实验三 Flexsim流体教程

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一.实验目的

学习Flexsim 流体。学习这些离散实体是如何相互影响、相互关联的,如何使用 它们建立模型。利用流体建立模型需要更加注重细节,所以在你开始学习流体之前,你应该感到使用其他实体建立模型还是比较舒服的。

二.实验内容:

(1)怎么样使用Flexsim 模拟流体物质

(2)如何将实体转换成流体物质

(3)如何运输与储存流体物质

(4)如何在流体储存箱上使用液位标记(level marks)来控制液体流动。

(5)如何将流体物质混合

(6)如何将流体物质转换成临时实体

三.理论知识

流体模型

在这个模型中,一个操作员会将两种不同材质的箱子搬进模型。这两种箱子分别被转化成液体,通过输送管道(Pipe)运输至两个液体储存箱(Tanks)里面。两种液体由储存箱再输送至一个混合器(Mixer)中,混合器将两种液体混合在一起,生产出一种新的产品。这种新产品被输送到液体处理器(流体处理器)里,在通过实体转换器转换成实体,经过传送带,到达吸收器。模型中的液体单位为加仑,时间单位为秒。

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流体模型数据

Flowitem 到达速率: exponential(0,10) seconds

流体转换器的最大容量: 20 加仑

单个实体转换成的流体量(流体转换器): 10 加仑/实体

向储存箱输送液体的输送管的最大容量: 20 加仑

运输率(流体转换器至储存箱): 2 加仑/秒

储存箱的最低标记: 1 加仑

储存箱的最高标记: 45 加仑

向混合器输送液体的输送管(pipe)的最大容量: 10 加仑

输送率(储存箱至实体转换器): 1 加仑/秒

混合步骤:

步骤1: 物质类型1, 无延迟

步骤2: 物质类型2, 10 秒延迟

混合方式:

物质类型1: 10 加仑, 步骤1

物质类型2: 20 加仑, 步骤2

实体转换器的最大容量: 10 加仑

转换成一个实体的流体量(实体转换器): 10 加仑/实体

另:新概念-Flexsim 术语

在建立模型之前,理解最基本的Flexsim 流体系统术语是非常有帮助的。

流体(Fluid):任何无法用离散临时实体模拟的物质。非常典型的就是,以重量或者升为单位的,很难使用临时实体来模拟的物质。因为使用流体的概念,就可以实现任何测量单位(比如半加仑)的物质流动了。换句话说,如果要想移动半个临时实体就不是那么容易了。流体物质还可以模拟临时实体因为数量太多而不能实现模拟的实体。例如:灌装生产线上的成千上万的瓶子,如果一个临时实体代表一个瓶子,在点击运行的时候,模型的速度将会非常慢。但是,流体就可以用来模拟这些瓶子,而不用担心使用临时实体模拟时会出现的模型运行速度慢的事情。

流体实体:Flexsim 总共设计了11 个实体,来对流体物质进行控制。其中9 个实体和Flexsim离散实体是没有任何关系的,是不能结合的,但是另外两个可以用来在流体实体和离散实体之间进行转换的。

Tick: 流体实体是根据设置的时间间隔发出和接收物质的。这种间隔就叫做“ticks”。在每个Tick 将要结束时,流体实体开始计算在这期间它们发出和接收多少物质。

Tick 时间:每个Tick 的时间长度。建模者可以将Tick 时间值设置成最适合它们的模型的值。Tick 时间越短,模型可以也就越精确,但是也有可能时间越短,模型的运行速度也就越慢。时间值越长,模型的运行速度越快,但是需要付出不精确的代价。模型的最佳速度与精确度是有建模者来决定。

速率:物质进入或者离开实体的最快速度。通常,流体实体既有输入速率,也有输出速率,它们是分离的两种类型。只有几个实体,物质的输入速率会影响到输出速率。对于这些实体,建模者是没有机会编辑输出速率的。物质的实际输入速率或者输出速率是以下一个因素为基础的:上游实体的输出速率,下游实体的输入速率,能够被输送的物质数量以及下游实体的空间大小。

实体速率:通过所有的输入端口,或者输出端口,物质能够进入或者离开一个实体的最大速率。所有实体都既有输入端口速率,同时也拥有输出端口速率。如果,在Tick 结束前,实体已经测出它的输送,或者输入物质量已经达到最大实体速率,这时实体就不会接收或者输出更多的物质了,即使个别端口还没有用于输出或者输入。

