數(shù)字化設(shè)計與仿真技術(shù)精選(九篇)

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第1篇：數(shù)字化設(shè)計與仿真技術(shù)范文

關(guān) 鍵 詞：榫卯結(jié)構(gòu) 數(shù)字化仿真 有束腰凳

一、前言

傳統(tǒng)榫卯工藝是傳統(tǒng)文化中的瑰寶[1]，在現(xiàn)代家具設(shè)計中迫切需要對其進(jìn)行深入學(xué)習(xí)與研究。但是由于榫卯工藝結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在教學(xué)中此類物理教具制作困難，不能進(jìn)行批量的機械化生產(chǎn)。并且內(nèi)部榫卯結(jié)構(gòu)不能通過物理教具直接觀察到，學(xué)習(xí)者不能直觀的理解其結(jié)構(gòu)，這造成學(xué)習(xí)榫卯結(jié)構(gòu)的過程非常困難[2]。針對榫卯工藝在研究過程中存在的此類問題，本文提出引入數(shù)字化設(shè)計中的新方法、新技術(shù)，將數(shù)字化仿真設(shè)計與榫卯工藝相結(jié)合，以“有束腰方凳”為例，進(jìn)行虛擬仿真設(shè)計。利用仿真技術(shù)對榫卯結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)字化模型的構(gòu)建，并利用虛擬裝配技術(shù)對其進(jìn)行裝配和構(gòu)建。這樣避免了物理教具的批量制造，降低教學(xué)成本，提升了教學(xué)效率，為榫卯結(jié)構(gòu)的教學(xué)研究提供了一條新的思路，本文主要研究的是通過仿真模擬技術(shù)對傳統(tǒng)榫卯工藝進(jìn)行研究及其數(shù)據(jù)庫的建立。

二、數(shù)字化仿真構(gòu)建方法

1、數(shù)字化仿真技術(shù)含義

數(shù)字化仿真技術(shù)是以虛擬現(xiàn)實和仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，對產(chǎn)品的設(shè)計過程統(tǒng)一建模，在計算機上實現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計、加工和裝配、檢驗、整個生命周期的模擬和仿真。這樣可以在產(chǎn)品的設(shè)計階段就模擬出產(chǎn)品及其性能和制造過程，以此來優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量和制造過程。與傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計相比，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在設(shè)計方法、設(shè)計過程、設(shè)計質(zhì)量和效率等各方面都發(fā)生了質(zhì)的變化，數(shù)字化工業(yè)設(shè)計將主要包括數(shù)字化建模，數(shù)字化裝配，數(shù)字化評價，數(shù)字化制造，以及數(shù)字化信息交換等幾方面。

2、數(shù)字化仿真設(shè)計流程

在現(xiàn)實家具榫卯工藝研究的方法是：把已有的家具進(jìn)行拆解，對拆解后的榫卯結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量、記錄與學(xué)習(xí)。而在Pro/E系統(tǒng)中，學(xué)習(xí)研究榫卯結(jié)構(gòu)的方法是：首先通過對榫卯家具進(jìn)行拆解，并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)測量；然后通過數(shù)字化設(shè)計技術(shù)，并采用數(shù)字化樣機來代替原來的物理原型，在數(shù)字狀態(tài)下進(jìn)行仿真分析，對原設(shè)計進(jìn)行裝配重組。這樣不需要實物原型，就可以讓更多的設(shè)計人員在不同時間不同的地點在計算機上進(jìn)行榫卯結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)和研究。

三、數(shù)字化仿真實例

首先是建模平臺的選取，考慮到數(shù)據(jù)格式的通用性、三維模型建設(shè)的便捷性，以及數(shù)據(jù)管理方式的先進(jìn)性，最終選用了軟件Pro/E作為三維建模平臺。對結(jié)構(gòu)件和零件用軟件Pro/E進(jìn)行建模來更直觀的展示傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以此來系統(tǒng)闡述榫卯結(jié)構(gòu)制圖和模型制作的現(xiàn)代工藝流程。由于凳子是明清家具中最基本的單品，其結(jié)構(gòu)也是桌、案、幾等家具的本源。本文將具有榫卯結(jié)構(gòu)的束腰凳進(jìn)行拆解，并對拆解后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真模擬。

1、定義初步產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

在進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計之前要對產(chǎn)品進(jìn)行初步結(jié)構(gòu)分析：首先采用自頂向下設(shè)計方法規(guī)劃出束腰凳的整體造型結(jié)構(gòu)關(guān)系，即產(chǎn)品結(jié)構(gòu)包含了一系列的子裝配件，以及它們所繼承的設(shè)計意圖。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)由各層次裝配和元件清單組成，在定義設(shè)計意圖時，有許多子裝配是預(yù)先確定下來的：比如對本例束腰凳進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，可以看到本例凳子一共使用了攢邊打槽裝板、抱肩榫、格肩榫這三種榫卯裝配結(jié)構(gòu)。

2、數(shù)字化樣機詳細(xì)設(shè)計

在明確了設(shè)計意圖并定義了“有束腰凳”產(chǎn)品基本結(jié)構(gòu)和框架前提下，將圍繞設(shè)計意圖和基本框架展開零件和子裝配的詳細(xì)設(shè)計。首先是子裝配件的確定，通過對基本框架的研究分析得出產(chǎn)品共分為三個子裝配體：攢邊打槽裝板結(jié)構(gòu)子裝配體、抱肩榫結(jié)構(gòu)子裝配體、格肩榫子裝配體。當(dāng)子裝配體確定下來，設(shè)計基準(zhǔn)傳遞下去之后，可以進(jìn)行單個的零件設(shè)計。

2.1凳面榫卯結(jié)構(gòu)仿真

從拆解圖二可以看出，凳面采用的是攢邊打槽裝板連接方式。我們將攢邊打槽裝板連接方式定義為子裝配件，在子裝配件下進(jìn)行板心及邊框的詳細(xì)設(shè)計。趲邊打槽裝板的裝配結(jié)構(gòu)是首先將板心裝納在四根邊框之中，然后將裝板的邊框裝配起來[3]。這種裝配結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于邊框伸縮性不大，使得整個家具的結(jié)構(gòu)不至由于面板的脹縮而受影響，起到了穩(wěn)定堅實的作用。

趲邊打槽裝板裝配結(jié)構(gòu)定義完之后開始進(jìn)行零部件的詳細(xì)設(shè)計，由圖四可以看出此裝配零部件由凳面的帶榫頭的兩根大邊和兩條帶榫眼的抹頭組成。這四根木框兩根長而出榫的叫“大邊”，兩根短而鑿眼的叫“抹頭”。經(jīng)過以上分析，在Pro/E環(huán)境中建立這四根帶有榫卯結(jié)構(gòu)的木框零部件。

2.2腿足的抱肩榫結(jié)構(gòu)仿真

從圖三可以看出，凳面與腿足及其束腰采用的是抱肩榫連接方式，將抱肩榫連接方式定義為子裝配件，抱肩榫是束腰家具的腿足與束腰、牙條相結(jié)合時使用的榫卯結(jié)構(gòu)。首先通過測繪獲得各種數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在獲得詳細(xì)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，通過三維仿真建模技術(shù)，對抱肩榫結(jié)構(gòu)進(jìn)行子裝配件的建立。之后在子裝配件下進(jìn)行牙條與腿足的詳細(xì)設(shè)計。通過對三維仿真模型的拆解可以看出來，抱肩榫子裝配件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)是在腿足上挖出肩，將牙條插掛在上面來固定四方的框架。同時掛銷進(jìn)一步定位橫材和豎材，將面受到的壓力均勻傳遞到四足上，腿足上端的長短榫通過抹頭的插接固定了承重面。

2.3.腳檔的格肩榫模型仿真

通過下圖對束腰凳的拆解可以看出，數(shù)字化模型中腳檔與腿足的連接方式為格肩榫，將格肩榫裝配方式定義為子裝配體，然后分析其詳細(xì)零部件。本實例束腰凳的腿足是方形豎材，此家具用的是大格肩榫結(jié)構(gòu)，肩部為尖角，格肩部分和長方形的陽榫貼實在一起的，為不帶夾皮的格肩榫，又叫“實肩”。詳細(xì)零部件構(gòu)成為：格肩榫榫頭在中間，兩邊為榫肩，格肩部分和長方形的陽榫貼實在一起的，為不帶夾皮的格肩榫，又叫“實肩”。 齊頭碰在形式上有透榫。

3、數(shù)字化樣機虛擬裝配

假如在榫卯結(jié)構(gòu)的物理教具裝配演示過程中，需要將裝配的各個零部件拿到裝配現(xiàn)場進(jìn)行裝配[4]。而在Pro/E虛擬系統(tǒng)中，只需要在計算機屏幕上裝配零部件，查看和分析零件的配合情況，這樣可減少對物理樣機的依賴。

具體的虛擬裝配的方法是：首先是裝配建模體系結(jié)構(gòu)的建立，根據(jù)有束腰凳裝配給定的功能要求和設(shè)計約束，先確定產(chǎn)品的大致組成和形狀，確定各組成零部件之間的裝配關(guān)系和約束關(guān)系。然后再把束腰凳分解成若干個零部件，在總體裝配關(guān)系的約束下，同步根據(jù)裝配關(guān)系對這些零部件進(jìn)行設(shè)計。

其次是裝配體層次關(guān)系的定義，束腰凳的裝配體分解成不同層次的子裝配體，子裝配體又可分解成若干子裝配體和各個零件。通常將零件、子裝配體、裝配體之間的這種層次關(guān)系直觀地表示成裝配樹，樹的根節(jié)點是裝配體，子節(jié)點是組成裝配體的各個零件，中間節(jié)點則是子裝配體。裝配樹的的關(guān)系體現(xiàn)了實際形成裝配體的裝配順序，同時也表達(dá)了裝配體、子裝配體及零件之間的父、子從屬關(guān)系。圖6是有束腰凳的仿真裝配結(jié)果。

四、 結(jié)語

傳統(tǒng)榫卯結(jié)構(gòu)是我國寶貴的傳統(tǒng)工藝非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，同時明式家具榫卯結(jié)構(gòu)工藝也是當(dāng)今學(xué)習(xí)榫卯結(jié)構(gòu)的難點，所以有必要對傳統(tǒng)榫卯結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維數(shù)字模型的仿真研究，使學(xué)習(xí)和掌握榫卯結(jié)構(gòu)的過程更快捷。通過三維模型的仿真研究和實踐，探索出一套學(xué)習(xí)榫卯工藝的學(xué)習(xí)方法，為當(dāng)今家具設(shè)計提供有益的參考，同時也促進(jìn)了明式家具的深入研究，有助于傳統(tǒng)文化的廣泛傳播和發(fā)展。

