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学生应该了解离散事件仿真的 5 个原因 | Simio

作者:Simio Staff | 2026-3-11 4:51:49

在传统业务流程中融入模拟和数字孪生概念,可以实现对智能互联世界的追求。离散事件仿真(DES)就是属于这一范畴的概念之一,因为它可以用来模拟复杂的业务系统和运营。利用 DES,可以对工业流程和业务运营进行数字模拟,从而获得业务洞察力或卓越运营。事实上,制造业目前正利用 DES 工具来改进供应链管理和生产生命周期等复杂系统和流程。

虽然离散事件仿真在制造周期中占据了重要地位,但在工程运营和更广泛的商业界中仍被忽视。研究表明,这些领域缺乏对 DES 的整合是由于工科学生对统计学的不健康厌恶,商科学生也不遑多让。此外,学生们普遍忽视了统计分析的重要性及其在简化决策过程中的重要性。除其他个人原因外,这些都阻碍了将 DES 纳入工程和商业周期。

尽管存在这些挑战,离散事件仿真仍然可以为打算在日益数字化的世界中从事贸易的工程和商业专业学生提供很多帮助。为了鼓励并概述 DES 的重要性,我们将讨论为什么要在工程和商学院教授离散事件仿真的主要原因。

在本文结束时,学生们将明白:

  • 什么是离散事件仿真及其在商业和工程行业中的应用。
  • 在学校教授和学习离散事件仿真的重要性。
  • 如何利用案例研究来突出 DES 的应用和优势。

什么是离散事件模拟?

离散事件模拟是一种对复杂环境或系统进行建模的方法,其中的事件是按顺序发生的。它还可以模拟对象之间的相互作用,以及系统内的系统操作,这些相互作用都与时间有关。离散事件模拟还可以将不同事件之间的不确定性、约束条件和相互依存关系纳入模型中。

应用 DES 的一个简单例子是收费站系统建模,车辆通过收费站必须付费。在这种情况下,模型中的系统实体是带有出纳员的工作站和车辆队列。系统事件是缴费后发生的车辆到达和离开。随每次事件而变化的系统状态是队列中的车辆数和工作站的状态,工作站的状态要么是有车辆驶入,要么是有车辆驶出。系统中的随机变量或不确定因素是车辆到达时间和工作站服务时间。

DES 工具或应用软件以离散事件的形式捕捉收费站周围发生的不同过程。这使得分析更加复杂的系统和在 DES 模型中考虑数百个变量变得更加容易,而这正是制造商所要做的。在制造业中,DES 工具用于创建整个制造系统的数字孪生(Digital Twin)--物理实体的数字模型。通过数字模型,可以分析供应或需求增加等额外流程对系统的影响。这样就创造了一个宝贵的数字环境,用于在做出业务决策前评估各种因素对制造系统的影响。

了解在工业工程学校教授离散事件仿真的重要性

2017 年,贝克-迪林教育信托基金(Baker Dearing Educational Trust Fund发布了一份报告,指出了科学、技术、工程和数学(STEM)教育的不足之处。该报告强调,45% 的工科院校学生认为他们所学的知识很难在现实世界中应用。61%接受过 STEM 教育的学生还认为,学习技术技能能让他们更好地适应现实世界。

在工程和工业界,现实世界正被新兴技术和工业 4.0 所主导,数字化在其中发挥着重要作用。因此,需要一种更实用的方法来培养学生适应这个世界。这就是离散事件仿真技术、分析和建模教学的重要性所在。在工科学校教授 DES 的 5 个原因包括

让学生为进入工业 4.0 世界做好准备

世界正在向更智能、更互联的物联网社区发展,这同样适用于工业领域。如今,工程学正从一个由计算机和 CAD 软件主导的世界转变为一个由网络物理系统驱动和信息自主传输主导的世界,这正是工业 4.0 的意义所在。虽然计算机辅助设计仍然是工业制造的重要流程,但工业 4.0 更侧重于对完整的生产系统、设施和流程进行建模,以实现每个工业操作的自动化。

在这个由网络物理系统主导的世界里,离散事件仿真和数字孪生环境创建方面的知识非常重要。在工业工程课程中整合离散事件仿真和 DES 建模工具,可以更好地为工业 4.0 所定义的未来做好准备。

接收业务洞察

美国劳工部的统计数据显示美国劳工局的统计数据显示,选择获得工商管理硕士学位 (MBA) 的工业工程师比没有获得工商管理硕士学位的同行赚得更多。这是因为在工业界,仅仅掌握机器或设备方面的知识已不足以攀登职业阶梯。企业现在关注的是那些能够处理业务分析并做出明智决策的工程师,他们能够带来更高的投资回报率或提高效率水平。

离散事件仿真模型因其能够处理突出事件如何影响特定业务运营的仿真而闻名。这种事件可能是购买新设备或引进新的材料处理系统。DES 模型可以模拟未决事件对整个运营的影响,从而使决策过程更加明智。

