仿真设计流程

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仿真设计流程范文第1篇

关键词：物流仿真；课程教学；物流

中图分类号：G642 文献标识码：A

0 引 言

随着社会经济的发展，对物流的需求量越来越大，对人才的需求无论从数量上还是质量上都显得更为迫切。目前国内有200多所高校开设了物流管理相关的专业，近年来也培养了大量的物流专业人才满足市场需求。但是由于物流管理专业开设的历史较短，缺乏完整的理论体系和实践经验，因此大量的物流管理教学依然处于不断探索的阶段。

物流管理课程是一门理论与实践性均较强的专业核心课程，对学生专业知识体系的建立具有重要的框架性作用。在教学过程中首先需要使学生产生学习的兴趣与积极性，其次是将理论能够与实际问题相结合，使学生能够学以致用，增强对专业的价值与意义的认同感。因此在教学过程中需要两方面并重，在理性和感性层面加强学生对物流知识的认识，并能直观地感受到物流系统运行的实际情况，避免空洞的理论讲授使学生感觉过于抽象，难以产生学习的动力[1]。因此在物流管理课程教学中不仅需要知道教什么，更应该掌握如何教的方法，实现从感性认识向着理性分析的层面逐渐深入。一般来说，为了能够更好地实现理论联系实际教学，传统做法为带学生进行认识实习，到周边相关企业去参观并了解物流的设施设备、合理布局等方面的内容，但是受制于学时数、成本、组织难度等方面的考量，这种现场教学方式难以大面积的开展。

为了缓解这一需求和实际困难之间的矛盾，本文尝试利用计算机仿真技术的先进成果，将物流系统的运行过程以及实际运行的状态以动态三维可视化的方式向学生展示，并可由学生自己动手参与，通过自行动手调整设备以及参数，观察和研究其中所发生的变化，从而更好地理解物流系统优化的含义以及方法，这对于讲授物流系统组成以及系统优化均具有极强的现实意义，能够有效地调动学生参与的积极性，将灌输式学习向着探讨式与研究式学习的方向发展。这一方法在笔者的课堂教学中嵌入，取得了良好的教学效果，值得在物流管理课程教学中推广与应用。

1 仿真理论与工具分析

仿真理论认为，通过对现实环境的模拟，能够在可控的条件下抽取主要影响系统的要素，使其在接近实境条件下展现系统的功能。仿真最初是从流程仿真开始，逐渐进入二维仿真、三维仿真以及更为接近实境的体感仿真。这一演化过程可以让教学、培训等工作更易于组织，实现成本也更低。例如在美国对伊拉克的沙漠风暴作战中，美国士兵基本上是未曾经历过任何实战的新手，但是却轻易地战胜了伊拉克的有着丰富实战经验的精锐部队。这一战争结果并不意外，因为美军士兵已经在本土进行过多次沙漠作战的仿真演练，而美军认为，这一场实战并不比仿真演习中的场景更困难[2]。这从一个侧面说明了仿真系统的价值和重要性。

随着当代越来越多的系统操作都是通过计算机进行的，操作者也只能通过计算机屏幕上的反馈得知真实系统的运行状况。那么如果仿真系统足够逼真，操作者在采用仿真训练和真实训练并没有太大的不同，但是其成本和效率将发生较大变化，训练者可以轻易地调整一些现实中无法便捷调整的参数，并观察和体验其结果的不同，因此仿真这一方法成为系统开发与人员技能培训等领域不可或缺的重要工具，其价值表现得也越来越明显。

物流仿真作为一个新兴仿真领域，与工业仿真一样得到了较多的关注，当前市场上能够见到的仿真软件主要有以下几类：

（1）流程性系统动力学仿真

这一类工具主要研究系统中的存量与流量的因果关系，其建模过程较为抽象，主要可用于物流系统中库存量决策等问题。

（2）二维平面仿真

此类工具将上一类仿真模型中的流程转化为了二维实体对象，通过设定对象之间的连接逻辑以及对象属性，建立了一个实体物流系统的映射关系，并通过加速系统的运行时间，能够在较短时间内对系统进行仿真模拟，并得到系统分析结果。

（3）三维仿真系统

这是当前业界的热点，这一类仿真软件基于第二类软件基础上进行实体对象的三维模块化，并将物流系统中的各项作业流程采用实时动画的形式加以展现，能够以较为直观的方式展现物流系统的运行，分析其运行结果。

