智能制造迎飛速發(fā)展 仿真技術功不可沒
在工業(yè)產(chǎn)品實物化前,利用仿真技術可以對設計思想、產(chǎn)品潛在性能、軍事價值、使用效能和適應性等方方面面進行研究和評估,從而極大地減少了研制風險和周期,降低研制成本。
近兩年,中國“網(wǎng)絡熱詞榜”上最引人注目的是“工業(yè)4.0”和“互聯(lián)網(wǎng)+”?!盎ヂ?lián)網(wǎng)+”我們都知道,它是內(nèi)涵外延很深的概念?!盎ヂ?lián)網(wǎng)+”可以是“互聯(lián)網(wǎng)+金融”、“互聯(lián)網(wǎng)+零售”、“互聯(lián)網(wǎng)電子商務”等。但是,你肯定不知道“互聯(lián)網(wǎng)+制造”就是工業(yè)4.0。 “工業(yè)4.0”在德國漢諾威工業(yè)博覽會上提出以后就迅速火遍全球,中國作為世界上最大的制造業(yè)國家自然會深受影響。工業(yè)4.0的進步在于利用互聯(lián)網(wǎng)激活了傳統(tǒng)工業(yè)過程,使工廠設備“能說話、能思考”,同時實現(xiàn)三大功能:較大程度地降低制造業(yè)對勞動力的依賴、較大程度滿足用戶個性化需求,將流通成本降到較低。 與德國不同,現(xiàn)在的中國社會是一個制造業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)平行發(fā)展的國家,制造業(yè)占據(jù)了世界第一的規(guī)模,而互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟也領先歐洲幾乎與美國平分天下。中國國情與德國不同,互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)已經(jīng)處于世界領跑地位,探索符合中國國情的發(fā)展道路而不是跟風,才能真正把握住工業(yè)4.0的機會實現(xiàn)彎道超車。也許,這才是中國政府推出“互聯(lián)網(wǎng)+”的根本原因。 仿真技術,是以計算機和專用物理效應設備為工具,利用系統(tǒng)模型對實際的或設想的系統(tǒng)進行動態(tài)試驗的一門綜合性技術。其影響已由最初的航空、航天、核工業(yè)等少數(shù)領域,逐漸擴大到機械制造、電力、交通、醫(yī)療、教育等國民經(jīng)濟各領域。 在工業(yè)產(chǎn)品實物化前,利用仿真技術可以對設計思想、產(chǎn)品潛在性能、軍事價值、使用效能和適應性等方方面面進行研究和評估,從而極大地減少了研制風險和周期,降低研制成本。 曾有仿真設計總工在接受媒體采訪時表示:“在設計產(chǎn)品方案之初,首先建立產(chǎn)品的數(shù)字化樣機(而非物理樣機),然后在計算機上,運用不同的仿真分析軟件,模擬產(chǎn)品的性能屬性,最大限度縮短產(chǎn)品開發(fā)時間,優(yōu)化產(chǎn)品性能,減少物理樣機的問題,從而提高設計的效率?!? 比如,過去設計一臺汽車,要經(jīng)過反復的碰撞試驗,在碰撞中毀掉數(shù)輛真車,研發(fā)時間動輒幾年,而有了仿真技術,只要在軟件中輸入數(shù)據(jù),各種碰撞結果就能迅速計算出來。仿真技術的最大功用在于將人們平時所思所想,在一個虛擬的世界里進行“重現(xiàn)”。 作為工業(yè)生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié),產(chǎn)品設計的創(chuàng)新能力一定程度上決定了產(chǎn)品的市場反映。產(chǎn)品設計的新穎與否,主要取決于產(chǎn)品設計師的才能??稍O計師的才能是需要一定空間才會得到施展的。而仿真技術的快速發(fā)展,就為產(chǎn)品設計師提供了極大的施展空間,為他們插上了想象的翅膀。 目前,仿真技術成為任何復雜系統(tǒng)特別是高科技產(chǎn)業(yè)不可替代的分析、研究、設計、評價、決策、訓練的重要手段,更是中國從制造業(yè)大國向制造業(yè)強國轉變的重要技術手段。有數(shù)據(jù)顯示,中國每年仿真技術軟硬件投入費用在30億至50億元。 世界上一些大型企業(yè)也廣泛地將仿真技術應用到工業(yè)智能制造的各個環(huán)節(jié),對企業(yè)提高開發(fā)效率,加強數(shù)據(jù)采集、分析、處理能力,減少決策失誤,降低企業(yè)風險起到了重要的作用。 美國波音公司設計和制造波音777時,采用仿真技術,當設計師帶上頭盔顯示器后,就能進入虛擬飛機中,審視飛機的各項性能,由概念設計到仿真定型后直接生成成功試飛的產(chǎn)品,研制周期縮短一半,經(jīng)費節(jié)省數(shù)億美元??偛课挥谟腣irtalis使用虛擬現(xiàn)實技術,讓制造商們可以真實感知處于施工階段的工程,比如潛艇或公寓大樓。像英國BAE、利蘭汽車和勞斯萊斯這些公司都曾用仿真技術現(xiàn)實系統(tǒng)提高產(chǎn)品制造質(zhì)量,減少誤差,避免返工。英國BAE公司的DeanBrown表示:“毫不夸張地說,人們可以‘行走’在正處于創(chuàng)建中的建筑里,準確排查每一處?!? 仿真技術還在軍事制造方面發(fā)揮巨大作用。最新的飛行模擬器采用全新的電子儀器,高速率大數(shù)據(jù)運算的計算機,精確的追蹤設備以及高品質(zhì)的圖形模擬器,為飛行經(jīng)驗較少的飛行新手提供身臨其境的飛行教學與訓練,以便于他們能在受控的環(huán)境下練就一身過硬的本領和一手精細的技術,為提高飛行員的戰(zhàn)斗水平起到了很大的作用。正因為如此,美國把仿真技術列為國防技術領域中一項重要技術,甚至把仿真環(huán)境列為現(xiàn)代局部戰(zhàn)爭的七大需求之一。目前,已有不少國家把仿真技術視為國防工業(yè)的優(yōu)先發(fā)展技術并上升到國家戰(zhàn)略。
來源:中國網(wǎng)
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