数字化仿真技术

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数字化仿真技术范文第1篇

关键词：数字化；施工；信息资源

建设工程施工是一个高度动态的过程，施工不仅复杂而且施工时期较长，如何应用先进的技术手段进行安全而有序的管理，使施工体系达到现代化水平的目标已成为施工管理人员的共识。随着数字技术的飞速发展和互联网的日益普及，以互联网技术为基础，借助于系统仿真技术以及数字化的概念，实现工程项目的透明化、传播化和智能化施工管理，已成为工程项目施工管理的一个重要研究课题与发展方向。

一、数字化施工的概念以及核心思想

数字化施工是在“数字地球”这一大课题背景下提出的。美国于 1998 年率先提出了“数字地球”（Digital Earth）的概念，数字地球的概念不是一成不变的，而是随着社会的发展而不断进步的。 “数字化施工”就是将施工过程数字化，其核心思想是用数字化手段的整体性去解决工程施工问题并最大限度地利用信息资源，使得在施工质量得到保障的同时可以达到高效的施工。它不仅仅指由计算机代替传统的手工制作报表，而且应用在多项事件及职能上，可以对施工进行全面性的控制。

空间信息是数字化施工管理的必须品，它包括施工场地的地形地貌的现场勘测与记录、建筑物的区位信息以及施工项目的安排等一切空间的信息，是对特定空间内的全面操控。空间信息技术是全面而宏观的空间处理技术，它主要包括遥感技术、地理信息系统和全球定位系统，即 3S认证技术。其中，地理信息系统在建设工程施工中具有重要作用，地理信息系统是一门新兴学科，它介于地球信息与信息科学之间，以存储，采集，分析，管理，描述和应用相关资源为导向的数据系统。地理信息技术可以对施工区域持续的进行监控与管理，可以随时发现施工的问题以及运算相关的施工数据。

二、数字化系统的仿真运算

系统仿真技术是随着计算机技术的发展逐步形成的一门新兴技术，它以相似性原理、系统工程方法、信息技术及应用领域相关专业技术为基础，以计算机等设备为工具，利用系统模型对真实的、或设想的系统进行动态研究的一门多学科的综合技术。例如在我国体育场（馆）建设中，就是通过前期不断的仿真运算来推测体育场（馆）建成之后的型貌，并在施工过程中随时通过仿真运算的结果显示来更改施工措施及方案，使得工程进度与仿真情况形成了对比，更有利于施工单位明确自己的施工体系，从而完善施工过程。随着仿真技术的发展，现代仿真技术已经成为工程单位的常规科技手段。仿真技术可以通过架设的方式让施工单位看到施工完成后的大概情况，然后根据施工完成的情况优劣而决定施工中的方案调整，简单的说就是一种反推理的过程，为复杂的工程以及运算提供了不可缺少的分析、研究、设计、评价、决策和训练的重要手段。

三、虚拟现实

所谓虚拟现实（Virtual Reality，简称 VR），就是采用以计算机技术为核心的现代高新科技生成逼真的模拟环境，该环境中包含了视觉、听觉、触觉与嗅觉为一体的特定环境，通过多种传感设备（如头盔显示器、立体眼镜、数据手套、数据衣等）使用户以自然的方式与模拟环境中的物体进行相互交融，从而产生身临其境的感受和体验。虚拟现实有重要的 3 I特性：

（1）Immersion（沉浸度）。VR 系统不再像传统的计算机接口技术一样，它强调用户与计算机的自然接触，就像现实中人与人之间的交流或者人与自然的融汇一样。

（2）Interaction（交互性）。VR 系统区别于传统三维动画的特征是用户不再被动地接受计算机所给予的信息，或者是旁观者，而是主动的参与到三维动画之中，能够使用交互输入设备来操纵虚拟物体，以改变虚拟世界的。

（3）Imagination（想象性）。用户利用 VR 系统可以从定性和定量综合集成的环境中获得感性和理性的认识，从而更深刻的认识环境、相应区位的情况及变化，从而深化概念和萌发新意。

四、智能施工

智能体（Agent）是一种完全创新的非人工技术，是指为了实现自己的设计目标或任务而独立自主的运行，能适应自身所处的环境，并能不断地从环境中获取知识以提高自身能力的具有学习和推理功能的智能实体。多智能体技术具有自主性、分布性、协调性，并具有自组织能力、学习能力和推理能力并完全不需要人工操作。目前多智能体的建模软件主要有 JAVA、Visual C++、VisualBasic、SQL Server、Delphi、PowerBuilder 中的 CLIPS 等。随着国民经济的发展和新技术、新材料、新工艺的不断出现，工程项目规模不断扩大、形式日益复杂，工程建设过程涉及的单位和个人也越来越多，因而对建设工程管理的统筹性、协调性、时效性提出的要求就越来越高。对于这样一个复杂的系统，应用多智能体技术来保证工程建设任务的顺利进行是非常合适的。

五、结语

将来随着数字化施工的普及，我国的场地施工质量和效率必将有显著性的提高，而通过更合理的改造及加工，我们的信息模块也可以在短时期内发展到较为完整的水平。只是我国如今的施工项目对于数字化施工的利用率还不高，有些施工项目的施工成本较低和对数字化施工的优势利用认识不清导致数字化施工无用武之地。这就需要我们的管理者首先要明确数字化对施工效率的促进作用及在施工管理过程中的优势，加大对数字化人员的培训力度，使数字化技术在缩短工程周期、强化工程质量和节省资源方面发挥更大的作用，以促进数字化技术在施工过程中的利用率达到更高的水平。

参考文献：

[1] 李景茹, 胡程顺. 数字化施工浅议[J].建筑管理现代化,2004年,第五期.

数字化仿真技术范文第2篇

【关键词】数字化 工艺设计 装配仿真

数字化装配仿真技术在产品的设计阶段，实现虚拟产品的预装配，验证和改进产品的装配工艺过程，生动直观地展示产品的可装配性，从而提高产品的装配效率，减少装配时间和费用。数字化技术的应用从根本上改变了传统的飞机设计和制造方式，大大地提高了设计水平，最大限度地避免了设计漏洞和缺陷，减少了返修率。近年来，国外飞机数字化装配技术的研究主要集中在装配分析与仿真、装配数据管理、装配工装夹具设计制造以及自动化装配等方面。装配过程仿真与优化技术的使用使波音、 空客取得了显著的效益，比如空客典型部件的装配周期缩短了60%，装配工艺的设计周期缩短了30%～50%，装配成本却减少了近20%～30%。