（4）体感仿真

这是下一代的仿真技术的发展方向。体感技术以及虚拟现实技术的不断发展，已经形成了大量可以真实“感触”的虚拟实体，而不是在计算机前用鼠标进行的操作，实验者可以利用体感手套以及VR眼镜操作虚拟环境中的设备与对象，并身临其境地感受到系统的各种状态。这需要软件与硬件系统的整合，当前硬件平台已经较为成熟，而软件方面尚且欠缺，系统的整合仍需要经历一个发展的阶段。但不可否认，这将是未来最有前景的一种仿真形式。

2 物流管理仿真软件选择的基本原则

在物流管理课程教学中引入仿真系统，既需要考虑技术的先进性，同时也要考虑到易用性、成本、适用面等方面因素的影响。为此，经过笔者的实际教学经验总结得出，在软件选择上应把握如下四个方面的原则：

（1）易学易用性

这是一个必要的条件，如果软件复杂度很高，学习起来将花费大量的时间和精力，以及需要较多的编程和其他背景知识的话，会带来较高的技术门槛，将仿真教学变成一个“不可能完成的任务”，这是尤其需要注意的地方，如果从一开始学生就无法对其产生兴趣的话，即便后期能够产生更好的效果，也只是一种空谈而已。因此需要仿真系统强化人机界面，采取搭积木的方式将所需要的对象“拖拽”到工作空间中，并直观地在各个对象间建立逻辑关系，这样的系统才能够使学生迅速入门。

（2）模块标准化

在物流系统中同一类设备往往有各种不同的型号。但是在仿真过程中不需要如此多的不同设备，而只需要将设备的共性部分加以呈现，对主要的功能输出加以描述。例如在实际中叉车有内燃机式和电瓶式之分，每一类下又有更多的指标参数。但是在仿真中并不关注这些差异，而只关注叉车的行驶速度、抬升高度、最大载重负荷等与性能相关的参数，这样就能够有更好的大局观视角，将精力集中于系统的仿真，而不是设备。

（3）接口开放性

仿真系统需要能够适用于多种不同的实际环境，例如在设备的三维模型中或者物流设施的平面布置中，三维仿真系统可能并不擅长于具体设备的建模或者平面布局，但是可以方便地从外部系统中导入AUTOCAD、3DMAX等专门化软件所形成的布局或者对象，便于协作与共享。

（4）可控制性

在仿真系统中，可对于任意实体对象有更多的参数控制，可根据自己的需求任意修改其中的一部分参数，这可以满足一些高端用户对仿真系统的要求，具有更强的仿真能力。

3 物流管理课程仿真教学应用阶段

在物流课程中引入仿真，可分为如下几个阶段：

（1）三维实体设备的仿真

在物流课程中讲授不同物流设备及其应用，传统上介绍设备的功能、参数，以及图片视频等，但是学生并无对设备的直观印象。运输车辆这些常见设备还能够从日常生活中感知得到，但是对于AGV、ASRS等平时看不到的设备，则缺乏一个清晰的认识。通过三维矢量建模，将设备的三维模型根据实体尺寸进行再现，学生可以通过在计算机上用鼠标查看设备的各个不同细节，对其尺寸、部件功能等都能有更清晰的认识，同时矢量模型还可以支持无损缩放，因此，可将设备的细节进行放大，进行详细的介绍和描述。这使学生在了解设备的时候有了更多的可参与性，效果较好。

（2）物流设备在系统中作用分析

物流系统中的设备需要通过链接来形成一个整体需要说明设备在物流系统中的作用，那么需要将设备嵌入在一个真实的场景中，让其工作，表现出设备的功能特征。例如，在一个典型的物流仓库中，由货架、叉车等设备组成了一个仓储系统，那么在给定了输入输出接口的时候，货物的流动构成系统的主要功能，因此可以通过建模将此过程描述出来，如何接货、叉车设备如何实现托盘上架、如何出货等过程均可实现三维动画方式表达，使学生能够了解设备在系统中的作用。

（3）模块化仿真系统运行与优化

作为物流管理，更多地是需要学生在了解系统作用的前提下进行如何才能更好地实现管理这一目标，所谓管理，即在资源受限的条件下实现系统效率的最大化，避免闲置、浪费以及资源配置不足等不经济现象。例如在上一步完成的条件下，对系统中货物的到达进行描述，可以给定一个真实的货物到达时间数量表，或者按照一定的概率分布给定货物到达，在系统中给出货架的存放最大容量，叉车设备的作业时间等参数，那么通过让系统在计算机中快速运行，并得出系统的使用率，使学生对系统瓶颈、优化等概念有更深入的理解。例如，在暂存区货物出现了大量的堆积，而货架利用率尚且不足，叉车却是满负荷工作，此时，学生便易于找到系统的瓶颈，并且尝试着提出采取什么样的方案才能够更好地解决这一问题。这使得学生在学习过程中有了更强地参与和动手的积极性。