端口速率: 任何一个端口允许物质进入或者输出的最大速率。通常实体的输入、输出端口拥有不同的端口速率。所有的输入端口及输出端口都有端口速率。不能改变端口速率从而改变单个端口。

端口比例因子:端口比例因子是用来改变单个端口的端口速率的一个数字。每个输入端口和输出端口都拥有一个默认的端口比例因子。每个端口的端口比例因子乘以最大的端口速率,得出端口的实际最大速率。

四、实验步骤

第一步:模型布局与连接

在库窗口上方的列表中,选择“流体实体”,打开库。从库中拖拽出以下实体,从而开始这课的学习。

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(1)2 个发生器,起名为发生器1 和发生器2 (离散实体)。

(2)一个操作员命名为操作员(离散实体)。

(3)2 个流体转换器命名为流体转换器1 和流体转换器2 (流体实体)。

(4)2 个输送管命名为输送管1 和输送管2 (流体实体)。

(5)2 个流体储存箱命名为流体储存箱1 和流体储存箱2 (流体实体)。

(6)在添加两个输送管命名为输送管3 和输送管4 (流体实体)。

(7)1 个流体混合器,命名为流体混合器(流体实体)。

(8)1 个流体处理器,命名为流体处理器(流体实体)。

(9)1 个实体转换器命名为实体转换器(流体实体)。

(10)1 个传送带命名为传送带(离散实体)。

(11)1 个吸收器命名为吸收器(离散实体)。

? 将实体布局如下。

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一旦创立了所有的实体,并把它们安置在了理想的位置,你就可以进行连接了。流体实体的连接方式与离散实体的链接方式一样:使用A 键,建立输入/输出端口连接,S 键进行中间端口。

? 将实体进行连接,创建加工路线,从发生器1 至流体转换器1, 从流体转换器 1 至输送管1,从输送管1 至储存箱1, 从储存箱1 至输送管3,从输送管3 至 流体混合器,连接后,显示如下。以发生器2 为连接起始点,同样的链接对应 实体的方式创建一条并列的加工线。

? 为了发生器能够利用操作员将临时实体输送至流体转换器, 需要在每个发生器与操作员之间创建一个中间端口。

? 从流体混合器连接至流体处理器, 从流体处理器连接至实体转换器, 从实体 转换器连接至传送带, 从传送带连接至吸收器。

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第二步:配置发生器

发生器的默认间隔到达时间(inter-arrival time)对于这个模型来说设置是合理的。

两个发生器需要命令操作员将临时实体输送至流体转换器。

? 双击发生器1,打开属性窗口。点击临时实体流选项卡, 选中使用运输工具复 选框。

? 点击确认按钮,关闭属性窗口。

? 对发生器2,重复以上操作。

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第三步:设置实体的颜色

当创建了所有实体后,根据不同的种类,实体会出现不同的颜色。根据实体所加工的物质类型,将实体加上不同的颜色是非常有必要的。在这个模型中,共有两条加工线,每条加工线都包含有一个流体转换器, 一个输送管, 一个储存箱和另一个输送管. 通过属性GUI,我们将一条加工线上的这四个实体的颜色改成蓝色,另一条线上的这四个实体改成红色。这样,在模型运行的时候,实体就可以变成设定的颜色。

? 双击流体转换器1,打开其属性窗口,点击常规选项卡。

? 点击颜色模块紧邻的按钮。弹出颜色窗口。从选项中选择蓝色,然后点击确 认,关闭窗口。

? 对以上提到的其他实体重复以上操作,把另一条加工线设置成红色,而不是蓝 色。

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第四步:配置流体转换器

下一步是对流体转换器进行配置,使每个进入的临时实体都被转换成一定量的流体物质。

? 双击流体转换器1,打开属性窗口。在流体转换器选项卡上,将每个临时实体的 离散单位数改成10。这种配置是告诉流体转换器实体,每个临时实体需要创 造出10 加仑的流体。

? 改变最大实体速率和最大端口速率为2。

? 将最大容量改为20。

? 点击确认,保存修改,然后关闭属性窗口。

? 对流体转换器2 重复如上操作。

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第五步:配置输送管

与两个流体转换器连接的两个流体管道是下面需要进行配置的实体。建模者不能对输入速率和输出速率进行设置。输出速率是以物质接收的实际速率为基础的。 ? 双击输送管1 打开属性窗口。

? 在输送管选项卡上, 设置最大流动速率为2, 最大容量为20。这能保证物质会在流体管中停留一段时间,但是不会是很长的时间。.