一、传统装配设计存在的问题

（一）装配工艺设计仍然停留在二维方式

传统的工艺设计是由设计人员在头脑中想象出三维装配空间，以及设计装配顺序，然后再用二维的方式描述出来。传统的工艺设计质量主要取决于工艺设计人员的高超的技术水平和丰富的设计经验，操作人员则要根据设计人员的设计文件以及二维工程图纸，在大脑中还原设计人员构建的三维装配空间，进而理解装配顺序及需求，如此设计非常容易在设计人员与操作人员之间产生偏差，造成严重的装配错误，因此，二维模式的装配工艺设计严重阻碍了制造业的快速发展。

（二）缺少科学的工艺设计优化方法

传统工艺设计主要以二维的设计为主要模式，工艺设计的修改和优化周期较长，方案的优劣主要取决于设计人员的工作经验，缺乏科学的研究方法，没有定性定量的分析，制造工艺水平因人而异，会增加制造周期和制造成本。传统工艺设计中制造资源的二维描述可能导致设计过程中对细节设计的淡化，不能充分利用三维CAD数据，不能完全消除工艺设计转换造成与产品设计数据的不一致性，难以实现工艺设计的继承性、规范化、标准化。

（三）无法进行一些三维工艺设计

工艺设计环境不具备三维工艺验证能力，不能用三维的方式准确的检测工艺设计过程中存在的错误，还可能会导致装配中装配顺序是否合理、工艺设备是否满足需求、操作空间是否要开敞等一系列的问题，直到在生产试制阶段才会发现。任何一个环节出现了问题，都会影响飞机制造的进度和质量，进而造成巨大的损失。

二、数字化装配设计和仿真

（一）ARJ21中央翼组件特点

ARJ21中央翼组件式飞机上机身与外翼对接部位，是全机对接基准件。该组件有一些特点，比如定位精度要求高，协调部位多，工人操作困难，工装定位器多等，使得工艺设计过程更细致，也更复杂。如果按照传统工艺设计模式，不仅不能在规定时间内完成中央翼工艺准备，而且可能因为考虑不周、经验不足等原因造成试制过程停工，甚至返修等严重问题。

（二）工艺规划设计

我们采用DELMIA软件来进行设计，在DELMIA的数字化工艺设计模块支持下，将产品数据导入到数字化工艺设计环境，直接使用产品数字化数据进行工艺设计，能够有效提高设计效率，保证产品数据的准确性和唯一性。工艺规划设计方法有两种：

方法一：1在数字化工艺设计模块，以设计树为基础来构建工艺树；2在数字化工艺仿真模块浏览三维装配顺序；3根据三维模拟效果，在数字化工艺仿真模块下修改工艺组件定义及装配顺序；4根据三维显示，在数字化工艺设计模块直接修改工艺组件定义。重复123步骤，直到获得满意的规划设计并记录下装配工艺设计模型。

方法二：1在数字化工艺设计模块命名工艺装配件；2在数字化仿真模块，拆分设计装配模型获得装配顺序；3在数字化工艺仿真模块，浏览三维动态装配顺序，修改并完善工艺组件定义，直到获得满意的规划设计并记录下装配工艺设计模型。

（三） 装配过程仿真及结果输出

在数字化工艺设计模块对装配过程进行实时仿真与分析，然后优化飞机零部件的装配顺序以及装配路径、装配操作姿态、工具使用方案等，检验装配工具的可达性、装配操作空间的开敞性，为产品设计、工装设计、工艺设计提供可靠的依据。数字化的装配工艺设计输出结果十分丰富，可以实现我们想象的大部分形式。可输出AVI文件，比如详细装配操作AVI文件等。还可以输出各种形式的报表，比如输出包含零件三维信息的文件等。

三、数字化工艺装配技术特点

（一）工艺设计特点

首先，数字化装配工艺设计以产品设计数据为源，在工艺设计数据的基础上，通过增加和补充工艺设计内容的方式来建立符合要求的工艺装配模型，使得工艺效率得到大大的提高，同时也保证了产品数据的前后一致性。其次，数字化装配工艺设计的工艺人员很容易能够获得相关的制造资源的详细数据，这不仅为工艺设计提供了坚强有力的支持，在很大程度上使工艺设计更加标准，更加规范，而且使工艺设计的效率大大提高，质量也得到了保证，同时也降低了制造成本。然后，二维设计与三维设计相互结合，汲取各个的优势，使工艺人员可以以多种方式完成并完善工艺设计，工艺优化简单而且有效。此外，数字化装配工艺设计有各种各样的输出形式，工艺人员不需要接受培训就可以方便地使用相关的设计数据，这将在很大程度上提高产品数据利用率，保证工作效率。

（二）过程仿真特点

装配过程仿真是当前先进产品设计的验证、优化手段。DELMIA的数字化工艺仿真系统具有优秀的特性，可以使工艺人员更直观、定性、定量的分析每个工艺设计细节，可以将以前大量的再试制过程中验证、优化的设计结果提前在计算机网络环境中模拟，这种方式不但可以提前发现问题，而且可以通过科学测量和分析手段，设计比较合理的改进方案。

比如在装配仿真过程中发现的部分工艺设计问题：1中央翼下壁板距型架地板约1350mm，操作人员很难把工具钻进中央翼里进行相关工作，为此可以在工装对称两侧分别增加一个高约800mm的活动梯，方便操作人员的进出。2操作人员需要拿着工具进入中央翼里工作，我们在仿真分析中分析得到右腿与上部躯体夹角106.53度，接近极限113度，工作环境极其恶劣，可以根据仿真结构，更改连接方式，尽最大程度的改善操作人员的工作姿态。

四、结束语

数字化装配技术在制造业中起着举足轻重的作用，是产品制造过程中的关键工序。数字化装配仿真技术有着强大的优势，可以大大缩短产品的开发时间，提高产品的生产质量，还可以降低产品生产成本，可以检验装配顺序。

近年来，科学技术与信息技术迅猛发展，传统的设计方法逐渐地被现代的科学的设计方法所取代，国内投入大量的人力物力财力进行新的设计方法的探索与研究，在机械系统中，数字化装备仿真技术的得到了广泛的应用。产品数字化制造的基本前提是数字化的工艺设计，产品设计是制造业的灵魂，只有高质量的产品设计方案，才能进行高质量、高标准的数字化制造。在我国，大力推广仿真技术应用能力建设已经成为贯彻科学发展观、建设创新型国家的迫切需要。

