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FACTS Analyzer是一個創(chuàng)新的仿真優(yōu)化軟件（SBO軟件=Simulation Based Optimization)，用于模擬和優(yōu)化早期開發(fā)階段的新工廠或生產(chǎn)概念。首字母縮寫FACTS代表使用仿真模擬進行概念階段的工廠分析（Factory Analysis in ConcepTual phases using Simulation）。當不同的設(shè)計概念相互評估時，仿真模擬結(jié)果（可能結(jié)合優(yōu)化）應該用以決策支持。FACTS分析器創(chuàng)新的SBO技術(shù)可以提供有關(guān)制造和復雜生產(chǎn)控制的廣泛知識和見解。

產(chǎn)品歷史

FACTS Analyzer是由瑞典Skövde大學的學者Ng博士和Bernedixen博士等人研發(fā)、一款基于網(wǎng)絡(luò)服務并行仿真（WPADS)的仿真優(yōu)化平臺，最初是由VINNOVA資助的瑞典研究項目，于2005-2008年期間由瑞典汽車工業(yè)通過MERA項目提供資金和項目應用支持。在該項目中，Evoma公司通過創(chuàng)新性地集成模型抽象和基于仿真的優(yōu)化算法（SBO）,成功地證明了“前加載”仿真技術(shù)支持生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計早期階段的巨大潛力。該項目交付的主要軟件工具稱為FACTS Analyzer（即FACTS分析器）,專門設(shè)計用于在概念設(shè)計階段支持新工廠設(shè)計、整體分析和全系統(tǒng)優(yōu)化。FACTS優(yōu)化分析器商業(yè)版名為FACTS Analyzer Professional（專業(yè)版），在與瑞典的工業(yè)合作伙伴進行了數(shù)年的軟件開發(fā)和廣泛的現(xiàn)場測試后，于2014年首次推出。Ng博士在2018年冬季仿真大會揭曉了該項新技術(shù)成果，展示了FACTS在工業(yè)界尤其是瑞典的汽車行業(yè)的應用能力，從SBO技術(shù)上說FACTS分析器已經(jīng)走在工業(yè)數(shù)字化最前沿。

核心技術(shù)與特點
盡管系統(tǒng)仿真為設(shè)計和分析復雜的生產(chǎn)系統(tǒng)提供了巨大的希望，制造業(yè)在運用仿真作為決策支持工具上卻并不太成功，特別是在工廠流程設(shè)計的早期概念階段。今天業(yè)界將仿真用于系統(tǒng)設(shè)計，主要還是在已作出重要設(shè)計決策且成本已鎖定的后期階段使用。FACTS分析器則提倡在工廠設(shè)計和分析的早期階段使用仿真模擬和優(yōu)化技術(shù)，F(xiàn)ACTS Analyzer是一個基于集成模型抽象概念開發(fā)的工具集，是在一個創(chuàng)新的互聯(lián)網(wǎng)平臺下自動生成模型和基于仿真的優(yōu)化。具體來說，它提出了一種全新的模型聚合和生成方法，與其他系統(tǒng)組件（如優(yōu)化引擎）一起，可以綜合地使仿真更加易于使用，加快了耗時的模型建立、仿真實驗和優(yōu)化過程，以支持工業(yè)最優(yōu)決策。

現(xiàn)在的制造系統(tǒng)、供應鏈系統(tǒng)和公共服務系統(tǒng)，變得日趨復雜，以至于采用數(shù)學解析解法變得困難。仿真建模技術(shù)作為第三種方法論被大力提倡，用于解決復雜隨機系統(tǒng)的模擬和分析。離散事件系統(tǒng)仿真本質(zhì)上是評估類型的，而不建議任何最佳設(shè)計。對于決策者來說，找到一個足夠好的設(shè)計的過程設(shè)置可能太耗時，而且在許多情況下，如果搜索空間很大，則不可能進行設(shè)置?；诜抡娴膬?yōu)化（SBO）是一種近些年相對較新的技術(shù)，用于尋找基于一個或多個性能指標的復雜系統(tǒng)的最優(yōu)輸入?yún)?shù)，通過使用各種搜索方法從仿真中生成。SBO是一種在解決現(xiàn)實問題方面具有巨大潛力的黑科技。

幾乎所有今天的商業(yè)SBO優(yōu)化軟件包仍然有幾個主要的限制：（1）它們在確定性模式下工作，不考慮DES的隨機輸出；（2）它們確實沒有明確地、有效地解決多目標化問題，并且（3）與大多數(shù)DES包類似，大多數(shù)可用的SBO工具是需要在用戶計算機上本地安裝和運行的傳統(tǒng)軟件（運行速度慢）?；ヂ?lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以使研究以及商業(yè)機會得到"爆炸性"增長，基于網(wǎng)絡(luò)的仿真模擬（WBS）得到重點關(guān)注和研究。FACTS分析器是基于英特網(wǎng)計算的DES和SBO軟件，是這個領(lǐng)域的強大挑戰(zhàn)者。

