智能制造領(lǐng)域中的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)及應(yīng)用分析

趙熙

摘要：隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)成為了人類社會(huì)的基礎(chǔ)工具，在現(xiàn)代工業(yè)的生產(chǎn)中，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，在各個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮著重要的作用并且得到了廣泛的應(yīng)用。由于傳統(tǒng)制造業(yè)的局限性，導(dǎo)致其無(wú)法適應(yīng)時(shí)代的需要，因此需要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，而智能制造的出現(xiàn)正好為這一問(wèn)題提供了最佳的解決途徑。

關(guān)鍵詞：智能制造;計(jì)算機(jī)仿真技術(shù);應(yīng)用分析

引言

目前，我國(guó)智能制造行業(yè)的研究與開發(fā)還處于起步階段，雖然近幾年國(guó)家也相繼出臺(tái)相關(guān)政策，鼓勵(lì)企業(yè)加大對(duì)智能制造的投入力度，并取得了一定的成效，但仍然存在一些不足之處。所以本文將重點(diǎn)針對(duì)這一現(xiàn)狀提出幾點(diǎn)建議，希望能為以后的智能制造的發(fā)展起到積極的作用。

一、智能制造領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)概述

所謂的智能制造，就是利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和設(shè)備，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量和效率，同時(shí)也可以降低成本，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在智能制造領(lǐng)域中，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是一種新型的技術(shù)手段，它不僅能夠?qū)鹘y(tǒng)的機(jī)械制造工藝流程、工作原理等做出改進(jìn)，而且還能將其與現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法相結(jié)合，進(jìn)而提升整個(gè)制造業(yè)的自動(dòng)化程度。在計(jì)算機(jī)仿真的基礎(chǔ)上，需要將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)當(dāng)中，并通過(guò)相關(guān)的數(shù)據(jù)分析，來(lái)了解到當(dāng)前的市場(chǎng)需求，并根據(jù)客戶的要求來(lái)制定出相應(yīng)的方案，最終完成生產(chǎn)的目的;而對(duì)于智能制造而言，其主要是以人為主體，因此必須要充分的考慮到人的因素及環(huán)境的影響等，只有這樣才可能保證機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并且確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。

二、智能制造領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)現(xiàn)狀分析

在傳統(tǒng)的制造業(yè)中，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用主要是通過(guò)對(duì)各種復(fù)雜的工藝流程進(jìn)行模擬，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)來(lái)分析其工作過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)加工的自動(dòng)化操作。而在智能制造的發(fā)展歷程中，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的出現(xiàn)也就意味著智能制造的誕生與發(fā)展，這對(duì)于提高我國(guó)的自主研發(fā)能力以及促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)都有十分重大的意義與作用。因此我們要充分利用好這一先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)來(lái)推動(dòng)社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展。隨著時(shí)代的不斷前進(jìn)，人們已經(jīng)逐漸意識(shí)到了智能制造的重要性了，并且開始著手于開發(fā)出更多的新功能，以滿足消費(fèi)者的需求;同時(shí)，由于科技的迅速崛起，也使得計(jì)算機(jī)仿真的研究越來(lái)越受到重視。但是以目前的情況來(lái)看，國(guó)內(nèi)關(guān)于這一領(lǐng)域的相關(guān)理論的研究成果并不成熟，所以需要進(jìn)一步的完善和改進(jìn)。

三、計(jì)算機(jī)仿真環(huán)境分析

環(huán)境因素對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的影響是非常大且復(fù)雜的一種情況。在計(jì)算機(jī)仿真環(huán)境下，需要對(duì)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度、數(shù)據(jù)處理能力以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性等進(jìn)行綜合考慮，并通過(guò)模擬的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)的控制和管理。在實(shí)際的生產(chǎn)中，可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)的方法來(lái)解決一些傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造問(wèn)題，這樣就能夠有效地降低成本，提高效率，同時(shí)也減少資源的浪費(fèi);還能使產(chǎn)品的質(zhì)量得到提升，并且也能為企業(yè)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益。

四、智能制造領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于智能制造的發(fā)展和應(yīng)用時(shí)間相對(duì)較短，因此在實(shí)際的生產(chǎn)中，需要對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行研究和探索，并將其應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化的各個(gè)方面。而計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用，也為智能制造的發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)條件。

