論計算機仿真技術及其應用

【摘要】：隨著計算機科學技術不斷發展進步，各個領域的不斷深入探索，計算機仿真技術成為了人類科學中的一項重要技術手段。隨著近年來各個領域對計算機仿真技術的全面應用，使其得以有效發展。文章分析了計算機仿真技術的應用現狀，對未來計算機仿真技術的創新進行了淺析。

【關鍵詞】：計算機仿真技術；影響；仿真技術應用

1.計算機仿真技術

計算機模擬仿真技術，其實質是對于某現實存在的系統進行某一方面特征的抽象模擬。人類運用這樣的系統模型進行相關試驗研究，從而獲取人類所需的信息，幫助人類對現實世界的某一領域的問題做出解答。計算機仿真技術是一個相對抽象的理論概念，無論再逼真的仿真模型都只是對現實系統本身某些特征和屬性的形象模仿。計算機的仿真技術是有級別劃分的，既要有針對性的處理和解決系統的內在問題，又必須針對問題發起人的層級需求進行設計，否則會導致計算機仿真技術模擬實現的仿真系統很難加以評測。計算仿真技術（can 是利用計算機科學和技術，來構建被仿真系統的模型，并在實驗過程中結合某些前提條件對所構模型進行動態研究的一門現代科學技術。它具有高效率、安全便捷、受外界因素影響少、靈活時問控制等優勢，目前成為系統分析、設計優化、運行管理、體系評價等領域工作中的重要工具。計算機仿真技術實質就是，在實體系統尚未確立或實體實驗難度較高的情況下，對該系統進行虛擬模型構建，然后通過計算機仿真技術對模型系統進行編程，研究該系統模型在編程參數影響下發生的改變，全面研究該實際系統可能會產生的問題并掌握其特性。

2.仿真技術應用于國內教育領域

國內教育領域應用計算機模擬仿真技術，可以大大的加強課堂整體教學質量和效率。通過運用計算機仿真技術構建出理論雛形，將日常教學過程中的固定實驗和動態實驗的虛擬模型有機結合起來，使該門課程的課堂教學知識內容，得以更加直觀的展示，讓學生們更容易理解和吸收。將比較抽象化課本內容知識點實體化、可視化，從而讓在校學生更容易理解和掌握。仿真模擬技術運算方法和虛擬系統模擬模型的創造實現流程，豐富了教學手段，提升課堂教學效果。

3.仿真技術在機械設計制造行業的作用

仿真技術主要是將計算機作為承載的載體，利用相關的軟件進行對數據模型的建立，然后對相關的所有參數進行性能上的綜合分析，然后對方案進行確定，達到最合理的方案的選擇。仿真技術相比較于傳統的設計方法，設計方案的實行可以更加可靠，并具有更高的安全性，與此同時，仿真技術的使用會更加的靈活，節省更多的資金投入。

除此之外，還能夠減少制造實物的時間，但其并不能制造實物。因此，仿真技術又被叫做虛擬樣機技術。仿真技術的應用具有可重復利用、安全可靠、不受環境及地域等因素影響以及沒有實質的破壞性等諸多優點，在機械設計制造行業有著極其廣泛的應用。

機械設計的制造行業發展迅速，尤其是近幾年，系統的設計更是多種多樣，再加上其在設計的過程中有非常龐大的數據，就使得在實驗的過程中會遇到各種各樣的問題。因此，在實際設計的過程中，要在計算機中建立相應的模型，進行虛擬的仿真，通過對各項參數進行分析，從而達到對機械設計最佳方案的選擇的目的。在機械設計制造的初期，設計人員可以根據設計方案的不同建立虛擬樣機，可以對不同的假設條件進行實驗，這樣就使得對方案的選擇和改進上都特別方便，總體來說，在機械設計制造行業應用仿真技術，可以將計算的結果做到更加精確，從而使研發質量得到提升的同時，還能加快研發的速率減少相關的時間和資金成本。

4.計算機仿真研究的熱點以及對我國制造業的相關影響

自從上世紀末以來，隨著我國制造業的競爭不斷加劇，產品生產周期不斷縮短，這樣就導致系統仿真技術不斷向橫向的方向發展，在制造業里面比較典型的就是“虛擬制造技術”的發展。根據虛擬制造的概念可以得知，需要先采取計算機來模擬整個產品的設計及制造過程，這樣便于發現各種問題，并且在產品制造之前就把問題解決掉，從而提高生產效率及產品質量。

隨著制造業的發展，仿真技術在我國制造行業里面的又一個重要研究熱點誕生，即虛擬產品的開發（VPD），它最早是來源于并行工程的思想。并行工程技術（CE）在對產品進行開發之前就對產品的整個生命周期進行全面的考慮，這樣，對解決相關產品的設計以及開發之間的矛盾是非常有益的。而虛擬產品開發是在并行工程的指導下，把大規模的產品數據管理系統以及CAD等產品設計系統等進行綜合起來，從而進一步的形成虛擬產品的開發環境，這樣就可以在該環境下進行產品的策劃、設計等，以及預測產品在真實環境下的相關特征、功能及性能等，這樣在進行實際設計、牛產的過程中，可以減少反復或者變更等的次數。VPD技術能夠深入到各種復雜產品的制造之中，從而為企業產生巨大的經濟效益。

隨著計算機技術的高度快速發展，對仿真技術的相關應用己由單一的形式向復雜性的方向進行發展。由于現代制造企業面向全國甚至全世界，因此，它的仿真對象也是分布在不同的時空，在這樣的背景下就產生了分布交互化仿真技術（DIS）。對于這種仿真系統來講，它所包括的內容有：構造實體、實體一虛體、真實方面的實體等，并且，這些實體是可以基于不同時期的相關技術、不同產品的相互組成、不同的系統方面的目的、以及不同生產廠家的相關技術等，對于這樣的復雜情況是允許他們進行交換操作的。分布交互化仿真技術（DIS）通過采用計算機網絡將分布在不同地點的仿真設備進行連接起來，這樣便可以通過實體之間的數據方面的交換構成時空到合成仿真環境的一種比較先進的仿真技術。

5.結語

計算機仿真技術現階段在國家安全、新能源開發、交通運管、航天航空項目研發等領域得到大力的發展和運用，計算機模擬仿真技術，最早是起源于美國，目前被世界各國沿用、開發和推廣，并且還將計算機仿真技術列為國家防御軍事建設工作的關鍵技術。計算機仿真技術實質就是對系統運行研究和運行分析的行為，同時解答系統運動規則和系統動態結構的方法工具。計算機仿真技術發展迅猛，憑借應用領域范圍廣、實用性價值高的絕對優勢，躋身于現代科學技術領域的前沿。

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