（4）模块整合，综合研究

将各个独立的物流系统模块进行整合，从而掌握更为复杂的大系统运行的仿真模拟，对物流有更为成熟的大系统观。物流课程的讲授一般是从系统的七大功能要素展开的，并最终要对其各个功能模块有综合性、整体性的认识，因此，给出各个子系统的接口，并将子系统定义为若干个子模块，这样可以方便地形成一个可运行的大系统，分析各个子系统模块之间的关系，并实现物流效率的提升。在教学过程中加入了这些仿真的手段，使学生能够实现“做中学”，使其产生学习的动力和兴趣，极大地提高了教学的效果。

4 结 论

通过在物流管理教学过程中引入仿真软件Flexsim，极大提升了学生的学习热情，通过布置实际问题的形式，鼓励学生主动地寻找问题答案，学生能够在课后自觉地进行学习和研究，并开始对优化的概念进行思考，在尝试解决系统瓶颈问题时，开始由问题驱动学习理论方法，对课本上所描述的大量抽象概念有了更为清晰的认识。并且通过这一工具的掌握，为后续的运输与配送管理、仓储管理以及物流系统规划等课程的深入学习奠定了坚实的基础，有助于学生将前后所学的内容进行贯通，逐步提高解决更为复杂的物流问题的能力，起到了比参加企业认识实习更好的效果。在教学实际运用过程中，需要能够将企业的真实场景和问题引入到三维建模过程中来，而不仅仅采用一个假设的场景，这样更易于使学生理解物流系统仿真的价值所在。

参考文献：

仿真设计流程范文第2篇

关键词：高压电气试验 仿真技术 三维

中图分类号：TM743 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2014）01（a）-0055-01

传统的变电修试培训主要以教学视频为主，学员通过观看高压电气试验教学视频获取变电修试过程中需掌握的基本知识。但教学视频的讲解过程为事先编排好的一段演示流程，往往根据一定的侧重点进行设计，因此很难完整的展示出电气设备试验过程中包括试验接线方式在内的所有细节。

该系统的产生使学员可以从三维空间的角度观看设备试验流程，可以自由的观看试验接线中的所有细节部分，大大提高了培训效果。

1 系统的设计思路、原则、原理、方案及关键技术等

本系统以单个设备的完整试验流程为独立的培训环节分阶段进行设计，每个培训环节作为系统的一个演示模块，如变压器试验演示模块等，每个演示模块均自成体系，具备一套完整的变电修试教学内容，如电流互感器绝缘电阻测量试验、局部放电试验和交流耐压试验流程组成一个独立的演示模块和培训环节，所有设备的试验流程均以剧本的形式进行演示，严格遵守相应的标准规范。

各演示模块均以变电修试仿真演示系统为媒介进行播放，保证了系统良好的可扩展性，设备的新试验可以方便的加入到已有演示模块当中，更新后的信息可被仿真演示系统自动识别并更新，新型设备试验流程也可以设计成新的演示模块，并导入到仿真演示系统中进行浏览。

基于准军事化的变电修试仿真演示系统提供实时三维设备试验场景，用户可以随时进入到试验场地中，以第一人称视角观察试验的过程，浏览各个细节。

1.1 功能介绍

本系统首先开发出一套三维演示平台，即变电修试仿真演示系统，为各设备试验演示模块提供媒介。三维演示平台实现了变电修试过程的实时三维演示，并提供了漫游功能，学员可以在试验场地三维空间中漫游。

1.2 技术特点

（1）本系统针对变电修试的教学培训特点，专门设计了一套变电修试仿真演示系统，该系统可以通过实时三维的形式演示变电修试过程。

（2）本系统维护简单，可扩展性强，所有的培训内容都可以单独设计，减小了系统开发的难度，所有的教学演示环节设计完成后，本系统可以将其有机整合。

1.3 系统结构和框架

1.4 测试方法和要求

（1）变压器试验。

将变压器试验演示模块导入到变电修试仿真演示系统中，观看变压器试验流程，试验内容应包括：测量绕组连同套管的直流电阻试验；绝缘电阻测量试验；测量绕组连同套管的介质损耗角试验；测量绕组连同套管的直流泄漏电流试验；变压器绕组连同套管的交流耐压试验等5个试验。试验中安全措施应做好，接线应正确，试验仪器操作应规范，同时实现现场漫游功能。

