(zhǔn)確性，具有學(xué)習(xí)功能可以與實(shí)際生產(chǎn)無(wú)限逼近的仿真系統(tǒng)才能體現(xiàn)其真實(shí)性，所以煙草系統(tǒng)仿真在系統(tǒng)建模過(guò)程中和算法的選擇上都需要充分考慮上述因素。

綜上所述，對(duì)煙草制造系統(tǒng)進(jìn)行定向的、專(zhuān)業(yè)的系統(tǒng)仿真分析，開(kāi)發(fā)專(zhuān)用的系統(tǒng)仿真平臺(tái)，圍繞“中式卷煙”核心理念，全面綜合地分析煙草制造系統(tǒng)，為煙草行業(yè)技改決策提供科學(xué)的依據(jù)。是系統(tǒng)仿真技術(shù)在煙草行業(yè)應(yīng)用和發(fā)展的趨勢(shì)。但技術(shù)的開(kāi)發(fā)和完善則需要在煙草工藝領(lǐng)域、系統(tǒng)仿真領(lǐng)域和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域均具備實(shí)力很強(qiáng)并且經(jīng)驗(yàn)豐富的團(tuán)隊(duì)，更需要全行業(yè)的共同參與。