軟件概述
Arena 是美國(guó) Rockwell Automation 旗下的一款離散事件仿真軟件，它通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，協(xié)助決策者進(jìn)行系統(tǒng) 優(yōu)化和改進(jìn)。軟件的特別之處是在于它可以建立高度仿真的系統(tǒng)模型，并容納真實(shí)系統(tǒng)中的隨機(jī)性和可變 性，從而再現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)的真實(shí)狀態(tài)。另外，軟件提供的模擬動(dòng)畫(huà)，可以直觀地展示系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化和數(shù)據(jù) 波動(dòng)，使決策者能夠更好的理解系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。最終，決策者可以在仿真實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上做出合理判斷， 為真實(shí)系統(tǒng)提出優(yōu)化方案，實(shí)現(xiàn)減少浪費(fèi)、提高效率，達(dá)到科學(xué)管理和精益制造的目標(biāo)。
軟件基于 SIMAN 仿真語(yǔ)言，采用流程圖建模（FBM）方式，以實(shí)體為研究對(duì)象。其科學(xué)性在學(xué)術(shù)領(lǐng)域內(nèi)獲得 了廣泛的認(rèn)可。在國(guó)內(nèi)外有 700 多所大學(xué)采用 Arena 軟件教授系統(tǒng)工程、管理科學(xué)的專(zhuān)業(yè)課程。在每年的 世界性學(xué)術(shù)仿真大會(huì) WSC 上，Arena 模型的論文引用率最高，并在世界各地的仿真模擬實(shí)驗(yàn)室被廣泛應(yīng)用。
經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展和積累，Arena 在業(yè)界已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，大型咨詢公司專(zhuān)門(mén)以 Arena 作為工具為客戶進(jìn) 行服務(wù)。在服務(wù)業(yè)領(lǐng)域，國(guó)際機(jī)場(chǎng)和大型醫(yī)院應(yīng)用 Arena 實(shí)現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量提升和流程優(yōu)化，并為新的投資項(xiàng) 目做出評(píng)估。
應(yīng)用領(lǐng)域
作為業(yè)界領(lǐng)先的系統(tǒng)仿真軟件，Arena 自從 1993 年推出 1.0 版本以來(lái)，已經(jīng)在全球 20 多個(gè)行業(yè)中擁有 7000 多 個(gè)大型客戶，35 萬(wàn)多個(gè)終端許可證用戶。Arena 應(yīng)用范圍涵蓋：制造業(yè)、物流、供應(yīng)鏈、服務(wù)系統(tǒng)、國(guó)防軍事、 港口機(jī)場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)管理等。
制造業(yè)與供應(yīng)鏈
在傳統(tǒng)制造業(yè)與供應(yīng)鏈領(lǐng)域，Arena 能夠評(píng)估系統(tǒng)表現(xiàn)，優(yōu)化生產(chǎn)流程。它幫助用戶對(duì) 物流、廠房布局，庫(kù)存和人員配置等進(jìn)行分析和規(guī)劃。例如：美國(guó)通用公司應(yīng)用 Arena 調(diào)查生產(chǎn)瓶頸、驗(yàn)證產(chǎn)品流動(dòng)配置，最終提高了多種產(chǎn)品的整體性能。陶氏化學(xué)，通過(guò) Arena 分析和優(yōu)化全球物料供應(yīng)鏈，累積節(jié)省成本超過(guò) 2000 萬(wàn)美元。
交通與服務(wù)業(yè)
Arena 能夠?yàn)榉?wù)系統(tǒng)找出最優(yōu)操作方案。例如呼叫中心的電話服務(wù)流程，高速公路的 交通控制方案，出租車(chē)的管理、調(diào)度和路線安排等。例如：百事可樂(lè)公司美國(guó)電話客服 中心，應(yīng)用 Arena 優(yōu)化日程安排與任務(wù)分配流程，成功應(yīng)對(duì)了 50%的電話量增長(zhǎng)。
國(guó)防軍事領(lǐng)域
在國(guó)防軍事領(lǐng)域，Arena 協(xié)助策劃軍事系統(tǒng)的兵力部署、后勤安排等，幫助用戶對(duì)部隊(duì) 的應(yīng)急反應(yīng)、設(shè)備維修、供應(yīng)保障等行為過(guò)程進(jìn)行分析和規(guī)劃。美國(guó)國(guó)土安全部，使用 Arena 制作應(yīng)急響應(yīng)中心模型，進(jìn)行應(yīng)急預(yù)案的推演驗(yàn)證，優(yōu)化了通信調(diào)度中心，醫(yī)療 救治中心等。
