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深度解析-为什么要进行建模仿真？

数字孪生、人工智能、工业互联网、边缘计算这些概念在整个产业里非常的火热，但是，要

知道，如果这些概念没有模型作为基础的话，那么这些概念将无法真正落地，因为模型是

“”

数字世界与物理世界连接的桥梁，另一方面，仿真技术使得在复杂变化的制造现场可以实现

非常多的虚拟测试、早期验证，降低整个制造业的整体成本，很多时候，我们必须了解为什

么要进行建模仿真？

一、机器生产中的复杂变化

究竟机器的生产有多么复杂？只有研发机器的工程师们才能更清楚，在每个行业，生产的复

杂度都包含了多个维度：

①材料的复杂性：在印刷中，纸张或薄膜都是数种可能性，而在纺织机械领域天然的纤维

如棉花、丝、羊绒等都是随着产地而纤维特性不同，在塑料领域的颗粒种类也变万化，他

们都拥有不同的流体加热变形属性，在灌装领域，瓶子的材料、规格也是变万化。

②工艺的复杂性：对于印刷本身也有柔版、凹版、胶印多种，包括轮转与单张的组合，还有

涂布、裁切等的组合，对于纺纱也包含了转杯纺、涡流纺、气流纺、环锭纺等多种形式。

③流程的复杂性：生产的工序也随着生产任务的不同而变化，比如灌装不同类型的饮料时候

所需的电子阀动作流程也不同，碳酸饮料与非碳酸饮料，或者贴标单元可能会有个、个、

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3个不同的标签，都会组合成不同的工序流程。

图机器的变化组合成上万

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如图所示，从上面三点，我们就可以看到，一台机器如果希望它具有广泛的适应，那

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么，它在材料、工艺、流程三个方面就会组合出成上万种组合，这是制造的复杂的地方—

也是为什么必须进行建模仿真的原因。如果不采用建模仿真来进行这样的模型构建，对于机

器的开发而言，就必须进行大量的物理测试与验证，这个成本是极其巨大的尽管，我们采

—

用了测绘的方式，减少测试验证环节的投入，一个机器的研发仍然是投入巨大的，尤其是具

有高端定位的机器，它必须拥有稳定而可靠的，适应变化生产的能。

“”

二、建模仿真带来哪些应用优势？

如果我们全流程的看待机器的开发，从概念设计、原型设计、测试验证，整个流程中，最烧

钱的地方在哪里？

图基于模式的开发

2-V

对于机器与系统的开发，V-Mode是普遍被应用的模式，在整个设计与开发阶段，从概念到需

求、功能规范、子系统设计再到实现，各个阶段对应都有相应的测试与验证，这个集成测试

验证是确保每个流程都能够保证任务的质量与进度得到控制，顺利完成产品整个的研发过

程，而这些过程中，真正需要耗费大量的成本的往往是测试验证这些过程。

在传统的机器设计中，这个环节往往需要按照严格的流程来进行，而通过建模仿真所实现的

虚拟测试与验证可以使得这个环节被提前，缩短整个流程周期，如图所示即是并行工程，

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有了建模仿真这样的开发工具和方法，可以实现电气控制与应用软件和机械的并行开发。

图并行工程

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建模仿真可以让机器的开发带来非常多的便利，包括如图的个方面：

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①虚拟调试缩短开发周期与降低成本对材料的工艺特性、机械传动、控制的联合测试中，只

有在虚拟环境中，对参数进行最优的调整，才是最节省成本的，只有乎完成最优后，再下

载到物理对象上进行验证，才能更好的实现成本的降低，否则，例如印刷机，如果要进行某

种材料的测试，米的速度下一卷纸就分钟多烧完了，块的材料费用就很快消耗

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