本文為天津市高等學(xué)校人文社會科學(xué)研究一般項目資助 課題號：20112303

參考文獻(xiàn)

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第2篇：數(shù)字化設(shè)計與仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：低壓電器；數(shù)字化仿真設(shè)計；發(fā)展；應(yīng)用

一、低壓電器仿真與數(shù)字化設(shè)計技術(shù)進(jìn)展

解決了從三維造型軟件，如UG-Ⅱ和pro/E的三維建模與三維仿真，到如ADAMS和Ansys的接口問題，為低壓電器的仿真與數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在實踐中的應(yīng)用打通了前進(jìn)的道路。該項技術(shù)的開始階段，著眼于低壓電器各個部件的仿真，依靠靜態(tài)至動態(tài)特性仿真，尋求各個部件的優(yōu)化設(shè)計，如以低壓斷路器的機構(gòu)操作速度為提高目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計，磁脫扣器的保護(hù)特性仿真與優(yōu)化設(shè)計，交流接觸器磁系統(tǒng)的靜、動特性仿真與優(yōu)化設(shè)計等。但一個電器的基本性能不是僅由單個部件的優(yōu)化設(shè)計所能決定的。對低壓斷路器來說，分?jǐn)嗵匦耘c各個部件的配合有關(guān)，與多種物理現(xiàn)象的綜合有關(guān)；另外，與仿真條件是否完全按照國家和IEC標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行也有關(guān)，因為實際樣機的型式試驗和出廠試驗都是嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的。為了滿足上述要求，當(dāng)前低壓電器仿真與數(shù)字化設(shè)計技術(shù)正向以下幾個方面進(jìn)展：

（1）多場域、多物理現(xiàn)象綜合的仿真技術(shù)

例如，在對低壓器結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真設(shè)計的時候，如果不考慮計算連桿本身的應(yīng)變、應(yīng)力，而只針對連桿之間的相互配合，那么這種低壓電器無論是從部分結(jié)構(gòu)到整體功能都不能實現(xiàn)設(shè)計的最優(yōu)化；另外，如萬能式斷路器短時耐受的仿真設(shè)計，它的仿真不是單領(lǐng)域、單獨部分的，而是對瞬態(tài)電磁場、熱場和電路瞬態(tài)包括材料相變等相結(jié)合的仿真設(shè)計。想要將這種仿真技術(shù)實現(xiàn)好，不僅需要利用當(dāng)下的電磁場仿真軟件，還需要將自開發(fā)設(shè)計的軟件、代碼和商品軟件的特點綜合起來進(jìn)行整合利用。

（2）基于磁流體動力學(xué)（MHD）電弧數(shù)學(xué)模型

想要實現(xiàn)滅弧室的仿真，一定要對滅弧室的電弧的物理現(xiàn)象進(jìn)行具體的分析掌握，才能使滅弧室的仿真設(shè)計達(dá)到最佳效果。當(dāng)前，已經(jīng)有數(shù)位研究人員對電弧數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析，研究表明電弧的磁流體動力學(xué)模型能夠準(zhǔn)確具體的將滅弧室的分段過程的物理現(xiàn)象表現(xiàn)出來，從而加快了其應(yīng)用發(fā)展。電弧數(shù)學(xué)模型可以將滅弧室內(nèi)的溫度、磁場、壓力以及離子密度等在分段過程中的先向變化進(jìn)行分析，可以得到以下結(jié)論：滅弧室的幾何尺寸、結(jié)構(gòu)、材料等都會影響到電弧電壓和電弧電流過后的介質(zhì)性強度的恢復(fù)。MHD的電弧數(shù)學(xué)模型發(fā)展還不完善，對于一些復(fù)雜的計算，難以同電路瞬態(tài)、電極表面、機構(gòu)動態(tài)等物理現(xiàn)象結(jié)合起來，計算中涉及電流過大時，難以進(jìn)行收斂。

（3）建立簡化的工程用電弧數(shù)學(xué)模型

對低壓器的分段過程進(jìn)行仿真，分段特性作為低壓開關(guān)電器的主要特性，若要實現(xiàn)低壓器的優(yōu)化仿真設(shè)計，就要保證低壓電器在無論尺寸怎樣縮小的同時，都能夠?qū)㈩~定極限短路分?jǐn)嗄芰CU和額定短路分?jǐn)嚯娏鱅CS提高。要想實現(xiàn)這樣的優(yōu)化目標(biāo)，其關(guān)鍵不是磁脫扣器、機構(gòu)和觸頭系統(tǒng)，重點是建立簡化的工程用數(shù)學(xué)模型，在電弧模型MHD難以耦合的時候，進(jìn)行應(yīng)用。

（4）使仿真技術(shù)嚴(yán)格按國家標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行

產(chǎn)品通過仿真和優(yōu)化設(shè)計后是否滿足技術(shù)要求，需要用國家標(biāo)準(zhǔn)來考核，因而仿真工作必須嚴(yán)格按國家標(biāo)準(zhǔn)要求來進(jìn)行。如萬能式斷路器的短耐仿真，在規(guī)定的功率因數(shù)條件下，選擇合閘相角使短路電流第一個半波峰值達(dá)到可能的最大值；又如接觸器的熱仿真，按國家標(biāo)準(zhǔn)要求，發(fā)熱試驗時接觸器的主回路和線圈要同時通電，且主回路觸頭間的連接導(dǎo)線要按規(guī)定選擇。

（5）建立更有效的工程計算方法

在對多場域的靜態(tài)或者動態(tài)仿真進(jìn)行計算時往往會耗費大量的時間。因此我們應(yīng)該從實際應(yīng)用的角度出發(fā)，找到一種簡單省時且不影響計算準(zhǔn)確度的計算方法這也是仿真技術(shù)發(fā)展的需要和前進(jìn)的目標(biāo)。例如，我們將三維有限元熱場應(yīng)用于電器熱計算當(dāng)中，另外，當(dāng)前所被廣泛應(yīng)用的熱路網(wǎng)絡(luò)計算方法，不僅能夠減輕計算難度和計算量，還能夠確保計算的準(zhǔn)確度。

（6）仿真與數(shù)字化設(shè)計技術(shù)和節(jié)能減排的關(guān)系

社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們的用電需求越來越大，而我國的主要電力供給都是以煤炭資源為主體，所以說，節(jié)能減排、加大利用可再生能源、發(fā)展智能電網(wǎng)已經(jīng)成為當(dāng)今電力工業(yè)發(fā)展的必然趨勢和目標(biāo)。在配電系統(tǒng)中，低壓電器是其中最主要的元器件，所以在進(jìn)行研究的時候始終將低壓電器作為重點研發(fā)對象。為了節(jié)能減排的需要，要加大對小尺寸低壓氣的開發(fā)，保證其性能和可靠性，從而使配電系統(tǒng)能夠正常運行。隨著直流系統(tǒng)、光伏系統(tǒng)作為可再生能源的發(fā)展應(yīng)用，因而要不斷提高直流開斷技術(shù)。

二、實例應(yīng)用介紹

1、與多體動力學(xué)耦合求解

近些年，我國對接觸器的動態(tài)性仿真技術(shù)已經(jīng)有了一定的研究分析，接觸器動態(tài)性仿真的主要功能就是減少在分閘時出頭的彈跳，從而延長AC―3的使用壽命，對觸頭彈跳進(jìn)行仿真，將電磁場、電路瞬態(tài)兩者結(jié)合起來，同時與多體動力學(xué)進(jìn)行耦合，之后運用ADAMS軟件以對偶和計算的接口進(jìn)行計算。

2、熱路網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用及緊湊型斷路器的設(shè)計

想要減少原料，避免資源浪費，那么就要加強對緊湊型開關(guān)電器的設(shè)計，從而避免工藝與資源的浪費。核心技術(shù)是降低溫升和熱計算，之前一般都是借助三維有限元熱仿真技術(shù)，但是這種方法計算復(fù)雜且耗時過長，因此當(dāng)前一般都發(fā)展并廣泛應(yīng)用熱路網(wǎng)絡(luò)的熱分析，不僅計算簡單還能夠在工程中得以應(yīng)用發(fā)展。

3、基于MHD電弧數(shù)學(xué)模型的中間和兩側(cè)出氣

中間和兩側(cè)出氣在直流分?jǐn)噙^程中存在差異性，出氣結(jié)構(gòu)不同從而決定了電弧不同的動態(tài)過程，尤其是電弧弧柱運動到出氣口附近。中間出氣是比較傳統(tǒng)的的方式，出氣口的電弧前端為尖形，并主要集中在滅弧室中間區(qū)域，這是由于在出氣口處流體受到明顯壓縮作用；兩側(cè)出氣結(jié)構(gòu)中，由于氣流場的作用，在出氣口處電弧呈現(xiàn)向兩側(cè)出氣口分裂，有利于增大電弧與滅弧柵片和介質(zhì)的接觸面積，增加電弧在滅弧柵片“腹部”的運動。

4、 基于鏈?zhǔn)诫娀∧Ｐ?，實現(xiàn)低壓斷路器的分?jǐn)嗵匦苑抡?/p>

雖然低壓電器一直在發(fā)現(xiàn)進(jìn)步，各個零件特性的仿真性也越來越好，但是仍舊受到電弧數(shù)學(xué)模型的制約，特別是低壓器在分?jǐn)噙@一部分的仿真性還需要深入研究。雖然MHD在國內(nèi)外都收到廣泛的關(guān)注，但是MHD模型的最高斷電仿真不能高于幾千分，否則電弧不容易收斂，而且該模型不能和機構(gòu)運動、觸頭拆開等階段進(jìn)行結(jié)合，因此，在實際的應(yīng)用中，國內(nèi)外都普遍選擇比較簡單的電弧數(shù)學(xué)模型，達(dá)到使低壓電器達(dá)到整個過程的仿真。

三、結(jié)語：

綜上所述，本文主要分析了低壓電器數(shù)字化仿真設(shè)計的發(fā)展進(jìn)程，并通過具體的實力應(yīng)用做進(jìn)一步的詳細(xì)分析，從而進(jìn)一步證明了數(shù)字化仿真技術(shù)的可信、可靠性，以及在低壓電器上的應(yīng)用推廣，為今后低壓電器數(shù)字化仿真設(shè)計的發(fā)展和應(yīng)用提供一定的借鑒參考意義。

參考文獻(xiàn)：

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第3篇：數(shù)字化設(shè)計與仿真技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】單片機開發(fā) 仿真技術(shù) Proteus仿真軟件 應(yīng)用