港口與機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)
在港口、機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)管理領(lǐng)域，Arena 協(xié)助優(yōu)化安檢、行李處理、旅客服務(wù)流程，并進(jìn)行 機(jī)場(chǎng)跑道管理、航線分析等。法蘭克福機(jī)場(chǎng)，每年接納 48 萬(wàn)架次的飛機(jī)起降，通過(guò) Arena 優(yōu)化飛機(jī)跑道安排，每年節(jié)約 2000 多萬(wàn)歐元的運(yùn)營(yíng)成本。巴拿馬運(yùn)河管理局，應(yīng)用 Arena 優(yōu)化了河道、碼頭和船舶管理方式，構(gòu)建應(yīng)急反恐預(yù)案，完成了每年 15 次的仿真演練。
軟件功能
流程優(yōu)化
通過(guò)搭建模型，梳理生產(chǎn)線各個(gè)步驟，實(shí)現(xiàn)對(duì)流 程的深入理解，從而找出生產(chǎn)瓶頸，制定改進(jìn)方 案。通過(guò)修改系統(tǒng)參數(shù)和流程規(guī)則，模擬不同方 案，做出方案評(píng)估。利用內(nèi)置的統(tǒng)計(jì)分析工具判 定系統(tǒng)輸出差異的顯著性，評(píng)估流程改進(jìn)效果。
資源分配
通過(guò)分析生產(chǎn)過(guò)程中人員、設(shè)備、空間、時(shí)間、 材料等相關(guān)生產(chǎn)資源的分配和使用的情況，找出 不合理的資源分配和浪費(fèi)情況，從而更有效地進(jìn) 行生產(chǎn)計(jì)劃制定、人員排班管理、庫(kù)存管理、產(chǎn) 能控制等。
布局優(yōu)化
Arena 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備布置，工件加工軌跡，排 隊(duì)情況的可視化仿真。通過(guò)對(duì)企業(yè)流程和布局的 再現(xiàn)，設(shè)計(jì)出更加合理的廠房布局，減少搬運(yùn)成 本，為新設(shè)備提供合理的占地面積。
生產(chǎn)管理
仿真過(guò)程中采集的財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)，可以對(duì)不同生產(chǎn)方 案進(jìn)行成本分析、收益分析。同時(shí)仿真過(guò)程中采 集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，也可用來(lái)比對(duì)不同方案下的系統(tǒng) 表現(xiàn)，協(xié)助管理生產(chǎn)指標(biāo)、制定生產(chǎn)計(jì)劃。
風(fēng)險(xiǎn)控制
通過(guò)模擬機(jī)械故障、人員變動(dòng)、物料緊張、訂單 沖擊等不確定因素對(duì)于最終產(chǎn)量的影響，提前制 定出合理的應(yīng)急方案，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)控制。
動(dòng)態(tài)演示
在模型的基礎(chǔ)上，編輯 2D 或 3D 的動(dòng)畫(huà)，使得生 產(chǎn)過(guò)程有一個(gè)更直觀的體現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程全程 可視化，為研究生產(chǎn)規(guī)律提供便利。
技術(shù)特征
模型搭建與驗(yàn)證：
1 軟件通過(guò)拖動(dòng)模塊搭建流程圖模擬系統(tǒng)邏輯部分，兼具科學(xué)性和易用性。流程圖建模（FBM）是系統(tǒng)工 程學(xué)研究的經(jīng)典方法（1969，Schriber），在學(xué)術(shù)領(lǐng)域的科學(xué)性被全世界認(rèn)可，在每年的學(xué)術(shù)仿真大會(huì) WSC 上，Arena 模型的論文引用率最高，并在世界各地的仿真模擬實(shí)驗(yàn)室被廣泛應(yīng)用。建立在系統(tǒng)工程 學(xué)的理論基礎(chǔ)上，建模過(guò)程科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，模型邏輯部分清晰可信。Arena 提供了近 20 個(gè)模板和 300 個(gè)左右 的邏輯模塊，實(shí)現(xiàn)分層建模，最大程度上避免了編程。
2 軟件可以分視窗分別處理數(shù)據(jù)部分、邏輯部分、動(dòng)畫(huà)顯示部分。分視窗顯示的布局使得建模過(guò)程更有條 理，避免了同一視窗內(nèi)信息過(guò)多造成的混亂。Arena 由專(zhuān)用的圖表模塊處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)部分，由圖形模 塊處理建模過(guò)程，信息分類(lèi)更加合理。