参考文献：

[1] 刘江省，姚英学. 数字化装配技术[J]. 兵工自动化. 2004年

[2] 周炜. 单元化装配规划关键技术研究[D]. 华东理工大学. 2011年

[3] 李云，朱理. 虚拟装配系统的技术与实现[J]. 微计算机信息. 2006年

[4] 董兴辉，童秉枢. 装配仿真关键技术的研究和实现[J]. 计算机应用. 2000年

数字化仿真技术范文第3篇

［关键词］数字化资源；信息技术；数控加工

随着“中国制造2025”的提出，数控加工技术应用越来越受到人们的关注。中等职业学校是培养先进制造领域大国工匠的摇篮，数控加工专业已经成为我国中职学校中一个常见专业，主要为社会输送数控机床编程和加工等方面的人才。近些年随着信息技术的快速发展，很多学校都将新型的教学方式引入课堂，为数控加工专业的学生提供一个更好的学习环境，而我们今天想要科学地引入这些教学方式，就必须做到有针对性的教学改革，让学生真正能够从新的教学方式中有所收获。

一、传统课堂对教学的限制

（一）纯粹理论教学难以引起学生兴趣。数控加工技术教学是有关数控专业理论的重要教学。学生学习这一方面的内容，对其以后专业学习以及日后的工作都有很重要的意义。然而，纯粹的理论教学往往会产生一个问题，那就是理论过于抽象，让学生难以直观地去把握理解，学生在学习过程中很容易受挫甚至放弃学习。而一些教师在教学过程中，也往往会忽视理论的抽象性，在课堂中直接进行理论的讲解。这样的教学方式会加重学生对理论学习的抵触心理。（二）学生的视野不够开阔。在传统的教学过程中，学生对社会的接触是比较有限的，虽然学生的实践课，可以通过进入一些企业进行参观或学习来实现，可是这样的学习是蜻蜓点水式的，不能让学生深入地了解生产中的实际情况。这会造成学生的视野不够开阔，不能看到更多更广阔的企业实际操作情景。如果学生一直以一个狭窄的视野去看待自己未来的职业道路，那么其职业发展也不会走得长远。

二、数字化资源在教学中的应用方式

新型数字化资源的一大特征，就是可以跨越时间和空间的阻碍，将许多信息更直观地展现在人们面前。通过应用数字化资源，我们可以将教学的范围扩大，拓展学生的认知疆界。（一）通过虚拟仿真技术让学生接触到实操。在数字化资源发展的过程中，我们已经创造出许多可以与现实进行交互的软件。这其中就包括虚拟仿真技术所衍生出的软件。传统的课堂教学常常会把理论教学与实践教学割裂开，使得理论与实践被时间和空间阻隔。然而虚拟仿真技术的出现，让学生可以在理论课堂中听取了理论知识后就直接进行相关的实践操作。同时，在这种虚拟仿真技术下，教师还可以将一些由于客观条件限制而不能进入学校的设备加入虚拟仿真软件中，让学生同样也能够进行操作。如图1所示，运用数字化技术模拟数控机床进行实际操作教学。图1数字化模拟数控机床实操教学这样做一方面，我们可以提高学生操作的频率，增加学生实际操作的经验，另一方面还可以杜绝很多客观条件的限制，以及实践操作中会带来的一些危险。（二）利用网络平台拓宽学生的视野。如今我们教学中的电子设备早已接通了网络，这使我们的课堂不再孤立，它可以通过互联网与世界上任何一个角落进行连线。利用互联网的这一便利，我们可以为学生开拓视野。如图2所示为通过网络技术把工作现场引入课堂。教师在平时的教学过程中可以与一些企业进行联系，每当上课时可以通过互联网直播企业的生产流程，让教师直接通过网络直播来为学生讲解生产流程中的具体内容。当教师遇到一些教学上的难点时，还可以直接邀请企业相关员为学生进行连线讲解。在这样的教学方式中，学生的视野将被打开，不会仅限于学校教学小天地，而是将自身的眼光放到整个行业、社会中去。（三）利用数字化资源进行课堂互动。在我们理论教学中，学生的思维活跃度会直接决定课堂教学效果。因此我们应该在课堂中加强课堂互动。为了丰富课堂互动的内容，加强课堂互动的趣味性，教师可以让学生在课下利用网络查找相关的学习资源。学生在课堂中可以展示自己查找的资料，运用多方面的材料印证自己的观点，在课堂中与其他人进行思想碰撞。这样的学习氛围会使每一个学生都积极投入学习，课堂教学的整体有效性也会得到提高。

数字化仿真技术范文第4篇

关键词:计算机;仿真技术;信息处理;结合;探究

1计算机仿真技术概述

计算机仿真技术(ComputerSimulation)指的是通过运用建模、仿真以及图像处理分析等方式把不可视的物体转变成为可视形象化模拟，从而使得人们能够借助于此了解该物体性质、规律等。结合实践来看，建模可以说是该技术的重要组成部分，通过建模可以实现在实际情况下难以或无法实现对物体内部构造模拟，随后再辅以相关技术，让我们能够全面而准确地掌握物体。正是凭借于这一优势，使得计算机仿真技术被广泛地应用到诸如建筑、航天、交通以及制造等多种行业，并逐渐成为行业中不可获取重要技术。

2计算机仿真技术分析

计算机仿真技术就是通过计算机对物体进行虚拟模拟的技术，结合实践来看，其主要涉及建模思想、图像处理分析与数字化等技术。通过研究可知，该技术在运用过程中一般经历以下几个步骤:

2．1对物体进行数据模型构建

实践中，计算机仿真技术运用第一个步骤便是对物体进行数据模型构建。在此过程中，主要使用归纳与演绎两种分析方法，有时我们只需单独使用某一方法便可以实现数据模型构建，有时则需要将这二者结合，这需要技术人员根据相关要求决定。以演绎法为例，首先计算机将物体模拟的数字化数据进行采集，随后系统在此基础上根据所设定参数对上述数据开展演绎分析，将该物体数据模型构建起来。

2．2物体仿真模型实现

当物体数据模型构建起来后，技术人员需要对其进行仿真模型实现。简单来说，就是技术人员通过使用编程语将所构建数据模型进行程序化处理，从而使得该模型实现仿真。需要注意的是，在物体仿真模型实现时，所使用编程语言众多，技术人员必须在充分结合数据模型特征以及相关要求基础上进行数据分析，随后准确地使用编程语言将其模型化，最后通过程序化管理，确保仿真模型实现。

2．3仿真模型验证

在上述工作完成后，为了确保所构建物体仿真模型有效性，技术人员需要对其进行验证。此项工作的重点主要是在于对该模型中数据根据相关方法开展验证，随后技术人员根据相关标准对验证结果进行判断，从而确定该仿真模型是否达到要求。

3计算机仿真技术与信息处理结合探究

正如上文所述，计算机仿真技术的实现在很大程度上依赖于信息处理，将二者相结合对仿真来说不但有助于有效地提升其效果，同时也可以使得仿真实验功能不断完善;而对于信息处理而言，则可以在把抽象的信息进行可视化、虚拟真实化处理前提下，有效地提高其处理准确性以及效率。有鉴于此，加强二者地结合与应用逐渐成为了当前主要发展趋向。对此，下面笔者将二者一些结合进行简单阐述。

