計(jì)算機(jī)仿真在制造業(yè)的應(yīng)用

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摘要：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，使得我國(guó)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)得到了質(zhì)的變化，并且，它也是當(dāng)前我國(guó)信息化社會(huì)下的產(chǎn)物。另外，我國(guó)本來(lái)就是一個(gè)制造業(yè)大國(guó)，通過(guò)把計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用到我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展中具有非常重要的作用。本論文對(duì)系統(tǒng)仿真類(lèi)型進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，接下來(lái)，對(duì)計(jì)算機(jī)仿真在制造業(yè)中的應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)的概述，最后對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的熱點(diǎn)以及對(duì)我國(guó)制造業(yè)的影響進(jìn)行了研究，希望本論文的研究工作能夠?yàn)槲覈?guó)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展提供一點(diǎn)借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)仿真技術(shù) 信息化 制造業(yè)

1對(duì)系統(tǒng)仿真類(lèi)型進(jìn)行概述

顧名思義，“仿真”就是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的物體進(jìn)行模擬的一種狀態(tài)，使其達(dá)到逼真的情形。在工程技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)常采用系統(tǒng)仿真技術(shù)來(lái)研究相關(guān)事物，如通過(guò)系統(tǒng)模型的相關(guān)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究設(shè)計(jì)或者存在的某個(gè)系統(tǒng)。

2對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用以及發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行概述

由于我國(guó)是一個(gè)制造業(yè)大國(guó)，并且制造業(yè)在我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)收入中也占很大的比例，因此，國(guó)家及企業(yè)都非常重視我國(guó)制造業(yè)技術(shù)的發(fā)展。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)及制造業(yè)的進(jìn)步，使得CIMS、NC、FMS、CAPP、MRP等都得到了快速發(fā)展。而系統(tǒng)仿真技術(shù)作為工程領(lǐng)域里面的一個(gè)重要手段，其被大量應(yīng)用到我國(guó)制造業(yè)進(jìn)行研究及實(shí)踐，從而產(chǎn)生出一些先進(jìn)制造技術(shù)。對(duì)于系統(tǒng)仿真技術(shù)而言，如果從本質(zhì)上面來(lái)講，其就是通過(guò)建立仿真模型，然后再對(duì)仿真模型不斷進(jìn)行實(shí)踐模擬的一種先進(jìn)技術(shù)。它的實(shí)現(xiàn)過(guò)程主要是由仿真語(yǔ)言、計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言、以及計(jì)算機(jī)仿真軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體情況如上圖2-1所示。可以很明顯的看出，對(duì)于一個(gè)典型的仿真軟件來(lái)講，它主要包括程序包、仿真語(yǔ)言、仿真環(huán)境三種不同的形式，它的覆蓋功能也不是完全相同的，并且，從下到上是大致的反映了計(jì)算機(jī)仿真軟件的一個(gè)發(fā)展情況。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，直到上個(gè)世紀(jì)80年代后期，出現(xiàn)了一體化的仿真環(huán)境。隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，開(kāi)始出現(xiàn)了面向?qū)ο蟮牟l(fā)執(zhí)行機(jī)制，這樣，就非常容易的實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫(kù)管理的基礎(chǔ)之上來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)及模型數(shù)據(jù)、以及實(shí)驗(yàn)仿真的結(jié)果等進(jìn)行統(tǒng)一的管理，與此同時(shí)，人工智能等相關(guān)的先進(jìn)技術(shù)也開(kāi)始應(yīng)用到仿真建模、運(yùn)行以及對(duì)仿真的結(jié)果進(jìn)行分析之中。另外，廣義的制造系統(tǒng)的相關(guān)仿真器也開(kāi)始大量出現(xiàn)，在某種程度上面很好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)制造系統(tǒng)進(jìn)行的非語(yǔ)言建模、以及模型數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)等相關(guān)的重要功能。比較典型的一體化仿真軟件有TESS等，廣義的仿真器有FATOR等。