3 Arena 軟件通過(guò)在模塊內(nèi)部進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)流程數(shù)據(jù)的仿真與控制。智能圖形模塊集成了操 作步驟中的重要參數(shù)和控制方法。圖表模塊將參數(shù)指標(biāo)進(jìn)一步細(xì)分，允許對(duì)模型細(xì)節(jié)進(jìn)行靈活修改。
4 Arena 軟件具備完善的模型驗(yàn)證和調(diào)試功能。可以精確設(shè)置仿真過(guò)程中的觸發(fā)事件和時(shí)間點(diǎn)，并可在模 型調(diào)試過(guò)程中添加新規(guī)則，查看模型的后續(xù)表現(xiàn)。軟件精確地調(diào)試功能保證了使用者可以準(zhǔn)確察覺(jué)系統(tǒng) 的細(xì)微波動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)有效地模型驗(yàn)證和調(diào)試。
數(shù)學(xué)分析與報(bào)告展示：
1 輸入分析器 Input Analyzer 用來(lái)進(jìn)行輸入數(shù)據(jù)概率分布函數(shù)的擬合，并將結(jié)果應(yīng)用于仿真模型中。
2 輸出分析器 Output Analyzer 包括對(duì)輸出數(shù)據(jù)的多樣顯示功能和強(qiáng)大的數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析功能。包含 Pair-t test, ANOVA test 等。利用模型的不同方案輸出的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，可以得出合理結(jié)論。
3 過(guò)程分析器 Process Analyzer 通過(guò)線性代數(shù)的分析方法找到最優(yōu)方案。通過(guò)設(shè)置模型的變量、約束、 需要最大化和最小化的目標(biāo)參數(shù)，過(guò)程分析器可以自動(dòng)尋找答案。工具可以比較不同模型中具體參數(shù)或 者同一模型中的多次仿真中具體參數(shù)的值，并以各種圖表的形式提供比較的結(jié)果。
4 內(nèi)置 OptTek Systems 公司研發(fā)的優(yōu)化工具 OptQuest®，采用 Tabu 搜索算法和遺傳算法對(duì)仿真模型進(jìn)行 優(yōu)化，對(duì)復(fù)雜問(wèn)題提供決策支持。
5 商務(wù)報(bào)表 Crystal Report 是模型運(yùn)行完畢之后自動(dòng)導(dǎo)出的，含有數(shù)據(jù)分析和圖表。內(nèi)容自動(dòng)包含過(guò)程 數(shù)據(jù)、時(shí)間數(shù)據(jù)、實(shí)體統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、資源使用率等。并支持儲(chǔ)存為多種格式：Excel、PDF、Access、txt 等。
拓展接口：
1 支持底層語(yǔ)言編程建模。通過(guò)多級(jí)別可視化模塊，模擬由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的各類(lèi)系統(tǒng)。核心 SIMAN 仿真語(yǔ)言， 運(yùn)算速度快，適應(yīng)性強(qiáng)。用戶界面支持與 Visual Basic、 C/C++集成。兼具標(biāo)準(zhǔn)化與開(kāi)源的特點(diǎn)。
2 控件支持：Active X 控件，編輯個(gè)性化的圖形界面和邏輯關(guān)系。支持 MicrosoftForm 2.0 系列控件，提 供功能包括：復(fù)選框、單選按鈕、列表框等。
3 ODBC 數(shù)據(jù)庫(kù)支持：支持讀寫(xiě) Excel, Access, XML, text, Sequensial, LOTUS, Active X Data Object (ADO)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化針對(duì)性模型分析。
動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)：
1 動(dòng)態(tài)儀表盤(pán)為用戶提供可視化商務(wù)圖表窗口，實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)。包括水平圖、柱狀圖、餅狀圖等。三 維動(dòng)畫(huà)顯示 3D-player 工具支持用戶從外部或者 Arena 資源庫(kù)中導(dǎo)入各種 3D 圖形，通過(guò)引擎驅(qū)動(dòng)，對(duì) 所建立的模型涉及的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行虛擬仿真。
2 通過(guò)內(nèi)置動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)插件，實(shí)現(xiàn)逼真的動(dòng)畫(huà)效果。2D\3D 動(dòng)畫(huà)展示功能可以使模擬結(jié)果更加直觀，為系統(tǒng) 研究提供生動(dòng)的可視化平臺(tái)。