3．1计算机仿真技术与光信息处理结合

光信息处理具有速度快、容量大、可并行等优点，是一类极为先进的信息处理技术。而计算机技术对二维图像信息的处理有着显著的优势，将二者进行有效结合，可以有效识别图像特征、增强图像处理能力。例如CAI、CAD等软件都是现阶段科学研究工程实际的新手段。

3．2计算机仿真技术与软件信息处理结合

除了上述与光信息处理相结合外，计算机仿真技术与软件信息处理结合也是当前极为重要的一种形式，而在此其中以matlab软件最为典型。该软件作为计算机重要软件之一，不但涉及矩阵运算以及信息处理等众多方面，同时还具有很高的灵活性。除此之外，该软件在信息处理上还具有诸如运算安全性高、输入快捷以及功能丰富等诸多优点，因而使得其成为了当前计算机仿真技术与软件信息处理重要的结合与应用。结合实践来看，技术人员在运用matlab软件时，首先将所要处理的信息输入到其中，随后该软件按照相关设定开展仿真模拟，然后计算机在此基础上对信息开展可视化处理，如此一来将极大程度地提升信息处理工作准确性以及效率。

4结束语

总而言之，计算机仿真技术是现阶段应用较为广泛的计算机技术，并且定将在未来发展的道路上越走越远。而对于信息处理来说，大部分信息处理技术已被植入到计算机仿真技术当中，将二者相互结合起来，不能呈现出巨大的优势，并且极具发展空间，具有极为广阔的研究价值。

参考文献:

［1］李云峰．现代计算机仿真技术的研究与发展［J］．计算技术与自动化，2002，21(4)．

［2］付凡成，彭裕．关于计算机仿真技术的研究与发展探讨［J］．电子制作，2013(21)．

数字化仿真技术范文第5篇

1建筑工程施工数字化管理的实施

建筑工程施工数字化管理的可实现性非常高。它可以有效的提高施工过程的管理水平，减少不必要的经济损失，使建筑施工过程更加具体化，具有很大的发展空间。首先，我们要准确了解建筑工程施工数字化管理的概念和具体的实行步骤。

1.1建筑工程施工数字化管理的概念

建设工程施工数字化管理是一种先进的管理手段。它利用计算机网络将建筑施工过程进行量化，从而实现系统化的管理。在施工过程中，要分析好出现的各种信息，并以报表的形式汇报。这样可以使数据简洁清晰。然后，管理者应将数据的结果进行分析，对每个环节进行评估，以控制施工过程。应该注意的是，数字化管理与信息化管理是两个不同的概念。数字化管理比信息化管理要更具有全面性。因此，建筑工程施工数字化管理是信息化管理的基石。另外，数字化管理对于施工的质量、成本、施工进度等也有较为全面的掌握，是优于信息化管理的一种管理模式。

1.2建筑工程施工数字化管理的步骤

建筑工程施工数字化管理大致上分为五个步骤。第一个步骤为建筑工程的结构分解。首先要分解建筑工程施工中工程量清单等相关性内容。其次要分解建筑工程施工中分布分项划分的规定。在分解后，要将得到的各个模块进行编码。如果出现矛盾，需要在清单编码的自编码中添加分位数。第二个步骤为分解模块特征目标的确定。主要的目标是造价、工期与质量。其中造价中包含成本、产值与利润等部分。工期又分为绝对工期和相对工期两个部分。而质量指的是标准质量数值。另外，如果数字不足以将内容准确表达时，可以使用文字进行补充说明。接下来的步骤是建筑工程施工过程的管理与检查，即建筑工程的施工管理阶段。在这个阶段里，要对数据进行收集，然后将收集得到的数据进行整理分类，再与目标值对比，找出数据差值，从而进行判断。但应注意，造价、质量和工期之间有着对立与统一的双重关系，切不可只通过一个方面就下结论。第四个步骤为对建筑工程施工的处置。处置的方法要根据具体的影响因素进行改变，但离不开以下两个方面。一是对结论的分析，即对通过数据分析来发现施工过程中存在的问题。二是措施的选择与实施。管理者应针对分析结选择有效的处理措施，使控制更具主动性。最后一个步骤是对建筑工程的持续管理。这一个步骤是不可或缺的。

2建筑工程施工数字化管理的运用

在明确了建筑工程施工数字化管理的概念与具体实施步骤之后，管理者应该深入了解管理的内容及建筑施工数字化管理的优势与现状，并在此基础上对存在的问题进行分析和解决，使管理者能够能高效的运用建筑工程施工数字化管理模式。

2.1建筑工程施工数字化管理的内容

建筑工程施工数字化管理的主要内容为：空间信息技术、可视化与虚拟现实、系统仿真技术和多智能体施工等。空间信息技术是利用遥感技术RS，地理信息系统GIS等一些新型的技术对于工程施工的地形、地质情况、地貌、建筑物等所有的空间信息进行搜集和处理。由于这些数据都是科学管理与分析的，因此可以成为建筑工程施工数字化的依据和决策前提。例如地理信息系统就可以准确反应建筑工程施工的具体情况，这是人工所做不到的。另外，三维甚至四维技术的不断发展，可以将新兴技术与系统仿真技术相结合，做到建筑工程施工过程可视化，这种逼真的视图有利于管理者对于施工情况的整体把握。在出现问题时，管理者能够及时改变建筑工程施工的具体计划和安排，对于增进施工各部门的协调程度具有重大意义。可视化与虚拟现实的应用也具有很大的作用。可视化就是指利用图像处理信息，将数据和信息转化为可直观观测到的图像和图形，使之在屏幕上显现出来。而虚拟现实则是利用计算机网络的强大技术形成集视觉、触觉、听觉等各种感官为一体的虚拟环境。用户可以在传感设备的辅助下形成身临其境之感。传感设备包括立体眼镜和头盔显示器等。这种技术可以避免一些高风险的操作，保证操作人员的生命安全，减少伤亡。系统仿真技术则是以相似性远离为核心，以计算机网络为主要设备，利用系统模型研究动态系统的一门综合性较强的技术。现代仿真技术可以使设计蓝图更加具体形象，是不可或缺的一项现代化技术，也是研究复杂的建筑工程的重要手段。

