与传统的仿真建模工具不同,Simio 从设计之初就着眼于与现有 ERP/SCP/MES/IOT 及其他数据源的数据集成,使其成为流程数字双胞胎。 这一要求推动了 Simio 数据和建模功能的设计。
Simio 既可连接主数据(静态),如材料、材料清单、路线、工作中心、人员配置水平等,也可连接事务数据(动态),如工单、在制品、资源状态以及原材料和成品材料的库存。下图 1 举例说明了 Simio RPS 与企业系统的关系。
图 1:作为流程数字孪生系统的 Simio 与企业系统的连接
虽然交易数据可能来自许多不同的来源,但大多数关键数据来自 ERP、SCP 和 MES 系统。 这些系统提供了管理生产的主要数据源。 它提供了生产订单的主清单,如发布日期、到期日期和订单数量,以及满足客户需求所需的组件产品和最终产品。该列表还包含相关的二级数据,如工作路线、物料清单等。它还提供一份物料采购计划,列出需要从外部供应商采购的物品,包括其预计到达时间,目的是将这些物料与生产计划相匹配。
在某些情况下,一些交易数据可能存在于 ERP、SCP 和 MES 系统之外的电子表格、数据库、平面文件或其他形式的数据中。 Simio 可从所有这些不同来源导入交易数据。
Simio 提供三(3)项关键功能,用于将调度模型与事务性和操作性数据集成。 第一项功能是内存关系数据库,该数据库可完全配置,以匹配任何外部数据源的模式。 第二项功能是开放式架构,用于配置数据连接器,以便从外部来源导入事务性或操作性数据。 第三项功能是建模结构,该结构可完全配置,以映射到数据表中的内存关系数据。
这些功能结合在一起,提供了一个建模框架,可以映射到任何外部数据,无论数据源或数据模式如何。 Simio 的内存可配置关系数据库提供了企业数据和模型逻辑之间的关键接口。 事务性数据和业务数据被导入该数据库,并保存在内存中,以便快速执行数字孪生模型。 模型逻辑可以从内存数据库读取数据,也可以向该数据库写入数据。
数据库模式是完全可配置的,可与外部数据源的现有模式完全匹配,通常无需在导入/导出过程中转换数据。 导入/导出操作是通过 Simio 数据连接器完成的。 标准数据连接器适用于大多数常用数据库、Excel 和 CSV 文件以及 Web API。
如下图 2所示,Simio 提供了系统间的互操作性:
图 2:Simio 集成功能和数据连接器
数字孪生模型的事务数据通常是在每个计划期开始时从企业资源规划系统导入或下载的,并且在计划期内是静态的。 相反,MES 运行数据是不断变化的,因此 MES 数据连接器通常是动态连接器。 例如,MES 检测到的机器故障可能会自动触发 Simio 根据机器的预期停机时间生成新的计划。 Simio 集成框架支持事务数据和运行数据的静态和动态数据连接器。
随着企业数据环境的不断发展,客户通常在云中开发中央数据仓库,使用统一名称空间(UNS)等技术映射和转换数据,使大多数应用程序(如分析工具)都能使用这些数据,同时还支持创建数字孪生(如 Simio),该数字孪生完全由工厂/供应链/仓库的静态和动态数据生成和驱动。下图 3显示了一种更先进或更现代的方法,可更好地支持数字孪生,实现低接触/无接触甚至全智能化工厂或系统等目标。
图 3:Simio 与中央 UNS 云存储的集成
为了支持与ERP、SCP和MES系统的集成,Simio根据客户现有的IT基础设施和客户偏好,创建了两种主要的实施方法。 根据客户的要求,支持间接("推")和直接("拉")集成方法。
在这种方法中,Simio 将根据定时事件或用户输入(如使用 SAP API Business HUB 使用 Simio Web API Data Connector)从相关数据系统触发拉动。这可确保 Simio 使用最新信息。直接集成方法如下图 4所示:
图 4:直接集成("拉")方法示意图
下面将对直接集成("拉动")方法进行高级描述:
如下图 5所示,Simio 还使用额外的持久性数据层创建了一种 "推送 "方法,用于与现有的 ERP、SCP 和 MES 系统集成。更新通过中间件从ERP、SCP和MES系统推送到Simio驱动的暂存数据库(持久层),如使用SAP生产优化接口(POI)。这样,当用户要创建计划时,数据就已准备就绪,非常适合日常的每日或每周计划。更新必须同步进行,以确保在更新完成之前,Simio 不会触发下一个计划或实验环节。
图 5:间接集成("推送")方法图解
下文将对间接集成("推送")方法进行高级描述:
在大多数部署中,系统架构会根据客户的 IT 环境而有所不同。根据实验、计划和调度要求以及工作流程,源系统将被确定为集成和工作流程确定流程的一部分。下图 6提供了一个示例,说明在典型的企业部署中,系统环境可能包含哪些内容以及不同系统将如何交互。
图 6:企业部署系统架构示例
Simio RPS 提供多种部署选项,以支持不同的运行环境和工作方法。 由于 Simio RPS 既是仿真也是调度解决方案,因此在项目从设计阶段(仿真和分析)到运行阶段(计划和调度)的过程中,不同用户角色的不同人员会使用它。根据要求,客户可以在下图 7所列的任何或所有部署选项中部署 Simio RPS。
在模型开发和分析阶段,通常倾向于在笔记本电脑或台式机上部署 Simio RPS。 这支持项目组成员的离线工作,因为模型存储为压缩的 XML 文件,易于在计算机之间传输,甚至在对模型进行更新时通过电子邮件发送给团队成员,以供审查和测试。 团队成员通常在项目的大部分时间都在异地工作,最好使用此选项。如果台式机或笔记本电脑可以接入客户网络,以访问运行模型进行试验或生成生产计划所需的运行数据,则此方案也适用于调度系统的运行部署。 此方案在解决方案的早期部署和测试阶段尤为有效,因为不同的团队成员需要不断改进和更改模型,以微调模型逻辑。
可对 Simio 进行配置以提供运行视图。 使用此运行视图,Simio 模型可用于创建计划和运行不同的实验,以通过更改模型开发阶段的预设数据和属性来测试运行策略。使用此部署方案,用户不能对模型进行任何更改。
基于云的 Simio 解决方案(Simio 门户版)有两种部署选项。 其公共选项托管在 Microsoft Azure 服务上。 Simio 私有选项安装在带有 IIS(Internet 信息服务)的 Windows 服务器上。
要托管 Simio 企业内部门户,客户需要租赁或购买所需的硬件基础设施,以便在自己的安全系统(防火墙)后创建托管环境。托管选项还可用于实验,通过更改模型开发阶段的设定数据和参数来评估运行策略。
图 7:Simio 运行部署选项
Windows 服务器配置
注意:可以为数据库、应用服务器和 IIS 配置 3 个独立的服务器,但不是必需的。
以下是更多参考资料,提供了有关不同企业系统特定集成要求的详细信息。
SAP 业务技术平台
https://github.com/SimioLLC/SAPCloudPlatformIntegration
AVEVA MES
https://github.com/SimioLLC/AVEVAMES