（一）系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

在智能制造領(lǐng)域中的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，對(duì)于該領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)仿真方面，可以利用現(xiàn)有的技術(shù)和設(shè)備，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的;在該領(lǐng)域中，還需要解決數(shù)據(jù)的處理問(wèn)題，這就要求工作人員能夠熟練的掌握計(jì)算機(jī)的基本操作，并能靈活的運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，這樣才能更好的完成工作。

（1）在對(duì)智能制造領(lǐng)域進(jìn)行系統(tǒng)的分析后，可以發(fā)現(xiàn)，在計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的使用中，主要是對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)境、設(shè)備的運(yùn)行情況等方面的數(shù)據(jù)化信息的采集與處理，并通過(guò)這些數(shù)據(jù)來(lái)分析出智能制造的過(guò)程和結(jié)果，從而為使用者提供更好的服務(wù); （2）在對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的研究中，需要注意的是，由于計(jì)算機(jī)的功能比較強(qiáng)大，所以對(duì)于計(jì)算機(jī)的控制能力要求較高，因此要保證其可靠性和準(zhǔn)確性，這就必須要有一定的軟件支持，同時(shí)也應(yīng)該加強(qiáng)相關(guān)的硬件設(shè)施，這樣才能使其發(fā)揮最大的作用; （3）為了提高計(jì)算機(jī)的性能與穩(wěn)定性，還應(yīng)當(dāng)注重系統(tǒng)的安全性問(wèn)題，這就包括了安全防護(hù)的設(shè)計(jì)與管理，只有確保了這一點(diǎn)，才能夠有效地保障用戶的利益; （4）在對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用上，還應(yīng)考慮到系統(tǒng)的可維護(hù)性，因?yàn)槿绻霈F(xiàn)故障那么所產(chǎn)生的影響將會(huì)非常大，并且會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失及社會(huì)損失。

（二）系統(tǒng)的運(yùn)行

在進(jìn)行智能制造領(lǐng)域的工作時(shí)，需要對(duì)其數(shù)據(jù)信息的處理能力以及相關(guān)的管理水平有一個(gè)全面的了解和認(rèn)識(shí)，這樣才能更好地完成智能制造的任務(wù)和目的。在計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的使用過(guò)程中，主要是對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境、設(shè)備的性能參數(shù)、運(yùn)行的狀態(tài)等方面的綜合評(píng)估，這就要求工作人員能夠熟練的掌握這些知識(shí)，并且要具備良好的計(jì)算機(jī)操作技能，只有如此，才可以確保整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，為后續(xù)的研究奠定基礎(chǔ)。

在對(duì)計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的研發(fā)過(guò)程中，需要對(duì)其相關(guān)的硬件設(shè)備和軟件設(shè)施的設(shè)計(jì)要求以及使用情況等方面的內(nèi)容予以明確，并且在這一階段，要將其作為整個(gè)計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的基礎(chǔ)性條件，這樣才能保證該系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。在對(duì)計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的開發(fā)時(shí)，要與其他的智能控制技術(shù)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)智能化的管理和操作。為了能夠更好的滿足實(shí)際的需求，還應(yīng)該建立起相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，以便于后期的維護(hù)與更新。例如，當(dāng)計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時(shí)，就會(huì)給人們帶來(lái)不同的體驗(yàn)效果，因此就必須采用新的設(shè)計(jì)方案來(lái)完成這一系列的任務(wù);而當(dāng)計(jì)算機(jī)的功能發(fā)生變化，則就要采取新的方案以應(yīng)對(duì)這些變化。

（三）計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的界面

界面設(shè)計(jì)的好壞是用戶體驗(yàn)的直接體現(xiàn)，也是決定著客戶是否會(huì)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行選擇的重要因素。在計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，界面主要包括了數(shù)據(jù)的采集和處理、圖形的顯示和操作等幾個(gè)部分。界面設(shè)計(jì)的主要目的是為了讓用戶能夠更好的了解和掌握產(chǎn)品的使用方法，同時(shí)也要讓使用者可以更直觀的看到自己的操作過(guò)程。在界面的開發(fā)上，應(yīng)該考慮到以下幾個(gè)方面： （1）界面的美觀性。（2）功能的實(shí)用性。（3）交互的便捷性。在進(jìn)行用戶界面的制作時(shí)，需要注意的是，界面上的信息必須要與用戶的需求一致，這樣才會(huì)給人一種舒適的感覺(jué);而在進(jìn)行界面的編寫時(shí)，則應(yīng)當(dāng)注重其是否方便的特點(diǎn);而對(duì)于一些復(fù)雜的工作量，則應(yīng)盡量簡(jiǎn)化，以達(dá)到減少人機(jī)之間的干擾問(wèn)題的發(fā)生概率。此外還需保證其具有良好的可視化效果，以便于工作人員的查詢和維護(hù)。