在工程学校引入 DES 概念,可以让学生掌握创建模型和执行模拟所需的知识,从而真正了解业务运营情况。这有助于学生做出更好的决策,并在不同的行业领域发挥作用。

生成定量和定性数据,推动运营

离散事件模拟可提供精确的模型,让企业生成的数据为其工作。这样,就可以整合数据驱动方法,优化研发活动和工业系统。在现实世界中,管理人员总是希望了解现实系统中某些现象发生的原因,而通过 DES 可以深入了解这些原因。

DES 可用于将整个工业系统或流程建模为在被动实体上执行的操作序列。这就提供了一个环境,可以对离散事件进行分析,并利用其产生的数据来确定如何优化特定事件。由此产生的近似数据可用于提高生产率和劳动力绩效。因此,工科学生可以生成数据和优化事件序列,从而提高工业环境中的生产率。

了解商学院离散事件模拟教学的重要性

商学院的传统教学方法包括使用传统的课堂教学和案例研究。这些一直是 MBA 课程中传授知识的支柱,但当涉及到实际检验课堂所学知识时,这些工具的价值有限。这时,离散模拟甚至可以通过模拟物理系统,将主动学习引入 MBA 课堂。将离散模拟引入课堂非常重要,其中一些原因包括

加强商业战略课程

创建数字模型的能力可以对限制条件和互动关系做出响应,这为做出困难决策提供了一个平台,而无需管理后果。这正是离散事件模拟融入 MBA 课程所能实现的。有了 DES 管理供应链,分析新商业概念的效果就可以从简单的案例研究转变为实际的数字环境,从而实现主动学习。

最近,哈佛大学等学校的 MBA 课程引入了游戏化情景模拟,向学生传授沟通和项目管理方面的知识。虽然这些游戏有助于培养团队精神,但它们缺乏 DES 所提供的详细结构。例如,DES 系统可用于模拟工业系统中发生的确切业务操作。该模型将包含设备、车间布局、供应链、库存,甚至生产和关系变量的数字表示。还可以实时添加约束条件和其他变量,并分析其影响。

掌握了这些知识,商科学生或专业人士就能更好地应对现实世界中可能影响业务运营的不确定性和实时事件。

增强预测分析能力

准确预测未来事件如何影响复杂系统的能力为企业提供了在竞争激烈的行业领域占据市场份额所需的竞争优势。离散事件模拟创建的模型可用于推动复杂系统的预测分析。这就像使用 CAD 仿真对原型进行应力分析一样,只不过是在系统层面上。这意味着 DES 模型可用于创建非常复杂操作的数字孪生系统,并准确包含定义复杂系统的每个参数或约束条件。

准确的 DES 模型是业务开发专业人员和项目经理的有力工具。专业人员可以获得按顺序排列的事件的数字表示,并能够引入更多事件,以确定它们对整个系统的影响。因此,可以获得有关保证准时交货的最佳设施布局的业务见解,还可以计算出供应链速度的百分比增长,以满足设定的截止日期等要求。要利用 DES 的预测分析能力,首先必须了解它。MBA 课程可以利用离散事件仿真工具,启动提升学生对预测分析及其实施的理解的过程。

测试和整合新业务政策

业务开发人员或分析师肩负着制定新政策以实现高性能系统的重任。在许多 MBA 课程中,与制定业务政策相关的创建和实验阶段都是通过案例研究和了解旧标准来完成的。这就意味着,新的业务政策或概念一般都是纸上谈兵,没有办法确定其对现有系统的影响。

在 MBA 课程中引入离散事件模拟可以改变使用简化的商业模拟工具教授政策制定的有限方法。利用 DES 工具,可以对设施和业务运营系统进行建模,以便实时引入政策。例如,可以利用有限的资源,管理从传统车间到自动化工厂的转变。在这种情况下,可以使用 DES 工具对现有系统的运行情况进行建模,并分析在系统中引入自动化设备或维护程序的效果。最终结果将是开发出一个工业 4.0 业务模型,突出自动化业务运营以获得最佳回报。

让学生为不断变化的商业环境做好准备

企业开发人员或管理人员应能在企业运营的各个行业发挥作用。这可能是汽车行业,也可能是医疗保健行业。商学院的目的是培训学生应用商业战略、管理、统计和经济学来提高投资回报率。因此,学生必须掌握所需的知识,利用现有的工具发展业务。

离散事件模拟工具就是其中的一些工具,可以应用于任何行业的业务运营。这是因为,DES 可用于模拟简单和复杂系统的模型。因此,将其引入 MBA 课程是让 MBA 学生为职业生涯中的职业变化做好准备的绝佳方式。

结论

离散事件仿真将在各行各业的数字化转型中扮演重要角色。上述原因凸显了将离散事件模拟融入 STEM 和商学院的重要性。根据学术研究,学生通过使用技术工具主动学习的效果最好。因此,在课堂上整合 DES 工具是通过数字化和三维可视化分析复杂系统的最佳选择。

资源:

https://link.springer.com/article/10.1186/s41039-015-0014-0

https://www.businessstudent.com/careers/salary-outlook-mba-in-engineering/

https://sciencecouncil.org/schools-are-ineffective-at-preparing-students-for-technical-careers/

https://www.businessstudent.com/careers/salary-outlook-mba-in-engineering/

https://journals.tdl.org/absel/index.php/absel/article/view/62