（2）真空断路器试验。

将真空断路器试验演示模块导入到变电修试仿真演示系统中，观看真空断路器试验流程，试验内容应包括：绝缘电阻测量试验；导电回路电阻测量试验；分合闸动作时间与速度测量试验；分合闸动作电压测量试验；交流耐压试验等5个试验。试验中安全措施应做好，接线应正确，试验仪器操作应规范，同时实现现场漫游功能。

（3）电流互感器试验。

将电流互感器试验演示模块导入到变电修试仿真演示系统中，观看电流互感器试验流程，试验内容应包括：绝缘电阻测量试验；局部放电试验；交流耐压试验等3个试验。试验中安全措施应做好，接线应正确，试验仪器操作应规范，同时实现现场漫游功能。

（4）氧化锌避雷器试验。

将氧化锌避雷器试验演示模块导入到变电修试仿真演示系统中，观看氧化锌避雷器试验流程，试验内容应包括：绝缘电阻测量试验；泄漏电流测量等2个试验。试验中安全措施应做好，接线应正确，试验仪器操作应规范，同时实现现场漫游功能。

（5）电力电缆试验。

将电力电缆试验演示模块导入到变电修试仿真演示系统中，观看电力电缆试验流程，试验内容应包括：绝缘电阻测量试验；交流耐压试验等2个试验。试验中安全措施应做好，接线应正确，试验仪器操作应规范，同时实现现场漫游功能。

2 该系统的开发的意义和推广应用前景

基于准军事化的变电修试模拟仿真培训系统开辟了高压电气试验教学的新模式，它可以为高压电气试验人员带来全新的学习体验。由于其具有很强的可控性，因此，用户完全可以控制整个演示系统的开发过程，最终完成的仿真演示系统的演示效果也将完全符合用户的实际需求。仿真演示系统打破了传统视频教学模式的局限性，对高压电气试验乃至变电检修全新教学培训模式的探索具有极其深远的意义。培训系统以分离模式开发设计，其中变电修试仿真演示软件可以应用到日常变电检修工作的各个环节当中，所制作出的仿真教学演示模块可以无缝的嵌入到系统当中，从而实现本系统的应用推广。

参考文献

仿真设计流程范文第3篇

【关键词】起飞绿色带；仿真计算；流程；民用飞机

【Abstract】Based on a certain civil aircraft， the significance and necessity of simulation analysis of green zoon of take off are depicted. On the basis of these， the flow of simulation analysis of green zoon of take off is introduced. The flow can be used in civil aircraft design and validation.

【Key words】Green zoon of take off； Simulation analysis； Flow； Civil Aircraft

0 引言

起飞绿色带仿真计算分析是民用飞机研发研制过程中的一个重要科目。

飞机起飞之前，飞行员需要根据飞机的重量、重心，调整飞机预先设置好平尾的偏度值，使得飞机可以安全的起飞。由于该过程属于人工设置，因此需要考虑出现错误设置的情况，起飞绿色带正是为了保证飞行员在误配平的情况下，飞机仍能安全起飞。它通过限制起飞时平尾的偏度范围，使得飞机在该平尾范围内有合适的俯仰力矩值，保证飞机安全起飞。起飞绿色带是指在飞机起飞之前的平尾位置范围，在该范围内，飞机可以安全的起飞，是飞机上非常重要的参数。根据此要求，首先通过平尾配平方式对飞机起飞绿色带进行了初步计算，计算状态为设计要求中给定的状态：起飞安全速度、起飞构型、起飞推力。然后对起飞绿色带抬头极限位置和低头极限位置进行校核，该校核是通过桌面的飞机模型，结合六自由度方程，仿真误配平起飞的过程。

本文对起飞绿色带仿真计算分析提出一个通用的工作流程，使得从事这项工作的技术人员有一个清晰的工作思路和工作逻辑，减少重复性工作，节约飞机研发时间。

1 起飞绿色带仿真计算分析流程

在确定起飞重量重心，起飞构型襟缝翼位置，性能参数后，需结合六自由度仿真模型以及设计要求，起飞绿色带仿真计算分析流程如图1所示。

实验步骤概括为以下几个过程：

1.1 确定计算状态点

起飞绿色带计算分析前需要确定状态点，状态点的内容包括：飞机重量，重心，构型，发动机推力，速度等。状态点的取值范围在飞机包线以内，考虑到飞机气动力模型的线性程度，一般取极限以及中间位置。