2.2建筑工程施工数字化管理的优势及现状

如今，建筑工程施工数字化管理在计算机网络的帮助下愈加成熟。其主要优势有以下几点。首先，建筑工程施工数字化管理的科学性很强。减少人为因素的影响。其智能化的整合分析取代了传统的经验论，使工程施工更加精准。其次，建筑工程施工数字化管理的反馈灵敏度很高。数据即时处理的这一大特点能够使运转模式动态化，即依据计划、实施、检验和处理的四个步骤处理信息，将数据及时反馈给管理者。再次，建筑施工数字化管理的效率远远高于传统的管理模式，因为其利用计算机网络，将人工处理转变为智能处理，而且数据库的建立也大大提高了工作效率。最后，建筑工程施工数字化管理分析的目的性很强。它对于目标的控制性十分强，并具有控制流程。但是，当今的建筑工程施工数字化管理依旧存在很多问题。首先，建筑工程施工数字化还缺少普遍性和创新意识，大多还处在摸索状态，并没有拥有科学的管理手段，而只是单纯的模仿。其次，建筑工程施工数字化的框架还不够完善，各个模块的联系不强，没有形成一个统一的整理，缺少统一的管理与指挥，从而降低了这种新型管理模式的高效性。这是十分可惜的。再次，建筑工程施工数字化管理的相关法律还不够完善。企业也缺少相关的自我保护意识和法律维权意识。这种忽视会导致数据被盗用，从而给企业带来祸患。因此，为解决这些问题，企业应做到以下几点：第一，大力培养建筑工程施工数字化管理人才，使管理系统更具系统化和专业化。第二，建立完善的建筑工程施工数字化管理平台。第三，加强管理者的数字化意识，采用先进的管理技术，推动数字化管理的进程。

3结语

数字化仿真技术范文第6篇

【关键词】三维虚拟仿真；高等职业教育；实验实训

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

三维虚拟仿真技术在国外一些发达国家得到非常重视，在教育、科学研究、工业、交通、军事、航空等领域得到大量的开发和应用。韩国三星公司早已采用仿真虚拟技术在其网站上进行新产品展示；英国陆虎汽车也采用了人性化的仿真虚拟技术向客户提供模拟车型体验；雪佛兰乐驰品牌的官方网站上提供了该车型生动有趣的360?虚拟体验窗口；美国先灵葆雅公司出品的抗过敏药开瑞坦在广告中将三维虚拟技术应用于广告人物形象。

在我国，三维虚拟仿真技术也正在蓬勃发展。在这领域做出杰出贡献的单位代表有中视典数字科技有限公司和上海景格汽车科技有限公司。中视典数字科技有限公司于2002年注册于深圳高新技术园区，先后研发的产品有：虚拟现实编辑器、三维网络平台、工业仿真平台等。这些虚拟仿真软件能够满足不同领域不同层次对虚拟现实的需求。上海景格汽车科技有限公司，是近几年新崛起的一家专业从事多媒体仿真系统、教学软件开发等业务的高科技企业。该公司自主研发的数字化汽车实训中心具有强大的三维仿真虚拟功能。

综上所述，三维虚拟仿真技术已广泛应用于教育教学培训及实验实训、军事训练及军事仿真演习、商业产品介绍及广告宣传等各行业。然而，三维虚拟仿真技术应用于教育教学的情况尚处于自发的状态，尚未形成完善的、良性循环的、自觉开发和应用的体制，尤其在高等职业教育方面的应用，更是存在着许多问题。

因此，开展三维虚拟仿真技术应用于高职教学的研究，便显得迫在眉睫以及具有深远的意义。

2.高职教育的现状突出显示了实验实训设备不足的问题

高等职业教育的现状突出显示了实验实训设备不足的问题。这问题从以下两方面进行阐述。

（1）高等职业教育的办学定位，决定了在人才培养过程中，需要大量的与社会生产实际相符的实训实验设备。

高等职业教育是国民教育体系中高等教育的一种类型和层次，是和高等本科教育不同类型不同层次的高等教育。高等职业教育的人才培养目标是培养生产、经营、管理与服务一线的高等技术应用型人才，培养模式为“以能力为中心”，强调职业性和适应性。这种办学定位具有以下几个特征：以培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的高等技术应用型人才为根本任务；以社会需求为目标、技术应用能力的培养为主线设计教学体系和培养方案；以“应用”为主旨构建课程和教学内容体系，基础理论教学以应用为目的，以“必需、够用”为度；专业课加强针对性和实用性；实践教学的主要目的是培养学生的技术应用能力，在教学计划中占有较大比例。

高等职业教育的办学定位决定了在人才培养过程中，需要大量的与社会生产实际相符的实训实验设备。

（2）高等职业教育办学规模及在校学生总数的大幅扩大，迫切需要与之配套的大量实训实验设备。

1995年深圳职业技术学院的创办，标志着中国高等职业教育的起步。十多年，我国高等职业教育实现了跨越式的发展。如今高职教育已迅猛发展成为中国高等教育的“半壁江山”。近这两三年，我国高等职业院校在数量上已基本稳定，在办学规模方面，许多院校正在加快扩大发展，然而办学规模及在校学生总数的大幅扩大，给办学条件带来很大的压力。尤其突出的是实验实训设备的不足与在校学生快速增长的矛盾。

3.三维虚拟仿真技术应用于高职教学的分析

高等职业教育的办学定位及发展现状，迫切需要与之配套的大量实训实验设备，然而，这些设备大多数都是比较昂贵，高等职业院校的办学经费相当有限，能在这方面的投入更是不足。如何更好地解决实验实训设备不足的问题，成为当今高等职业教育最关心的问题之一。

三维虚拟仿真技术是一种采用以计算机技术为核心的现代高科技手段生成逼真的视、听、可操控性一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备（鼠标、方向盘等外部配件）以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生亲临真实环境的感受和体验。

三维虚拟仿真技术应用于高职教学的方案是应用三维虚拟仿真技术开发出实验实训设备的仿真系统，将该仿真系统安装在许多计算机上，让学生在计算机上进行仿真操作实训，待熟练后再安排少量时间到真实设备上进行实训。该教学解决方案主要优势表现为：

1）仿真系统运行操作平台是计算机，不受场地限制。

2）仿真系统表现效果更为优美、逼真，具有很强的交互性，走进三维虚拟仿真中的虚拟环境，恰如身临其境。

3）大多数真实的实训设备比个人计算机昂贵。该教学解决方案可以做到每个学生使用一台计算机进行独立操作实训，对于给每一个学生购买一台真实的实训设备，将大幅减少经费的投入。

4）该教学解决方案，可做到每个学生使用一台计算机进行独立操作实训，教师可进行联网教学，提高了教学效率。

5）该教学解决方案，相对于学生一开始就直接到真实的设备上进行实训，大幅降低了危险性以及设备损耗率。

三维虚拟仿真技术应用于高等职业教育，就教学效率、技术先进性、资源利用、经济投入、节能环保方面，顺应国家关于职业教育的发展方向及职业教学理念，在整个教学过程贯穿了数字化教学方法，使学校教学资源充分利用。三维虚拟仿真技术应用于高等职业教育，有诸多优势表现，可以大幅减少真实的实验实训设备的投入，能够很好地解决高职教育中实验实训设备不足的问题。

