仿真软件有哪些不同用途？最佳仿真模拟软件推荐

工程师可以使用模拟软件来构建真实世界情况的逼真模拟，以在产品制造之前验证产品的功能。使用下表比较当前市场上的顶级模拟程序。

模拟软件的基础是使用一组数学方程模拟真实现象的过程。从本质上讲，它是一种让用户模拟操作并看到它发生而无需真正执行操作的工具。设备经常使用仿真软件进行设计，以确保最终输出尽可能接近设计规格，而无需进行成本高昂的过程调整。实时模拟软件经常用于视频游戏，但它也有重要的工业用途。在不当操作成本很高的情况下，例如飞机飞行员、核电站操作员或化工厂经理，实际控制面板的模型与物理响应的实时模拟相关联。

仿真软件的优势：

工程师、科学家、设计师和数学家利用仿真软件使用各种公式和模型来模拟真实世界的过程或产品。无需自己执行或创建操作，用户可以使用模拟程序观察它的发生。

该程序可用于评估仍处于原型阶段的任何过程的结果和行为。当产品在现实场景中的性能非常不清楚并且制造商希望在低成本环境中测试他们的产品或过程时，在这两种情况下都经常使用仿真技术。

计算机辅助工程 (CAE) 和仿真软件与CAD 软件密切相关。CAE 软件侧重于测试和模拟项目，而 CAD 软件主要处理产品设计。领先的供应商可能会提供紧密集成的 CAD 建模和 CAE 仿真引擎作为同一产品系列的一部分。作为替代方案，模拟软件可以提供与来自其他来源的众多知名 CAD 程序的连接。

建立无风险环境：可以安全地评估不同的场景。他们可以帮助公司在不危及他们的系统和程序的情况下探索各种选择。在决定执行它们之前，可以做出正确的选择。

由于测试模拟模型而不是实际资产的成本要低得多，因此节省了时间和金钱。这些测试的结果可能会阻止企业将时间和资源花在表面上看起来可行但最终失败的项目上。

2D 和 3D 仿真模型使可视化成为可能。观察正在发生的事情会增加信心。使用动画模拟模型检查、理解甚至交流思想和想法要容易得多。

深入了解动态：随着时间的推移，可以看到系统行为的最小细节。

提高准确性：与分析模型相比，仿真模型更加详细。结果更加精确。

减少不确定性：仿真模型使描述不确定性及其影响变得简单。这使得识别危险并制定策略来控制它们成为可能。

在为现实世界创建系统时，获得现实世界的输入：在构建设计之前，设计人员可以在模拟程序中生成它并测试其有效性。此外，它还允许他们灵活地快速更改软件的模型、结构、大小或形状。这有助于确定哪种设计最稳定、最有效，然后再将其投入生产并确定每种设计的相对优劣。

可以使用仿真软件提供的工具和模型来模拟真实世界的事件，包括重力、光速和风运动的影响。这使设计人员能够以数字方式模拟环境条件并将他们的商品与环境条件进行比较。

节省资金：由于模拟结果通常非常精确，因此在制造阶段只需很少的更改即可开发出卓越的产品、流程或操作。与已经创建的产品相比，使用模拟程序虚拟设计的产品可以更经济地进行更改。

仿真软件的特点

数学建模是使用仿真工具设计仿真工作流程，然后使用公式执行这些工作流程的过程。

动态建模：仿真软件可用于模拟随时间表现出不断变化的行为的设计。

直接操纵：它们可以促进人机交互，并使用有形的、可逆的和渐进的动作来描绘感兴趣的项目。

3D 建模：高级设计模拟器让您可以在三个维度上构建项目的数学模型。

通过设计模拟器，使用图形建模描述两个变量之间的条件相互依赖性。

使用模拟过程作为指南分析数据并生成报告。

仿真软件的典型特征

分析数据并传达模拟过程中最重要的发现，以供记录和演示。

使用数学公式设计和执行模拟操作被称为数学建模。

直接操作：在人机交互过程中启用物理的、可逆的和渐进的动作来表示感兴趣的项目。

创建项目的三维数学表示。

动态建模：使用仿真工具创建表现出随时间变化行为的模型。

图形建模：使用模拟软件创建模型来描述两个或多个随机变量之间的条件依赖关系。

仿真软件成本

大多数市场商品都收取一次性许可费用，并根据最初的成本分为三个价格类别之一。

价格范围*

$1,200 – $3,900

$3,999 – $5,800

$5,800+

大多数模拟工具的基本计划的价格在上面的列表中列出。更昂贵的企业或高级套餐可能包括资源管理、高级建模和基于活动的成本核算等额外功能。

购买仿真软件：需要考虑的几件事

你的项目需要什么？很难找到最好的模拟软件。对于任何可以想到的过程、技术、操作和技术，实际上有数以千计的模拟系统可用。用户有责任根据自己的目的选择最佳的模拟工具。在评估之前，您应该牢牢把握您的目标以及您希望从任何模拟程序中获得什么，包括它的功能和方法。