3計(jì)算機(jī)仿真研究的熱點(diǎn)以及對(duì)我國(guó)制造業(yè)的相關(guān)影響

自從上世紀(jì)末以來(lái)，隨著我國(guó)制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇，產(chǎn)品生產(chǎn)周期不斷縮短，這樣就導(dǎo)致系統(tǒng)仿真技術(shù)不斷向橫向的方向發(fā)展，在制造業(yè)里面比較典型的就是“虛擬制造技術(shù)”的發(fā)展。根據(jù)虛擬制造的概念可以得知，需要先采取計(jì)算機(jī)來(lái)模擬整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及制造過(guò)程，這樣便于發(fā)現(xiàn)各種問(wèn)題，并且在產(chǎn)品制造之前就把問(wèn)題解決掉，從而提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。隨著制造業(yè)的發(fā)展，仿真技術(shù)在我國(guó)制造行業(yè)里面的又一個(gè)重要研究熱點(diǎn)誕生，即虛擬產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)（VPD），它最早是來(lái)源于并行工程的思想。并行工程技術(shù)（CE）在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行開(kāi)發(fā)之前就對(duì)產(chǎn)品的整個(gè)生命周期進(jìn)行全面的考慮，這樣，對(duì)解決相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)以及開(kāi)發(fā)之間的矛盾是非常有益的。而虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)是在并行工程的指導(dǎo)下，把大規(guī)模的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以及CAD等產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)等進(jìn)行綜合起來(lái)，從而進(jìn)一步的形成虛擬產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)環(huán)境，這樣就可以在該環(huán)境下進(jìn)行產(chǎn)品的策劃、設(shè)計(jì)等，以及預(yù)測(cè)產(chǎn)品在真實(shí)環(huán)境下的相關(guān)特征、功能及性能等，這樣在進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的過(guò)程中，可以減少反復(fù)或者變更等的次數(shù)。VPD技術(shù)能夠深入到各種復(fù)雜產(chǎn)品的制造之中，從而為企業(yè)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高度快速發(fā)展，對(duì)仿真技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用已由單一的形式向復(fù)雜性的方向進(jìn)行發(fā)展。由于現(xiàn)代制造企業(yè)面向全國(guó)甚至全世界，因此，它的仿真對(duì)象也是分布在不同的時(shí)空，在這樣的背景下就產(chǎn)生了分布交互化仿真技術(shù)（DIS）。對(duì)于這種仿真系統(tǒng)來(lái)講，它所包括的內(nèi)容有：構(gòu)造實(shí)體、實(shí)體-虛體、真實(shí)方面的實(shí)體等，并且，這些實(shí)體是可以基于不同時(shí)期的相關(guān)技術(shù)、不同產(chǎn)品的相互組成、不同的系統(tǒng)方面的目的、以及不同生產(chǎn)廠家的相關(guān)技術(shù)等，對(duì)于這樣的復(fù)雜情況是允許他們進(jìn)行交換操作的。分布交互化仿真技術(shù)（DIS）通過(guò)采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將分布在不同地點(diǎn)的仿真設(shè)備進(jìn)行連接起來(lái)，這樣便可以通過(guò)實(shí)體之間的數(shù)據(jù)方面的交換構(gòu)成時(shí)空到合成仿真環(huán)境的一種比較先進(jìn)的仿真技術(shù)。如今，在我國(guó)制造業(yè)中已經(jīng)產(chǎn)生了虛擬企業(yè)或者類(lèi)似于DIS的虛擬研究開(kāi)發(fā)中心等。就目前來(lái)講，比較出名的就是香港城市大學(xué)與香港生產(chǎn)力方面的促進(jìn)局共同構(gòu)建的快速科技中心，它就是虛擬研究開(kāi)發(fā)中心。由于當(dāng)今社會(huì)是動(dòng)態(tài)快速發(fā)展變化的，人們的需求更多轉(zhuǎn)向個(gè)性化、多樣化等方向，因此，對(duì)于制造企業(yè)來(lái)講，它們就要抓住市場(chǎng)的需求，然后采取方式（如柔性生產(chǎn)制造）來(lái)快速響應(yīng)市場(chǎng)需求，這樣才能夠?yàn)槠髽I(yè)獲取更多的市場(chǎng)利潤(rùn)，但是，通常情況之下，由于企業(yè)在短期內(nèi)存在相關(guān)資源欠缺等方面的局限性，在這樣的背景下，企業(yè)要想獲得市場(chǎng)機(jī)會(huì)，它們就有可能通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)臨時(shí)連接成一種動(dòng)態(tài)方面的聯(lián)盟-也就是所謂的虛擬企業(yè)。

4結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)社會(huì)的不斷發(fā)展，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展也日新月異。在制造業(yè)中，對(duì)于整個(gè)產(chǎn)品的生命周期來(lái)講，仿真技術(shù)都表現(xiàn)出其強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿ΑＴ诋?dāng)今制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的社會(huì)，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在制造領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展在不斷的擴(kuò)展，其功能也更多的面向可視化、智能化生產(chǎn)、綠色制造等方面不斷發(fā)展。

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作者：何勰緋