1.2 确定仿真计算方法

为了保证计算范围涵盖所有误配平的情况，需要进行起飞绿色带抬头极限位置校核和起飞绿色带低头极限位置校核。抬头极限位置校核方法：当飞机为后重心，重量为最小使用起飞重量，且水平安定面处于绿色带的飞机抬头极限位置，在正常起飞速度上使用直至最大的机头下俯纵向操纵，即推满杆机动，考察飞机在俯仰方向是否能平衡。

起飞绿色带低头极限方法：当飞机为前重心，最大起飞重量，且水平安定面处机低头的绿色带极限位置，飞机在达到VR后使用最大纵向操纵，在某个时间内飞机应表现出明显的抬头。

1.3 进行仿真计算

结合气动力模型和六自由度方程、起落架模型等在MATLAB软件上进行仿真计算分析。

1.4 设计要求符合性判断

根据仿真计算结果，判断飞机在抬头极限位置俯仰方向能否平衡，低头极限位置是否能有明显的抬头。如不满足设计要求，需要根据配平计算结果重新设置飞机的起飞绿色带的范围。如满足设计要求，则编制起飞绿色带仿真计算分析报告。

2 结论

本文介绍了民用飞机起飞绿色带仿真计算分析流程，对起飞绿色带设置的缘由，以及起飞绿色带计算进行了详细介绍，阐述了对计算结果的分析方法。对设计要求的符合性进行判断，如不满足要求则重新计算平尾配平范围，确保飞机的安全起飞。本文所介绍的流程，可应用于民用飞机的操稳分析与设计。

仿真设计流程范文第4篇

总体设计

仿真系统在指挥控制系统设计全过程的作用，如图所示：从上图可见，仿真系统在反坦克导弹连指挥控制系统的设计过程中有着重要的顶层分析、辅助设计、论证优化作用。仿真系统的定制开发的基本流程是：

1）从作战使用层面，需要详细分析反坦克导弹体系的协同和信息交互及导弹连战斗关系系统的使用环境、作战原则、系统配置、攻击对象特性和不同作战过程、不同使用模式下的系统响应、状态转换关系，形成系统的工作流程。

2）从信息交互层面，需要详细分析导弹连战斗管理系统所需信息，研究信息交互的内容、对象、交互类型和方式、交互频度和实时性要求等，明晰系统对信息融合、传输、处理和信息共享、分发及协同的需求。

3）根据需求，建立仿真所需的硬件平台，并组成相应的通信网络。

4）分析设计仿真对象，形成对象配置文件。

5）编辑系统结构、业务流程、程序接口，形成仿真规划配置文件。

6）利用可视化开发工具，编辑二维、三维可视化设计，生成可视化规划配置文件。

硬件系统设计

反坦克导弹指挥控制仿真系统通过构成无线、有线、有无线混合组网等通信方式，采用标准通信格式，模拟反坦克导弹连与上级、友邻、协同部队、保障分队通信的互联网，以及模拟反坦克导弹连内部指挥控制专用网络，实现硬件节点间的互联互通。

反坦克导弹指挥控制仿真系统包含下列硬件节点：

1）服务器：用于外部数据处理及数据传输。

2）任务规划席：用于用户对仿真任务的配置及过程控制。功能包括：开始、结束仿真；新建或选择仿真任务；配置仿真对象属性；仿真速度倍率控制。

3）车辆模拟席：用于仿真车辆的实际运行状态，包括：仿真发射车运动状态及位置数据，仿真车辆通信、侦察、指挥、射击、装填等业务能力、作业过程及作业结果。

4）车辆指控席：用于仿真车辆的指挥终端所执行的功能，当验证在研指挥控制系统时，可更换为实装设备，直接进行半实物仿真测试。

5）敌军模拟席：用于显示敌军单位信息，包括：仿真敌军位置数据及车辆的运动状态，仿真已毁和剩余敌军目标信息。硬件结构部署图如下:

软件系统设计

1软件体系结构概述

反坦克导弹指挥控制仿真系统包括业务逻辑设计和可视化界面开发两个基本层面。

1.1仿真对象模型

仿真对象的模型设计是干预、表现和分析仿真过程的实体要素，是决定仿真系统严密性、鲁棒性、可控性的关键环节。仿真对象模型设计的关键是对各作战单元的状态分工的充分考虑，仿真对象的特性和状态通过属性变量来表述控制，仿真对象的全部状态属性，构成了虚拟作战环境的总体状态空间，各仿真对象属性相互依存影响，对仿真对象属性的更改程度直接决定了仿真过程的复杂程度。

