計算機仿真及其在制造業(yè)中的應用

何依林

摘要：計算機仿真技術(shù)在整個制造業(yè)掀起了一場革命的浪潮，它成為現(xiàn)代企業(yè)開展設計、研發(fā)新產(chǎn)品不可缺少的工具和手段，發(fā)揮著重要的作用，仿真技術(shù)成為一種必然的發(fā)展趨勢。將計算機仿真應用于制造業(yè)不僅能夠節(jié)約經(jīng)費、減少損失，還能夠在生產(chǎn)周期縮短的同時產(chǎn)品質(zhì)量進一步得到提高，因此，探究計算機仿真及其在制造業(yè)中的應用具有重大的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：計算機仿真技術(shù)；制造業(yè)；應用

對于制造業(yè)而言，計算機仿真技術(shù)不僅突破了其在傳統(tǒng)領(lǐng)域的運用，在產(chǎn)品的設計、研發(fā)、生產(chǎn)制造、銷售方面，作用也越來越重要，尤其是那些規(guī)模較大、復雜性較強的系統(tǒng)研發(fā)更是離不開計算機仿真技術(shù)，在日趨激烈的市場競爭中，占據(jù)著主導地位，快速發(fā)展的網(wǎng)絡技術(shù)使計算機仿真技術(shù)的發(fā)展空間更廣闊，將進一步推動制造業(yè)的發(fā)展。

一、計算機仿真技術(shù)

計算機仿真技術(shù)以計算機為基礎(chǔ)，根據(jù)問題對象的實際要求，建立真實的數(shù)學模型，并將其轉(zhuǎn)換成仿真模型，涉及到計算、控制等理論知識，是一門綜合性技術(shù)。安全、高效、不受環(huán)境條件約束的優(yōu)點突出，在各個行業(yè)、各個領(lǐng)域得到了廣泛的應用，如國防、交通、能源等，成為設計、運行、分析、評價、培訓的重要工具。從計算機仿真技術(shù)一誕生，就頗受關(guān)注和重視，在現(xiàn)代科學技術(shù)領(lǐng)域中的地位和作用是極其重要的。

二、計算機仿真技術(shù)在制造業(yè)中的應用分類

1、以產(chǎn)品模型為中心的應用。計算機仿真技術(shù)引入到產(chǎn)品模型中，主要是利用其分析產(chǎn)品的靜、動態(tài)性能、可裝配性、可制造型等，使產(chǎn)品能夠更好的滿足需求。對于產(chǎn)品的的研發(fā)，既要考慮產(chǎn)品所達到的實用功能是否能滿足實際需求，還要考慮產(chǎn)品的外觀、尺寸，同時還要考慮可批量生產(chǎn)、維護等等諸多因素，而應用計算機仿真技術(shù)，這些工作顯得輕而易舉。

2、以制造系統(tǒng)模型為中心的應用。制造系統(tǒng)模型既包括制造設備的高仿真智能運用，還包括相對復雜的制造系統(tǒng)的模擬運行，在檢測設備的運行能力和監(jiān)控設備的實際運行狀況時，計算機仿真技術(shù)在物料的供給、資源的分配、加工的流程等方面發(fā)揮的作用是巨大的。

3、以開發(fā)過程模型為中心的應用。在產(chǎn)品的設計環(huán)節(jié)和制造過程中應用計算機仿真技術(shù)是必然的。在產(chǎn)品的設計階段，需要進行復雜的計算，需要多個學科的共同協(xié)作，在此基礎(chǔ)上經(jīng)過反復設計、反復試驗，以確定產(chǎn)品的性能和生產(chǎn)成本，在這一階段，計算機仿真技術(shù)發(fā)揮著不可替代的作用。在制造過程中引入該技術(shù)，把制造系統(tǒng)和產(chǎn)品兩種模型有機結(jié)合在一起，完成全面運算、多方位模擬的任務，并對庫存和成本控制等因素進行綜合考慮，使開發(fā)的新產(chǎn)品能夠滿足需求。