4.三维虚拟仿真技术应用于高职教学的成功案例

笔者工作所在单位广西电力职业技术学院，我校的丰田花冠A245E自动变速器实训设备只有5台，随着我校汽车类专业的发展扩大，花冠A245E自动变速器实训设备远远满足不了教学及实训的需要。教师通过科研立项研发了丰田花冠A245E自动变速器的三维虚拟仿真模型，以软件的形式展现，安装在计算机上。有了该项目的仿真模型，改变了原来整个班学生围观在少数设备旁听教师讲解原理及检修过程的教学模式，形成了一人一台计算机，教师可进行广播教学的新模式，提高了教学质量；同时，实训教学时可以让学生先在计算机上像玩电脑游戏似的进行仿真操作，待操作熟练时再到实物上进行，这样可大幅降低设备的损耗率，提高了学生进行实训操作的兴趣，而且可以很大程度上解决了汽车类专业的快速发展与实训设备不足的矛盾。

5.三维虚拟仿真技术应用于高职教育存在的问题及解决办法

三维虚拟仿真技术应用于高等职业教育，有诸多优势表现，然而，三维虚拟仿真技术应用于高等职业教育教学的情况尚处于自发的状态，存在着许多问题。

（1）就单独一所高等职业院校而言，可供应用于教学的三维虚拟仿真软件非常稀少，因此，三维虚拟仿真技术应用于高职教学虽好，但无法在许多课程中普及。

（2）高等职业院校内部，尚未形成能够调动教师队伍积极参与开发和应用三维虚拟仿真技术的体制。

针对三维虚拟仿真技术应用于高等职业教育存在的上述问题，提出拟解决问题的几点建议：

（1）相关教育主管部门建立一个全国性的三维虚拟仿真软件共享平台，同时建立相应的管理制度，让每个高校都积极地贡献出自己学校开发出的三维虚拟仿真软件到该共享平台，同时，每个高校可根据自己的贡献大小或通过付费的方式获得一定的分享权限，即相当于参考“中国知网（http：///）”的运营模式来组织一个三维虚拟仿真软件共享平台，这样我们就有了一个永不枯竭的三维虚拟仿真软件库。

（2）对于高校内部，学校可制定一系列的规章制度及奖励制度，促进教师队伍开发和应用三维虚拟仿真技术软件，如鼓励教师进行三维虚拟仿真软件开发方面的科研立项以及给予相应的经费支持；将三维虚拟仿真软件开发和应用作为职称评聘的条件之一。从而，学校内部在三维虚拟仿真技术方面形成了良性循环的、自觉开发和应用的体制。

6.结论

三维虚拟仿真技术应用于高等职业教育，有诸多优势表现，可以大幅减少真实的实验实训设备的投入，能够很好地解决高职教育中实验实训设备不足的问题。然而，三维虚拟仿真技术应用于高职教育教学的情况尚处于自发的状态，尚未形成完善的、良性循环的、自觉开发和应用的体制。因此，呼吁相关教育主管部门建立一个全国性的三维虚拟仿真软件共享平台，形成“众人拾柴火焰高”的领域；同时，对于高校内部，学校可制定一系列的规章制度及奖励制度，促进教师队伍开发和应用三维虚拟仿真技术软件。从而，全社会在三维虚拟仿真技术开发和应用方面，形成“百花齐放”人人共享的良性循环的局面。

参考文献

[1]梁俊斌，蒋婵.利用虚拟实验培养独立学院学生创新思维的研究[J].广西教育，2011年12期.

[2]周立元，石明忱，武立伟.利用VR技术开发三维虚拟实训项目的研究[J].职教研究，2009年02期.

科研项目：丰田花冠A245E自动变速器三维仿真模型的研发。

作者简介：

郑军龙（1978—），男，壮族，广西南宁人，硕士，讲师，主要从事汽车运用领域的科研和教学工作。

罗黎（1981—），男，广西罗城人，工程硕士，讲师，广西电力职业技术学院电子与信息工程系教师，主要研究方向：汽车电子控制系统。

数字化仿真技术范文第7篇

关键词：数字化校园；教学资源；教学平台；教学手段

中图分类号：G647 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）11-0041-02

2010年出台的《国家中长期教育发展规划纲要（2010-2020）》提出了“加强优质教育资源开发与应用”，具体来讲就是要求通过资源库建设，优质资源引进，网络课程开发，公共服务平台建设，创新网络教学模式等手段，促进优质教育资源的普及与共享。早在2001年，麻省理工学院就宣布了其开发式课程计划（MIT Open CourseWare），2009年底，MIT已覆盖人类学，建设学、生物医学工程等30多个领域的两千多门课程，包括课程大纲、上课笔记、教学计划以及许多课程的影音资料、习题库、延伸阅读清单等全部放到网上。在我国国内，许多高校在各自学科的数字化教学资源建设方面已经取得了预期效果，但在面上，即资源的整合与开发共享、基于网络的教学资源与学习平台的统一建设、管理、服务及运维方面还有待进一步挖掘、开发与完善。

一、构建数字化校园平台

重庆电力高等专科学校数字校园平台系统是在传统校园信息系统的基础上构建的一个数字空间，包括信息门户平台、统一身份认证平台、数据中心平台等。具体来说，重庆电专数字化校园平台信息服务系统的建设采用了“1+1+1”的模式，第一个“1”是指1个统一的校园数据中心。第二个“1”是指统一的数字校园集成平台和无数多的服务组件，数字校园信息服务平台在身份认证、信息服务、资源共享等平台的基础上构建了无数多的服务组件，组件的任意拼接又构成新的组件，将不会受到数量上的限制。最后一个“1”是指统一的对外接口，数字化校园信息服务平台提供了一个统一的对外接口，利用该接口数字化校园系统可顺利实现与各类信息系统（包括学校原有的教务系统、招生就业系统、财务系统、学生工作管理系统、图书馆系统等）的高效融合。

1.统一数据中心

统一数据中心主要解决学校的“信息孤岛”问题，通过统一数据中心制定统一的数据标准，集中学校各业务部门的业务数据，并进行统一的数据安全控制和异地备份，学校各个职能部门与其他相关部门之间的数据交换通过共享数据中心统一实现。数据中心的建设包括信息标准建设和数据中心平台建设，信息化标准建设将基于国标、部标，兼顾各个标准之间的兼容性、一致性以及标准的可扩展性，建设并形成一套符合高校自身实际的管理信息化标准，为信息交换、资源共享提供基础性条件。数据中心平台的建设包括公共数据库、数据交换引擎、元数据管理等内容，数据中心和各业务系统共同构成一个学校完整的数字化校园信息平台系统，最终实现数据在各业务系统间的共享。