申请软件试用或演示：申请软件试用或演示将帮助您在决定购买之前全面评估软件。询问您的项目所需的特定功能和特性。检查软件的可用性和直观性。

专为计算机辅助工程 (CAE) 设计的仿真软件具有以下功能：

预定义的建模特征、形式和对象库

预定义的建模场景，包括特定于行业的工具集

用户可以使用预处理工具定义不同的材料、环境和其他模拟变量。

从CAD软件导入产品模型信息的工具

集成 CAD 建模工作室环境，无需离开应用程序即可编辑产品几何形状

虚拟验证测试，例如容错

比较几种产品设计，看看哪种设计具有最佳性能或韧性。

仿真结果、图表和其他数据分析工具包含在后处理工具中。

仿真工具类型

离散事件模拟建模：

在作战和战术层面，它被广泛使用。大多数业务流程通常由一系列不同的事件组成。这种策略更依赖于交易流。该模型中考虑了实体、资源和控制组件。

这种类型的模拟旨在以精确的增量动画化对象或数据的流动。例如，卡车可能到达仓库，开到卸货口，卸下货物，然后离开。对于以微分方程为代表的连续材料建模，并不理想。

以水在管道和水库中的运动为例。在制造、医疗保健、联络中心和物流中，经常使用这种技术。

2.系统动力学建模

使用这个模拟工具真的很抽象。它是一个复杂系统的不太具体但更概括的说明。这种方法比离散事件模拟工具更适合模拟连续流动的材料或信息。

使用该技术可以进行长期的战略建模和仿真。例如，一家公司可以模拟和分析营销活动的概念，而无需为特定的客户遭遇建模。

3.基于代理的仿真建模：与更抽象的系统动力学工具和以过程为中心的离散事件技术不同，基于代理的建模侧重于系统的特定活动组件。识别系统的潜在活动实体或代理，例如人、房屋、汽车、货物、机器或企业。

然后描述他们的行为。设置环境变量并建立它们之间的链接以运行模拟。

使用多种模拟方法建模

您可能已经注意到，每种模拟工具都有优点和缺点。为了克服个别方法的缺点并充分利用它们，多方法建模将它们平滑地结合起来。

目标是构建不需要任何 hack 的可管理、有效的模型。大多数建模和仿真软件程序都使用这种方法来产生不折不扣的最佳结果。

仿真软件有哪些不同用途？

供应链：供应链由承运人、货运代理和供应商组成的错综复杂的网络组成。计算机模拟软件可用于解决供应链问题、削减成本和加强客户服务。它有助于预测，帮助人们做出明智的决定。

供应链流程模拟软件可用于以下领域：

运输规划和优化

物流网络优化

供应链规划 优化仓库布局和运营

2.制造业：在制造业中，在开发、优化和重组方面，选择通常基于电子表格，但主要是基于直觉和经验。这些决定的结果同样难以确定。

它们的实施成本也很高。组织可以使用计算机模拟软件模拟 Just-In-Time 或 Lean 等方法，以确定它们是否真正创造价值。

以下是仿真工具可以提供帮助的一些与制造相关的领域。:

