計算機仿真及其在制造業中的應用

何依林

摘要：計算機仿真技術在整個制造業掀起了一場革命的浪潮，它成為現代企業開展設計、研發新產品不可缺少的工具和手段，發揮著重要的作用，仿真技術成為一種必然的發展趨勢。將計算機仿真應用于制造業不僅能夠節約經費、減少損失，還能夠在生產周期縮短的同時產品質量進一步得到提高，因此，探究計算機仿真及其在制造業中的應用具有重大的現實意義。

關鍵詞：計算機仿真技術；制造業；應用

對于制造業而言，計算機仿真技術不僅突破了其在傳統領域的運用，在產品的設計、研發、生產制造、銷售方面，作用也越來越重要，尤其是那些規模較大、復雜性較強的系統研發更是離不開計算機仿真技術，在日趨激烈的市場競爭中，占據著主導地位，快速發展的網絡技術使計算機仿真技術的發展空間更廣闊，將進一步推動制造業的發展。

一、計算機仿真技術

計算機仿真技術以計算機為基礎，根據問題對象的實際要求，建立真實的數學模型，并將其轉換成仿真模型，涉及到計算、控制等理論知識，是一門綜合性技術。安全、高效、不受環境條件約束的優點突出，在各個行業、各個領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。從計算機仿真技術一誕生，就頗受關注和重視，在現代科學技術領域中的地位和作用是極其重要的。

二、計算機仿真技術在制造業中的應用分類

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

2、以制造系統模型為中心的應用。制造系統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的模擬運行，在檢測設備的運行能力和監控設備的實際運行狀況時，計算機仿真技術在物料的供給、資源的分配、加工的流程等方面發揮的作用是巨大的。

3、以開發過程模型為中心的應用。在產品的設計環節和制造過程中應用計算機仿真技術是必然的。在產品的設計階段，需要進行復雜的計算，需要多個學科的共同協作，在此基礎上經過反復設計、反復試驗，以確定產品的性能和生產成本，在這一階段，計算機仿真技術發揮著不可替代的作用。在制造過程中引入該技術，把制造系統和產品兩種模型有機結合在一起，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，使開發的新產品能夠滿足需求。

三、計算機仿真技術在制造業中的應用

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

隨著計算機仿真技術越來越快的發展，“虛擬制造”成為最廣泛的應用。在計算機上，把產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，發現可能會出現的問題，從而進行修改完善，使之得到優化，既達到經濟損失減少的目的，同時還能夠使生產效率提高，制造成本得到節約，產品的性能更加優良。在制造業中引入虛擬制造技術，可以為產品的生產打下堅實的基礎。

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

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

如今，仿真技術的應用有了更大的發展，從單一的系統走向開放復雜的大系統。DIS就是用網絡連接起不同地點的仿真設備，實現數據的交換，這是一種先進的仿真技術。這種技術必須依靠大量、快速、高效的信息通道。

四、結論

計算機仿真技術對我國社會的發展和經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，發揮的作用越來越重要，仿真規模在不斷的擴大，仿真功能也在不斷的強化，并在制造業中得到了飛速的發展，特別是在一些大規模、復雜性強的研發中更是必不可少的工具，它有效地減少了企業的經濟損失，節省了大量的研發經費，使產品的開發周期大大縮減，產品質量得到顯著提高。隨著科學技術的進步，計算機仿真技術將進一步提高我國產品的自主研發和生產能力，推動我國制造業的發展。

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）

[2]尚煒，寧汝新.一種以拓撲結構信息為骨架的線纜數字化模型[J].計算機集成制造系統，2012（12）

[3]來炳恒，李昌華，趙佳.虛擬現實技術在建筑中的應用[J].安徽建筑，2010（04）endprint