2.统一身份认证

统一身份认证平台是建立一个集中式的应用程序认证与授权机制，统一管理用户对应用程序的合法访问。建立统一的信息入口，建立统一的用户管理机制，实现统一的访问策略定制，实现单点登录功能，用户经统一门户登录后，从一个功能进入到另一个功能时，系统平台依据用户的角色与权限，完成对用户的一次性身份认证，提供该用户相应的活动“场所”、信息资源和基于其权限的功能模块。在学校人员或组织机构变动后，用户的身份和权限在各系统之间协调同步，减少应用系统的开发和维护成本，为用户提供方便性和有效性，为管理员提供维护工作的便利，统一身份认证平台是实现资源共享的基础和关键因素。

3.统一信息门户

信息门户平台位于数字化校园平台结构中的最上层，实现了各应用系统与用户的交互式服务过程，是数字化校园信息集中展示的窗口，是信息系统中各种应用服务集成和部署的平台。它把分散的各个业务系统的不同功能有效地组织起来，为各类用户提供一个统一的信息服务入口。信息门户系统提供学校门户布局定义、内容定义、二级门户网站模板自定义、师生个性化WEB、桌面页面风格、布局、内容自定义；师生在各业务系统集成后的功能等方面的定制工具，快速完成后台应用构件基于规划的展现，同时为师生提供个性化信息服务。

二、搭建教学资源库

1.教学资源库

学校以重点专业及专业群建设为基础，构建共享型教学资源系统。共享型教学资源库建设，一方面要整合、开发校内各专业优质教学资源，另一方面还要引进吸收国内外相关专业、相关行业成型的资源，包括专业标准大全库、专业信息文献库、专题特色资源库、专业多媒体课件库、专业图片动画视频库、专业试题资源库、专业案例资源库等各个专业共有模块，全面展示学校建设的数字化成果。教学资源库的建立，使“资源共享”成为可能，教师通过校园网和学生进行交流、探讨，不仅促进老师自身的知识构建、知识创新、教学革新，也可促进师生的互动作用，提升教学资源对专业建设和为社会服务的能力。

2.数字图书馆

数字图书馆的建设是图书馆建设的发展方向，是未来图书馆的存在形式。在数字图书馆里，一切信息都是由计算机管理的，各种载体形式的原始信息通过数字化技术转化为数字形式，并利用计算机网络和多媒体技术统一存储、传输和管理。数字图书馆的资源不再局限于自身采集收藏的文献范畴，还包括那些利用网络所获得的、本不属于图书馆自身拥有的信息资源，即各类型数据库、多媒体信息、网页以及与其他信息资源的链接等等。数字图书馆为学校各类创新科研项目和管理工作提供了切实有效的支持，已经成为学校不可或缺的信息支撑。

数字图书馆是现代大学图书馆建设的重要组成部分，在大学生培养中有着不可替代的作用。传统纸质图书和数字图书相互区别又相互联系。高校数字图书馆服务较之于普通图书馆服务，具有服务对象社会化、服务内容数字和和多样化、服务手段网络化等特征。研究构建新形势下的数字图书馆服务规律，改革创新传统图书馆服务的内容和形式，探索有效的新的方法途径，是当前图书馆服务改革和创新的主要目标。

三、建立远程教学平台

1.远程授课系统

学校依托重庆市电力公司的电视电话会议系统，建设远程授课系统，对电力公司下属的城口、秀山等40余家供电企业员工进行远程技术培训。远程授课系统既可以将学校教学的现场实况（包括老师授课画面、教师授课PPT）实时发送给培训学员收看，学员也可以在课后上网收看课程教学录像并学习本课程的相关资料，实现与教师的互动学习；同时能实现主控端（学校）远程考勤、远程控制和远程监控。远程授课系统的建设为学校开展对社会学员的技术培训和学历提升、解决工学矛盾等诸多方面提供了一个很好的思路。

2.课程学习中心

根据精品课程、双语课程等国家开发标准和指标，采用B/S架构建立课程学习中心。系统集项目申报与批准、网站建设管理、课程网站自助开发、课程题库管理、课程教学管理等多种功能于一体。教师通过课程学习中心完成网络课程的栏目设置、课件资源的上传、创建修改试题库、在线布置作业等教学管理事务，实现课程开发与课程教学的任务分离，使一门网络课程标准化的电子教材可以直接服务于不同授课教师的网络教学，在网络上实现“标准化的教材+个性化的教学”这一基本的教学工作要求。学生则通过课程学习中心完成老师布置的作业以及在线答疑，并随时随地查阅以前课程章节的授课资料和视屏内容，实现自主学习。

四、创新教学技术手段

1.网络可视化多媒体教室

随着多媒体教学、网络教学、远程教学等教学方式的普及，各式各样的先进设备操作越来越复杂，使用户在使用时感到相当不便。多媒体教室的数量的不断增多，对管理人员的日常管理维护也提出了新的问题。学校综合应用现代多媒体控制技术，全面整合网络教学资源和现代化多媒体教育技术手段，基于现代网络技术实现对教室多媒体设备及环境设备的网络化集中管理，使校园网成为教室多媒体教学的强大支持平台。

网络可视化多媒体系统包含对各个教室内计算机、投影机、实物展台、幕布、音响等设备的控制及管理。通过校园网络在中央控制室远程控制教室端多媒体网络中控及接入的设备，并具备本地控制多媒体设备的能力。同时建立IP对讲系统，在中控室可以实时监看所有多媒体教室的设备情况，实现远程监测、控制、管理和维护，以便于在系统出现故障时，使用者与管理控制者之间的沟通。网络可视化多媒体系统的运用，最大程度上降低了管理人员对多媒体设备的维护强度，使多媒体教学设备得到了充分的发挥和利用，丰富了教学手段，扩充了教学资源，减轻了教师讲课的劳动强度。

2.3d仿真技术运用

教师在讲课，特别是实训课时，一边要操作实训设备，同时也要掌握教学节奏，把握讲学的平衡尺度，但往往由于设备故障，讲课秩序容易被打乱。而传统的多媒体教学以幻灯片或教学视频的形式出现，依然停留在平面的基础上，不能够进行实时的交互。基于3D技术的仿真系统，结合计算机、通讯及多媒体技术，将系统图形化，配合关键设备，结合接口与控制技术，能够实时地根据教师讲课的过程，进行控制和展示，实现教学讲课的流畅和生动。