FACTS分析器為了設(shè)計、分析和改善復雜生產(chǎn)系統(tǒng)而開發(fā)，帶有多目標優(yōu)化支持。它采用基于C/S系統(tǒng)架構(gòu)，支持并行和分布式基于仿真的優(yōu)化，支持多線程隨機實驗和并行的SBO過程。在FACTS服務器上，多種優(yōu)化算法、基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）的元模型、隨機仿真系統(tǒng)、和SQL數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)整合，很多用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)服務技術(shù)同時訪問服務。

基于網(wǎng)絡(luò)的并行分布式仿真（WPADS）是FACTS分析器的一大基礎(chǔ)技術(shù)：即在通過通訊網(wǎng)絡(luò)相連的、包含多個處理器的計算平臺上執(zhí)行仿真程序。它可以用來減少執(zhí)行時間和/或解決諸如地理分布問題（如多個參與者），來自不同制造商的異構(gòu)仿真器、容錯問題等。

FACTS分析器采用了一種新穎的處理多種產(chǎn)品變種的方法，允許多種產(chǎn)品流動以樹結(jié)構(gòu)的方式搜集(flow selections)，加上控制對象庫PCM中“選擇對象”(selection objects)的使用，使得優(yōu)化器能夠自動評估不同的設(shè)計選項,效率比傳統(tǒng)的仿真方案管理器更高。

具有豐富的離散事件仿真對象（DES Module），也有生產(chǎn)控制對象（PCMs）。比較值得一提的是，這些生產(chǎn)控制對象都是基于多年的工業(yè)實踐不斷完善的對象設(shè)計，并盡量將其通用化，PCM對象允許對當今工業(yè)中常見的復雜生產(chǎn)流進行建模，而無需定制編程，保持其易用性。（圖：DES對象和PCM對象搭建的汽車發(fā)動機生產(chǎn)線）

創(chuàng)新的優(yōu)化器算法（MOO多目標優(yōu)化）

由于資金和資源的限制，制造業(yè)中幾乎所有的問題本質(zhì)上都是多目標的。多目標優(yōu)化有助于回答以下問題：實現(xiàn)目標能力的最小投資成本是多少？緩沖區(qū)的最小數(shù)量是多少？在哪里放置緩沖區(qū)（最佳緩沖區(qū)分配）以達到目標容量？為了提高產(chǎn)線的整體能力（新的瓶頸分析定義），最小變化點是什么？在哪里？與許多離散事件仿真包（通常其優(yōu)化只是附加功能）不同，基于仿真的優(yōu)化（SBO）是FACTS分析器的重要集成模塊，它方便管理人員/工程師運行先進的、基于人工智能的優(yōu)化，以尋求設(shè)計變量的最佳組合，從而在生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計和改進中支持更有信心的決策。集成的SBO模塊使模型中的任何變量都有可能被優(yōu)化，而不像很多商業(yè)離散事件仿真軟件那樣，在這種情況下，它們必須以編程代碼的形式添加優(yōu)化變量。FACTS分析器還固有地支持對生成的帕累托最優(yōu)解進行多目標優(yōu)化和“后優(yōu)化分析”，以獲得更深入的知識，例如，挖掘關(guān)于多個優(yōu)化目標的關(guān)鍵影響變量之間的關(guān)系。比如采用SCORE頻率圖，帕累托曲面，Parallel Coordinates（平行坐標軸）的顯示方法等等。除了擁有多個創(chuàng)新的“多目標”優(yōu)化算法（如NSGA-II,NSGA-III等），也包括了傳統(tǒng)優(yōu)化器算法如DE,PSO，以及仿真實驗設(shè)計（SDOE)方面的方法論：如LHS拉丁超級立方體，F(xiàn)FD全因子設(shè)計等等。
 

分布式云計算平臺（WPADS高性能仿真）
FACTS分析器不僅僅是一個快速建模仿真軟件，它還是一個支持web服務的SBO仿真優(yōu)化系統(tǒng)。隨著某些服務器組件可以由一個或多個云計算提供商托管的潮流想法，將FACTS 分析器擴展為支持云的SBO系統(tǒng)的想法源于2014年，它允許高級用戶連接到云計算服務，極大地加快他們的優(yōu)化運行速度。典型地，如果一個仿真模型需要一個CPU 1分鐘來執(zhí)行一次運行，并且需要10次運行樣本，那么5000次評估的優(yōu)化將花費50個小時，這對任何決策者來說都是一個令人望而卻步的漫長等待。如果在一個云計算平臺上將優(yōu)化運算分發(fā)到50個CPU上（甚至更多），則可以在1小時以內(nèi)得到優(yōu)化結(jié)果。這是基于云模擬的強項，用戶無需為了執(zhí)行速度而犧牲建模的細節(jié)。FACTS分析器在WPADS架構(gòu)方面的設(shè)計是有自己的核心技術(shù)的。