隨著電能路徑技術(shù)在單片機開發(fā)技術(shù)中的應(yīng)用，仿真技術(shù)水平在我國的貿(mào)易、科技領(lǐng)域發(fā)展較為迅速。單片機仿真技術(shù)的開發(fā)原理是依托于集中解決機器和多類I/O暫停系統(tǒng)的技術(shù)原理，集合集中解決機器和多類I/O暫停系統(tǒng)的硅片，將仿真技術(shù)的數(shù)據(jù)存放在硅片上，進(jìn)而建立一個系統(tǒng)化、全面化、層次化的仿真開發(fā)技術(shù)系統(tǒng)。作為集中電能路徑的重要組成部分之一的單片機，SCM、SOC、MCU是控制單片機仿真技術(shù)電能路徑的三個主要環(huán)節(jié)。其特點使耗電容量少、在集中解決機器和多類I/O暫停系統(tǒng)可以靈活延伸、制造工序簡單易懂、使用效率比較高。

1 單片機仿真技術(shù)概述

隨著我國計算機水平和通訊技術(shù)水平的日益成熟，單片機仿真技術(shù)成為現(xiàn)代教育領(lǐng)域的一門教學(xué)課程。作為單片機的智能化體系主要組成部分之一的微小解決機器，其不僅承擔(dān)著控制和檢測復(fù)刻電能路徑的責(zé)任，還要在電能路徑受到電容量壓力過大時調(diào)節(jié)電阻力，扮演調(diào)節(jié)角色。因此，對單片機仿真技術(shù)研究的核心內(nèi)容是合理控制電阻力對微小解決機器的影響、調(diào)節(jié)電能路徑，避免出現(xiàn)電阻容量過大或者電能路徑受阻的情況。據(jù)算計技術(shù)和數(shù)字技術(shù)理論的日趨成熟促使了單片機發(fā)掘技術(shù)的發(fā)展，也為仿真技術(shù)模擬體系提供了理論基礎(chǔ)。專家們在對單片機發(fā)掘技術(shù)理論進(jìn)行研究的過程中，要運用任意存放機器設(shè)備的協(xié)調(diào)技術(shù)，保證仿真技術(shù)模擬技術(shù)在模擬平面得以正常施展，調(diào)節(jié)電能路徑。模擬仿真技術(shù)的應(yīng)用不當(dāng)可以減少單片機的成本，節(jié)約研發(fā)費用和時間成本，還可以減低生產(chǎn)單片機的設(shè)定風(fēng)險。因此，模擬仿真技術(shù)不僅為單片機的大量生產(chǎn)提供了成長舞臺，還促進(jìn)了單片機仿真技術(shù)的不斷發(fā)展。

2 Proteus仿真軟件的引入

計算機水平和通訊技術(shù)水平的不斷提升，促使各類模仿體系的產(chǎn)生。各類模仿體系的產(chǎn)生一方面為技術(shù)人員研發(fā)單片機仿真軟件節(jié)約了大量的人力、物力、財力，另一方面促使單片機仿真技術(shù)的誕生。Proteus仿真軟件作為單片機仿真模擬體系中的一員，是集虛擬電能路徑、數(shù)據(jù)電能能路徑為一體化的仿真軟件，不僅可以有效地將電能路徑于模擬體系得到結(jié)合，還可以在計算機仿真技術(shù)中對電能路徑的結(jié)構(gòu)、單片機數(shù)據(jù)編碼、電能路徑理論模型進(jìn)行虛擬制定和演練操作，把模擬仿真技術(shù)理論圖表成功實踐到單片機Proteus仿真軟件中，依托與單片機編碼的調(diào)節(jié)作用，從而生成PCB檢測體系。

目前，Proteus單片機仿真軟件與課堂教學(xué)試驗融為一體，不僅提升了課堂教學(xué)的質(zhì)量，將仿真技術(shù)與計算機合成技術(shù)得到有效整合，還能夠降低軟件開發(fā)過程中的費用成本支出。我國的Proteus仿真軟件開發(fā)技術(shù)主要是結(jié)合設(shè)備設(shè)定生產(chǎn)、現(xiàn)代計算機開發(fā)技術(shù)、數(shù)字化研發(fā)技術(shù)的相關(guān)理論基礎(chǔ)，利用模擬模仿研發(fā)范圍，使Proteus仿真軟件再工程軟件開發(fā)領(lǐng)域、商品研發(fā)領(lǐng)域、服裝貿(mào)易研發(fā)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，促進(jìn)我國工程、服裝貿(mào)易行業(yè)的快速發(fā)展。另外，工程的兼容研發(fā)和商品的循環(huán)研發(fā)時間是有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的，即不能夠超過模擬模仿研發(fā)環(huán)節(jié)的期末時間，確保商品的初始狀態(tài)在模擬模仿氛圍中得以真實展現(xiàn)。比如安裝Proteus仿真軟件系統(tǒng)中的LabView和Soliworks軟件在器材上，不僅可以保障機械運用元素在仿真技術(shù)三維空間中正常應(yīng)用，避免出現(xiàn)三維度運作操作出現(xiàn)失誤或者失靈的現(xiàn)象。

3 單片機開發(fā)中仿真技術(shù)的應(yīng)用

3.1 性能要求

設(shè)定多向研發(fā)應(yīng)用設(shè)備的前提是遵循單片機仿真技術(shù)原理，研發(fā)適合克服需求的單片機模仿機器。技術(shù)研究人員在開發(fā)多向研發(fā)應(yīng)用裝備的同時，要考慮特殊客戶對單片機仿真機器的性能要求，實現(xiàn)小組共享多向研發(fā)應(yīng)用器材的目的。研發(fā)小組共享機器設(shè)備不僅可以幫助提升單片機器材的使用效率，還可以避免單片機器材在研發(fā)過程中出現(xiàn)反復(fù)投資器材的現(xiàn)象，為形成和諧的研發(fā)模擬模仿提供良好的條件。

3.2 多路開發(fā)器整體結(jié)構(gòu)

多向研發(fā)運用板是多路開發(fā)器設(shè)定的條件之一，不僅可以為單片機完成仿真技術(shù)提供原理，還可以幫助多路開發(fā)器在模擬模仿計算機體系中達(dá)到仿真技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。仿真多路開發(fā)器的原理可以看出，技術(shù)研究人員在開發(fā)仿真多路開發(fā)器時，在模擬模仿軟件系統(tǒng)中設(shè)置多個開發(fā)用戶的目的是為了提升仿真技術(shù)的使用效益。其中，多路控制器控制著多個開發(fā)用戶、多路請求電路、多路狀態(tài)指示，單片機開發(fā)板在仿真多路開發(fā)器中居于核心位置，其存在的作用就是實現(xiàn)單片機仿真技術(shù)目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化。

3.3 多路開發(fā)器電路設(shè)計

仿真多路開發(fā)器研究原理可以得出結(jié)論，多路控制器控制者多類客戶主體機器，多類客戶主體機器在受到多路控制器的嚴(yán)格控制下，根據(jù)單片機開發(fā)板的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，以“多對一”或者“一對一”的形式開展模仿應(yīng)用任務(wù)。所謂“多對一”形式就是多類客戶對應(yīng)一個單機片開發(fā)板，“一對一”就是一個客戶對應(yīng)一個單片機開發(fā)板。多路開發(fā)器電路設(shè)計的主要元素是電磁繼電器和74LSO4反相器，作為構(gòu)建一類單片機遠(yuǎn)程控制電能的數(shù)字化通訊設(shè)備，從而共同完成“多對一”或者“一對一”的模仿應(yīng)用任務(wù)。

4 結(jié)束語

隨著計算機處理水平和通訊技術(shù)水平的不斷提升，以及Proteus仿真軟件的引入，仿真技術(shù)在單片機開發(fā)中的應(yīng)用越來越廣泛。仿真技術(shù)在多路開發(fā)器電路中運轉(zhuǎn)還比較順利，不僅完成了“多對一”或者“一對一”的模仿應(yīng)用任務(wù)，還提升了電能器材的使用效率。

參考文獻(xiàn)

第4篇：數(shù)字化設(shè)計與仿真技術(shù)范文

隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計算等信息技術(shù)在制造業(yè)的蓬勃發(fā)展與廣泛應(yīng)用，各國紛紛推出了以智能制造為核心的制造業(yè)發(fā)展計劃，如德國“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略、美國“再工業(yè)化”戰(zhàn)略與“中國制造2025”等。盡管各個國家在制定相應(yīng)戰(zhàn)略政策時，由于各自工業(yè)基礎(chǔ)和發(fā)展環(huán)境的不同，其戰(zhàn)略側(cè)重點有所區(qū)別，但在建立一個高度靈活的個性化和數(shù)字化的智能制造生產(chǎn)模式，支持面向物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的虛擬數(shù)字和物理世界的無縫銜接，從而實現(xiàn)分布異構(gòu)環(huán)境下企業(yè)制造資源與應(yīng)用服務(wù)高度協(xié)同和交互上殊途同歸。

西門子作為一家致力于服務(wù)全球工業(yè)發(fā)展的德國大型跨國公司，在“工業(yè)4.0”發(fā)展^程中始終處于領(lǐng)先地位，繼在德國建成安貝格數(shù)字化工廠后，在中國的數(shù)字化工廠也落戶成都。

3月2日，以“成就創(chuàng)新，引領(lǐng)卓越 （Realizing innovation）”為主題的2017 Siemens PLM Software（西門子旗下機構(gòu)）大中華區(qū)用戶大會在武漢舉行，會議吸引了近4000名嘉賓到場，場面火爆。這也說明，在面臨數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中，中國企業(yè)智造轉(zhuǎn)型升級的需求也非常迫切。

數(shù)字化工廠打通貫穿全價值鏈的數(shù)字神經(jīng)系統(tǒng)

究竟數(shù)字化的工廠是什么樣子？在成都的數(shù)字化工廠，工人工作都是很悠閑的，主要由生產(chǎn)設(shè)備和電腦自主處理，從產(chǎn)品設(shè)計開始，所有設(shè)計數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以及生產(chǎn)線上的各種數(shù)據(jù)等都可以被用來作為產(chǎn)品質(zhì)量控制的依據(jù)，并且所有產(chǎn)品的形狀、材料、顏色等都可以按照消費者的需求實現(xiàn)定制化生產(chǎn)，形成個性化的訂單。自建廠以來，將近2萬名業(yè)內(nèi)人員來參觀訪問過。會上，成都數(shù)字化工廠的技術(shù)人員通過演示生產(chǎn)一臺咖啡機，形象地展示了數(shù)字化工廠的工作流程。