1.2仿真算法库

反坦克导弹连指挥控制系统的仿真算法库的建立是指设计整理出指挥控制系统中的基础的、典型的算法模型，定义相关数字接口，形成算法构件，实现系统的模块化、体系化功能，这对于仿真系统的有效性、通用性有着至关重要的意义，涉及仿真系统物理结构、工况及状态迁移、信息交互、信息融合等技术，主要包括：

1）基本数学库；

2）数据类型转换库；

3）时间运算库；

4）车体运动模型；

5）导弹运动模型库；

6）弹药信息组装及解析库；

7）扩展数学库；

8）坐标系转换库；

9）休眠模块。同时，仿真系统的通用软件接口，可接入典型的反坦克导弹连指挥控制模型。

1.3事件响应关系

从仿真的角度来说，模型的执行序列是由作战模拟系统的事件调度机制决定的，即使每个仿真对象都设计得完备有效，而模型间的事件调度机制不充分严密，可能无法实现想定的作战意图，甚至得到扭曲的仿真结果。事件响应关系就是进一步明确指挥控制系统中各单位分工、作战使用需求和工作流程，建立起仿真对象的调用顺序、调用条件和调用结果的规则库，来体现模型运行的约束性。

2可视化界面开发

反坦克导弹连指挥控制仿真系统的可视化平台建立了一个可视化仿真框架，包括分布式仿真系统配置模型和运行机制的可视化，以及配套的管理及开发工具，实现了仿真任务的可视化定制。同时，建立了一个具有多种指挥、显示功能的综合指挥显示系统平台，实现了整体作战态势及武器系统、车辆、设备的状态和迁移过程的二维、三维可视化集中显示和集成控制。以下为部分典型操作的可视化开发界面：

仿真设计流程范文第5篇

关键词：机械制造；仿真技术；结构设计；加工设计

1机械设计制造与仿真技术概述

1.1机械设计制造

机械设计制造具有工作内容复杂等性质，机械设计制造过程中需要电气自动化、电子工程等技术的支持，相关科技的快速进步，也推动机械设计与制造工作向更多元化的方向发展。以往的机械设计一般以设备零件、工业器械为主要内容，在制造中需要先建构模型，进行多种科学实验，才能保证机械模型的合理性。利用各种自动化技术和仿真技术，能更科学、高效地进行标准化、非标准化的零件设计与加工。

1.2仿真技术

仿真技术应用多种硬件、软件工具，基于仿真实验、相关算法及问题求解，达到构建反映系统某一运行过程或行为的仿真模型的目的。仿真硬件以计算机和相关硬件为主，包括数字计算机、混合计算机、模拟计算机，以及目标仿真器、环境仿真器、运动仿真器等多种物理仿真设备；仿真软件包括各类仿真语言及相关数据库。在应用仿真技术过程中，为了构建基于仿真目标的系统模型，必须进行仿真实验，一般会进行离散事件的系统仿真实验和连续系统仿真实验。在机械设计和制造中应用仿真技术，能大幅度提升机械设备研发速度，减少制造中花费的时间、资金，从而帮助相关机械生产企业获得更高的经济收益。

2仿真技术在机械设计制造中的应用意义

2.1节约设计与制造成本

在机械产品的研究开发过程中，企业需要投入大量资金及人力，特别是在大型机械设备的研发中，因为工程量大、结构复杂，需要统筹全方位的设计工作，因此设计成本相当高，而设计的合理性、效率与研发成本息息相关。应用仿真技术，能够基于相关设计参数建立产品的二维、三维模型，对机械产品的全过程进行相应的模拟和实验；还能基于计算机完成传统研发过程中烦琐复杂的内容，有利于降低工作人员的研发难度和劳动强度。利用机械模型研发产品，能不断调整参数，降低利用实体模型等方法进行研发的经济成本，从而提升产品的研发质量与效率，节约设计与制造成本。

2.2提升参数的准确性

我国各行各业均向机械化、自动化等方向快速发展，当前所需的机械产品类型越来越多，结构越来越复杂，对零部件精密程度也提出了更高的要求，机械设计的过程也变得更为多元、复杂，对相关零部件参数的准确性提出了更高要求。利用传统机械设计方法难以满足当前的标准要求，利用传统计算机技术手段分析大量数据，不仅处理效率低，还无法直观地显示和调节相关数据，一旦出现数据计算失误或数据传递失真，就会降低产品的技术性能。利用仿真技术，能124够通过模型更直观、准确地分析和优化大量设计参数，降低设计难度与出错率，帮助设计人员快速完善产品设计和加工方案。