第六步:配置流体储存箱

输送管现在最大输出速率为2,但是输送管的最大输入速率为1. 如果不改变这些速率值,在模型运行过程中,储存箱的速率就会启动(应为两个值进行比较,它的值较小)。输送管将不能以你设置的速度将物质输送到储存箱。所以需要改变储存箱的速率。

? 双击流体储存箱1 打开属性窗口。在储存箱选项卡上, 在输入端口模块中, 将 最大实体速率和最大端口速率修改为2。

第七步:下一组输送管定向与设置尺寸

为了使连接储存箱和混合器的输送管对准混合器,需要根据实体放置的位置,对输送管需要进行适当的调节。同样,调节进行时,变化是可视的,输送管的尺寸以及布局都不会影响它们的运行。使用布局选项卡调节你的模型中的输送管,使模型看起来更漂亮。输送管的最大容量目前对于这个模型来说太大。

? 双击输送管3,打开属性窗口。在输送管选项卡上, 将实体的最大容量改为

10。这能保证离开储存箱的物质可以花费很短的时间达到混合器。

第八步:设置混合器的步骤及处方表

现在需要对流体混合器进行配置,使它能够将收到的不同物质混合成一种新的物质。配置可以通过修改流体混合器的属性窗口中,步骤选项卡上的两个表格完成。建模者可以使用步骤选项卡上的混合器步骤表格定义一系列混合器在加工产品时,必需遵循的步骤。在这个模型中,混合器步骤表格需要两个步骤。在步骤一中,混合器应该从第一个输入端口中接受10加仑的第一种物质。然后从第二输入端口中吸入20 加仑的第二种物质。

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第九步:检查流体处理器

流体处理器的默认值对于这个模型来说是合适的。它从输入端口1 接收物质,加工一段时间后,发送至输出端口1。加工时间的多少是以建模者在属性窗口中,流体处理器选项卡上设置的最大容量及最大输出速率为基础的。可以通过设置不

同值,来查看它们是如何影响模型运行的。如果想要流体处理器的指示工具出现在实体的前方,可以像设置混合器一样,将Y值设置为1,像前一步一样。 第十步:配置实体转换器

实体转换器被放置在生产线的末端,作用是将来自于流体处理器的流体物质,转换成离散实体。要得出用多少流体实体,才能制造出一个离散实体,需要将单个离散单位的流体量的值乘以单个临时实体的离散单位的值。在这个模型中,10 加仑的流体物质,将会形成一个离散实体。

? 双击实体转换器打开属性窗口。在实体转换器选项卡上, 在临时实体输出模块下, 将单个离散单位的流体量改变成10。

? 在实体转换器选项卡上, 将最大容量改为10。也就是说这个实体在任何时候,只能收集足够用于产出一个实体的物质。如果这个值高于10, 实体转换器实体就会像暂存区,在你模型中储存很多的临时实体。

第十一步:重置、运行模型

? 重置、保存模型。

 

第二篇:Flexsim简介

1、三维仿真软件Flexsim简介

        三维仿真软件Flexsim是美国Flexsim软件公司在对仿真技术的多年研究及经验积累的基础上开发出来的新一代仿真软件,它是迄今为止世界上惟一一个在图形建模环境中集成了C++IDE和编译器的仿真软件,并且是一个真正的面向对象的仿真软件,通过Flexsim可以实现生产流程的真正三维可视化,而且可以帮助企业实现资源最优配置,达到产能最大化、排程最佳化、在制品及库存最小化和成本最小化。