比如，設(shè)計一臺咖啡機，以往需要數(shù)張圖紙，如果在一處進(jìn)行改動將牽一發(fā)而動全身。但現(xiàn)在，軟件可以模擬整個產(chǎn)品的研發(fā)環(huán)節(jié)，從設(shè)計、組裝到測試，在一臺電腦上就能完成。通過西門子Siemens PLM Software的“數(shù)字化雙胞胎”（Digital Twin）模型程序，客戶能夠身臨其境地體驗“產(chǎn)品數(shù)字化雙胞胎”、“設(shè)備數(shù)字化雙胞胎”和“生產(chǎn)工藝流程數(shù)字化雙胞胎”。它們可以模擬真實環(huán)境的壓力、溫度等各種參數(shù)，可以讓設(shè)計立即投入生產(chǎn)。之后，西門子研發(fā)平臺會和生產(chǎn)系統(tǒng)對話，把數(shù)據(jù)分享給各個環(huán)節(jié)，并且生產(chǎn)線還可以根據(jù)市場需求自主、智能地生產(chǎn)多種高質(zhì)量的產(chǎn)品。

推進(jìn)“數(shù)字化雙胞胎”模式

數(shù)字化雙胞胎（Digital Twin）模型是西門子工業(yè)軟件技術(shù)團隊基于模型的數(shù)字化企業(yè)理念打造的，目的是實現(xiàn)制造業(yè)行業(yè)內(nèi)設(shè)計制造方式的創(chuàng)新、加工制造效率和產(chǎn)品質(zhì)量的提升。制造企業(yè)能夠整合生產(chǎn)中的制造流程，實現(xiàn)從基礎(chǔ)材料、產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃、生產(chǎn)計劃、制造執(zhí)行到使用維護(hù)的全過程數(shù)字化。

“西門子希望在產(chǎn)品生命周期的每一個環(huán)節(jié)打造數(shù)字化生產(chǎn)線，以此支持‘?dāng)?shù)字化雙胞胎’戰(zhàn)略，為產(chǎn)品整個生命周期提供不間斷的服務(wù)?！?dāng)?shù)字化雙胞胎’模式能夠幫助企業(yè)更好地適應(yīng)信息化的變革，縮短產(chǎn)品上市時間，提高銷售業(yè)績，幫助企業(yè)嘗試新的商業(yè)模式?！盨iemens PLM Software全球高級副總裁兼大中華區(qū)董事總經(jīng)理梁乃明表示。

據(jù)梁乃明介紹，西門子是一家有能力提供包含智能制造關(guān)鍵技術(shù)的一體化解決方案的公司，從MDA機械設(shè)計自動化、EDA電子設(shè)計自動化到PLM產(chǎn)品生命周期管理、ALM應(yīng)用生命周期管理、ESE嵌入式系統(tǒng)工程，從工廠/工藝仿真、自動化執(zhí)行到工業(yè)大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)，西門子具備交付全線智能制造關(guān)鍵技術(shù)的能力。在工業(yè)軟件應(yīng)用領(lǐng)域，數(shù)字化制造會徹底改變設(shè)計、測試、仿真、規(guī)劃、實施等整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，而且不僅是生產(chǎn)，從前端到后端的所有環(huán)節(jié)都將通過數(shù)字化串聯(lián)在一起。

聚焦軟件化，助力數(shù)字化轉(zhuǎn)型

“2016年，Siemens PLM Software在全球取得了約33億歐元的收入，數(shù)字服務(wù)的營收達(dá)到10億歐元。在亞洲，無論是‘中國制造2025’、‘澳洲及東南亞智能城市’、‘日本創(chuàng)新25舉措’、‘印度制造’、‘韓國制造創(chuàng)新3.0’，背后都有Siemens PLM Software的支持?！盨iemens PLM Software高級副總裁兼亞太區(qū)董事總經(jīng)理皮特?凱瑞爾（Pete Carrier）表示。

數(shù)字化正在改變世間萬物。全球銷售、營銷和服務(wù)交付執(zhí)行副總裁羅伯特?瓊斯（Robert Jones）在會上指出，小變化只有付諸實施才會帶來大變革。自2000年以來，世界500強中超過一半的企業(yè)消失了，原因就是沒能適應(yīng)數(shù)字化的變革浪潮。從電氣化、自動化到數(shù)字化，西門子實踐并引領(lǐng)了這一進(jìn)程。如今，西門子正將其在自動化領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位和軟件優(yōu)勢結(jié)合起來，助力中國制造轉(zhuǎn)型升級、更新?lián)Q代。

目前，Siemens PLM Software已經(jīng)擁有“數(shù)字化企業(yè)”轉(zhuǎn)型全面的技術(shù)方案。這些解決方案通過機器學(xué)習(xí)、增材制造、機器人制造等改變產(chǎn)品的生產(chǎn)過程；通過云技術(shù)、知識自動化、大數(shù)據(jù)分析來加速產(chǎn)品的演進(jìn)。在企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中，西門子從“構(gòu)思、實現(xiàn)、利用”等方面，全方位幫助企業(yè)縮短創(chuàng)新周期，推動企業(yè)持續(xù)的業(yè)務(wù)變革。

“在中國，近5年來，Siemens PLM Software部門的員工已經(jīng)超過了1000人。在關(guān)鍵技術(shù)、行業(yè)應(yīng)用、引領(lǐng)方向、領(lǐng)先客戶、創(chuàng)新生態(tài)上讓Siemens PLM Software不斷取得成功”。梁乃明表示。

在中國，Siemens PLM Software的產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用到航空航天、能源與設(shè)備、汽車和交通運輸、醫(yī)療設(shè)備、造船、工業(yè)機械和重型設(shè)備、電子和半導(dǎo)體、消費品和零售等行業(yè)。

向企業(yè)直觀地展示數(shù)字化改變業(yè)務(wù)的進(jìn)程，除了成都的數(shù)字化工廠，西門子還通過開放創(chuàng)新實驗室等方式來展現(xiàn)。梁乃明表示：“西門子已在青島、武漢、東莞建設(shè)西門子創(chuàng)新中心，在北京建立‘工業(yè)4.0創(chuàng)新實驗室’，接待了近2000人次的來訪。

收購不斷，聯(lián)合的力量巨大

近年來，西門子大手筆并購了多家軟件企業(yè)，如2012年以6.8億歐元收購比利時軟件公司LMS International；2014年年底收購企業(yè)級MES軟件市場的領(lǐng)導(dǎo)者Camstar；2016年年初收購美國模擬軟件提供商CD-adapco；2016年8月收購英國3D打印工業(yè)組件開發(fā)商Materials Solutions；2016年11月收購美國自動化和工業(yè)軟件供應(yīng)商Mentor Graphics，這些產(chǎn)品和技術(shù)大多被整合進(jìn)Siemens PLM Software，以組成更完整的解決方案。Siemens PLM Software通過數(shù)字化模擬軟件、數(shù)據(jù)服務(wù)、產(chǎn)業(yè)分析等打造完整的產(chǎn)品組合，形成了較完整的“數(shù)字化企業(yè)解決方案”架構(gòu)的工業(yè)軟件體系。

Siemens PLM Software的數(shù)字化解決方案通過產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)系統(tǒng)的全數(shù)字化建模和仿真，跨越了產(chǎn)品設(shè)計與生產(chǎn)的全生命周期價值鏈，彰顯了數(shù)字化帶來的高生產(chǎn)力與效率。

近來，仿真領(lǐng)域市場發(fā)展快速，一些公司現(xiàn)在已經(jīng)通過仿真技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)創(chuàng)新，不僅節(jié)省了成本，而且?guī)砹烁玫氖找?。去年，對CD-adapco的收購金額高達(dá)9.7億美元，顯示了Siemens PLM Software對仿真領(lǐng)域市場的信心。

CD-adapco中國區(qū)總經(jīng)理劉俊表示：“CD-adapco的定位是通過仿真來驅(qū)動創(chuàng)新，致力于幫助客戶在最短的時間里發(fā)現(xiàn)更好的設(shè)計?！?/p>

說到仿真，就涉及到仿真的成熟度。仿真技術(shù)涉及很多層次，大多數(shù)公司對仿真的利用還處在初級和中級階段，主要利用仿真做一些驗證、排錯，以及在產(chǎn)品開發(fā)之前預(yù)測產(chǎn)品的性能等，從而減少了時間和成本。CD-adapco通過重新定義創(chuàng)新仿真策略，著重在利用仿真進(jìn)行自動化方面，然后在整個設(shè)計領(lǐng)域里幫助客戶通過仿真尋求更好的設(shè)計。

引導(dǎo)客戶往自動化和搜索兩個層次演進(jìn)是CD-adapco的目標(biāo)。達(dá)到這兩個層次需要什么條件呢？CD-adapco公司全球銷售業(yè)務(wù)高級副總裁迪迪埃?阿爾布?。―idier Halbronn）表示：“CD-adapco通過這20多年的努力，發(fā)現(xiàn)三個非常關(guān)鍵的因素：第一，要有領(lǐng)先的產(chǎn)品和技術(shù)；第二，要有靈活的Licensing模型來支持大規(guī)模的計算；第三，要有很好的支持體系。這三點是區(qū)別于其他公司的最顯著的特點?！?/p>

為獲取更多的價值，CD-adapco通過建模、測試、評估和探索創(chuàng)建了一個仿真的解決方案，主要通過兩款旗艦產(chǎn)品來實現(xiàn)：第一款是STAR-CCM+多物理場平臺，第二款產(chǎn)品是HEEDS多物理場設(shè)計探索平臺。

第5篇：數(shù)字化設(shè)計與仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：沖壓模具；數(shù)字化技術(shù)；設(shè)計應(yīng)用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.12.009

0 前言

目前我國以航空制造業(yè)和汽車工業(yè)為主的機械類制造業(yè)發(fā)展迅速，促使我國沖壓模具以年20%的速度持m增長。沖壓模具本質(zhì)上屬于技術(shù)密集型產(chǎn)品，沖壓生產(chǎn)中的沖壓產(chǎn)品的智聯(lián)、生產(chǎn)效率等與模具設(shè)計具有較大的關(guān)聯(lián)，大力發(fā)展模具的數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)的分析與研究，將數(shù)字化技術(shù)廣泛應(yīng)用在模具工業(yè)中，促使現(xiàn)代機械制造業(yè)得到快速發(fā)展。

1 沖壓模具設(shè)計和制造中的數(shù)字化關(guān)鍵技術(shù)