2.3确保设计方案的合理性

在传统机械设计研发过程中，设计方案的制订过程相当复杂，需要进行大量的人工分析，既浪费时间和精力，又难以保证设计方案的合理性、科学性，这主要体现在方案精细化程度不足，设计师未能全面分析制造过程等方面，导致最终制造出的机械产品在性能等方面往往与设计预期相去甚远，甚至达不到相关技术要求。科学应用各项仿真技术，能使设计人员更合理地整合相关数据，确定机械产品的各项参数，如基于各项仿真实验，获取环境、运动等仿真数据，构建机械设备在实际工作环境下的三维模型，从而更便捷、直观地调整相关参数，对比分析各个设计方案、制造方案，最终选择最优方案。

3仿真技术在机械设计制造中的应用优势

仿真技术在机械设计制造中得到广泛应用，在机械产品的设计、制造、检测等环节均发挥了重要的作用，这使得仿真技术在机械设计和制造中占据重要地位。仿真技术不仅能够更好地把控产品的质量与制造效率，还有利于优化相关技术，更快地进行产品的更新迭代，制造出符合市场要求的高质量、高性能产品，提升生产企业的经济收益。如今仿真技术应用范围仍在扩大，仿真对象、仿真目标更为清晰准确，进一步提升了仿真技术在制造行业的应用有效性。

3.1集成度高

仿真技术的集成化属性能更好地适应当前机械设计与制造工作的需求。仿真技术融合了多种科技与理念，本身十分复杂、多样，因此能够模拟不同类型机械产品的各个复杂模块，进行模块化、集成化的产品设计与制造，从而满足当前市场对机械产品提出的模块化、灵活组装等要求。

3.2分布性强

仿真技术的分布特性十分明显，这是由于仿真技术十分依赖网络技术、计算机技术及各种电气自动化技术。技术的不断发展，使仿真技术的分布特性不断加强。对仿真技术各软硬件工具及相应的运行环节进行分析，可以发现各种仿真功能的实现充分应用了各种网络技术、制造技术，整个技术的运行环节均需要配合各种理论和图形规定进行。分布性强这一特点会在一定程度上强化仿真技术在机械设计制造中发挥的积极作用，更好地保障设计工作的合理性和设备的制造质量。

4仿真技术在机械设计制造中的应用前景及发展方向

4.1应用前景仿真技术

随着各类计算机技术、电气技术的进步而迅速发展，一些仿真硬件设备及软件的水平快速提升，使数字化仿真技术的优势进一步凸显，当前主要体现在超小型计算机、处理器等工具相互配合方面，能够降低传统仿真技术中对大型仿真设备和实际仿真实验的依赖性，从而有效降低研发成本。在仿真软件方面，仿真技术正与AI技术融合，有利于提升仿真软件的精确性、全面性，推动机械设计向虚拟设计与制造方向发展，虚拟设计与制造将更多地应用虚拟仿真技术，在更多的机械产品设计及制造内容中应用计算机对仿真对象、目标进行全过程结构设计、参数调整及资源调配，从而显著提升机械产品研发水平和研发过程的管理水平，显著降低机械设备设计与制造的周期及成本[1]。由此可见，仿真技术在机械设计领域具有广阔的前景。

4.2发展方向仿真技术

在机械制造中的应用将向精确化、智能化方向快速发展。仿真过程的精确化发展体现在机械制造中的数控加工等过程将与仿真技术进行更深入的结合，通过模拟加工过程，可以更好地调整相关的加工参数或产品参数，从而以更低成本优化加工方案，使各项加工参数更精确、合理。仿真过程的智能化发展体现在机器人技术和网络通信等技术与机械设计仿真过程更深入融合，将使仿真过程更自动化、智能化，技术人员将更多地通过计算机软件进行仿真过程的设计与控制，基于各种通信技术进行数据交换和实时控制、监测。另外，仿真技术在机械领域的应用内容也将更为广泛、精细化。