        Flexsim有一个可以表示几乎所有存在的实物对象的模型仓库(见图1),像机器、操作员、传送带、叉车、仓库、交通灯、储罐、箱子、货盘、集装箱、自动堆垛机等等都可以用Flexsim中的模型表示,同时数据信息也可以轻松地用Flexsim丰富的模型库表示出来。用户只需用鼠标从模型库里边拖动所需的模型到模型视图里面,就可以实现快速建模。每一个模型都有一个坐标(x,y,z)、速度(x,y,z),旋转以及一个动态行为(时间)。并且每一个模型都有自己的属性窗口,用户可以自行设置对象的属性,通过动态行为窗口,可以随时观察与对象有关的数据变化情况。除此之外,用户还可以自定义对象,将自定义的对象加入库中,就可以非常方便的在别的模型中使用该对象。

由于Flexsim集成了C++Flexsim的界面、按钮条、菜单、图形用户界面等都是由预编译的C++库来控制的,所以用户可以在对象中根据自己的想法改变已经存在的代码,删除不需要的代码,甚至还可以创建全新的对象。最重要的是,在Flexsim中可以用C++语言直接创建和修改对象,同时,利用C++可以控制对象的行为活动。

Flexsim的仿真功能非常强大,在Flexsim中可以同时打开模型和动态仿真窗口,而且仿真过程非常流畅。在Flexsim 3D虚拟中,用户可以使用鼠标器 (右点,左点和左右同时点) 来放大,缩小和改变视像的角度。在别的软件里是不能做到。Flexsim的仿真模拟速度非常快。有人做过比较,同一个铁路系统的模拟,Flexsim AREANA 快上好几倍。在另一个实验当中,同一个半导体的物料管理系统, Flexsim AUTOMOD 快上3 ~ 4 倍。与其他仿真软件一样,Flexsim也有数据分析功能,包括队列曲线图、柱状图、饼状图等,而且伴随着仿真过程还可以观看数据的动态显示,并且可以将仿真结果输出到微软的ExcelWord中。除此之外,Flexsim还可以利用ODBC(开放式数据库连接)和DDEC(动态数据交换连接)可以直接输入仿真数据,这也是Flexsim的独特功能之一。

Flexsim把所有最新的虚拟现实博奕图形整合在个人计算机上。Flexsim中有可以直接导入3DS (3D Studio), VRML,3D DXF and STL等类型文件的选项,而其他仿真软件中没有这项功能。Flexsim内置了虚拟现实浏览窗口,可以让用户添加光源、雾以及虚拟现实立体技术。FlexsimAVI生成器可以很方便的生成AVI文件。

2. Flexsim与其他仿真软件的比较

     目前市面上比较成熟的三维物流仿真软件主要有AutoModSIMAnimationShowFlowextendwitnessArena, Promodel等。从实质上讲,这些软件都不是真正的三维仿真软件。AutoMod的三维虚拟技术只限于线框模型,并非实质模拟技术。Flexsim与上述仿真软件最大的区别在于Flexsim是迄今为止世界上惟一一个在图形建模环境中集成了C++IDE和编译器的仿真软件。下面通过列表比较几种仿真软件。

         1 FlexsimAutoModShowFlowwitness的对比

 引自:京华孤客的IE博客http://www.ie-blog.com/

Flexsim物流仿真软件介绍()
简介:
        在现阶段模拟软件技术都来自美国。一般上的模拟软件可分成结构性(Hierarchical) 和分散式 (Discrete Manufacturing) 两大类型,而Flexsim 是属于分散型模拟软件。
仿真技术及教学作为一门独立的学科已经有50 多年的历史,它不仅用于航天、航空、各种武器系统的研制部门,而且已经广泛应用于电力、交通运输、通信、化工、核能各个领域。特别是,近20 年来,随着系统工程与科学的迅速发展,仿真技术已从传统的工程领域扩展到非工程领域,因而在社会经济系统、环境生态系统、能源系统、生物医学系统、教育训练系统也得到了广泛的应用。仿真技术正是从其广泛的应用中获得了日益强大的生命力,而仿真技术的的发展反过来使其得到越来越广泛的应用。
在系统的规划、设计、运行、分析及改造的各个阶段,仿真技术都可以发挥重要作用。随着人类所研究的对象规模日益庞大,结构日益复杂,仅仅依靠人的经验及传统的技术难于满足越来越高的要求。基于现代计算机及其网络的仿真技术,不但能提高效率,缩短研究开发周期,减少训练时间,不受环境及气候限制,而且对保证安全、节约开支、提高质量尤其具有突出的功效。
模拟技术的使用:
模拟技术使用于建立于实验性的概念上。当要一个机构决定使用一个新的设计或新的概念时,往往由于时间和资金的限制上,我们没有办法承受失败所带来的风险。因此模拟技术可以帮助我们减轻失败的风险。通过电脑虚拟现实的情况,决策者可以知道概念或设计的可行性。从而帮助他们作明智的决定。