在沖壓模具的使用上，要將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用在模具制造的全過程，實現(xiàn)自動化制造和精確化制造，促使沖壓模具的高效開發(fā)。模具制造的數(shù)字化技術(shù)主要是將計算機技術(shù)應(yīng)用在模具制造的過程中，實現(xiàn)每一制造環(huán)節(jié)的精確控制，從而滿足沖壓生產(chǎn)的要求。數(shù)字化關(guān)鍵技術(shù)具體包括以下幾種：

（1）沖壓成形CAE技術(shù)。沖壓成形CAE技術(shù)本質(zhì)上是利用計算機技術(shù)制造計算機軟件，并將計算機通用軟件應(yīng)用在模具自動化質(zhì)量控制過程中，促使該技術(shù)能夠滿足模具制造的精確度要求，也顯著提高沖壓模具的使用周期。如AutoForm/PAM-STAMP軟件應(yīng)用在模具制造過程中，通過計算機分析、模擬機械用材的流動、厚度的變化以及材料的破壞、起皺等，以此來對模具產(chǎn)品零件的成形、工藝設(shè)計進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)見和建議，實現(xiàn)模具的形變。

（2）模塊化的快速設(shè)計系統(tǒng)。對于沖壓模具的制造與設(shè)計，要重視結(jié)果設(shè)計，能夠?qū)⒓夹g(shù)系統(tǒng)應(yīng)用于模具制造上，提高模具設(shè)計的質(zhì)量。如隨著現(xiàn)代計算機技術(shù)的發(fā)展，沖壓CAD/CAM的一體化技術(shù)應(yīng)用在模具設(shè)計上，可以有效避免單一軟件使用的弊端。

CAD通用軟件主要是應(yīng)用在交互繪圖和造型層次的設(shè)計上，一般是以模具設(shè)計人員的設(shè)計經(jīng)驗為主來進(jìn)行模具繪圖和造型設(shè)計，這種軟件設(shè)計方法不能夠及時發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計中的不足之處，一定情況下會延誤模具設(shè)計周期，影響模具的設(shè)計質(zhì)量。因此在數(shù)字化關(guān)鍵技術(shù)的使用上，可以將模具設(shè)計的技術(shù)結(jié)合起來，彌補單一技術(shù)應(yīng)用中的不足之處。

2 沖壓模具設(shè)計和制造中的數(shù)字化技術(shù)的優(yōu)點

（1）數(shù)字化裝配技術(shù)的優(yōu)點。沖壓模具的裝配方法一般分為4種，包括互換裝配法、分組裝配法、修配裝配法以及調(diào)整裝配發(fā)等具體內(nèi)容，在模具設(shè)計上，可以將這四種裝配法按照先后順序應(yīng)用在設(shè)計環(huán)節(jié)中，有利于進(jìn)行精加工，減少裝配過程中模具標(biāo)準(zhǔn)件的損毀。

（2）計算機仿真技術(shù)的優(yōu)點。在傳統(tǒng)的沖壓模具設(shè)計上，高度鋼材在循環(huán)加載條件的作用下，會產(chǎn)生較強的包辛格效應(yīng)，而計算機仿真技術(shù)的應(yīng)用極大程度上改變了沖壓設(shè)計現(xiàn)狀，通過計算機仿真模擬將設(shè)計參數(shù)設(shè)計在固定范圍內(nèi)，進(jìn)行沖壓設(shè)計，提高了模具設(shè)計的精確度。

（3）數(shù)字化參數(shù)的程編優(yōu)點。參數(shù)化程編應(yīng)用在沖壓模具的加工制造上，在數(shù)字化技術(shù)的作用下，逐漸從單純的型面加工擴展到結(jié)構(gòu)面加工，由中低速加工變化為高速加工，從小切深變?yōu)楦哌M(jìn)給，有效改善工件加工質(zhì)量，減少加工打磨面；減少試模的工作量，提高模具制造的精度；刀具使用上以小型加工模具為主，注重細(xì)節(jié)制造，以此既滿足模具的設(shè)計精確度要求，也有效降低使用費用。

3 沖壓模具設(shè)計和制造中的數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用

3.1 軟件技術(shù)在模具產(chǎn)品設(shè)計同步工程中的應(yīng)用

在模具產(chǎn)品的同步開發(fā)中，要想滿足沖壓模具的建設(shè)要求，就要將沖壓工藝貫穿于沖壓模具的同步開發(fā)過程中。在沖壓模具的開發(fā)設(shè)計上，要求設(shè)計人員全員參與，從沖壓模具的生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品的沖壓技術(shù)再到模具的具體開發(fā)，都要依據(jù)沖壓成形的物理規(guī)律進(jìn)行模具設(shè)計，借助計算機數(shù)字化技術(shù)真實的反映模具與板料的的關(guān)系，并將計算機軟件應(yīng)用在模具變形設(shè)計的全過程中。

在沖壓模具的設(shè)計上，可以應(yīng)用非線性理論、有限元方法以及各項計算機軟硬件，以此來對產(chǎn)品零件的成行進(jìn)行精確的預(yù)算，全面提高沖壓模具的技術(shù)機控制質(zhì)量與效率。

3.2 模塊結(jié)構(gòu)化的快速設(shè)計應(yīng)用

在數(shù)字化技術(shù)使用上，要預(yù)先消化模具的任務(wù)要求（沖壓要求），結(jié)合現(xiàn)場模具生產(chǎn)經(jīng)驗，應(yīng)用模具結(jié)構(gòu)庫，進(jìn)行模具的初設(shè)計；其次再要進(jìn)行模面設(shè)計，這一階段調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)機械件庫，組裝成一套完整的模具。在參數(shù)化模塊設(shè)計上，要實現(xiàn)典型結(jié)構(gòu)模板化和重復(fù)工作智能化，以此來提高沖壓模具的制造水平。

典型結(jié)構(gòu)模塊化，主要是基于模塊化的思想，對沖壓模具的典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類總結(jié)，應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行模具設(shè)計參數(shù)的控制，生成智能化模板，以此在模具設(shè)計過程中完成建模；重復(fù)工作智能化應(yīng)用上，主要是將模具設(shè)計過程的重復(fù)工作利用智能化模板和二次開發(fā)工具來實現(xiàn)縮短設(shè)計周期的目的，以此來實現(xiàn)沖壓模具的智能化、自動控制化進(jìn)程。

3.3 信息系統(tǒng)的應(yīng)用

在沖壓模具設(shè)計上，要將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用在制造業(yè)的每一環(huán)節(jié)中，如可以將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用在機械自動化管理、繪圖設(shè)計、參數(shù)分析、模具制造以及模具檢測中，在這一過程中應(yīng)用信息化系統(tǒng)，可以實現(xiàn)產(chǎn)品信息的共享，并將模具制造信息以計算機信息化的形式固定下來，從而為沖壓模具的制造設(shè)計提供借鑒意見，降低模具設(shè)計人員的工作量。

4 結(jié)語

隨著信息技術(shù)以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國的沖壓模具已經(jīng)由傳統(tǒng)的機械模具形式轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械自動化體系，將先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用在模具制造上，極大提高了我國沖壓模具的發(fā)展速度，也提高了沖壓模具的精確度和使用周期，推進(jìn)了我國沖壓模具的行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘宇祥.探討數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計與制造中的應(yīng)用[J]. 工程技術(shù)：全文版，2016（07）：00258.

[2]肖樂.數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計與制造中的應(yīng)用[J].工業(yè)c， 2016（06）：00201.

第6篇：數(shù)字化設(shè)計與仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：數(shù)字化工廠；關(guān)鍵技術(shù)；制造數(shù)字化

數(shù)字化工廠是以制造產(chǎn)品和提供服務(wù)的企業(yè)為核心，由核心企業(yè)以及一切相關(guān)聯(lián)的成員構(gòu)成，使所有運營信息數(shù)字化的動態(tài)“組織”。通過數(shù)字化工廠信息系統(tǒng)有效地組織控制人流、物流、資金流和信息流，實現(xiàn)組織內(nèi)部所有成員之間的高度協(xié)作和資源共享，為客戶提供滿意的產(chǎn)品和服務(wù)。而數(shù)字化工廠工作流管理系統(tǒng)作為數(shù)字化工廠信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是協(xié)調(diào)數(shù)字化工廠成員內(nèi)部、成員相互間的各項活動的具體執(zhí)行者。數(shù)字化工廠是指以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在計算機虛擬環(huán)境中，對整個生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真、評估和優(yōu)化，并進(jìn)一步擴展到整個產(chǎn)品生命周期的新型生產(chǎn)組織方式。是現(xiàn)代數(shù)字制造技術(shù)與計算機仿真技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，同時具有其鮮明的特征。它的出現(xiàn)給基礎(chǔ)制造業(yè)注入了新的活力，主要作為溝通產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品制造之間的橋梁。

一、數(shù)字化工廠概述

數(shù)字化工廠（DF）以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在計算機虛擬環(huán)境中，對整個生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真、評估和優(yōu)化，并進(jìn)一步擴展到整個產(chǎn)品生命周期的新型生產(chǎn)組織方式。在設(shè)計部分，CAD和PDM系統(tǒng)的應(yīng)用已相當(dāng)普及；在生產(chǎn)部分，ERP等相關(guān)的信息系統(tǒng)也獲得了相當(dāng)?shù)钠占?，但在解決“如何制造工藝設(shè)計”這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)上，大部分國內(nèi)企業(yè)還沒有實現(xiàn)有效的計算機輔助治理機制，“數(shù)字化工廠”技術(shù)與系統(tǒng)作為新型的制造系統(tǒng)，緊承著虛擬樣機（VP）和虛擬制造（VM）的數(shù)字化輔助工程，提供了一個制造工藝信息平臺，能夠?qū)φ麄€制造過程進(jìn)行設(shè)計規(guī)劃，模擬仿真和治理，并將制造信息及時地與相關(guān)部分、供應(yīng)商共享，從而實現(xiàn)虛擬制造和并行工程，保障生產(chǎn)的順利進(jìn)行?！皵?shù)字化工廠”規(guī)劃系統(tǒng)通過同一的數(shù)據(jù)平臺，通過具體的規(guī)劃設(shè)計和驗證預(yù)見所有的制造任務(wù)，在進(jìn)步質(zhì)量的同時減少設(shè)計時間，加速產(chǎn)品開發(fā)周期，消除浪費，減少為了完成某項任務(wù)所需的資源數(shù)目等，實現(xiàn)主機廠內(nèi)部、生產(chǎn)線供給商、工裝夾具供給商等的并行工程。數(shù)字化工廠（DF）是企業(yè)數(shù)字化輔助工程新的發(fā)展階段，包括產(chǎn)品開發(fā)數(shù)字化、生產(chǎn)準(zhǔn)備數(shù)字化、制造數(shù)字化、管理數(shù)字化、營銷數(shù)字化。除了要對產(chǎn)品開發(fā)過程進(jìn)行建模與仿真外，還要根據(jù)產(chǎn)品的變化對生產(chǎn)系統(tǒng)的重組和運行進(jìn)行仿真，使生產(chǎn)系統(tǒng)在投入運行前就了解系統(tǒng)的使用性能，分析其可靠性、經(jīng)濟性、質(zhì)量、工期等，為生產(chǎn)過程優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)制造提供支持。