3D仿真技术是基于3D模型构建的三维立体环境，给人以身临其境的感觉，具有真实性与交互性的特点，使其能够完美地完成教学任务。尤其针对实训课程教学方式的改革，3D仿真技术可以将设备以逼真模型的方式展示在显示器中，并可以通过鼠标随意转动和放大设备，让学生360度细致了解设备构造及其性能、原理、参数等，并对系统模型进行交互操作，使学生能够准确掌握设备连接方式及系统运转流程。学校根据教学改革的需要，建有火电厂集控仿真系统、火电厂热控仿真系统、电力仿真系统、SMT虚拟制造系统、物流仿真系统等多个仿真实训室。声像并茂的教学形式，使学生更易于领会接受授课内容，更加有效提高了教学质量。

学校通过近几年的市级示范和国家骨干院校建设，以现有校园网络为基础，采用先进的计算机和现代教育技术手段对学校的教学、科研、管理等所有信息资源进行全面的数字化，并科学规范地对这些信息资源进行整合和集成，以构成统一的用户管理、统一的资源管理和统一的权限控制。建设学校信息共享、业务协同的数字校园平台系统，构建学校高效与科学的教学资源服务和保障体系，为全校师生提供快捷、高效、全面的信息服务，实现学校各类教学资源的优化和整合，提高了学校的管理水平和教学质量。

参考文献：

[1]潘超.南京大学数字化教学资源库让资源“活”起来[J].中国远程教育，2011，（8）.

[2]赵天.高校数字化校园建设的研究与对策[J].重庆电力高等专科学校学报，2009，（4）.

数字化仿真技术范文第8篇

关键词：数字化工厂；关键技术；制造数字化

数字化工厂是以制造产品和提供服务的企业为核心，由核心企业以及一切相关联的成员构成，使所有运营信息数字化的动态“组织”。通过数字化工厂信息系统有效地组织控制人流、物流、资金流和信息流，实现组织内部所有成员之间的高度协作和资源共享，为客户提供满意的产品和服务。而数字化工厂工作流管理系统作为数字化工厂信息系统的基础，是协调数字化工厂成员内部、成员相互间的各项活动的具体执行者。数字化工厂是指以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。是现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，同时具有其鲜明的特征。它的出现给基础制造业注入了新的活力，主要作为沟通产品设计和产品制造之间的桥梁。

一、数字化工厂概述

数字化工厂（DF）以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。在设计部分，CAD和PDM系统的应用已相当普及；在生产部分，ERP等相关的信息系统也获得了相当的普及，但在解决“如何制造工艺设计”这一关键环节上，大部分国内企业还没有实现有效的计算机辅助治理机制，“数字化工厂”技术与系统作为新型的制造系统，紧承着虚拟样机（VP）和虚拟制造（VM）的数字化辅助工程，提供了一个制造工艺信息平台，能够对整个制造过程进行设计规划，模拟仿真和治理，并将制造信息及时地与相关部分、供应商共享，从而实现虚拟制造和并行工程，保障生产的顺利进行。“数字化工厂”规划系统通过同一的数据平台，通过具体的规划设计和验证预见所有的制造任务，在进步质量的同时减少设计时间，加速产品开发周期，消除浪费，减少为了完成某项任务所需的资源数目等，实现主机厂内部、生产线供给商、工装夹具供给商等的并行工程。数字化工厂（DF）是企业数字化辅助工程新的发展阶段，包括产品开发数字化、生产准备数字化、制造数字化、管理数字化、营销数字化。除了要对产品开发过程进行建模与仿真外，还要根据产品的变化对生产系统的重组和运行进行仿真，使生产系统在投入运行前就了解系统的使用性能，分析其可靠性、经济性、质量、工期等，为生产过程优化和网络制造提供支持。

二、数字化工厂的关键技术

通常研究的制造系统是非线性离散化系统，需要建立产品模型、资源模型制造设备、材料、能源、工夹具、生产人员和制造环境等、工艺模型工艺规则、制造路线等以及生产管理模型系统的限制和约束关系。数字化工厂是建立在模型基础上的优化仿真系统，所数字化建模技术是数字化工厂的基础。随着虚拟设计技术的发展，在计算机中进行产品零件的三维造型、装配分析和数控加模拟技术以及以上程分析技术不断发展和完善，这种技术进一步向制造过程领域发展。数字化建模的基础上，对制造系统进行运动学、动力学、加工能力等各方面进行动态仿真优化。随着三维造型技术发展，三维实体造型技术已得到普遍的应用。具有沉浸性的虚拟现实技术，使用户能身临其境地感受产品的设计过程和制造过程，使仿真的旁观者成为虚拟环境的组成部分。数字化工，软件模块之间以及和其他软件模块之间的信息交换和集成。虚拟环境的下具集、各种数据转换工具、设备控制程序的生成器、各种报表的输出工具等。

三、数字化工厂的解决方案

（一）产品研发的数字化和虚拟化

数字化工厂通过使用CAX等软件，建立产品的逻辑、几何、功能、性能和关联等模型，实现基于模型的产品定义与关联设计，在虚拟的数字世界中完成多学科优化、协同设计、优化分析、制造试验仿真及模拟产品的制造和运营过程（包括虚拟工厂、生产线布局、物流等）。同时，通过PLM与ERP/MES等集成，实现三维模型、数字化工艺指令等信息向生产现场的推送，并与质量、采购、物流等部门进行共享。各部门依据这些共享信息即可开展相应的零部件生产、原材料采购、产品验收和产品确认等工作。

（二）生产过程的精益化和标准化

数字化工厂是按照精益思想建设的，通过对生产过程进行优化整合，并制定相应的标准化操作规程，确保车间生产节奏更加紧凑和有序。它使用ERP统一管理和下达生产指令，使用MES和数据采集与监控系统实现对生产计划调度、物料追踪、数据采集、生产设备状态监控、工位操作、包装发货等生产运营全过程的管理，并将检测结果与PLM中设计模型进行快速对比，形成从虚拟产品设计到实际生产制造的闭环产品质量控制，实现从原料进厂到产品出厂的生产过程自动化、装备制造信息化和智能化、生产过程的高度透明化。

（三）车间生产的自动化和集成化

数字化工厂车间生产自动化是在统一通信、统一编程以及统一IT架构的基础上，通过高运行可靠性和可用性的数据链路（物联网及工业网等），把生产制造过程中众多独立的产品、工具与关联的服务进行集成，支持自动化控制、制造执行和企业资源管理等系统的完美整合。并将网络与通信、传感器与感知、自动检测、人机交互与专家系统等智能化技术加入车间制造单元与生产线中，实现系统自优化、自重构、自诊断，形成高度的柔性生产方式，达到信息技术和制造技术深度融合的目的，使得高度智能的快速生产成为可能。

四、结束语

绿色和人文是数字化工厂的重要特征，所以数字化工厂的建设不仅要求体现数字化、自动化和智能化元素，还要符合绿色人文的需求。它一方面用自动化设备来减轻人员的体力消耗和精神压力，以及用持续的职业发展规划来延长员工的工作寿命和工作质量。

参考文献：