Flexsim是新一代的模擬軟體,他能使决策者輕易地在個人電腦中建構及監控任何工業及企業之分散式流程。透過Flexsim 他將能率先找出未來工業及企業流程的模式,進而成為該領域中的領導者。Flexsim基礎架構之設計不只是要滿足使用者現今的需求,其架構的概念更是為了企業的未來而準備。
(1) Flexsim应用包括:
●物流行业资产项目评估
●物流行业有规律地运行模型,测试生产计划
●物流行业更改提案评估
● 物流行业更改管理
(2) 物流行业使用FLEXSIM平台的收益:
●评估装备与流程设计的多种可能性
●提高物流公司与资源的运行效率
●减少库存
●缩短制造物流行业产品上市时间
●提高生产线产量
●优化资本投资
●在一个小的增长阶段内,模型能被建立和测试,大大简化了模型构造,提供了识别逻辑错误的能力,使得模型更可靠。
●在运行时,模型能在任何时候改变,更改能被立即合并,引导更快速地建立模型。

(3) flexsim 能应用于下列领域:
●汽车工业●食品●化学工业

●造纸●电子●银行和财务

●航空●政府●工程●运输

Flexsim ED与其他模拟软件功能的比较:
A***, P***, W*** 和 A*** 都是市场上常常看到的模拟软件。 但是他们的模拟技术都开发自80年中至90年代后期,因此都落后了。A***, W***,P***都没有三元虚拟的技术。 而A***三元虚拟技术只限于线框模型 (W***) 的代表,非实质模拟技术。有的软件只能代表性而不能实质上反映实在的情况。Flexsim 却是一个完整的3D模拟软件, 实质上反映确实的情行。Flexsim 的虚拟技术都比其他软件胜色。 无论在模拟驱动器(ENGINE) , 统计数字分析, 和图形代表上都反映实在的情况。这样在模拟分析上,我们才得到真正的分析图像和数字。在Flexsim 的3D虚拟中, 用户可以使用鼠标器 (右点,左点和左右同时点) 来放大, 缩小和改变视像的角度。在别的软件里是不能做到。
面向对象 (OBJECT ORIENTED)
其他的软件都不象Flexsim, 是个面向对象的软件。FLEXSIM的资料, 图像, 和结果都可以与其他个体导向的软件公用。 这是其他软件不能做到的。 因此FLEXSIM 可以从EXCEL读取资料和输出资料 (或任何ODBC DATABASE) ,可以从生产线上读取现时资料以作分析功能。 FLEXSIM 也允许用户建立自己的模拟对象 (Objects) 。 此外,用户可以自行建立自己的对象。 所以一些跨国际的大公司,可以共用这些对象而无需重新建立。

模拟方法:
在FLEXSIM 逻辑和资料是输入每一个对象中,而不是在产品中。 例如作业的资料是在乎制造的过程,不是经过的产品中。在建立模拟作业时,用户只须要把对象拖到所要的位置,然后放下。用户接下来把对象联接起来。最后把逻辑和资料输入对象,便完成整个建立的过程。用户也可以用C++ 建立自己的逻辑,并输入对象中。
速度:
模拟的速度是选择模拟软件重要的条件。在最近的比较中,同一个铁路系统的模拟。 FLEXSIM 比 A*** 快上好几倍。在另一个实验当中, 同一个半导体的物料管理系统, FLEXSIM ED 比 A*** 快上3 ~ 4 倍。
查询系统 (QUERY SYSTEM) :
FLEXSIM 允许用户在虚拟当中, 同时作出任何的询问。 在别的软件里, 用户须要暂停或结束虚拟, 才可以作出询问。
基于以上种种的原因, Flexsim 是一个优等的模拟软件。结合最先进的科技,满足用户的须要。

Flexsim仿真软件介绍()

