计算机仿真在制造业中的应用及展望

摘 要：制造业中引入计算机仿真技术在减少损失、节约经费、缩短生产周期、提高产品质量等方面都有巨大的作用。本研究首先介绍了计算机仿真技术在制造业中的应用分类，其次对计算机仿真技术在制造业中的应用进行了描述，最后对计算机仿真在制造业中的应用发展方向进行了概括。

关键词：制造业；计算机仿真技术；应用；发展方向

1 引言

随着全球经济一体化的不断发展，我国的经济实力在不断地增强，我国的生产制造业发生了迅猛的发展，可是在制造业中的引进的技术中部分技术还属于不成熟的阶段，这在生产过程中可能造成产品质量出现问题，严重制约生产效率[1]。而计算机仿真技术的出现，为生产制造存在的问题带来了新方向。计算机仿真技术在当代的制造行业中占有者非常重要的位置，现阶段产品的设计和制造都要依靠计算机仿真技术来实现，特别是对于一些大规模、复杂性强的系统研发具有明显的作用。

2 计算机仿真技术在制造业中的应用分类

对计算机仿真技术在制造业中的应用，按照模型进行分类可以分为产品模型、开发模型、制造系统模型三类。

（1）计算机仿真计算在产品模型为中心的应用：在产品模型引入计算机仿真技术可以对产品的静态及动态性能、可制造型、可装配性等情况进行分析。一个产品的研究与开发，需要考虑其实用功能、实际需求、产品外观、产品尺寸、产品的可制造型、产品的可批量生产性等方面的因素，计算机仿真技术很好的完成这些工作，在产品模型中发挥作用。

（2）计算机仿真技术在制造系统模型为中心的应用：制造业中的制造系统模型中包括了制造设备的高仿真智能运用。复杂制造系统的模拟等过程，计算机仿真系统在检测设备的运行能力、监控设备的实际运行状况中发挥着巨大的作用。

（3）计算机仿真技术在开发过程模型为中心的应用：在这个分类中，计算机仿真技术主要是在产品设计和制造中起到作用。产品的制造过程引入计算机仿真技术就是利用仿真技术将制造系统模型和产品模型进行有效的结合，进行多方位的模拟、全面的运算，以及全面的考虑生产批量、产品成本等问题，开发出合格并且满足需求的产品。

3 计算机仿真技术在制造业中的应用

计算机仿真技术作为一种高新的科学技术在制造业中具有广泛的应用，在工业、军事、医疗等汗液都有应用，特别是在航空行业、国防行业等大规模、复杂的系统研发中具有很高的应用价值。计算机仿真技术在制造行业中的应用可以减少不必要的损失、节约经费、缩短产品开发周期、提高产品质量。在制造行业中，计算机仿真技术涵盖了产品的设计、制造、测试运行的全过程，已经成为了制造业不可或缺的重要技术手段。

计算机仿真技术中的虚拟现实技术可以使用户通过电脑屏幕进入一个三维世界，其可以为产品提供一个可视化的三维环境，对物体进行交互操作，从而对质量和数量进行综合决策，这种可视化的解决策略可以对快速化及批量化生产的发展起到推动作用[2]。虚拟现实技术可以实现人机互动，对产品的性能和运行状况进行测试与监控，这种技术将计算机图文学、高仿真技术、计算机传感技术等多种技术手段进行了结合，这种技术对产品的各个阶段都可以进行支持，使用者通过操作可以检验产品的各个部件是否合格，检验产品的各个性能进的稳定性，检验产品功能的实用性。

计算机仿真技术中的虚拟制造技术将三维模型和虚拟仿真进行有有效的集成，从而可以对实际世界中的物体进行操作，是一种计算机辅助系统技术，是一种实现生产制造过程的应用技术[3]。虚拟制造技术在制造业中的引入可以实现实际生产线或车间中少人力、物力、财力并在短时间内进行产品的设计验证[4]，为产品的生产奠定坚实的基础。

通过计算机虚拟仿真技术可以对产品的生产问题进行发现与优化，从而提高生产效率和节约制造成本。

4 制造业中计算机仿真技术的研究展望

计算机仿真技术实现了企业的生产过程的信息化、数字化、以及网络化，为企业产品的设计与制造提供了包含生产源、工艺流程、管理等多种动态信息的分析方法。在传统的制造方法却无法对生产线进行快速化设计，无法进行小批量多品种的产品的生产，对于产品的设计、制造、控制都很难达到预期的效果，而计算机仿真技术的引入就可以很好地解决这些问题。

现阶段应用比较广发的物流仿真软件有DEL-MIA/QUEST、EM-Plant等，这些软件都是面向对象的、图形化集成建模仿真软件，可以搭建系统仿真模型，通过参数输入而获得系统的参数输出，对制造企业的实际生产具有很高的参考性。随着仿真软件在制造业中的需求的不断增大，计算机仿真技术会不断的发展，三维建模软件与物流仿真软件会得到更好的结合，并以快速、简单的建模建立、工艺仿真以及优化算法等一步一步的集成，这将是制造业中计算机仿真技术的发展方向。

5 结论

计算机仿真技术在制造业中得到飞速的发展，最主要的原因是其对我国社会的发展和经济的提高具有重要的意义。现在段，在制造业中仿真技术是一种具备综合性、高科技的基本保障，并发挥着越来越重要的作用。，在一些大规模、复杂性强的研发中更是必不可少的工具。计算机仿真技术在制造业中的仿真规模在不断的扩大，仿真功能也在不断的强化，大力的推进计算机仿真技术在制造业中的应用，对提高我国产品的自主生产力，推动我国制造业的发展具有重要的意义。

参考文献：

[1]王伟，黄召明，何纯等.虚拟仿真在高速列车生产过程中的应用[J].自动化与仪表，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]潘军，范秀敏，马登哲等.虚拟设计中仿真优化决策的不确定性管理[J].计算机集成制造系统，2004，10（05）：537-543.

[4]彭文利，张定华，姚倡锋等.面向制造资源优化配置的制造过程协同管理研究[J].制造业自动化，2005，27（10）：17-21.

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