計算機仿真在制造業中的應用及展望

崔建亭

（上海交通大學,上海 200000）

計算機仿真在制造業中的應用及展望

崔建亭

（上海交通大學,上海 200000）

摘要：制造業中引入計算機仿真技術在減少損失、節約經費、縮短生產周期、提高產品質量等方面都有巨大的作用。本研究首先介紹了計算機仿真技術在制造業中的應用分類，其次對計算機仿真技術在制造業中的應用進行了描述，最后對計算機仿真在制造業中的應用發展方向進行了概括。

關鍵詞：制造業；計算機仿真技術；應用；發展方向

1　引言

隨著全球經濟一體化的不斷發展，我國的經濟實力在不斷地增強，我國的生產制造業發生了迅猛的發展，可是在制造業中的引進的技術中部分技術還屬于不成熟的階段，這在生產過程中可能造成產品質量出現問題，嚴重制約生產效率[1]。而計算機仿真技術的出現，為生產制造存在的問題帶來了新方向。計算機仿真技術在當代的制造行業中占有者非常重要的位置，現階段產品的設計和制造都要依靠計算機仿真技術來實現，特別是對于一些大規模、復雜性強的系統研發具有明顯的作用。

2　計算機仿真技術在制造業中的應用分類

對計算機仿真技術在制造業中的應用，按照模型進行分類可以分為產品模型、開發模型、制造系統模型三類。

（1）計算機仿真計算在產品模型為中心的應用：在產品模型引入計算機仿真技術可以對產品的靜態及動態性能、可制造型、可裝配性等情況進行分析。一個產品的研究與開發，需要考慮其實用功能、實際需求、產品外觀、產品尺寸、產品的可制造型、產品的可批量生產性等方面的因素，計算機仿真技術很好的完成這些工作，在產品模型中發揮作用。

（2）計算機仿真技術在制造系統模型為中心的應用：制造業中的制造系統模型中包括了制造設備的高仿真智能運用。復雜制造系統的模擬等過程，計算機仿真系統在檢測設備的運行能力、監控設備的實際運行狀況中發揮著巨大的作用。

（3）計算機仿真技術在開發過程模型為中心的應用：在這個分類中，計算機仿真技術主要是在產品設計和制造中起到作用。產品的制造過程引入計算機仿真技術就是利用仿真技術將制造系統模型和產品模型進行有效的結合，進行多方位的模擬、全面的運算，以及全面的考慮生產批量、產品成本等問題，開發出合格并且滿足需求的產品。

3　計算機仿真技術在制造業中的應用

計算機仿真技術作為一種高新的科學技術在制造業中具有廣泛的應用，在工業、軍事、醫療等汗液都有應用，特別是在航空行業、國防行業等大規模、復雜的系統研發中具有很高的應用價值。計算機仿真技術在制造行業中的應用可以減少不必要的損失、節約經費、縮短產品開發周期、提高產品質量。在制造行業中，計算機仿真技術涵蓋了產品的設計、制造、測試運行的全過程，已經成為了制造業不可或缺的重要技術手段。

計算機仿真技術中的虛擬現實技術可以使用戶通過電腦屏幕進入一個三維世界，其可以為產品提供一個可視化的三維環境，對物體進行交互操作，從而對質量和數量進行綜合決策，這種可視化的解決策略可以對快速化及批量化生產的發展起到推動作用[2]。虛擬現實技術可以實現人機互動，對產品的性能和運行狀況進行測試與監控，這種技術將計算機圖文學、高仿真技術、計算機傳感技術等多種技術手段進行了結合，這種技術對產品的各個階段都可以進行支持，使用者通過操作可以檢驗產品的各個部件是否合格，檢驗產品的各個性能進的穩定性，檢驗產品功能的實用性。

計算機仿真技術中的虛擬制造技術將三維模型和虛擬仿真進行有有效的集成，從而可以對實際世界中的物體進行操作，是一種計算機輔助系統技術，是一種實現生產制造過程的應用技術[3]。虛擬制造技術在制造業中的引入可以實現實際生產線或車間中少人力、物力、財力并在短時間內進行產品的設計驗證[4]，為產品的生產奠定堅實的基礎。

通過計算機虛擬仿真技術可以對產品的生產問題進行發現與優化，從而提高生產效率和節約制造成本。

4　制造業中計算機仿真技術的研究展望

計算機仿真技術實現了企業的生產過程的信息化、數字化、以及網絡化，為企業產品的設計與制造提供了包含生產源、工藝流程、管理等多種動態信息的分析方法。在傳統的制造方法卻無法對生產線進行快速化設計，無法進行小批量多品種的產品的生產，對于產品的設計、制造、控制都很難達到預期的效果，而計算機仿真技術的引入就可以很好地解決這些問題。

現階段應用比較廣發的物流仿真軟件有DEL-MIA/QUEST、EMPlant等，這些軟件都是面向對象的、圖形化集成建模仿真軟件，可以搭建系統仿真模型，通過參數輸入而獲得系統的參數輸出，對制造企業的實際生產具有很高的參考性。隨著仿真軟件在制造業中的需求的不斷增大，計算機仿真技術會不斷的發展，三維建模軟件與物流仿真軟件會得到更好的結合，并以快速、簡單的建模建立、工藝仿真以及優化算法等一步一步的集成，這將是制造業中計算機仿真技術的發展方向。

5　結論

計算機仿真技術在制造業中得到飛速的發展，最主要的原因是其對我國社會的發展和經濟的提高具有重要的意義。現在段，在制造業中仿真技術是一種具備綜合性、高科技的基本保障，并發揮著越來越重要的作用。，在一些大規模、復雜性強的研發中更是必不可少的工具。計算機仿真技術在制造業中的仿真規模在不斷的擴大，仿真功能也在不斷的強化，大力的推進計算機仿真技術在制造業中的應用，對提高我國產品的自主生產力，推動我國制造業的發展具有重要的意義。

參考文獻：

[1]王偉,黃召明,何純等.虛擬仿真在高速列車生產過程中的應用[J].自動化與儀表,2012（09）：1-5.

[2]D.Schaefer, C.Borgmann, D.Scheffter.Factory Planning and the Potential of Virtual Reality[C].Conference at Chalmers, Cotheenburg, Sweden, 2001.

[3]潘軍,范秀敏,馬登哲等.虛擬設計中仿真優化決策的不確定性管理[J].計算機集成制造系統,2004,10（05）：537-543.

[4]彭文利,張定華,姚倡鋒等.面向制造資源優化配置的制造過程協同管理研究[J].制造業自動化,2005,27（10）：17-21.