5仿真技术在机械设计制造中的应用流程和具体应用

5.1仿真技术的一般应用流程

仿真技术的应用涉及图形学、几何造型学知识，在对目标产品进行实质抽象化的数学模型处理时，需遵循一般的应用流程。首先，应确定目标产品的结构和相关参数，建构基础的模型。基于各仿真工具建构能模仿真实环境及产品的可靠系统，加上边界条件、约束条件等参数。其次，应用电气工程、自动化、网络通信等方面的技术，将数学模型中的参数进行相应的阐述，并结合时空关系划分模型，构建每种环境下的动态模型与静态模型。以构建动态模型为例，需要构建连续时间下的仿真模型、离散时间下的仿真模型、混合时间下的仿真模型，并重视各模型之间变换层面的构建[2]。再次，应用相关算法、仿真软件及计算机语言，对仿真模型开展全面的分析。需要满足模型自由变换、参数分析全面等要求。最后，进行仿真模型实验工作，即将创建的仿真模型输入搭载某一实验环境的计算机中，使仿真模型虚拟运行，由此得到产品仿真运行的结果[3]。开展仿真实验前，需要进行先期设计，并对实验方案进行预运行，根据仿真实验想要达到的实验结果确定具体的衡量指标和标准，对仿真实验结果进行合理的分析。为验证实验结果的可靠性，需要通过反向验证等方法进行检验。经过这一系列的应用流程，才能保证仿真技术被合理地应用于机械设计制造。

5.2仿真技术在机械设计制造中的具体应用

5.2.1仿真技术在机械产品结构设计中的应用根据机械产品结构设计的一般工作流程可知，机械产品结构由完成不同功能的多个结构协同组建而成。结构设计直接关系到机械设备运行的安全性、效率及其他重要性能，研发人员在利用仿真技术进行结构设计时，需要优化产品结构的模拟实验等工作，如通过高负荷环境下的功能性实验来测试产品结构的安全性、可靠性等性能，然后基于各项测试最终确定最优的产品结构模型。与此同时，研发人员需要借助仿真技术、三维设计软件及运动学理论，对产品结构设计模型进行多角度、多维度的展示、观测和测试，在保证产品结构的运动状态可靠性符合设计标准的基础上，对不同零部件进行干涉实验和细化分析，从而发现各零部件存在的金属疲劳等问题或技术瓶颈，然后进行参数、材料等方面的优化调整，以全方位提升机械设备结构设计的合理性[4]。三维设计软件在机械设计中已较为普遍，将运动仿真与三维设计进行更高程度的融合，能够使研发人员实时地观测机械结构在具体运动环境下的各项性能，有效提升结构设计质量，节约设计所需的时间和物料成本。例如，在一些机械设备的齿轮设计中，研发人员利用仿真技术能提升这些重要部件的质量和设计的合理性。齿轮是一些机械设备的关键部件，其性能直接影响整个机械产品的使用寿命与生产效率。应用仿真技术，能对齿轮结构设计及相应设计参数进行测试，判断齿轮设计能否满足产品的设计目标和相应的加工要求[5]。在具体应用中，基于仿真软件模拟齿轮在相应环境中的工作环境，以此检测齿轮结构设计、参数设计是否符合规范。若发现设计问题，还能进行相关参数的调试，最终完善齿轮设计。如利用仿真技术模拟和测试圆弧针齿的运行轨迹，测试齿轮是否能在相应环境下正常运行，并基于仿真技术深入完善各齿轮转动接触点的相关参数。5.2.2仿真技术在机械产品加工设计中的应用机械产品从设计到制造需历经多个步骤，许多步骤的流程较复杂，特别是在设计和生产大型、超大型机械设备时，其过程尤为复杂，而应用仿真技术能在一定程度上使这一过程更加便捷[6]。机械加工设计过程中应用仿真技术，能切实优化研发设备的各项性能和工作效率。例如，在数控加工工作中，需要编写相应的加工方案，而应用仿真技术能更便捷地完成加工方案的编写，调试机床运行程序，生成相应的二维、三维图形及加工数据，在机械设备生产中合理选择刀具等加工工具，利用合理的流程、准确的加工指令高效完成设备加工作业。此外，应用仿真技术还能有效减少人为操作、降低失误率。

6结束语

综上所述，仿真技术已在多领域得到应用，具有很强的技术优越性，推动其在机械设计制造中的应用，能够为机械制造领域带来新的活力和发展机会。因此，相关企业需要积极、合理地应用仿真技术，优化相关的设计、制造工作，提升机械产品的质量与研发效率。

参考文献

[1]张卫龙.仿真技术在机械设计制造过程中的应用[J].华东科技,2020(3):11-13.

[2]高源,闫韬,满成,等.计算机仿真设计在塑料制品开发中的应用研究进展[J].合成树脂及塑料,2019,36(2):99-102.

[3]周卉.计算机仿真软件在机械结构优化中的运用指导:评《UGNX机械结构设计仿真与优化》[J].机械设计,2020,37(12):159.

[4]陈登凯,乔一丹,刘佳璇,等.基于复合仿真技术的武器装备工业造型设计方法[J].包装工程,2021,42(20):49-58.

[5]胡光.计算机仿真技术在塑料加工中的应用[J].塑料科技,2021,49(7):106-109.