计算机仿真及其在制造业中的应用

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  摘要:计算机仿真技术在整个制造业掀起了一场革命的浪潮,它成为现代企业开展设计、研发新产品不可缺少的工具和手段,发挥着重要的作用,仿真技术成为一种必然的发展趋势。将计算机仿真应用于制造业不仅能够节约经费、减少损失,还能够在生产周期缩短的同时产品质量进一步得到提高,因此,探究计算机仿真及其在制造业中的应用具有重大的现实意义。
  关键词:计算机仿真技术;制造业;应用
  对于制造业而言,计算机仿真技术不仅突破了其在传统领域的运用,在产品的设计、研发、生产制造、销售方面,作用也越来越重要,尤其是那些规模较大、复杂性较强的系统研发更是离不开计算机仿真技术,在日趋激烈的市场竞争中,占据着主导地位,快速发展的网络技术使计算机仿真技术的发展空间更广阔,将进一步推动制造业的发展。
  一、计算机仿真技术
  计算机仿真技术以计算机为基础,根据问题对象的实际要求,建立真实的数学模型,并将其转换成仿真模型,涉及到计算、控制等理论知识,是一门综合性技术。安全、高效、不受环境条件约束的优点突出,在各个行业、各个领域得到了广泛的应用,如国防、交通、能源等,成为设计、运行、分析、评价、培训的重要工具。从计算机仿真技术一诞生,就颇受关注和重视,在现代科学技术领域中的地位和作用是极其重要的。
  二、计算机仿真技术在制造业中的应用分类
  1、以产品模型为中心的应用。计算机仿真技术引入到产品模型中,主要是利用其分析产品的静、动态性能、可装配性、可制造型等,使產品能够更好的满足需求。对于产品的的研发,既要考虑产品所达到的实用功能是否能满足实际需求,还要考虑产品的外观、尺寸,同时还要考虑可批量生产、维护等等诸多因素,而应用计算机仿真技术,这些工作显得轻而易举。
  2、以制造系统模型为中心的应用。制造系统模型既包括制造设备的高仿真智能运用,还包括相对复杂的制造系统的模拟运行,在检测设备的运行能力和监控设备的实际运行状况时,计算机仿真技术在物料的供给、资源的分配、加工的流程等方面发挥的作用是巨大的。
  3、以开发过程模型为中心的应用。在产品的设计环节和制造过程中应用计算机仿真技术是必然的。在产品的设计阶段,需要进行复杂的计算,需要多个学科的共同协作,在此基础上经过反复设计、反复试验,以确定产品的性能和生产成本,在这一阶段,计算机仿真技术发挥着不可替代的作用。在制造过程中引入该技术,把制造系统和产品两种模型有机结合在一起,完成全面运算、多方位模拟的任务,并对库存和成本控制等因素进行综合考虑,使开发的新产品能够满足需求。
  三、计算机仿真技术在制造业中的应用
  作为一种高新的科学技术,计算机仿真技术在制造业中应用广泛,涉及工业、医疗、军事等行业,尤其是在航空、国防等中应用价值很高。计算机仿真技术在制造行业中,涵盖了全过程,包括产品的设计、开发、制造、测试等,成为不可或缺的技术手段。
  随着计算机仿真技术越来越快的发展,“虚拟制造”成为最广泛的应用。在计算机上,把产品的设计以及制造的过程完整的模拟出来,从模拟的过程中,发现可能会出现的问题,从而进行修改完善,使之得到优化,既达到经济损失减少的目的,同时还能够使生产效率提高,制造成本得到节约,产品的性能更加优良。在制造业中引入虚拟制造技术,可以为产品的生产打下坚实的基础。
  虚拟现实技术将计算机图形学、传感技术、高仿真技术等多种科学技术手段进行综合运用,通过人机互动,实现对产品性能的测试和监测运行状况。计算机虚拟现实技术的应用为用户仿真出一个近乎真实的虚拟环境,模拟运行出事物内部各种关系的交互,供用户体验,给用户真实的感受,人机交流更先进。在产品的各个阶段,这种技术都予以支持,通过操作,使用者可以对产品的各个部件是否合格、性能是否稳定、功能是否具有实用性进行检验。
  随着制造业的发展,虚拟产品开发技术成为仿真技术应用的新热点。并行工程实现的是产品一体化,设计、开发、制造、使用过程并行运作,集合了现代哲学、现代先进组织思想等,它的运用对虚拟产品开发技术的发展起到了很大的促进作用。一体化的并行工程将与产品相关的各种因素进行了综合的考虑,如投资、装配、销售等,这样使产品在设计、开发间的矛盾得到了有效地解决。虚拟产品开发技术以并行工程思想为指导,虚拟出一个几乎真实的产品开发环境,产品开发人员可以对产品的性能进行策划、预测,避免设计的反复,避免资源浪费,减少企业的经济损失,及时检验、优化产品的设计,大大缩减产品开发的周期,为企业节省开发费用。虚拟产品开发技术对计算机仿真技术的延伸与拓展,是对其的重要发展,适用于产品制造复杂的过程,产生的经济效益不可小觑。
  如今,仿真技术的应用有了更大的发展,从单一的系统走向开放复杂的大系统。DIS就是用网络连接起不同地点的仿真设备,实现数据的交换,这是一种先进的仿真技术。这种技术必须依靠大量、快速、高效的信息通道。
  四、結论
  计算机仿真技术对我国社会的发展和经济的提高有着重要的意义。作为一种综合性的高新科学技术,发挥的作用越来越重要,仿真规模在不断的扩大,仿真功能也在不断的强化,并在制造业中得到了飞速的发展,特别是在一些大规模、复杂性强的研发中更是必不可少的工具,它有效地减少了企业的经济损失,节省了大量的研发经费,使产品的开发周期大大缩减,产品质量得到显著提高。随着科学技术的进步,计算机仿真技术将进一步提高我国产品的自主研发和生产能力,推动我国制造业的发展。
  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)
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  [3]来炳恒,李昌华,赵佳.虚拟现实技术在建筑中的应用[J].安徽建筑,2010(04)
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