生产的调度、规划和优化

规划制造能力、规模调整和设施设计

加强流程和识别瓶颈

生产线上的平衡

分配资源：人员和设备

库存管理（在制品和原材料）

3：运输规划和管理车队可能非常困难。从规划和维护到风险管理和人力资源管理。仿真建模可以帮助规划资源。

此外，它还可用于最大化运输需求、削减开支，甚至确定交通成本超支的可能性。

以下是运输管理可以从使用软件模拟工具中获益的一些领域：

战略和战术后勤计划的定义、成本分析和可行性分析。

可以基于模拟预测、累积统计和实时数据监控的车队管理和运输操作

车队管理包括购买、租赁或租赁卡车、轨道车、轮船和飞机以及规划维护。

运输物流风险评估与管理

4.存储区运营：企业可以借助仿真建模来设计、规划和优化仓库运营。他们可以更好地了解仓库布局并转向运营优化。

他们可以协助以下领域的仓库运营，例如：

物料搬运和运输设备、数量和类型

人员编制标准

平面图和空间需求

仓储设施运营成本

对装卸闸门的要求

运行时间表

货物运输流程

衡量性能的指标，包括执行时间、资源使用百分比、库存水平等。

5.铁路物流：仿真在规划运营、管理车队和铁路站场、设计网络、分配时隙，甚至提高车站吞吐量方面可能非常有用。

以下是计算机建模工具可以改善铁路物流的一些方法：

测试政策并缓解车站的拥堵

铁路站场布局

车队管理：机车和轨道车的管理

维护计划：人员、仓库和备件的分配

6.采矿：用于工程模拟的软件程序可以模拟地雷。他们也可以帮助坑优化。可以通过对车辆通过矿山和矿山周围的移动限制进行建模来改进路线和调度。

设备利用率的评估和预测都可以受益于软件模拟工具的使用。因此，租赁和车队配置得到优化。还可以成功地测试、检查和改进矿井阶段场景。

以下采矿作业部门可以从模拟中受益：

准备挖掘、开发采矿阶段、最大化矿坑和分析操作

最佳车队配置、设备使用率、租约确定

矿井内外路线的调度和重新安排

采矿率的动态预测和分析

7.石油和天然气：改进预防性维护、预测和分配工作以最大限度地减少停机时间、增加产量和更有效地安排维护都是石油和天然气行业的基本任务。

管道交付受批次拥塞、存储限制、客户需求和其他类似因素的影响。控制这些风险可能会非常有利可图。

模拟炼油厂有助于分析和决策。因此，炼油厂可以包含在更大的系统中。石油和天然气的运输和储存使用了由航运、铁路和公路等相互关联的要素组成的复杂网络。它们都可以轻松地与石油和天然气的存储和管道集成。

以下是石油和天然气行业中仿真建模软件的一些应用。

随着条件和需求的变化，运营计划、维护计划、路由和存储管理

优化回报，同时最大限度地减少对现场生产的干扰

设计管道网络以节省资金、增加销售额并提供出色的投资回报

港口、铁路和公路炼油系统中石油输送的过程评估和测试

8.港口和码头：滞期费和闲置时间会导致重大损失。通过提供对港口或码头中所有操作交互的洞察力，仿真建模软件可以帮助将它们最小化。

能够准确反映集装箱港口等设施的靠泊、中转、仓储、多式联运、人员需求等。港口当局的决定会影响噪音、气体排放和颗粒物等环境因素。

所有的因素都可以通过工程模拟软件捕捉到，这也可以帮助您了解增加更多泊位的影响或弄清楚跨运车操作是否产生了瓶颈。它还可以明确对罐式存储的修改是否可以加快传输速度。

以下是可以使用仿真工具的港口和终端的几个应用程序：

定义战略和战术计划，评估其可行性和成本

规划集装箱堆场以减少重新处理，选择最佳堆垛高度，提高集装箱吞吐量

规划码头通道、维护、靠泊和物流，以实现最佳资源管理

在港口运营中，风险评估和管理

9.交通：规划道路基础设施可能非常困难。它需要最大限度地减少拥堵，允许交通扩张，并满足预算和环境限制。在对道路网络进行任何更改之前，预测对交通流量的影响至关重要。

必须考虑拟议的公共结构（例如体育场、车站和机场）及其现场高速公路的规划对网络的影响。此外，交通信号灯的时间和顺序以及停车位、公交车站和通道等道路网络元素的定位对交通流量和通行能力有重大影响。改变道路网络是一项重大的经济努力，在实践中进行测试可能非常具有挑战性。

以下是工程仿真软件在道路交通管理中的一些应用：

对道路网络的更改、添加或删除的模拟称为交通规划。

吞吐量分析，包括创建拥塞和僵局统计数据

全系统改进交通信号灯的时间和顺序

建筑物和道路等公共基础设施的纳入和交通效果分析

10.旅客航站楼：在机场、火车站、购物中心和体育场馆等公共建筑中，可以借助仿真来规划、管理和优化行人流量。管理客运站通常包括控制建筑物的占用率、监督运营程序、组织疏散计划、从商店和广告中赚取收入，以及促进公共交通的使用。