        从1993年起,Flexsim软件产品就进入了仿真软件市场并且建立了自己的咨询业务。经过十多年在仿真行业的经验积累以及高新软件技术的应用,我们已经开发出了一个全新的面向对象的仿真建模工具 Flexsim。它是迄今为止世界上惟一一个在图形建模环境中集成了C++IDE和编译器的仿真软件。在这个软件环境,C++不但能够直接用来定义模型,而且不会在编译中出现任何问题。这样,就不再需要传统的动态链接库和用户定义变量的复杂链接。Flexsim有很广阔的应用范围,还能应用在更高层次的仿真工程上。欢迎大家使用Flexsim,它一定会令你耳目一新!      Flexsim能应用于建模、仿真以及实现业务流程可视化。下面我们简单地介绍一下Flexsim仿真软件。     一、建模     Flexsim应用深层开发对象,这些对象代表着一定的活动和排序过程。要想利用模板 里的某个对象,只需要用鼠标把该对象从库里拖出来放在模型视窗即可。每一个对象都有一个坐标(x,y,z)、速度(x,y,z),旋转以及一个动态行为(时间)。对象可以创建、删除,而且可以彼此嵌套移动,它们都有自己的功能或继承来自其他对象的功能。这些对象的参数可以把任何制造业、物料处理和业务流程的快速、轻易、高效建模的主要特征描述出来。      下图是一个仓库的模型:     Flexsim中的对象参数可以表示几乎所有存在的实物对象。像机器、操作员、传送带、叉车、仓库、交通灯、储罐、箱子、货盘、集装箱等等都可以用Flexsim中的模型表示,同时数据信息也可以轻松地用Flexsim丰富的模型库表示出来。     层次结构     Flexsim可以让建模者使模型构造更具有层次结构。在组建客户对象的时候,每一组件都使用了继承的方法,在建模中使用继承结构可以节省开发时间。 Flexsim可以使用户充分利用Microsoft Visual C++的层次体系特性。     用户化     目前在市场上,还没有其他任何仿真软件能像 Flexsim这样有更多的用户化设定。对使用者来说,软件的每一个方面都是开放式的。对象、视窗、图形用户界面、菜单、选择列表和对象参数等都是非常直观的。你可以在对象中根据自己的想法改变已经存在的代码,删除不需要的代码,甚至还可以创建全新的对象。值得一提的是,不论是你设定的还是新创建的对象都可以放入库中,而且可以应用在别的模型中。最重要的是,在Flexsim中可以用C++语言创建和修改对象,同时,利用C++可以控制对象的行为活动。Flexsim的界面、按钮条、菜单、图形用户界面等都是由预编译的C++库来控制的。     可移植性     由于Flexsim中的对象都是开放的,因此这些对象可以在不同的用户、库和模型之间进行交换,同时结合对象的高度可自定义性,可以大大提高建模的速度。当用户自定义的对象加入库中时,就可以非常方便的在别的模型中使用该对象。由此可见,用户化和可移植性扩展了对象和模型的生命周期。 二、仿真     Flexsim中有一个效率非常高的仿真引擎,该引擎可同时运行仿真和模型视窗(可视化),但可以通过关闭模型视窗来加速仿真的运行速度。同时当仿真运行时,利用该引擎和flexscript语言可以改变模型的部分属性。    下图是仿真原材料的传输过程: Flexsim还可以用试验的形式来仿真假定的情节,而且它可以自动运行并把结果存在报告、图表中。这样我们可以非常方便地利用丰富的预定义和自定义的行为指示器,像用处、生产量、研制周期、费用等来分析每一个情节。而且也很容易将结果导入到别的应用程序像Microsoft Word和Excel等,利用ODBC(开放式数据库连接)和DDEC(动态数据交换连接)可以直接输入仿真数据。 三、可视化     如果一幅图能够表达上千的文字,那么Flexsim的虚拟现实动画以及模型浏览窗口就表达了无限的容量。Flexsim把所有最新的虚拟现实博奕图形整合在个人计算机上。Flexsim中有可以直接导入3DS (3D Studio), VRML,3D DXF and STL等类型文件的选项,而其他仿真软件中没有这项功能。Flexsim内置了虚拟现实浏览窗口,可以让用户添加光源、雾以及虚拟现实立体技术。用户定义的"Fly-Throughs"可以被定义为艺术模型状态显示出来。AVI文件可以通过Flexsim的AVI录制器快速生成。任何模型都能被录制、拷贝到CD,以及发送到任何人的实时查看器中。

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