摘要：当前制造业依然是世界各国竞争的制高点，德国率先提出“工业4.0”战略，而我国也提出了 “中国制造2025”战略。数字化制造仿真技术可以有效缩短产品开发周期、提高产品生产质量及效率，降低产品开发成本，对我国制造业的转型升级具有重要意义。本文结合目前我国生产制造系统的现状，详细论述了数字化制造仿真技术在生产制造系统中的应用研究；
关键词：数字化制造仿真技术；虚拟调试；生产制造；运用
早在2013年，德国就率先提出“工业4.0”战略，并迅速得到世界各国的认可。而我国也提出了相关战略，即“中国制造2025”。我国目前仍处于“工业2.0”（电气化）的后期阶段，“工业3.0”（信息化）还待普及，“工业4.0”正在尝试尽可能做一些示范，制造的自动化和信息化正在逐步布局的阶段。数字化仿真技术作为智能制造的重要特征，可以有效缩短产品开发时间、提高产品质量及生产效率，减少产品开发费用，因此对数字化制造仿真技术的研究及推广具有重要意义。
1. 数字化制造仿真技术
在数字化技术和制造技术融合的背景下，并在虚拟现实、计算机网络、快速原型、数据库和多媒体等支撑技术的支持下，根据用户的需求，迅速收集资源信息，对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组，实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造，进而快速生产出达到用户要求性能的产品整个制造全过程。
本文主要阐述数字化制造中产线装配仿真与验证、自动化设备仿真调试、物流与物料流仿真在生产制造系统中的作用。
2、传统制造业在产品开发中遇到的问题
在传统生产制造系统中产品开发一般在试生产阶段才进行生产工艺验证，发现问题后更改生产工艺及产线改造，更改完毕再进行试生产验证，采用这种流程不仅效率低，还造成人力物力浪费。传生产统制造系统在产品开发流程如下：
采用以上开发流程的缺点如下：
（1）产品开发周期长
因生产工艺需要在产品试生产阶段才能验证，发现问题后进行生产工艺优化，产线改造，之后还需再进行试生产验证，经过反复的验证才能进行量产。这个开发过程浪费了大量的产线改造及调试时间，且需多次验证才能得到较优的生产工艺，从而导致产品开发周期较长。
（2）产品开发成本高
因产线的设计、制造、调试需要大量的人力物力，而传统的产品开发过程需要多次产线设计、制造、调试流程才能达到较优的生产工艺，所以造成产品开发成本较高；
（3）生产效率低
因厂房规划、产线布置、生产工艺未进行物流、生产工艺、生产节拍验证，导致生产效率未能达到最大化。
（4）不利于改善产品质量
提高产品质量涉及到产品设计、加工工艺，传统的产品开发通过试生产发现问题再优化产品设计及加工工艺的过程较长，成本较高，进行优化的次数有限，不利于达到最优的生产工艺。
3、数字化制造仿真技术在产品开发过程中的作用
随着制造业的发展，对制造技术提出了新的要求，包括定制化生产，缩短产品上市时间，提升产能，保证产品质量，降低能耗等；采用数字化仿真手段，对制造过程中制造装备、制造系统以及产品性能进行定量描述，使工艺设计从基于经验的试凑向基于科学推理转变。数字化仿真能够完整真实再现整个企业，从而帮助企业在实际投入生产之前即能在虚拟环境中优化、仿真和测试，而在生产过程中也可同步优化整个企业流程，最终打造高效的柔性生产，缩短产品开发周期，实现快速创新上市，锻造企业持久竞争力。
数字化制造仿真系统对产品开发流程：
从上图可以看出采用了数字化制造仿真技术后在生产规划阶段增加了仿真流程，仿真的结果直接变更设计，通过这个过程可以不断进行工艺验证，从而达到最优的生产工艺方案；数字化制造仿真技术在产品开发过程中的作用如下：
（1）产线装配仿真与验证
产线装配仿真与验证广泛应用在括汽车、航空航天、电子信息等行业。借助 数字化制造仿真技术的装配规划与验证功能，能够以虚拟方式设计和评估装配工艺方案，以达到迅速优化生产工艺。通过使用工具提供对装配顺序、资源和活动持续时间的清晰可见性，制定更明智的制造决策。
（2）自动化设备仿真调试
生产线调试在整个产品开发过程占用较多时间，且需在试生产阶段才能进行，为了缩短调试时间，采用虚拟调试手段，在虚拟的生产线进行生产工艺调试，不仅可以进行生产工艺验证，还可以完成自动化设备的程序逻辑调试工作，从而减少了现场调试时间。自动化设备仿真调试模型如下图；
自动化逻辑控制器
（3）物流与物料流仿真
借助数值化物流与物料流仿真技术，企业能够对工厂物流进行分析和优化，根据物料的流动距离、频率和成本提升工厂的生产效率。此工作通过参照厂房布局，对零部件运送路线信息、物料储存需求、物料搬运设备规格以及零部件包装信息等数据进行评估和分析来完成。通过工厂物流与物料的仿真可以提高物流的效率，增加工厂产能。
结论
总而言之，数字化制造仿真技术是数字化制造的重要特征，借助数字化制造仿真技术可以有效缩短产品开发周期，减少产品开发成本，提高生产效率，改善产品质量，提高生产柔性，快速响应变化的市场。加快数字化制造仿真技术在生产制造系统中的运用有助于我国制造业的转型升级。
参考文献：
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[2] Tecnomatix：Siemens PLM Software[EB/OL].[2015-03-
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论文作者:陈达明
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/9/11
标签：仿真技术论文; 产品开发论文; 生产工艺论文; 物料论文; 生产制造论文; 流程论文; 系统论文; 《基层建设》2019年第16期论文;