在計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的開發(fā)中，可以將其分為三個(gè)階段：第一個(gè)是數(shù)據(jù)庫(kù)的建立;第二個(gè)就是模型的構(gòu)建;第三個(gè)則是從模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)化以及最終的實(shí)現(xiàn)這四個(gè)方面的內(nèi)容：第三個(gè)則為交互式的展示與演示。數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)對(duì)于一個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)庫(kù)不僅僅只是存儲(chǔ)信息的地方了，它還包含了一些輔助的功能模塊，如查詢、統(tǒng)計(jì)等。所以說(shuō)，數(shù)據(jù)庫(kù)也就成了整個(gè)計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的核心所在。對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)的創(chuàng)建及使用。在實(shí)際的工作當(dāng)中，由于各種原因，可能會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題或者錯(cuò)誤，但是通過(guò)對(duì)這些情況的分析之后，發(fā)現(xiàn)如果能夠?qū)⑦@些問(wèn)題解決，那么就一定能減少不必要的損失和浪費(fèi)。因此為了避免這種現(xiàn)象的產(chǎn)生就要不斷地完善軟件的性能與質(zhì)量。

（四）計(jì)算機(jī)仿真中的數(shù)據(jù)分析處理

數(shù)據(jù)處理是計(jì)算機(jī)仿真中的核心部分，在傳統(tǒng)制造業(yè)中，由于設(shè)備的限制和人為因素的影響等，使得數(shù)據(jù)處理的工作量大，效率低，且容易受至外界環(huán)境的干擾和破壞，因此在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，以便于更好的完成任務(wù)。

（五）數(shù)據(jù)格式

數(shù)據(jù)格式是指數(shù)據(jù)的輸入和輸出的形式以及所包含的信息內(nèi)容的集合化。在計(jì)算機(jī)仿真中，數(shù)據(jù)格式主要包括以下幾種：

（1）文件的生成：通過(guò)對(duì)文檔的編輯和修改，可以使計(jì)算機(jī)仿真變得更加簡(jiǎn)單。（2）參數(shù)的定義：在進(jìn)行計(jì)算機(jī)的制造過(guò)程中，需要對(duì)其的工作原理、操作方式、設(shè)計(jì)要求等方面的資料進(jìn)行收集，并將其整理成適合的格式以便于使用者使用。（3）系統(tǒng)的功能模塊的劃分：根據(jù)不同的用戶需求，將各個(gè)子系統(tǒng)的功能劃分為多個(gè)子類，便于后期的維護(hù)與管理。例如：在對(duì)設(shè)備的維修時(shí)，只需按照一定的標(biāo)準(zhǔn)將這些子類的功能劃分為一個(gè)子類，就能方便的實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)器的運(yùn)行了。（4）程序的調(diào)試：軟件的開發(fā)離不開編程，而編程的好壞直接影響到最終的產(chǎn)品質(zhì)量。所以說(shuō)，編寫出高質(zhì)量的程序?qū)τ谖覀儊?lái)說(shuō)非常重要。同時(shí)也要加強(qiáng)對(duì)硬件的控制與測(cè)試，從而保證了軟件的可靠性與穩(wěn)定性。

結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是智能制造的重要組成部分，它在智能制造中具有非常大的優(yōu)勢(shì)和潛力。它不僅能夠?yàn)橛脩籼峁└迂S富的產(chǎn)品信息，而且還可以為企業(yè)的生產(chǎn)帶來(lái)更多的價(jià)值和利潤(rùn)。因此對(duì)其進(jìn)行深入研究具有重要意義。

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課題項(xiàng)目 ：基于數(shù)字仿真技術(shù)的智能制造裝備力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究（YJ-ZK2101）