二、數(shù)字化工廠的關(guān)鍵技術(shù)

通常研究的制造系統(tǒng)是非線性離散化系統(tǒng)，需要建立產(chǎn)品模型、資源模型制造設(shè)備、材料、能源、工夾具、生產(chǎn)人員和制造環(huán)境等、工藝模型工藝規(guī)則、制造路線等以及生產(chǎn)管理模型系統(tǒng)的限制和約束關(guān)系。數(shù)字化工廠是建立在模型基礎(chǔ)上的優(yōu)化仿真系統(tǒng)，所數(shù)字化建模技術(shù)是數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)。隨著虛擬設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，在計算機中進(jìn)行產(chǎn)品零件的三維造型、裝配分析和數(shù)控加模擬技術(shù)以及以上程分析技術(shù)不斷發(fā)展和完善，這種技術(shù)進(jìn)一步向制造過程領(lǐng)域發(fā)展。數(shù)字化建模的基礎(chǔ)上，對制造系統(tǒng)進(jìn)行運動學(xué)、動力學(xué)、加工能力等各方面進(jìn)行動態(tài)仿真優(yōu)化。隨著三維造型技術(shù)發(fā)展，三維實體造型技術(shù)已得到普遍的應(yīng)用。具有沉浸性的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，使用戶能身臨其境地感受產(chǎn)品的設(shè)計過程和制造過程，使仿真的旁觀者成為虛擬環(huán)境的組成部分。數(shù)字化工，軟件模塊之間以及和其他軟件模塊之間的信息交換和集成。虛擬環(huán)境的下具集、各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具、設(shè)備控制程序的生成器、各種報表的輸出工具等。

三、數(shù)字化工廠的解決方案

（一）產(chǎn)品研發(fā)的數(shù)字化和虛擬化

數(shù)字化工廠通過使用CAX等軟件，建立產(chǎn)品的邏輯、幾何、功能、性能和關(guān)聯(lián)等模型，實現(xiàn)基于模型的產(chǎn)品定義與關(guān)聯(lián)設(shè)計，在虛擬的數(shù)字世界中完成多學(xué)科優(yōu)化、協(xié)同設(shè)計、優(yōu)化分析、制造試驗仿真及模擬產(chǎn)品的制造和運營過程（包括虛擬工廠、生產(chǎn)線布局、物流等）。同時，通過PLM與ERP/MES等集成，實現(xiàn)三維模型、數(shù)字化工藝指令等信息向生產(chǎn)現(xiàn)場的推送，并與質(zhì)量、采購、物流等部門進(jìn)行共享。各部門依據(jù)這些共享信息即可開展相應(yīng)的零部件生產(chǎn)、原材料采購、產(chǎn)品驗收和產(chǎn)品確認(rèn)等工作。

（二）生產(chǎn)過程的精益化和標(biāo)準(zhǔn)化

數(shù)字化工廠是按照精益思想建設(shè)的，通過對生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化整合，并制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化操作規(guī)程，確保車間生產(chǎn)節(jié)奏更加緊湊和有序。它使用ERP統(tǒng)一管理和下達(dá)生產(chǎn)指令，使用MES和數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對生產(chǎn)計劃調(diào)度、物料追蹤、數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、工位操作、包裝發(fā)貨等生產(chǎn)運營全過程的管理，并將檢測結(jié)果與PLM中設(shè)計模型進(jìn)行快速對比，形成從虛擬產(chǎn)品設(shè)計到實際生產(chǎn)制造的閉環(huán)產(chǎn)品質(zhì)量控制，實現(xiàn)從原料進(jìn)廠到產(chǎn)品出廠的生產(chǎn)過程自動化、裝備制造信息化和智能化、生產(chǎn)過程的高度透明化。

（三）車間生產(chǎn)的自動化和集成化

數(shù)字化工廠車間生產(chǎn)自動化是在統(tǒng)一通信、統(tǒng)一編程以及統(tǒng)一IT架構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過高運行可靠性和可用性的數(shù)據(jù)鏈路（物聯(lián)網(wǎng)及工業(yè)網(wǎng)等），把生產(chǎn)制造過程中眾多獨立的產(chǎn)品、工具與關(guān)聯(lián)的服務(wù)進(jìn)行集成，支持自動化控制、制造執(zhí)行和企業(yè)資源管理等系統(tǒng)的完美整合。并將網(wǎng)絡(luò)與通信、傳感器與感知、自動檢測、人機交互與專家系統(tǒng)等智能化技術(shù)加入車間制造單元與生產(chǎn)線中，實現(xiàn)系統(tǒng)自優(yōu)化、自重構(gòu)、自診斷，形成高度的柔性生產(chǎn)方式，達(dá)到信息技術(shù)和制造技術(shù)深度融合的目的，使得高度智能的快速生產(chǎn)成為可能。

四、結(jié)束語

綠色和人文是數(shù)字化工廠的重要特征，所以數(shù)字化工廠的建設(shè)不僅要求體現(xiàn)數(shù)字化、自動化和智能化元素，還要符合綠色人文的需求。它一方面用自動化設(shè)備來減輕人員的體力消耗和精神壓力，以及用持續(xù)的職業(yè)發(fā)展規(guī)劃來延長員工的工作壽命和工作質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

第7篇：數(shù)字化設(shè)計與仿真技術(shù)范文

引入數(shù)字化舞臺技術(shù)后，未來的戲劇舞臺將呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢。

自2009年以來，以《阿凡達(dá)》為代表的國際三維數(shù)字影視，逐漸打入了中國市場。隨著《愛麗絲漫游奇境》、《功夫熊貓》、《變形金剛3》等電影在國內(nèi)的大熱賣座，傳統(tǒng)的文化產(chǎn)業(yè)人似乎也覺察到了，文化產(chǎn)品與科技融合已經(jīng)逐漸成為國際主流趨勢。

有備而來的國際數(shù)字化技術(shù)資本，在給觀眾帶來意想不到的酣暢視聽體驗的同時，也給我國的文化創(chuàng)意領(lǐng)域帶來了嚴(yán)峻的歷史挑戰(zhàn)。數(shù)百億的國內(nèi)文化產(chǎn)業(yè)市場也因此面臨著被國外科技資本瓜分的危險。

在這樣的情況下，中國的傳統(tǒng)文化產(chǎn)業(yè)，有必要從智能創(chuàng)意、虛擬世界、高效實施交互等技術(shù)體系入手，整合提升自身的發(fā)展能力，這已被證明是文化產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然之路。

中央歌劇院正在進(jìn)行這樣的嘗試。今年5月，他們與北京理工大學(xué)成立了“數(shù)字化舞合實驗室”，共同展開推進(jìn)舞美藝術(shù)科技工作，并承擔(dān)了文化部科技創(chuàng)新項目“數(shù)字化舞臺技術(shù)研究”。

在傳統(tǒng)的戲劇舞臺上，中國一直存在著舞臺布景創(chuàng)意、制作、表演藝術(shù)與高新技術(shù)結(jié)合不夠的問題。舞臺不夠絢麗多彩，也妨礙著戲劇藝術(shù)的表現(xiàn)力。而與國外百老匯等歌劇院相比，我國多數(shù)的戲劇舞臺上，傳統(tǒng)的布景制作工藝笨重，運輸裝卸拆裝耗工耗時、浪費資源、破壞環(huán)境、成本高企、效果不佳，嚴(yán)重制約了戲劇藝術(shù)的普及與推廣，更談不上發(fā)展。

如今，電視、電影、PC、手機，連電冰箱、洗衣機都已智能化，人們的生活已發(fā)生質(zhì)的變化，反映精神生活的戲劇舞臺，理應(yīng)追隨新技術(shù)的發(fā)展，采用更加智能化的手段將聲、光、電、形、影、音、高端科技融入一體，將數(shù)字化科技成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實互動模式，將動漫、網(wǎng)絡(luò)游戲虛擬的舞臺場景與傳統(tǒng)舞臺實景結(jié)合。

中央歌劇院是目前亞洲最大的藝術(shù)院團，擁有豐富的藝術(shù)實踐經(jīng)驗，和眾多的保留劇目，還擁有龐大的編導(dǎo)、創(chuàng)意、優(yōu)秀演職員在內(nèi)的藝術(shù)家群體。然而，這些優(yōu)勢只是囿于傳統(tǒng)的傳承，仍然迫切需要更新穎、更大膽和具前瞻性的科技力量幫助。

在這點上，中央歌劇院與北京理工大學(xué)達(dá)成了共識，在未來將整合雙方的優(yōu)勢，在舞臺表演上引入數(shù)字化高科技。這在過去并非沒有先例，北京理工大學(xué)擁有國家唯一的數(shù)字表演與仿真技術(shù)實驗室，重點研究立體影像呈現(xiàn)技術(shù)在戲劇舞臺上的應(yīng)用。這些技術(shù)的探索與應(yīng)用，已經(jīng)為國內(nèi)當(dāng)今的舞臺提供了新的極佳的藝術(shù)效果。

“奧運會開閉幕式”上的全景式智能仿真系統(tǒng)、國慶60周年游行的仿真設(shè)計和國慶60周年天安門廣場聯(lián)歡晚會數(shù)字仿真都出自他們的手筆。2011年，中央電視臺春節(jié)晚會全景的數(shù)字仿真工作，也是由北京理工大學(xué)的實驗室提供技術(shù)支援。

現(xiàn)在，中央歌劇院和北京理工大學(xué)合作，將數(shù)字化高科技在戲劇舞臺上的應(yīng)用拓展到了更大的范疇。包括歌劇、話劇、戲曲等藝術(shù)形式與現(xiàn)代數(shù)字表演技術(shù)相融合，利用虛擬現(xiàn)實等技術(shù)，針對文藝表演生產(chǎn)流程的創(chuàng)意、編排、演出、推廣、評估等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)數(shù)字化的創(chuàng)意，從而提升文化產(chǎn)業(yè)社會服務(wù)能力與文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)國際競爭力。