三、計算機仿真技術(shù)在制造業(yè)中的應用

作為一種高新的科學技術(shù)，計算機仿真技術(shù)在制造業(yè)中應用廣泛，涉及工業(yè)、醫(yī)療、軍事等行業(yè)，尤其是在航空、國防等中應用價值很高。計算機仿真技術(shù)在制造行業(yè)中，涵蓋了全過程，包括產(chǎn)品的設計、開發(fā)、制造、測試等，成為不可或缺的技術(shù)手段。

隨著計算機仿真技術(shù)越來越快的發(fā)展，“虛擬制造”成為最廣泛的應用。在計算機上，把產(chǎn)品的設計以及制造的過程完整的模擬出來，從模擬的過程中，發(fā)現(xiàn)可能會出現(xiàn)的問題，從而進行修改完善，使之得到優(yōu)化，既達到經(jīng)濟損失減少的目的，同時還能夠使生產(chǎn)效率提高，制造成本得到節(jié)約，產(chǎn)品的性能更加優(yōu)良。在制造業(yè)中引入虛擬制造技術(shù)，可以為產(chǎn)品的生產(chǎn)打下堅實的基礎(chǔ)。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)將計算機圖形學、傳感技術(shù)、高仿真技術(shù)等多種科學技術(shù)手段進行綜合運用，通過人機互動，實現(xiàn)對產(chǎn)品性能的測試和監(jiān)測運行狀況。計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用為用戶仿真出一個近乎真實的虛擬環(huán)境，模擬運行出事物內(nèi)部各種關(guān)系的交互，供用戶體驗，給用戶真實的感受，人機交流更先進。在產(chǎn)品的各個階段，這種技術(shù)都予以支持，通過操作，使用者可以對產(chǎn)品的各個部件是否合格、性能是否穩(wěn)定、功能是否具有實用性進行檢驗。

隨著制造業(yè)的發(fā)展，虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)成為仿真技術(shù)應用的新熱點。并行工程實現(xiàn)的是產(chǎn)品一體化，設計、開發(fā)、制造、使用過程并行運作，集合了現(xiàn)代哲學、現(xiàn)代先進組織思想等，它的運用對虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)的發(fā)展起到了很大的促進作用。一體化的并行工程將與產(chǎn)品相關(guān)的各種因素進行了綜合的考慮，如投資、裝配、銷售等，這樣使產(chǎn)品在設計、開發(fā)間的矛盾得到了有效地解決。虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)以并行工程思想為指導，虛擬出一個幾乎真實的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境，產(chǎn)品開發(fā)人員可以對產(chǎn)品的性能進行策劃、預測，避免設計的反復，避免資源浪費，減少企業(yè)的經(jīng)濟損失，及時檢驗、優(yōu)化產(chǎn)品的設計，大大縮減產(chǎn)品開發(fā)的周期，為企業(yè)節(jié)省開發(fā)費用。虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)對計算機仿真技術(shù)的延伸與拓展，是對其的重要發(fā)展，適用于產(chǎn)品制造復雜的過程，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益不可小覷。

如今，仿真技術(shù)的應用有了更大的發(fā)展，從單一的系統(tǒng)走向開放復雜的大系統(tǒng)。DIS就是用網(wǎng)絡連接起不同地點的仿真設備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換，這是一種先進的仿真技術(shù)。這種技術(shù)必須依靠大量、快速、高效的信息通道。

四、結(jié)論

計算機仿真技術(shù)對我國社會的發(fā)展和經(jīng)濟的提高有著重要的意義。作為一種綜合性的高新科學技術(shù)，發(fā)揮的作用越來越重要，仿真規(guī)模在不斷的擴大，仿真功能也在不斷的強化，并在制造業(yè)中得到了飛速的發(fā)展，特別是在一些大規(guī)模、復雜性強的研發(fā)中更是必不可少的工具，它有效地減少了企業(yè)的經(jīng)濟損失，節(jié)省了大量的研發(fā)經(jīng)費，使產(chǎn)品的開發(fā)周期大大縮減，產(chǎn)品質(zhì)量得到顯著提高。隨著科學技術(shù)的進步，計算機仿真技術(shù)將進一步提高我國產(chǎn)品的自主研發(fā)和生產(chǎn)能力，推動我國制造業(yè)的發(fā)展。

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