为了调节公共建筑中的客流，仿真可用于以下领域：

分析结构或对象的容量

定位和避开行人障碍物

简化服务点的操作

执行疏散策略。

分析该地区的购物者数量。

评估停车场、道路和公共交通的可达性

11.教育：制药业务、流行病学研究、医疗保健法规和设施方面的创新非常重要，但也存在风险。医疗保健模拟显着降低了风险。

为了记录工作流程和分析指标，医院可以使用工作流程模拟软件。模拟器模型还可以显示资源和容量使用情况。对于流行病学研究，可以模拟疾病动态和社会互动。

以下是它们可用于的一些医疗保健应用：

医院布局、运营流程和资产配置

资源使用率、规划和投资回报率

规划医疗保健政策、资源分配和分配

流行病模拟以评估疾病传播和制定预防措施

医药制造规划与供应链模拟

医药行业的推广活动

12.业务流程：在不打扰日常工作的情况下，您可以使用流程建模软件测试创意。可以评估现有的流程。它们可以改进或完全改变。

流程模拟软件可用于创建以下领域的业务流程：

运营分析和有效性评估

识别和消除瓶颈

加强和优化业务流程

成本节约和吞吐量增长

13.资产和项目管理：战略规划软件能够揭示不确定性并提供有效的管理，以及风险和不利情景缓解措施。对于投资组合风险分析和资产管理优化，经常使用仿真模型。

它在各个领域都取得了成功，包括安排硬件维修、投资计划优化和车队管理。在进行重大支出或开始大型项目之前，仿真建模是必不可少的。它还可用于整个项目生命周期中的风险分析和资源优化。

它可以帮助进行有效资产和项目管理的战略规划的一些方法如下：

分析和评估金融和投资风险，制定最佳长期路线图，确定优先次序和缓解措施

为了高效的项目管理，评估限制并制定最佳策略。

当面对错综复杂、相互影响的计划时，资产管理任务（如车队可用性或维护计划）可能会变得具有挑战性。

通过评估各种项目或策略的预期净现值 (NPV)，项目管理中的资源优化旨在实现收入最大化。

14.市场营销：市场模拟可以帮助您更好地开展营销工作。您拥有通过模拟捕捉动态和市场要素的自由和能力。可以使用现有数据库中的数据创建预测模型来检查未来的市场发展。

当今市场上的大多数顶级过程模拟软件程序都可以使以下类别的营销计划受益。

消费者行为

在品牌和产品之间移动

促销反应

竞争策略

新产品介绍

市场活动

15.社会过程：组织花费大量资金研究其目标受众的社会构成。为了评估社会的需求，政府必须做到这一点。有针对性的研究和焦点小组只提供了一些见解。

它们会花费很多时间，并且不是处理快速变化的问题的最佳方法。特别是对于政府决策者而言，模拟社会过程和人口动态可能会提供有见地的信息。

他们可以通过下面列出的方式提供帮助

国家层面的卫生政策评估和情景测试

宏观经济系统还考虑了特定经济主体的行为，以预测未来趋势。

选择缓解策略和评估潜在结果的环境问题

其他社会过程，例如涉及行政、舆论、政治或市场营销的过程

16.防御：可以创建和测试防御系统，改进后勤支持系统，调查和评估作战计划以获得更多理解。在军事和航空航天中使用仿真可以揭示维护计划等流程中未实现的成本降低。

在准备民防时，可以制定疏散计划并评估灾难响应场景。灾难响应模拟使测试策略和创建有用的备份计划变得可行，否则这是不可能的。

在以下领域，仿真技术可以帮助军事战略和应急响应

定期维护，特别是飞机行业

供应链规划与改进

基于绩效物流

规划行动和疏散，模拟民防

仿真软件的相关趋势

模拟的使用正在扩展：模拟方法最初是制造和研发行业中计算机辅助设计的更复杂版本。随着它的快速扩展，它现在正被用于医学研究、飞行训练、军事战斗专业知识和其他领域。在接下来的几年里，我们将看到更多的模拟实例被用来模拟数字环境中的真实世界活动。

仿真软件与 3D 打印机的集成变得越来越重要，尤其是在制造业中。适应金属 3D 打印的学习曲线和成本可能有些陡峭。通过使用模拟程序了解 3D 设计程序，可以降低故障率并优化 3D 生产。当要打印的作品错综复杂并且设计师必须评估各种组件的有效性时，这就变得越来越重要。仿真软件可以在各种条件下测试每个组件，并帮助选择最佳的打印优化设计。

最佳仿真模拟软件：

1：为什么选择 SIMSCALE 最佳整体仿真软件

SimScale 是一个运行在云端的网络应用程序，对于各行业仿真软件的开发必不可少。该平台支持计算流体动力学 (CFD)、有限元分析 (FEA) 和热模拟。此外，它还提供运动和动态建模、连续建模和 3D 模拟。

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