第8篇：數(shù)字化設(shè)計與仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：計算機實用技術(shù)；油田生產(chǎn)；虛擬環(huán)境；仿真系統(tǒng)

中圖分類號：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9599?。?012）　18-0000-02

1 簡析計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)

近幾年來，計算機技術(shù)取得了不斷的突破與發(fā)展，基于計算機實用技術(shù)也逐漸發(fā)展起來，為油田的生產(chǎn)與建設(shè)提供了又一項技術(shù)支持和保障。虛擬現(xiàn)實技術(shù)又被稱為靈境技術(shù)，以沉浸性、交互性和構(gòu)想性為基本特征的計算機高級人機界面。其最重要的兩個特征是系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境交互性及沉浸感。它綜合利用了計算機圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多傳感器技術(shù)等，來模擬人的視覺、聽覺等感官系統(tǒng)，使人沉浸在計算機生成的虛擬環(huán)境里，通過語言、肢體語等方式進(jìn)行實時交互，來創(chuàng)造一種適人化的多維信息空間。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)利用三維圖形生成技術(shù)、多傳感交互技術(shù)以及高分辨率顯示技術(shù)等技術(shù)手段的結(jié)合生成了三維逼真的虛擬環(huán)境，用戶需要通過特殊的交互設(shè)備就可以進(jìn)入虛擬環(huán)境中。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠生成虛擬境界的圖形工作站。近年來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已普遍應(yīng)用于工業(yè)、建筑領(lǐng)域、教育培訓(xùn)。文化娛樂、能源生產(chǎn)等方面。根據(jù)目前虛擬現(xiàn)實的傾向特征，可將虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)劃分桌面級的虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實性的虛擬現(xiàn)實、投入的虛擬現(xiàn)實和網(wǎng)絡(luò)分布式虛擬現(xiàn)實。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的主要特征有：多感知性、浸沒感、構(gòu)想性。構(gòu)成虛擬現(xiàn)實技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)有環(huán)境建模技術(shù)、立體聲合成和立體顯示技術(shù)、觸覺反饋技術(shù)、交互技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)等。而一個完整的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)不僅包括虛擬環(huán)境，也包括以高性能計算機為核心的虛擬環(huán)境處理器、以頭盔顯示器為核心的視覺系統(tǒng)、以語音識別、聲音合成與聲音定位為核心的聽覺系統(tǒng)、以方位跟蹤器、數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)衣為主體的身體方位姿態(tài)跟蹤設(shè)備和以味覺、嗅覺、觸覺與力覺反饋系統(tǒng)等設(shè)備技術(shù)組成。

2 簡析計算機實用技術(shù)的油田生產(chǎn)仿真系統(tǒng)的設(shè)計

計算機的仿真技術(shù)和仿真系統(tǒng)的內(nèi)涵比較廣，其應(yīng)用的范圍還有待擴大。而計算機實用技術(shù)的重要組成部分虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)、商業(yè)、科技開發(fā)、軍事、教育、醫(yī)療等各個領(lǐng)域。接下來就以計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)在油田生產(chǎn)仿真系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用為例，做以簡要的分析，旨在了解計算機虛擬技術(shù)的相關(guān)知識和油田生產(chǎn)仿真系統(tǒng)的設(shè)計方案與原理，了解科技在實際生產(chǎn)中的作用與價值，掌握相關(guān)的科技服務(wù)于生產(chǎn)與建設(shè)，創(chuàng)造更多的社會財富，解決生產(chǎn)中能源供需矛盾，提高作業(yè)人員的實際操作水平和相關(guān)的素質(zhì)與技能，保證生產(chǎn)的安全、順利進(jìn)行。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用在油田生產(chǎn)中，對安全操作等培訓(xùn)工作起到了一定的作用。而設(shè)計并開發(fā)基于桌面系統(tǒng)的油田安全操作的仿真系統(tǒng)，有助于提高油田的生產(chǎn)效率和管理水平。虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過建立逼真的虛擬環(huán)境，利用各種高檔工作站、高性能圖形加速卡和交互設(shè)備，通過聲音、力與觸覺等方式，并且有效地屏蔽周圍現(xiàn)實環(huán)境，使參與者完全投入到虛擬世界中，用以提高作業(yè)人員的相關(guān)職業(yè)技能和實際的操作水平，積累相關(guān)的現(xiàn)場實踐經(jīng)驗。

同時將基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)上的仿真技術(shù)，在油田注水生產(chǎn)中也有較大的作用與價值，隨著油田生產(chǎn)進(jìn)入中、高含水期，注水量逐漸的增加，注水的能耗尤其是電能的消耗越來越嚴(yán)重，使得油田注水系統(tǒng)的運行及其復(fù)雜，井下壓裂測試、鉆關(guān)井、洗井問題及其注水裝置設(shè)備的維護(hù)、管網(wǎng)的改造等問題僅依靠作業(yè)人員的傳統(tǒng)經(jīng)驗是無法有效解決的，但若在油田注水生產(chǎn)過程使用仿真系統(tǒng)ISPPS的設(shè)計，以系統(tǒng)基本水力元件數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，應(yīng)用節(jié)點方程模型建立系統(tǒng)仿真模型，對現(xiàn)有的注水系統(tǒng)的運行狀態(tài)及情況進(jìn)行定性分析。通過利用仿真設(shè)計對現(xiàn)實系統(tǒng)的某層次的抽象屬性進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計與模仿，利用相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計的模型進(jìn)行試驗與分析，得到可靠、準(zhǔn)確的信息。油田生產(chǎn)借助計算機仿真技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計模型、三維數(shù)字化系統(tǒng)及虛擬現(xiàn)實技術(shù)來構(gòu)建能源安全作業(yè)虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，為多人在線交互式訓(xùn)練提供了條件，通過封閉式的演示、指導(dǎo)操作、開放式自由操作等培訓(xùn)模式，有利于開發(fā)能源安全作業(yè)虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，有效解決能源安全作業(yè)培訓(xùn)成本、安全和效率問題。在三維仿真信息化系統(tǒng)內(nèi)可對設(shè)備管理、管線管理、安全應(yīng)急等演練，構(gòu)建作業(yè)區(qū)三維環(huán)境。

3 簡析計算機仿真技術(shù)的現(xiàn)狀和未來發(fā)展的方向

計算機仿真技術(shù)的發(fā)展與科技力量的推動作用是密不可分的。自上世紀(jì)70年代初開始，數(shù)字模擬混合計算機仿真得以發(fā)展，70年代末，普及和推廣了各種類型的專用和通用計算機仿真技術(shù)，90年代對交互式仿真和虛擬仿真進(jìn)行研究，并取得了一定的科研成效。之后，隨著科技和系統(tǒng)過程的發(fā)展，計算機仿真技術(shù)已日趨成熟，擴展到生產(chǎn)與建設(shè)的各個領(lǐng)域，為經(jīng)濟的發(fā)展和社會生產(chǎn)建設(shè)提供了技術(shù)保證和科技支持。未來的計算機應(yīng)用技術(shù)的油田生產(chǎn)仿真系統(tǒng)的設(shè)計還有很大的發(fā)展空間與發(fā)展?jié)摿?，明確其發(fā)展方向，有助于進(jìn)行相關(guān)的科研和發(fā)揮在實際中的應(yīng)用價值。隨著計算機應(yīng)用技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，未來的仿真技術(shù)將向仿真技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化與虛擬制造的方向發(fā)展，其發(fā)展?jié)摿τ写M(jìn)一步開發(fā)與完善。

參考文獻(xiàn)：

第9篇：數(shù)字化設(shè)計與仿真技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】三維虛擬仿真；高等職業(yè)教育；實驗實訓(xùn)

The Researching in The Three-dimensional Virtual Simulation Technology Applied in Higher Vocational Education Teaching

ABSTRACT：This paper expounds the three-dimensional virtual simulation technology application in each industry，analysis of the virtual simulation technology in higher vocational teaching in urgent need and application prospect，the three-dimensional virtual simulation technology application in higher vocational teaching existing problems，put forward recommendations.

KEY WORDS：Three-dimensional virtual simulation；Higher vocational teaching；Experiment and Practice

1.前言

三維虛擬仿真技術(shù)在國外一些發(fā)達(dá)國家得到非常重視，在教育、科學(xué)研究、工業(yè)、交通、軍事、航空等領(lǐng)域得到大量的開發(fā)和應(yīng)用。韓國三星公司早已采用仿真虛擬技術(shù)在其網(wǎng)站上進(jìn)行新產(chǎn)品展示；英國陸虎汽車也采用了人性化的仿真虛擬技術(shù)向客戶提供模擬車型體驗；雪佛蘭樂馳品牌的官方網(wǎng)站上提供了該車型生動有趣的360?虛擬體驗窗口；美國先靈葆雅公司出品的抗過敏藥開瑞坦在廣告中將三維虛擬技術(shù)應(yīng)用于廣告人物形象。

在我國，三維虛擬仿真技術(shù)也正在蓬勃發(fā)展。在這領(lǐng)域做出杰出貢獻(xiàn)的單位代表有中視典數(shù)字科技有限公司和上海景格汽車科技有限公司。中視典數(shù)字科技有限公司于2002年注冊于深圳高新技術(shù)園區(qū)，先后研發(fā)的產(chǎn)品有：虛擬現(xiàn)實編輯器、三維網(wǎng)絡(luò)平臺、工業(yè)仿真平臺等。這些虛擬仿真軟件能夠滿足不同領(lǐng)域不同層次對虛擬現(xiàn)實的需求。上海景格汽車科技有限公司，是近幾年新崛起的一家專業(yè)從事多媒體仿真系統(tǒng)、教學(xué)軟件開發(fā)等業(yè)務(wù)的高科技企業(yè)。該公司自主研發(fā)的數(shù)字化汽車實訓(xùn)中心具有強大的三維仿真虛擬功能。

綜上所述，三維虛擬仿真技術(shù)已廣泛應(yīng)用于教育教學(xué)培訓(xùn)及實驗實訓(xùn)、軍事訓(xùn)練及軍事仿真演習(xí)、商業(yè)產(chǎn)品介紹及廣告宣傳等各行業(yè)。然而，三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于教育教學(xué)的情況尚處于自發(fā)的狀態(tài)，尚未形成完善的、良性循環(huán)的、自覺開發(fā)和應(yīng)用的體制，尤其在高等職業(yè)教育方面的應(yīng)用，更是存在著許多問題。

因此，開展三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高職教學(xué)的研究，便顯得迫在眉睫以及具有深遠(yuǎn)的意義。

2.高職教育的現(xiàn)狀突出顯示了實驗實訓(xùn)設(shè)備不足的問題

高等職業(yè)教育的現(xiàn)狀突出顯示了實驗實訓(xùn)設(shè)備不足的問題。這問題從以下兩方面進(jìn)行闡述。

（1）高等職業(yè)教育的辦學(xué)定位，決定了在人才培養(yǎng)過程中，需要大量的與社會生產(chǎn)實際相符的實訓(xùn)實驗設(shè)備。

高等職業(yè)教育是國民教育體系中高等教育的一種類型和層次，是和高等本科教育不同類型不同層次的高等教育。高等職業(yè)教育的人才培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理與服務(wù)一線的高等技術(shù)應(yīng)用型人才，培養(yǎng)模式為“以能力為中心”，強調(diào)職業(yè)性和適應(yīng)性。這種辦學(xué)定位具有以下幾個特征：以培養(yǎng)適應(yīng)生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線需要的高等技術(shù)應(yīng)用型人才為根本任務(wù)；以社會需求為目標(biāo)、技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)為主線設(shè)計教學(xué)體系和培養(yǎng)方案；以“應(yīng)用”為主旨構(gòu)建課程和教學(xué)內(nèi)容體系，基礎(chǔ)理論教學(xué)以應(yīng)用為目的，以“必需、夠用”為度；專業(yè)課加強針對性和實用性；實踐教學(xué)的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力，在教學(xué)計劃中占有較大比例。

高等職業(yè)教育的辦學(xué)定位決定了在人才培養(yǎng)過程中，需要大量的與社會生產(chǎn)實際相符的實訓(xùn)實驗設(shè)備。

（2）高等職業(yè)教育辦學(xué)規(guī)模及在校學(xué)生總數(shù)的大幅擴大，迫切需要與之配套的大量實訓(xùn)實驗設(shè)備。

1995年深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院的創(chuàng)辦，標(biāo)志著中國高等職業(yè)教育的起步。十多年，我國高等職業(yè)教育實現(xiàn)了跨越式的發(fā)展。如今高職教育已迅猛發(fā)展成為中國高等教育的“半壁江山”。近這兩三年，我國高等職業(yè)院校在數(shù)量上已基本穩(wěn)定，在辦學(xué)規(guī)模方面，許多院校正在加快擴大發(fā)展，然而辦學(xué)規(guī)模及在校學(xué)生總數(shù)的大幅擴大，給辦學(xué)條件帶來很大的壓力。尤其突出的是實驗實訓(xùn)設(shè)備的不足與在校學(xué)生快速增長的矛盾。

3.三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高職教學(xué)的分析

高等職業(yè)教育的辦學(xué)定位及發(fā)展現(xiàn)狀，迫切需要與之配套的大量實訓(xùn)實驗設(shè)備，然而，這些設(shè)備大多數(shù)都是比較昂貴，高等職業(yè)院校的辦學(xué)經(jīng)費相當(dāng)有限，能在這方面的投入更是不足。如何更好地解決實驗實訓(xùn)設(shè)備不足的問題，成為當(dāng)今高等職業(yè)教育最關(guān)心的問題之一。

三維虛擬仿真技術(shù)是一種采用以計算機技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技手段生成逼真的視、聽、可操控性一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設(shè)備（鼠標(biāo)、方向盤等外部配件）以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行交互作用、相互影響，從而產(chǎn)生親臨真實環(huán)境的感受和體驗。

三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高職教學(xué)的方案是應(yīng)用三維虛擬仿真技術(shù)開發(fā)出實驗實訓(xùn)設(shè)備的仿真系統(tǒng)，將該仿真系統(tǒng)安裝在許多計算機上，讓學(xué)生在計算機上進(jìn)行仿真操作實訓(xùn)，待熟練后再安排少量時間到真實設(shè)備上進(jìn)行實訓(xùn)。該教學(xué)解決方案主要優(yōu)勢表現(xiàn)為：

1）仿真系統(tǒng)運行操作平臺是計算機，不受場地限制。

2）仿真系統(tǒng)表現(xiàn)效果更為優(yōu)美、逼真，具有很強的交互性，走進(jìn)三維虛擬仿真中的虛擬環(huán)境，恰如身臨其境。

3）大多數(shù)真實的實訓(xùn)設(shè)備比個人計算機昂貴。該教學(xué)解決方案可以做到每個學(xué)生使用一臺計算機進(jìn)行獨立操作實訓(xùn)，對于給每一個學(xué)生購買一臺真實的實訓(xùn)設(shè)備，將大幅減少經(jīng)費的投入。

4）該教學(xué)解決方案，可做到每個學(xué)生使用一臺計算機進(jìn)行獨立操作實訓(xùn)，教師可進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)教學(xué)，提高了教學(xué)效率。

5）該教學(xué)解決方案，相對于學(xué)生一開始就直接到真實的設(shè)備上進(jìn)行實訓(xùn)，大幅降低了危險性以及設(shè)備損耗率。

三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高等職業(yè)教育，就教學(xué)效率、技術(shù)先進(jìn)性、資源利用、經(jīng)濟投入、節(jié)能環(huán)保方面，順應(yīng)國家關(guān)于職業(yè)教育的發(fā)展方向及職業(yè)教學(xué)理念，在整個教學(xué)過程貫穿了數(shù)字化教學(xué)方法，使學(xué)校教學(xué)資源充分利用。三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高等職業(yè)教育，有諸多優(yōu)勢表現(xiàn)，可以大幅減少真實的實驗實訓(xùn)設(shè)備的投入，能夠很好地解決高職教育中實驗實訓(xùn)設(shè)備不足的問題。

4.三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高職教學(xué)的成功案例

筆者工作所在單位廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，我校的豐田花冠A245E自動變速器實訓(xùn)設(shè)備只有5臺，隨著我校汽車類專業(yè)的發(fā)展擴大，花冠A245E自動變速器實訓(xùn)設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了教學(xué)及實訓(xùn)的需要。教師通過科研立項研發(fā)了豐田花冠A245E自動變速器的三維虛擬仿真模型，以軟件的形式展現(xiàn)，安裝在計算機上。有了該項目的仿真模型，改變了原來整個班學(xué)生圍觀在少數(shù)設(shè)備旁聽教師講解原理及檢修過程的教學(xué)模式，形成了一人一臺計算機，教師可進(jìn)行廣播教學(xué)的新模式，提高了教學(xué)質(zhì)量；同時，實訓(xùn)教學(xué)時可以讓學(xué)生先在計算機上像玩電腦游戲似的進(jìn)行仿真操作，待操作熟練時再到實物上進(jìn)行，這樣可大幅降低設(shè)備的損耗率，提高了學(xué)生進(jìn)行實訓(xùn)操作的興趣，而且可以很大程度上解決了汽車類專業(yè)的快速發(fā)展與實訓(xùn)設(shè)備不足的矛盾。

5.三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高職教育存在的問題及解決辦法

三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高等職業(yè)教育，有諸多優(yōu)勢表現(xiàn)，然而，三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高等職業(yè)教育教學(xué)的情況尚處于自發(fā)的狀態(tài)，存在著許多問題。

（1）就單獨一所高等職業(yè)院校而言，可供應(yīng)用于教學(xué)的三維虛擬仿真軟件非常稀少，因此，三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高職教學(xué)雖好，但無法在許多課程中普及。

（2）高等職業(yè)院校內(nèi)部，尚未形成能夠調(diào)動教師隊伍積極參與開發(fā)和應(yīng)用三維虛擬仿真技術(shù)的體制。

針對三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高等職業(yè)教育存在的上述問題，提出擬解決問題的幾點建議：

（1）相關(guān)教育主管部門建立一個全國性的三維虛擬仿真軟件共享平臺，同時建立相應(yīng)的管理制度，讓每個高校都積極地貢獻(xiàn)出自己學(xué)校開發(fā)出的三維虛擬仿真軟件到該共享平臺，同時，每個高?？筛鶕?jù)自己的貢獻(xiàn)大小或通過付費的方式獲得一定的分享權(quán)限，即相當(dāng)于參考“中國知網(wǎng)（http：///）”的運營模式來組織一個三維虛擬仿真軟件共享平臺，這樣我們就有了一個永不枯竭的三維虛擬仿真軟件庫。

（2）對于高校內(nèi)部，學(xué)?？芍贫ㄒ幌盗械囊?guī)章制度及獎勵制度，促進(jìn)教師隊伍開發(fā)和應(yīng)用三維虛擬仿真技術(shù)軟件，如鼓勵教師進(jìn)行三維虛擬仿真軟件開發(fā)方面的科研立項以及給予相應(yīng)的經(jīng)費支持；將三維虛擬仿真軟件開發(fā)和應(yīng)用作為職稱評聘的條件之一。從而，學(xué)校內(nèi)部在三維虛擬仿真技術(shù)方面形成了良性循環(huán)的、自覺開發(fā)和應(yīng)用的體制。

6.結(jié)論

三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高等職業(yè)教育，有諸多優(yōu)勢表現(xiàn)，可以大幅減少真實的實驗實訓(xùn)設(shè)備的投入，能夠很好地解決高職教育中實驗實訓(xùn)設(shè)備不足的問題。然而，三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高職教育教學(xué)的情況尚處于自發(fā)的狀態(tài)，尚未形成完善的、良性循環(huán)的、自覺開發(fā)和應(yīng)用的體制。因此，呼吁相關(guān)教育主管部門建立一個全國性的三維虛擬仿真軟件共享平臺，形成“眾人拾柴火焰高”的領(lǐng)域；同時，對于高校內(nèi)部，學(xué)?？芍贫ㄒ幌盗械囊?guī)章制度及獎勵制度，促進(jìn)教師隊伍開發(fā)和應(yīng)用三維虛擬仿真技術(shù)軟件。從而，全社會在三維虛擬仿真技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用方面，形成“百花齊放”人人共享的良性循環(huán)的局面。

參考文獻(xiàn)

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[2]周立元，石明忱，武立偉.利用VR技術(shù)開發(fā)三維虛擬實訓(xùn)項目的研究[J].職教研究，2009年02期.

科研項目：豐田花冠A245E自動變速器三維仿真模型的研發(fā)。

作者簡介：

鄭軍龍（1978—），男，壯族，廣西南寧人，碩士，講師，主要從事汽車運用領(lǐng)域的科研和教學(xué)工作。

羅黎（1981—），男，廣西羅城人，工程碩士，講師，廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息工程系教師，主要研究方向：汽車電子控制系統(tǒng)。